Por Per Lindgren, director de tecnología del grupo y jefe de sincronización en Net Insight
Las interrupciones y cortes del GPS aparecen en los titulares casi a diario. La interferencia del Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) se está convirtiendo cada vez más en una forma dominante de guerra electrónica.
La Autoridad de Comunicaciones de Noruega informó que en 2024 experimentó perturbaciones en su navegación GPS durante 44 días hasta el 22 de febrero, lo que prácticamente significa todos los días. Se han informado más interrupciones del GPS en la región del Báltico, que afectan a partes de Polonia, Lituania y el sur de Suecia, lo que demuestra que las interferencias del GNSS plantean riesgos para la navegación global y la seguridad de la aviación, el transporte marítimo y otras redes de transporte y causan importantes daños financieros.
Según un informe de London Economics, la pérdida económica para el Reino Unido debido a una interrupción del GNSS durante siete días se ha estimado en 7,6 millones de libras esterlinas (9,5 millones de dólares) o alrededor de 1.400 millones de libras esterlinas (1.800 millones de dólares) en una interrupción de 24 horas. Las aplicaciones en servicios de emergencia, transporte marítimo y por carretera representan el 87,6 por ciento de las pérdidas económicas totales.
¿Por qué el tiempo preciso es clave para las redes de infraestructura crítica?
La creciente dependencia de los sistemas GNSS para la sincronización horaria está resultando cada vez más problemática. Los sistemas GNSS se desarrollaron inicialmente para la navegación, pero ahora desempeñan un papel fundamental a la hora de proporcionar una sincronización horaria de gran precisión para servicios nacionales críticos, como las telecomunicaciones, los servicios financieros, las redes eléctricas, las redes de radiodifusión, los sistemas de seguridad y defensa nacionales y los servicios de emergencia. Numerosos sistemas y operaciones vitales dependen de la precisión horaria para la coordinación y la sincronización.
Las redes móviles, en particular 5G y la emergente 6G, dependen en gran medida de una sincronización precisa. 5G aporta un mayor enfoque en la tecnología TDD (Time Division Duplex), que requiere una sincronización mucho más estricta, en comparación con FDD (Frequency Division Duplex) en la mayoría de las redes 4G/LTE.
Además, las nuevas características y técnicas de red avanzadas como Massive MIMO, Carrier Aggregation (CA), License Assisted Access (LAA) y tecnologías de transmisión y recepción coordinadas multipunto (CoMP) requieren mejoras adicionales en la sincronización. GNSS se utiliza comúnmente para establecer una referencia de tiempo unificada para varios elementos de la red y dentro de la Red de Acceso Radio (RAN).
Las redes eléctricas requieren una sincronización precisa para sincronizar eficazmente la generación y distribución de electricidad. GNSS garantiza el funcionamiento perfecto de los diferentes componentes de la red. Este requisito no hará más que intensificarse con la transición a fuentes de energía renovables y centrales eléctricas digitales.
Los servicios de emergencia, las operaciones militares y los esfuerzos de seguridad nacional también suelen integrar la sincronización GNSS con los sistemas de comunicación, especialmente en colaboración con las redes 5G.
Un nuevo camino hacia la sincronización precisa
Las soluciones tradicionales de sincronización basadas en redes requieren actualizaciones de infraestructura importantes y complejas, lo que aumenta drásticamente los costos de implementación de 5G. Sin embargo, las nuevas soluciones de sincronización permiten una distribución horaria independiente de GNSS aprovechando la infraestructura existente, incluidas las líneas alquiladas. El resultado es una reducción notable del CAPEX y un despliegue más rápido de las redes 5G en zonas urbanas y rurales.
Los componentes clave de esta innovadora tecnología de sincronización se están estandarizando actualmente dentro del grupo de estudio 15 de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT).
El nuevo modelo de tiempo preciso independiente de GNSS desacopla la funcionalidad de sincronización del hardware, estableciendo una superposición de sincronización en la infraestructura IP existente sin requerir soporte de hardware PTP IEEE1588 en nodos intermediarios. Este enfoque permite la transmisión eficiente de la hora precisa desde los sitios centrales de referencia horaria a las RAN sin aumentar los costos. Sin embargo, cuando se trata de transmitir la hora exacta a través de redes de área amplia, los operadores deben abordar dos desafíos: la inquietud de la red y las asimetrías de los enlaces.
Las fluctuaciones de la red y la variación del retardo de paquetes (PDV) suelen surgir de la congestión del tráfico en los conmutadores y enrutadores de la red, lo que genera ruido y desfase diurno en la distribución del tiempo, lo que genera desfases de tiempo dinámicos en los receptores. Además, las asimetrías de enlaces estáticos, como las causadas por diferentes longitudes de fibra o retrasos estáticos en los conmutadores, se pueden compensar fácilmente.
Sin embargo, las asimetrías dinámicas, incluidas las derivadas de interruptores de protección o cambios en las longitudes de onda, plantean desafíos en la detección y compensación.
La nueva tecnología de tiempo preciso opera mediante la transmisión de marcas de tiempo a una velocidad significativamente mayor, lo que impulsa la implementación de mecanismos y algoritmos de filtrado avanzados. Combinado con enlaces de reloj colaborativos, este enfoque reduce eficazmente el ruido de fluctuación y mejora la precisión del tiempo.
Esta tecnología también integra algoritmos en tiempo real para el control de asimetrías con inteligencia centralizada, permitiendo la detección y compensación de asimetrías dinámicas para eliminar errores temporales constantes de la red de sincronización. Como resultado, la innovación en la sincronización independiente de GNSS permite el desarrollo de una infraestructura 5G segura y de alta disponibilidad que respalda servicios nacionales críticos y servicios comerciales avanzados clave que impulsan la monetización de la tecnología 5G.
Vencer la incertidumbre con el tiempo preciso
Aunque la dinámica geopolítica está cambiando rápidamente, la inestabilidad seguirá siendo la tendencia dominante. La interferencia del GPS seguirá siendo un riesgo importante en el futuro previsible. Los operadores móviles, los gobiernos y los reguladores deben salvaguardar y preparar sus redes de infraestructura crítica para el futuro para garantizar que estén mejor posicionados para enfrentar estos desafíos.
La tecnología de sincronización independiente de GNSS ofrece los beneficios de una hora precisa sin las vulnerabilidades y costos que comprometen las soluciones impulsadas por GPS. En tiempos de vientos económicos y geopolíticos en contra, garantizar la seguridad y la eficiencia de las redes nacionales es más importante que nunca. La innovación en la sincronización horaria sienta las bases para los servicios críticos del futuro.