美國RNT基金會提出的替代GPS的彈性授時需求提案給了什么建議？

  日前，美國彈性導航和授時(RNT)基金會發布了一份白皮書，提出了政府需求提案(RFP)的屬性，以獲取授時服務。

  據了解，新白皮書在RNT基金會去年10月發布的白皮書（題為《國家彈性國家授時架構》）的基礎上，進一步強調了當前大部分直接或間接來自GPS的授時服務，在網絡、交通、金融、工業和其他應用領域都起到了極其重要的作用。

圖源丨RNT基金會

 與去年10月發布的白皮書只是討論了如何相對容易且成本低廉地建立滿足NTRSA要求的國家彈性授時架構相比，新白皮書的建議則是更為直接，建議政府與商業提供者簽訂服務合同，而不是去建立自己的系統，同時還概述了政府在獲取授時服務時可能使用的一些要求和評估標準。

以下是新版白皮書提出的一些建議和概述。

——目標

 白皮書架設，此類采購的目標應該是建立聯邦授時“骨干網”。這將滿足NTRSA的要求，NTRSA認識到授時對于許多應用至關重要，也是大多數電子定位和導航系統的基礎。

 建立這種骨干網將為用戶提供GPS中斷時的替代方案和安全保障網，并在其他時候實現更具彈性和更可靠的服務。

替代方案和安全保障網

 作為骨干網，它將提供給其他機構和個人能夠建立與應用的基本的基礎服務。預計新服務將包括：

 支持全國范圍內的各種公共和私人應用。

 完全獨立于GPS和其他GNSS并且具有最少或沒有常見故障模式。

 提供多種不同的授時交付方法。

 為固定和移動用戶提供服務。

 關于“為固定和移動用戶提供服務”這一個服務，白皮書特別指出，移動設備在使用授時信號之前必須知道它們所在的位置。因此，所選系統或系統組合還必須在基本級別向移動用戶提供獨立于GPS的位置信息。

——要求

 白皮書設想，成功的提案將需要滿足許多要求，包括：服務于整個美國離岸約200英里的陸地區域、領空和沿海水域。使所有固定和移動用戶能夠訪問至少一個非天基源（以確保沒有GPS/GNSS的常見故障模式）。所有位置的授時精度均在世界協調時間 (UTC)的500納秒以內。對于50個最大的都市區，此精度應在UTC的100納秒以內。具有一種或多種完好性保障措施，以提供用戶對系統非常高的精度、連續性和可用性的信心，類似于飛機的導航信標性能監測和控制系統。

飛機的導航信標性能監測和控制系統

——評估標準

 對政府來說，幸運的是許多系統和公司已經能夠提供所需的服務。如何決定選擇哪個可能是項重大的工作。RNT基金會白皮書建議的一些評估標準總共包括八個方面。

 一是年度成本。雖然成本不是此次收購的唯一考慮因素，但政府始終有責任讓納稅人將其作為重要因素進行權衡。

 二是每單位覆蓋區域所需的基礎設施。這已被交通部認定為一個非常重要的考慮因素。基礎設施的數量不僅會影響成本，還會對環境和社區產生影響。

 三是頻譜。帶內和帶外傳輸造成的信號中斷，一直是GPS的重要問題。新的PNT的無線和射頻服務應盡可能減少頻譜問題。頻譜頻段預留、許可、預先分配的頻段、其他頻段和相鄰頻段的使用都將被考慮在內。

 四是滲透率。雖然政府可能不會將此列為要求，但服務到達水下、地下和室內位置的能力可能是可取的，并且是提案評估的一部分。

 五是彈性。GPS信號易受干擾的影響，無疑會使潛在備份和補充系統的彈性成為一個主要問題。RNT基金會的白皮書討論了兩種彈性——可操作性，以及復原性。

 六是運營彈性。它被定義為“一個系統、系統組合或服務的抗中斷（例如：干擾、欺騙、物理遮擋對服務產生負面影響）的能力。”一種衡量彈性的方法可能是破壞信號工作所需的能量。

 七是復原彈性，它被描述為“服務在中斷后恢復正常運行的速度和難易程度”。

 八是網絡安全。同樣，網絡安全被視為有兩個組成部分，第一個是網絡安全，定義為系統與網絡隔離或連接的程度。其次是信號安全性，也就是保護信號免受滲透和模仿的程度。

保護信號免受滲透和模仿的程度

 實際上，新白皮書的發布并非突發所想，早在2018年，當時的國家授時彈性和安全法案(NTRSA)并明確要求建立一個或多個系統作為提到方案，并作為GPS授時的備份。

 而在今年的5月，電信行業標準組織與電信行業解決方案聯盟(ATIS)也發言稱，要大力支持聯邦資助的GPS替代方案。在給國會兩院領導人的信中，ATIS提到“迫切需要為美國替代定位、導航和授時(PNT)系統的部署和采用提供資金。關鍵基礎設施，包括美國電信業”。比如蘭德公司，蘭德公司在今年5月份發布的一項為期兩年的研究也支持聯邦政府對GPS授時和定位備份的需求。雖然這篇報告竭盡全力反對重復的類似GPS的能力，但它悄悄地建議聯邦支持國家授時系統和定位服務，以服務E-911系統。

 除了行業的關注，太空部隊也已經揭示了對GPS和其他天基系統存在的嚴重軍事威脅。各種殺手級衛星、激光和其他武器已將太空從避難所變成了潛在的戰場。雖然沒有特別呼吁GPS的替代方案，但太空部隊的公告已經明確表示，美國需要“擺脫GPS的視線”。建立至少一個類似于我們對手操作的地面替代系統，美國運輸部前部長助理格雷格·溫弗里（Greg Winfree）表示，將對于衛星和信號的吸引力要小得多。

衛星和信號

 對于GPS的替代方案可以說是“萬事俱備，只欠東風”。這個“東風”就是聯邦資金，聯邦的資金支持可以有效地降低免費GPS服務對于替代方案的抑制。但是，難點就在于此，目前看來，資金到位遙遙無期。