根據(jù) RNT 基金會(huì)的說法，國(guó)家彈性授時(shí)架構(gòu)應(yīng)包括通過光纖和射頻以及基于天基的傳輸。（圖片：RNT 基金會(huì)）

　　美國(guó)彈性導(dǎo)航和授時(shí)(RNT)基金會(huì)發(fā)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(shí)服務(wù)。“國(guó)家彈性授時(shí)架構(gòu)，現(xiàn)在是其需求提案（RFP）！”。這個(gè)建議是建立在美國(guó)彈性導(dǎo)航與授時(shí)（RNT）基金會(huì)于2020年10月發(fā)布的白皮書（題為《國(guó)家彈性國(guó)家授時(shí)架構(gòu)》）基礎(chǔ)上。現(xiàn)在大部分直接或間接來自GPS的授時(shí)服務(wù)，對(duì)無數(shù)網(wǎng)絡(luò)、交通、金融、工業(yè)和其他應(yīng)用領(lǐng)域都至關(guān)重要。2018年國(guó)家授時(shí)彈性和安全法案(NTRSA)要求建立一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)作為替代方案，并作為GPS授時(shí)的備份。

　　RNT基金會(huì)的2020年10月發(fā)布的白皮書，討論了如何相對(duì)容易且成本低廉地建立滿足NTRSA要求的國(guó)家彈性授時(shí)架構(gòu)。它建議政府與商業(yè)提供者簽訂服務(wù)合同，而不是去建立自己的系統(tǒng)。新白皮書概述了政府在獲取授時(shí)服務(wù)時(shí)可能使用的一些要求和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。

　　目標(biāo)。該白皮書假設(shè)，此類采購(gòu)的目標(biāo)應(yīng)該是建立聯(lián)邦授時(shí)“骨干網(wǎng)”。這將滿足NTRSA的要求，NTRSA認(rèn)識(shí)到授時(shí)對(duì)于許多應(yīng)用至關(guān)重要，也是大多數(shù)電子定位和導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)。建立這種骨干網(wǎng)將為用戶提供GPS中斷時(shí)的替代方案和安全保障網(wǎng)，并在其他時(shí)候?qū)崿F(xiàn)更具彈性和更可靠的服務(wù)。作為骨干網(wǎng)，它將提供給其他機(jī)構(gòu)和個(gè)人能夠建立與應(yīng)用的基本的基礎(chǔ)服務(wù)。預(yù)計(jì)新服務(wù)將包括：支持全國(guó)范圍內(nèi)的各種公共和私人應(yīng)用；完全獨(dú)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(shí)交付方法；為固定和移動(dòng)用戶提供服務(wù)。關(guān)于最后一點(diǎn)，白皮書指出，移動(dòng)設(shè)備在使用授時(shí)信號(hào)之前必須知道它們所在的位置。因此，所選系統(tǒng)或系統(tǒng)組合還必須在基本級(jí)別向移動(dòng)用戶提供獨(dú)立于GPS的位置信息。

　　要求。白皮書設(shè)想，成功的提案將需要滿足許多要求，包括：服務(wù)于整個(gè)美國(guó)離岸約200英里的陸地區(qū)域、領(lǐng)空和沿海水域；使所有固定和移動(dòng)用戶能夠訪問至少一個(gè)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(shí)精度均在世界協(xié)調(diào)時(shí)間 (UTC)的500納秒以內(nèi)；對(duì)于50個(gè)最大的都市區(qū)，此精度應(yīng)在UTC的100納秒以內(nèi)；具有一種或多種完好性保障措施，以提供用戶對(duì)系統(tǒng)非常高的精度、連續(xù)性和可用性的信心，類似于飛機(jī)的導(dǎo)航信標(biāo)性能監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)。

　　評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)政府來說，幸運(yùn)的是許多系統(tǒng)和公司已經(jīng)能夠提供所需的服務(wù)。如何決定選擇哪個(gè)可能是項(xiàng)重大的工作。RNT基金會(huì)白皮書建議的一些評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)是：一是年度成本--雖然成本不是此次收購(gòu)的唯一考慮因素，但政府始終有責(zé)任讓納稅人將其作為重要因素進(jìn)行權(quán)衡；二是每單位覆蓋區(qū)域所需的基礎(chǔ)設(shè)施，這已被交通部認(rèn)定為一個(gè)非常重要的考慮因素。基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)量不僅會(huì)影響成本，還會(huì)對(duì)環(huán)境和社區(qū)產(chǎn)生影響；三是頻譜--帶內(nèi)和帶外傳輸造成的信號(hào)中斷，一直是GPS的重要問題。新的PNT的無線和射頻服務(wù)應(yīng)盡可能減少頻譜問題。頻譜頻段預(yù)留、許可、預(yù)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(nèi)；四是滲透率--雖然政府可能不會(huì)將此列為要求，但服務(wù)到達(dá)水下、地下和室內(nèi)位置的能力可能是可取的，并且是提案評(píng)估的一部分；五是彈性--GPS信號(hào)易受干擾的影響，無疑會(huì)使?jié)撛趥浞莺脱a(bǔ)充系統(tǒng)的彈性成為一個(gè)主要問題。RNT基金會(huì)的白皮書討論了兩種彈性--可操作性，以及復(fù)原性；六是運(yùn)營(yíng)彈性，它被定義為“一個(gè)系統(tǒng)、系統(tǒng)組合或服務(wù)的抗中斷（例如：干擾、欺騙、物理遮擋對(duì)服務(wù)產(chǎn)生負(fù)面影響）的能力。”一種衡量彈性的方法可能是破壞信號(hào)工作所需的能量。七是復(fù)原彈性，它被描述為“服務(wù)在中斷后恢復(fù)正常運(yùn)行的速度和難易程度”；八是網(wǎng)絡(luò)安全--同樣，網(wǎng)絡(luò)安全被視為有兩個(gè)組成部分，第一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)安全，定義為系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)隔離或連接的程度。其次是信號(hào)安全性，也就是保護(hù)信號(hào)免受滲透和模仿的程度。

　　替代GPS授時(shí)的認(rèn)可。自2020年《國(guó)家彈性授時(shí)架構(gòu)》白皮書發(fā)布以來，GPS替代方案的呼聲愈發(fā)高漲，白皮書本身也獲得了重要的背書。2021年5月7日，電信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織與電信行業(yè)解決方案聯(lián)盟(ATIS)大力支持聯(lián)邦資助的GPS替代方案。在給國(guó)會(huì)兩院領(lǐng)導(dǎo)人的信中，ATIS提到“迫切需要為美國(guó)替代定位、導(dǎo)航和授時(shí)(PNT)系統(tǒng)的部署和采用提供資金。關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，包括美國(guó)電信業(yè)”。蘭德公司在今年5月份發(fā)布的一項(xiàng)為期兩年的研究也支持聯(lián)邦政府對(duì)GPS授時(shí)和定位備份的需求。雖然這篇報(bào)告竭盡全力反對(duì)重復(fù)的類似GPS的能力，但它悄悄地建議聯(lián)邦支持國(guó)家授時(shí)系統(tǒng)和定位服務(wù)，以服務(wù)E-911系統(tǒng)。

　　近期來自美國(guó)的眾多媒體報(bào)道，太空部隊(duì)已經(jīng)揭示了對(duì)GPS和其他天基系統(tǒng)存在的嚴(yán)重軍事威脅。各種殺手級(jí)衛(wèi)星、激光和其他武器已將太空從避難所變成了潛在的戰(zhàn)場(chǎng)。雖然沒有特別呼吁GPS的替代方案，但太空部隊(duì)的公告已經(jīng)明確表示，美國(guó)需要“擺脫GPS的視線”。建立至少一個(gè)類似于我們對(duì)手操作的地面替代系統(tǒng)，美國(guó)運(yùn)輸部前部長(zhǎng)助理格雷格·溫弗里（Greg Winfree）表示，將對(duì)于衛(wèi)星和信號(hào)的吸引力要小得多。

　　需要聯(lián)邦資金。用于改善全國(guó)授時(shí)安排的聯(lián)邦資金，得到了來自主要電信公司的一幫CEO和高級(jí)管理人員的特別支持。作為國(guó)家安全電信咨詢委員會(huì) (NSTAC)，該組織于5月向拜登總統(tǒng)提交的報(bào)告討論了GPS漏洞和威脅，并敦促建立一種替代能力。類似于RNT基金會(huì)提出的題為“國(guó)家彈性授時(shí)架構(gòu)”的白皮書中所反映的內(nèi)容。此外，為了提高商業(yè)實(shí)體利用這種架構(gòu)的能力，政府應(yīng)撥出足夠的資金為創(chuàng)建這種授時(shí)架構(gòu)奠定基礎(chǔ)，聯(lián)邦政府是最終成為彈性互連網(wǎng)絡(luò)的第一個(gè)接受PNT交貨的客戶。”據(jù)NSTAC稱，聯(lián)邦資金支持是必要的，因?yàn)槊赓M(fèi)GPS服務(wù)極大地抑制了市場(chǎng)對(duì)替代品的需求。