ГНСС помогают отслеживать время и сердцебиение подключённого общества

От подключения IT-систем до обеспечения целостности финансовых транзакций, синхронизации телекоммуникаций, телевещания и энергоснабжения городов – всё зависит от наличия точного и отслеживаемого времени. Подделка критически важных систем времени может иметь разрушительные последствия для общества, считает известный разработчик навигационного оборудования Septentrio. 

Например, телекоммуникационные вышки с перекрывающимся покрытием синхронизируют своё время с точностью до миллисекунды, чтобы избежать помех при передаче данных на одной и той же частоте. Если передача данных между вышками хоть немного рассинхронизирована, пользователи имеют более низкую скорость передачи данных, меньшую доступность сотовой связи, а то и вовсе её отсутствие. Это ещё важнее для сетей 5G, где телекоммуникационные антенны расположены ближе друг к другу, а скорость передачи данных возрастает до 20 Гбит/с. Для обеспечения качественного обслуживания каждая телекоммуникационная антенна должна иметь доступ ко времени с точностью до миллисекунды, обеспечиваемый безопасным и надёжным способом. Но добиться этого – непростая задача.

RISE (Исследовательский институт Швеции) взял на себя задачу предоставления единой шкалы времени UTC(SP) для критически важных служб и остальной части шведского общества. Чтобы разработать надёжную службу распространения бесплатного, точного и отслеживаемого времени, RISE работает вместе с Netnod, шведским интернет-провайдером. ГНСС играют важную роль в серверах времени, увеличивая точность синхронизации до предела.

Служба времени Швеции основана на протоколе сетевого времени (NTP), стандарте синхронизации времени в компьютерных системах. Служба NTP интернет-провайдера использует распределённую шкалу времени на автономных узлах по всей Швеции, чтобы обеспечить службу времени, отслеживаемую с точностью до 250 наносекунд от UTC(SP).

Чтобы разработать этот высокоточный сервис (одна наносекунда составляет миллиардную долю секунды), используется система повышенной надёжности. Каждый узел имеет резервные серверы, двое цезиевых атомных часов и две платы программируемой вентильной матрицы (FPGA), обеспечивающие чрезвычайно быструю аппаратную реализацию NTP. Это означает, что подключённые устройства могут получать NTP напрямую через микросхему FPGA. Поскольку программное обеспечение не используется, это обеспечивает наиболее точное и безопасное время.

Недавно на серверах времени был внедрён протокол Network Time Security (NTS), чтобы гарантировать, что временными данными нельзя будет манипулировать или их подделать. FPGA содержит более 600 000 логических ресурсов и почти 900 000 регистров.

Итак, каждый узел времени в Швеции оснащён цезиевыми атомными часами и использует ГНСС для синхронизации этих часов и достижения ещё большей точности. Спутники ГНСС – по сути, летающие часы, поскольку каждый из них оснащён собственными цезиевыми часами на борту. Приёмники ГНСС внутри каждого узла времени получают один и тот же сигнал времени от одного из спутников ГНСС и используют его для настройки шкалы местного времени – процесс передачи времени, называемый «общий вид». Это приводит к ещё более высокой точности, чем достигаемой одним узлом синхронизации независимо.

Технология подавления помех, такая как AIM +, необходима для защиты от злонамеренных или случайных радиопомех. В то время как глушение – это своего рода белый шум, который подавляет сигналы ГНСС, спуфинг – это «умная» форма злонамеренных радиочастотных помех, которые отправляют в приёмник ложную информацию о местоположении или. Приёмники ГНСС высшего класса обеспечивают защиту не только от злонамеренных помех и спуфинга, но и от непреднамеренных помех, которые могут создаваться расположенным поблизости оборудованием – радиоантеннами или модемами.

Приёмники ГНСС имеют различные уровни целостности или достоверности. Например, приёмники с высокой степенью целостности показывают, когда информация, которую они выводят, может быть скомпрометирована и больше не может считаться полностью надежной. Помимо точности, целостность приёмника ГНСС также является критическим фактором для работы системы.

Чтобы обезопасить узлы времени и обеспечить их надёжную работу, оборудование размещено в бункерах для ядерной войны, арендованных у правительства. Пять таких бункерных узлов находятся в городах Швеции, и они служат в качестве резервной копии друг друга.

Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный канал на TamTam