保障5GORAN网络的时序安全

在过去的几年里，我们见证了大型蜂窝网络在某些方面的巨大转变。当然，最值得注意的是向5G的过渡。5G是一种更高速，响应更快，更强大的网络架构。5G实现了更快的下载速度，开辟了固定无线接入（FWA）移动宽带等新应用，并有望为世界各地的公司带来重大的创新，如网络切片。

与此同时，另一个重大的转变是向更灵活、软件定义和虚拟化的网络架构过渡。在5G之前，为蜂窝网络连接所需的大多数网络设备都来自极少数公司提供的专有硬件。然而，随着5G网络中的智能程度不断提高，人们开始使用更多的通用计算硬件和各种不同的软件解决方案。此外，电信运营商和网络设备提供商都意识到，可以将蜂窝塔核心的单片BBU（宽带单元）拆分为在不同地方运行的三个不同组件：RU（射频单元）、DU（分布式单元）和CU（控制单元）。

为了可靠地实现这一点，需要开发一套通用的接口和标准，以便所有这些组件能够快速、可靠的地相互通信。Open RAN（无线接入网络）应运而生，这是一种全新的架构，利用了现有的各种技术进步，包括虚拟化、软件定义网络和开放、可互操作的连接标准。

然而，尽管开放式RAN架构带来了很多优势，但也带来了一些新的挑战。首先，网络各个部分的时序同步成为一个关键问题。为了使大量数据准确可靠地在蜂窝网络传输，需要跨RU、CU和DU的共享时序源。 网络设备工程师开发了IEEE 1588-2019精确时间协议（PTP）标准来满足这一需求。该协议可确保分布式系统中关键应用的准确可靠的时钟同步。此外，为了提高电信网络之间的可操作性，还需要支持ITU-T协议，包括G.8265.1、G.8275.1、G.8275.2和G.8273.2，用于时间分配、时钟精度、边界和透明时钟以及故障检测和恢复实现。

事实证明，FPGA本身的高时序精度和一致的操作性使其非常适合定时应用，因此像莱迪思半导体这样的公司便开发了相关解决方案，不仅解决了时序方面的需求，还支持关键技术标准和协议。然而，与定时精度一样重要的还有这类连接的安全性。事实上，ORAN设备的早期开发人员发现的一个潜在问题是，如果组件之间发送的定时信号受到某种方式的干扰，可能会阻断网络的正常运行。在一个黑客入侵和安全漏洞故事时常发生的世界中，这显然是不可接受的。

因此，还需要解决潜在的安全问题。幸运的是，莱迪思还拥有一些基于FPGA的安全解决方案，这些解决方案专门用于“保护线路”，通过基于硬件的身份验证防止黑客入侵。这些解决方案可以确保在建立充分连接之前，互连系统中的多个硬件组件可以执行安全的握手以验证请求。这种相互的身份验证已集成到1588协议解决方案中，使网络同步难以篡改。此外，这些方案利用片上加密算法来确保器件之间的所有通信都是加密的。通过将安全功能和定时功能整合到单个FPGA中，并结合莱迪思Radiant®和莱迪思Propel™编程工具，莱迪思开发了ORAN™解决方案集合，是满足ORAN网络关键需求的理想之选。

除了时序和安全性之外，这些芯片作为莱迪思低功耗FPGA系列的一员，还拥有超低功耗的优势，这意味着集成这些器件的设备可以提高能效。许多蜂窝网络设备都非常耗电，因此任何功耗上的优化都将十分有意义。

我们如今日益依赖5G蜂窝网络，这些技术背后的细节繁多、容易遗忘，但重要的是要知道，时序、安全性和低功耗等关键细节都在使如今的网络更可靠、更安全、更高效。