基于GNSS的时钟提供+/- 100ns的主参考时钟定时精度

上一代无线网络严重依赖全球导航卫星系统（GNSS）为无线接入网（RAN）中的所有源时钟提供可追溯的时间参考。精心设计的基于 GNSS 的时钟可以轻松提供 +/- 100 ns 的主参考时钟 （PRTC） 定时精度。表1显示了ITU定义的用于通信网络的通用源时钟的定时精度。

时钟类型	准确性	国际电联标准	评论
PRTC - A	100 纳秒	ITU-T G.8272	单波段全球导航卫星系统
PRTC - B	40 纳秒	ITU-T G.8272	通常，双频全球导航卫星系统
加强PRTC （ePRTC）	30 纳秒	ITU-T G.8272.1	将 GNSS 与核心站点的本地铯原子钟相结合，以提供自主的时间刻度，以便在 GNSS 丢失时保持计时。

表 1.可用于 5G 的主要参考时钟 （PRTC） 类型。

4G 无线网络已通过位于核心 RAN 站点的高容量 GNSS 可追溯 （PRTC-A） PTP 主时钟构建而成。4G核心RAN时钟能否覆盖所有5G定时需求？

全球导航卫星系统带来的 5G 挑战

5G运营商在部署基于GNSS的源时钟方面面临两大挑战。

首先，5G网络非常密集，通常需要十倍于上一代网络的源时钟。这意味着需要安装和维护的GNSS天线数量是原来的十倍。GNSS天线已经安装在核心/ RAN站点中，但未安装在5G聚合站点中。GNSS天线是您宁愿避免的头痛问题！

其次，GNSS容易受到干扰和欺骗等网络安全攻击。您的 5G 无线电具有最短的保持时间，如果 GNSS 由于故障或其他漏洞（如干扰）而受到损害，它将很快开始干扰同一频谱中的其他无线电。

GNSS 网络安全威胁真实存在吗？

一句话——是的。而且，政府机构终于站出来做点什么了。如果您不相信 GNSS 威胁是真实的，请花几分钟在互联网上搜索它们。坦率地说，它已经变得司空见惯，现在被归类为公共安全问题。

我需要做什么来遵守新的国土安全部弹性PNT框架？

级别 1 意味着您的 5G 网络将在 GNSS 威胁期间脱机，但在 GNSS 服务恢复时它将自行恢复。对您的客户来说，这不是一个很棒的体验。级别 2 和 3 概述了增量级别的保护，但 DHS 的行动呼吁是设计关键基础设施以实现 4 级安全。4 级保护意味着您的 5G 系统将能够检测和缓解 GNSS 威胁，并继续运行而不会降低服务质量。

Microchip如何帮助实现DHS 4级保护？

Microchip的创新新定时架构 - 虚拟主参考时钟（vPRTC） - 使用受保护的核心ePRTC定时站点作为网络的冗余区域定时集线器。我们的TimeProvider® 4100 ePRTC与您的核心铯原子钟连接，将内部GNSS参考与原子钟相结合，为您的5G网络提供自主定时参考。

ePRTC 在锁定到 GNSS 时可实现 30 ns 的精度，如果 GNSS 丢失，它可以在至少 100 天内保持 14 ns 的精度。这种架构有助于提供新的弹性，从而帮助网络运营商为其客户提供不间断的服务。

双向受保护的精确时间协议 （PTP） 定时从“西”和“东”核心 ePRTC 站点流向所有 5G 聚合站点。大多数通信网络使用具有双向流量的环形或网状架构来实现高可用性，即使发生光纤切断可能会中断一个方向的流量。环形和网状架构也可以配置为双向冗余时序流。运营商和光学设备供应商在 2021 年 2 月的国际定时与同步论坛 （ITSF） 会议上提交了关于类似定时架构的技术论文 3、4、<>，展示了支持定时精度和弹性的现场结果。

Microchip在4100G聚合站点的TimeProvider 5时钟配置为高性能边界时钟（HPBC）模式，以接收来自核心“东”和“西”站点的时序，误差预算小于5 ns。如果来自西部的定时流丢失，时钟将立即切换到受保护的东流，以保持网络所需的定时精度，而无需在聚合站点使用 GNSS 接收器。

流向RRH的南向PTP流受到来自核心东部和西部ePRTC站点的双向定时流的保护。您的核心定时站点还可以使用 BlueSky™ GNSS 防火墙技术进行保护，以监控 GNSS 可观测值，检测潜在的干扰或欺骗威胁，并保护它们免受核心 ePRTC 站点的影响。

Microchip的整个vPRTC架构由我们最新的TimePictra® 11同步管理系统管理和监控。

vPRTC架构由Microchip的TimePictra® 11同步管理系统管理和监控，可减少5G网络对GNSS的依赖，并满足DHS 4级PNT弹性保护。

审核编辑：郭婷