#Nieuwsbericht

Glasvezelinfrastructuur een beter alternatief voor tijdsoverdracht via satelliet

Glasvezelinfrastructuur een beter alternatief voor tijdsoverdracht via satelliet

Timing is everything

Timing en synchronisatie zijn cruciaal voor de wereld om ons heen. In de meeste gevallen worden signalen van satellieten gebruikt om dit te bewerkstelligen. Helaas zijn dergelijke signalen gevoelig voor storingen, waardoor veiligheid en continuïteit mogelijk in het gedrang komen. Met behulp van nieuwe technologieën zijn we in staat om timing en synchronisatie nu ook optisch te regelen via glasvezel. Deze cruciale diensten kunnen geleverd worden via het Eurofiber netwerk. Samen met partners OPNT en VSL doen wij de oproep om een back-up of alternatief voor satellietsignalen te realiseren door middel van terrestrische netwerken. Zo draagt Eurofiber en zijn omvangrijke glasvezelnetwerk bij aan de veiligheid en digitale weerbaarheid van Nederland.


In onze moderne samenleving zijn we voor ons dagelijks leven afhankelijk van infrastructuren. Maar we hebben geen besef van de complexiteit die daarachter schuilt. Een belangrijke vereiste voor veel moderne digitale infrastructuren is synchronisatie van tijd en frequentie. In de meeste gevallen wordt hiervoor gebruikgemaakt van GNSS-satellietsignalen (bijvoorbeeld GPS of Galileo). De harde waarheid is dat deze afhankelijkheid van GNSS-signalen onze vitale digitale infrastructuur bijzonder kwetsbaar maakt. Als deze GNSS-signalen namelijk om welke reden dan ook verloren zouden gaan, zoals door schade aan een satelliet als gevolg van een zonnestorm of sabotage door criminelen zou dat signaalverlies onmeetbaar grote gevolgen hebben.

Het verlies van GNSS-signalen leidt tot storingen van de tijdssynchronisatie tussen locaties binnen de digitale infrastructuur. Dit resulteert vroeg of laat in netwerkstoringen, en die hebben directe gevolgen voor ons dagelijks leven.

Een praktisch voorbeeld: Als je klaar bent met werken, kun je niet langer op je satellietnavigatiesysteem vertrouwen om je weg naar huis te vinden. Je zult al evenmin in staat zijn om onderweg boodschappen te doen voor het avondeten. De supermarkten zullen gesloten zijn, omdat alle telecommunicatiefuncties zijn uitgevallen en je niet langer elektronisch kunt betalen of pinnen. Zelfs als het je lukt om thuis te komen kun je er niet zeker van zijn of de stroom beschikbaar blijft. En als de stroomvoorziening onbetrouwbaar is, zal het eten in je koelkast uiteindelijk bederven. Bovendien zal je centrale verwarming evenmin functioneren. De grootschalige uitval van de stroomvoorziening in Texas als gevolg van de ongekend zware sneeuwstorm in februari liet maar al te goed zien hoe ingrijpend de levens van mensen worden beïnvloed door het wegvallen van basisvoorzieningen.

Het is duidelijk dat GNSS is uitgegroeid tot een onzichtbare nutsvoorziening, en wel een nutsvoorziening waarvoor geen beveiligde terugvaloptie beschikbaar is. Gelukkig is er voor synchronisatiedoeleinden een oplossing beschikbaar om op terug te vallen in de vorm van glasvezel. Er is alleen nog overheidssteun nodig voor het beveiligen van alle vitale infrastructuren en het waarborgen van de binnenlandse veiligheid. Glasvezelinfrastructuur een beter alternatief voor tijdsoverdracht via satelliet

De voorgestelde terugvaloptie omvat de overdracht van tijdssignalen op basis van de glasvezelinfrastructuur in plaats van satellieten. Zodra de overdracht in het glasvezelnetwerk is ingebed kunnen alle vitale infrastructuren gebruikmaken van een en dezelfde bron van tijdsinformatie. Tijdssynchronisatie is uiterst schaalbaar. Er is geen extra capaciteit vereist voor het aanbieden van aanvullende verbindingen op dezelfde fysieke locatie.

Uiteindelijk zal het mogelijk zijn om de gedistribueerde tijdssignalen draadloos uit te zenden vanaf de aarde.Daarmee ontstaat een alternatief voor GPS en/of Galileo (zie bijvoorbeeld het SuperGPS[1]-project van TU Delft). Op basis van een geoptimaliseerde glasvezelnetwerk wordt het mogelijk om zowel binnen als buiten een positioneringsnauwkeurigheid binnen 10 cm te realiseren. Dat betekent dat het mogelijk is om accurate positionering te bieden in tunnels, iets wat belangrijk is voor zelfrijdende auto’s. Deze mate van nauwkeurigheid is ook belangrijk binnen ziekenhuizen en voor het reageren op noodoproepen via 112.

Er is duidelijk sprake van een prangende noodzaak voor overheden om de continuïteit van hun vitale digitale infrastructuur zeker te stellen. GPS is een strategisch militair systeem dat oorspronkelijk werd ontwikkeld voor het Amerikaanse leger. Na verloop van tijd begon de wereld langzaam maar zeker gebruik te maken van GPS-tijdsignalen voor het optimaliseren van netwerken, inclusief vitale infrastructuren. Het Amerikaanse Department of Homeland Security (DHS) kreeg oog voor de kwetsbaarheid die deze fundamentele afhankelijkheid met zich meebracht en begon daarom met het bestuderen van alternatieve oplossingen. Op vergelijkbare wijze begon het Amerikaanse Department of Transportation (DOT) met het verkennen van alternatieve mogelijkheden voor het beschermen van vitale infrastructuren en het beëindigen van de al te sterke afhankelijkheid van GPS[2]. Parallel aan deze Amerikaanse initiatieven lanceerde de Britse overheid[3] een programma dat ten doel had om de aanlevering van tijdsignalen hackerproof en minder afhankelijk van GPS en Galileo te maken. Andere landen hebben eveneens onderzoek gedaan naar de opties die tot hun beschikking staan.

De Europese Unie publiceerde recentelijk een aanbesteding[4] voor een terugvaloptie voor GNSS. De aanbestedingsdocumentatie benadrukt expliciet het belang van dit vraagstuk. Zo dragen diensten voor positionering, navigatie en timing (PNT) bij aan circa 10% van het bruto nationale product van de EU. GNSS vormt de ruggengraat van PNT-diensten. Het vertegenwoordigt voor veel sectoren een heimelijke nutsvoorziening en zal in de toekomst een steeds prominentere rol innemen. Zoals eerder aangestipt is er sprake van een behoefte aan alternatieve PNT-capaciteit, zonder ‘single point of failure’ in de vorm van GNSS.

De Nederlandse overheid is zich eveneens bewust van de betrokken risico’s, zoals blijkt uit de Kennis- en Innovatieagenda (oktober 2019). Dit beleidsdocument formuleert de ambitie om uiterlijk in 2030 een robuuste nationale PNT-oplossing te hebben gerealiseerd. De Nederlandse overheid ziet het oplossen van dit vraagstuk als een prioriteit voor de langere termijn.

Een alternatief voor de overdracht van tijdssignalen over grote afstanden via satellieten zou bij voorkeur gebaseerd moeten zijn op een glasvezelinfrastructuur. Dit type infrastructuur is namelijk van nature moeilijk te verstoren of na te bootsen. De oplossing zou kunnen worden gerealiseerd door gebruik te maken van een tijdsbepalingsprotocol dat oorspronkelijk werd ontwikkeld door CERN en inmiddels is opgenomen in de IEEE 1588-standaard. Er zijn tegenwoordig oplossingen op basis van dit protocol op de markt verkrijgbaar voor telecomnetwerken. Het tijdsbepalingsprotocol maakt een accurate en betrouwbare overdracht van tijdssignalen over lange afstanden mogelijk, zoals in real time is aangetoond tijdens een proefopstelling binnen het netwerk van Eurofiber.

Als de infrastructuur en technologie voor de overdracht van tijdssignalen worden gebruikt in combinatie met een gecoördineerde wereldtijd (UTC)-implementatie wordt het tijdssignaal betrouwbaar en herleidbaar naar UTC. Daarmee kan het signaal als een bron van juridische tijd worden erkend. De Nederlandse overheid is bezig met de ontwikkeling van een robuuste en accurate tijdsinfrastructuur die beschikbaar is op vrijwel elke locatie in het land. Deze infrastructuur wordt gerealiseerd door een consortium van drie partners: Eurofiber, OPNT en VSL.

We zouden graag alle betrokken partijen, inclusief de Nederlandse overheid, willen uitnodigen om deel te nemen aan dit samenwerkingsverband en te beginnen met de ontwikkeling van een robuuste, toekomstbestendige en open nationale PNT-oplossing voor Nederland.

Eurofiber OPNT VSL

___________

Referenties

[1] https://www.tudelft.nl/citg/over-faculteit/afdelingen/geoscience-remote-sensing/research/projects/supergps/

[2] https://www.nist.gov/news-events/news/2020/10/safeguarding-
critical-infrastructure-nist-releases-
draft-cybersecurity

[3] https://www.thetimes.co.uk/article/
ministers-spend-36m-to-make-uk-time-
hack-proof-7dn62s3h2

[4] https://www.gpsworld.com/europe-
seeks-alternative-pnt-services-deadline-jan-13/