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contenido de los datos, suele presentar un cambio en la posición
reportada del receptor. Dependiendo de la complejidad
del ataque de falsificación, el cambio de posición podría ser la
ubicación del generador de señales del atacante (si utiliza un
enfoque simple de retraso único) o será la posición estimada
de la antena de GPS objetivo. La situación da un buen motivo
para camuflar las antenas verdaderas e instalar antenas simuladas
que sean visiblemente más prominentes. La figura 9
detalla cómo puede aplicarse un umbral de ubicación a la
posición determinada para el receptor de GNSS. Luego, se utiliza
el umbral de radio para producir una alerta si la posición
calculada se desplaza fuera de este rango. Una vez que se haya
cruzado el umbral, se puede emitir una alarma y evitar que
se utilice la salida de reloj para proporcionar tiempo a la red.
Referencias atómicas terrestres
Las redes de telecomunicación de infraestructura crítica han
adoptado el uso de referencias de tiempo atómicas de relojes
de cesio para proporcionar un reloj de referencia primario
mejorado. Los estándares que definen las especificaciones
para los relojes de referencia primarios de telecomunicación
se ampliaron para definir un nivel mayor de rendimiento y
abordar las inquietudes sobre las vulnerabilidades de los
GNSS. Estos estándares definen un PRTC mejorado que
puede operar de manera autónoma y mantener una referencia
de frecuencia de alta precisión después de la pérdida de
una señal de GNSS. Al proporcionar una referencia atómica
situada, el PRTC mejorado puede operar como un estándar
de tiempo autónomo después de la pérdida de un GNSS.
Llevando un paso más allá el concepto de una referencia
de tiempo autónomo, el Instituto Nacional de Estándares y
Tecnología (NIST, por sus siglas en inglés) editó una publicación
que analiza las estructuras resilientes de distribución
de tiempo para aplicaciones de infraestructura crítica. Un
enfoque analizado en la nota técnica 2187 es utilizar una
red de fibra óptica a nivel nacional para distribuir el tiempo
con un PTP de un sitio terrestre centralizado basado en una
referencia atómica que sea independiente de un GNSS. Las
industrias de infraestructura crítica podrían tener acceso
a esta referencia de tiempo como una fuente de tiempo sin
GNSS alterna. En teoría, esta solución permitiría que exista
una entidad de infraestructuras críticas, como una empresa
de servicios eléctricos, para obtener una referencia de tiempo
utilizando un PTP del NIST al tener acceso a la red de fibra.
Reuniendo todo
Hemos analizado cómo los GNSS han ofrecido una solución
para proporcionar tiempo preciso a un amplio espectro de
aplicaciones industriales y hemos explicado qué tan vulnerables
son los relojes de GNSS a las interferencias intencionales
y accidentales. Posteriormente, en el análisis pasamos
a explicar cómo se pueden abordar estas vulnerabilidades
utilizando un conjunto de fuentes de relojes distribuidos de
manera geográfica, relojes atómicos terrestres y telecomunicación
de WAN.
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Aunque muchas de estas soluciones existen en la actualidad,
la industria de servicios eléctricos aún está en las primeras
etapas de implementación, donde los receptores de
múltiples GNSS y las fuentes de tiempo redundantes son los
enfoques de mitigación más ampliamente utilizados.
Hoy, la industria de servicios eléctricos utiliza predominantemente
relojes de GPS discretos en cada subestación para dar
una referencia de tiempo de alta precisión para las aplicaciones
de sistemas eléctricos, como se muestra en la figura 10.
La estructura ilustrada en la figura 11 reúne todos los conceptos
analizados anteriormente para mostrar una implementación
a nivel de sistemas que puede mantener la distribución
del tiempo preciso en caso de que haya una pérdida completa
del GNSS.
La implementación que se muestra en la figura 11 presenta
un dispositivo de red adicional llamado puerta de enlace de
distribución de tiempo (TDG, por sus siglas en inglés). La
TDG es un dispositivo capaz de recibir y comparar el tiempo
a partir de una variedad de fuentes para asegurar que la señal
de tiempo que se utiliza para su distribución en la subestación
hace referencia a la señal de mayor calidad de tiempo disponible
y ha pasado una verificación de validez de tiempo a fin de
garantizar que no ha estado comprometida. Acepta el tiempo
desde un receptor de GNSS integrado, un reloj externo local
o a través de un PTP 1588 del IEEE en la WAN.
Además de proporcionar redundancia de fuentes de
tiempo, la TDG tiene la capacidad de comparar cada entrada
de tiempo con un promedio ponderado de todas las entradas
de tiempo en cada TDG de la red. Implementa un volante de
inercia en el sistema de temporización que pondera y promedia
todas las entradas de fuentes de tiempo activas en cada
sitio para generar el tiempo de la red, que se utiliza para comparar
y validar cada entrada de tiempo. El volante de inercia
del sistema de temporización proporciona un método para
detectar una entrada de fuentes de temporización comprometida
con una desviación de tiempo mayor a un umbral especificado
del promedio ponderado.
Las referencias atómicas de tiempo brindan el tiempo
que se puede rastrear al UTC con precisión en decenas de
nanosegundos. En caso de que hubiera un apagón de GNSS
en un área amplia, las referencias atómicas mantendrían un
tiempo con una precisión mejor a ±100 nanosegundos para
el UTC durante varias semanas y mejor a una precisión de
±1 μs durante algunos meses. Las aplicaciones más exigentes
que se utilizan en el sistema eléctrico requieren una precisión
de temporización mejor a 1 μs, por lo que esta estructura de
sistema de temporización soportaría una pérdida completa
del GPS durante un mes y mantendría la capacidad de rastreo
para el UTC, con una precisión mejor a 1 μs.
Cabe destacar que para las aplicaciones que requieren el
UTC (lo que incluye aplicaciones de servicios eléctricos),
las redes del PTP también deben proporcionar el desfase
actual del UTC-TAI (segundos intercalares); un método
posible es la adición de un valor de duración del estándar
C37.238a-2023 del IEEE a los mensajes de anuncio del PTP.
septiembre/octubre 2023
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