CLEPSYDRA - nowa generacja precyzyjnej synchronizacji czasu dla infrastruktury krytycznej. Elproma tworzy Time-Firewall

Inicjatywa CLEPSYDRA (Certified gaLileo timE Provision for SYnchronisation of Disciplined Reference scAle) ma zapewnić bezpieczną, odporną na zakłócenia i wysoce precyzyjną synchronizację czasu dla najważniejszych infrastruktur.

Autonomia technologiczna i nowe standardy

Technologia opracowywana w ramach projektu CLEPSYDRA opiera się na nadchodzących możliwościach systemu Galileo drugiej generacji (G2G). Wykorzystanie funkcji, takich jak Timing Service Message (TSM) oraz Open Service Navigation Message Authentication (OS-NMA) pozwoli na uruchomienie zharmonizowanej, ogólnoeuropejskiej usługi pomiaru czasu, w pełni zgodnej z najnowszą normą CEN/CENELEC EN 16605:2024.

Misją projektu jest wzmocnienie technologicznej autonomii Europy w obszarze usług precyzyjnego czasu i synchronizacji. Osiągnięcie tego celu będzie możliwe dzięki dostarczeniu przystępnej cenowo, wysoce wydajnej platformy odbiorczej (osiągającej poziom gotowości technologicznej TRL 7/8), która ma zabezpieczać ciągłość działania kluczowych systemów przed rosnącymi zagrożeniami geopolitycznymi i cybernetycznymi.

Za sukcesem przedsięwzięcia stoi interdyscyplinarny zespół ekspertów z dziedziny technologii, inżynierii i nauk fizycznych, posiadający szerokie doświadczenie w rozwoju i integracji systemów ultraprecyzyjnego pomiaru czasu i obejmujący swoim działaniem cały łańcuch wartości tworzonych rozwiązań.

Zastosowania w kluczowych sektorach biznesowych

Niezawodne i niezwykle precyzyjne źródła czasu stanowią fundament współczesnych operacji biznesowych i usług państwowych. Platforma CLEPSYDRA została zaprojektowana w taki sposób, aby sprostać rygorystycznym wymogom czterech głównych sektorów:

• Energetyka
  Współczesne, inteligentne sieci elektroenergetyczne (smart grids) wymagają absolutnej precyzji w celu utrzymania pełnej synchronizacji sieciowej, a nawet z pozoru nieistotne błędy w pomiarze czasu mogą prowadzić do błędnych reakcji systemów i w konsekwencji do przerw w dostawie energii. Bezpieczeństwo energetyczne i odporność infrastruktury w czasie rzeczywistym gwarantowane są poprzez wykorzystanie rozwiązań takich, jak GNSS, protokoły sieciowe NTP i PTP (IEEE 1588) oraz łączność 5G.
• Telekomunikacja
  Wkraczając w erę standardów 5G i wkrótce 6G, CLEPSYDRA ma pełnić funkcję niezawodnego odbiornika, zapewniającego ultraprecyzyjne sygnały czasu i częstotliwości. Rozwiązanie to zwiększa ogólną odporność sieci telekomunikacyjnych, wspiera operacje wrażliwe na zmiany czasu i znacząco poprawia zarządzanie opóźnieniami przesyłu.
• Finanse
  W świecie globalnych obrotów kapitałowych liczy się każda milisekunda. Dyrektywa Unii Europejskiej MiFID II nakłada na instytucje finansowe obowiązek korzystania z protokołów sieciowych i systemów GNSS w celu znakowania czasu realizowanych transakcji ze ścisłą dokładnością. Gwarantuje to identyfikowalność prowadzonych operacji, transparentność, ciągłość przyczynowo-skutkową oraz odpowiednią synchronizację na wszystkich rynkach.
• Transport
  Odbiorniki czasu CLEPSYDRA gwarantują także spójność i precyzyjną synchronizację w systemach komunikacyjnych i nawigacyjnych wykorzystywanych w transporcie. Precyzja w ruchu jest absolutnie niezbędna do rozwoju i utrzymania wydajnego zarządzania ruchem drogowym, logistyki multimodalnej oraz wdrażania zaawansowanej, autonomicznej mobilności.

Wszystkie powyższe funkcjonalności i obszary zastosowań odbiorników CLEPSYDRA układają się w logiczną całość, otwierając drogę i umożliwiając wdrażanie szeroko pojętej koncepcji inteligentnych miast – Smart City.

Działania firmy ELPROMA i nowa norma IEEE 1952

Polski producent już wkrótce zaoferuje urządzenie, które łączy najbardziej zaawansowane technologie Galileo, anty-jam/spf oraz bezpieczeństwo NTP/PTP, i które jest przystosowane do współpracy bezpośredniej z eCzasPL i z Polską Tarczą PNT (wykonawca to również Elproma).

Nie będzie to zwyczajny serwer czasu NTP/PTP, ale urządzenie nowej klasy GNSS-Galileo Time-Firewall. Powstaje jako połączenie dwóch najpotężniejszych na świecie rozwiązań obszaru precyzji czasu i bezpieczeństwa:

1. włoskiego odbiornika GIANO firmy Thales Alenia Space (Marconi) - producent satelitów systemu Galileo - więcej o GIANO;
2. polskiego serwera NTS-5000 firmy ELPROMA, urządzenia posiadającego dopuszczenie i certyfikacje NATO w Europie (o serwerach czasu dla struktur NATO).

Urządzenie stanowi realizację zapotrzebowania UE na w 100% europejski produkt i technologię całkowicie uniezależniającą UE od Chin, Rosji, Indii i USA. Opiera się wyłącznie na europejskim systemie satelitarnym GALILEO w zakresie aż trzech częstotliwości (E1, E5, E6) oraz kryptograficznego uwierzytelnienia OSNMA z poziomu satelitów.
Nowy produkt ELPROMA będzie produkować w Polsce od 2027 roku.

Nowa klasa “Time-Firewall” oznacza również, że urządzenie łączy znacznie więcej funkcjonalności niż klasyczne serwery NTP/PTP — zawiera w sobie 5 urządzeń, każde zapewnia oddzielny poziom LEVEL 1-5 normy bezpieczeństwa PNT (Positioning, Navigation, Timing). Są to:

• IEEE 1952 LEVEL 1 (Detect & Alert) - wykrywanie zakłóceń jamming i spoofing Galileo z powiadomieniem do IT/OT;
• IEEE 1952 LEVEL 2 (Recover) - automatyczne przywracanie (również filtrowanie) działania systemu w trakcie incydentu i zawsze po zniknięciu zagrożenia;
• IEEE 1952 LEVEL 3 (Resist) - mimo trwającego incydentu, utrzymanie minimalnych wymaganych parametrów synchronizacji w oparciu o „holdover” OCXO i CSAC (substytut Rubidu/Cezu);
• IEEE 1952 LEVEL 4 (Withstand) - utrzymanie synchronizacji bez względu na wszystko (brak GNSS, całkowite zagłuszanie) - rozwiązanie wymaga dołączenia do eCzasPL w GUM lub do skali AOS w Borowcu k. Poznania.
• IEEE 1952 LEVEL 5 (Verify) - zdolność bieżącej lub retrospektywnej weryfikacji poprawności czasu UTC w sytuacji zaistnienia przeciwności losu opisanych i rozwiązanych na poziomach LEVEL 1-4 (wymaga dołączenia do systemu eCzasPL GUM RP).

Poziom 1–2 to typowo „podstawowa odporność”, gdzie wystarczy wykrycie ataku PNT (np. jamming i spoofing GNSS) i prosty „recovery”. Taki wymóg spełniają:

• nowej generacji serwery czasu NTP/PTP (np. seria NTS firmy ELPROMA),
• aktywny filtr LEVEL–2 „NULL STEERING GNSS” produkcji firmy ELPROMA,
• system rozpoznawania jammingu/spoofingu GNSS Polskiej Tarczy PNT, w tym komercyjnie dostępny polski podsystem ARGOS firmy ELPROMA.

Poziomy 3–4 są wymagane dla infrastruktury krytycznej NIS2, gdzie sprzęt musi utrzymać synchronizację przy braku dostępności GNSS, awarii sieci naziemnej, awarii całych urządzeń, a nawet długoterminowego braku GPS (GNSS). Taki wymóg spełniają wszystkie wspomniane rozwiązania poziomu 1–2 z następującymi uwagami:

• serwery czasu wyposażone są w oscylatory „holdover” Rubidowy lub OCXO,
• LEVEL–2 przekazuje odszumiony sygnał GPS L1 do dodatkowego symulatora GNSS LEVEL–3, który jednocześnie pobiera uwierzytelniony wzorzec skali UTC(PL), naziemną siecią TCP/IP (NTP, PTP) z systemu eCzasPL Głównego Urzędu Miar i konwertuje go na sygnał antenowy podawany do serwera czasu NTP/PTP,
• redundancja rozpoznawania jammingu/spoofingu GNSS z Polskiej Tarczy PNT.

Poziom 5 weryfikacji jest najwyższym stopniem wymagań. Wprowadza rygor trustworthy PNT ważny dla sektorów krytycznych, gdzie błąd PNT może skutkować poważnymi konsekwencjami. Poziomy LEVEL 4–5 są niezbędne dla zapewnienia ciągłości dostępu do domeny UTC(PL) w trybie „bez względu na wszystko”. Taki wymóg spełniają rozwiązania obu poziomów LEVEL 3–4 zapewniające dodatkowo funkcjonalność zdalnego audytu czasu z serwerów NTP/PTP pracujących po stronie przemysłu. Audyt jest prowadzony z poziomu LEVEL-5 za pośrednictwem urządzenia LEVEL–3 i z wykorzystaniem systemu eCzasPL Głównego Urzędu Miar RP.

Praktyczna realizacja normy IEEE 1952 w Polsce wymaga jednoczesnego użycia:

• własnego systemu (serwerów) czasu w infrastrukturze krytycznej (LEVEL 1–3),
• systemu eCzasPL dostarczającego wzorzec UTC (LEVEL 4–5),
• systemu Polskiej Tarczy PNT - niezależnego systemu identyfikacji zakłóceń GNSS tworzącego zapasowe redundantne źródło informacji LEVEL 1–2.

Jest to szczególnie ważne dla użytkowników posiadających starsze odbiorniki GNSS (również serwery czasu NTP/PTP) niezgodne z podstawowymi poziomami LEVEL 1–2 normy IEEE 1952. Mogą one dzięki temu uzyskać informacje o incydencie i jego zakończeniu, uruchamiając przygotowane wcześniej procedury postępowania. Przed-stawione rozwiązanie gwarantuje certyfikowany czas UTC „bez względu na wszystko”.

Źródło: Tomasz Widomski, ELPROMA Elektronika Sp. z o.o.