Dans les réseaux télécoms d'Europe, d'Amérique du Nord et d'Asie, des architectures fondées sur l'ePRTC sont déjà utilisées pour garantir une synchronisation résiliente des réseaux LTE et 5G, où les exigences sur le temps et la phase sont extrêmement élevées. Progressivement, ces solutions commencent aussi à être appliquées dans le secteur électrique — d'abord sur des sites qui utilisent des postes numériques, des applications à base de PMU et d'autres systèmes sensibles à la qualité de la synchronisation. Dans de nombreux pays, l'amélioration de la résilience aux défaillances des systèmes mondiaux de navigation par satellite n'est plus considérée comme une question théorique mais comme une exigence pratique pour les infrastructures critiques.
L'une de ces architectures s'organise autour de deux notions : l'ePRTC et le TDG.
Ce qu'est l'ePRTC
ePRTC, c'est enhanced Primary Reference Time Clock, autrement dit une source primaire de référence de temps et de fréquence améliorée.
Contrairement à une horloge GNSS classique, l'ePRTC n'est pas qu'un récepteur GPS/GLONASS. C'est un nœud de temps de classe opérateur, conçu pour synchroniser le temps, la phase et la fréquence dans des réseaux télécoms et des réseaux paquets.
L'ePRTC est habituellement synchronisé depuis les systèmes mondiaux de navigation par satellite, mais il dispose en interne d'une source de fréquence très stable — par exemple un étalon atomique au césium ou un autre oscillateur de très haute stabilité. Si la synchronisation satellitaire est perdue, l'ePRTC passe en mode de maintien de la synchronisation précise (holdover) et continue à entretenir l'échelle de temps par ses propres moyens.
C'est précisément grâce à cela que de tels systèmes peuvent conserver une très haute précision pendant longtemps, même après la perte de la synchronisation par les systèmes mondiaux de navigation par satellite.
Où l'ePRTC est implanté
Dans ce type d'architecture, l'ePRTC n'est généralement pas installé dans chaque poste. C'est plutôt une source de référence de temps pour le réseau.
Il peut être installé dans un nœud télécom durci, dans un centre d'exploitation du réseau, dans un data center ou en un autre point clé de l'infrastructure de l'exploitant. De là, le temps précis est distribué via le réseau télécom terrestre — par exemple, avec les profils PTP utilisés dans le secteur des télécommunications.
De manière simplifiée, cela donne ceci :
flowchart TB
subgraph TELECOM["Domaine télécom"]
direction TB
HUB["Nœud télécom durci<br/><i>centre du réseau / data center</i>"]
EPRTC["<b>ePRTC</b><br/>holdover Cs<br/><i>PTP Grandmaster</i>"]
NET["Réseau de transport terrestre<br/><i>MPLS / fibre optique</i>"]
HUB --> EPRTC --> NET
end
subgraph SS["Poste numérique"]
direction TB
TDG["<b>TDG</b><br/>Time Distribution Gateway<br/><i>contrôle qualité · choix de la source</i>"]
PTP["Réseau du poste<br/><b>IEC 61850-9-3 PTP</b><br/>Power Utility Profile"]
DEV["IED"]
TDG --> PTP --> DEV
end
NET ==>|"temps précis<br/>par voie terrestre"| TDG
GNSS["GNSS<br/><i>GPS / GLONASS</i>"] -.->|"réception locale"| TDG
style HUB fill:#F3F3F3,stroke:#888
style EPRTC fill:#E8F5E9,stroke:#43A047,color:#1B5E20
style NET fill:#EDE7F6,stroke:#7E57C2,color:#311B92
style TDG fill:#E3F2FD,stroke:#1E88E5,color:#0D47A1
style PTP fill:#EDE7F6,stroke:#7E57C2,color:#311B92
style DEV fill:#E0F2F1,stroke:#26A69A,color:#004D40
style GNSS fill:#FFF8E1,stroke:#F9A825,color:#E65100
Autrement dit, le temps précis peut arriver au poste non seulement par GPS/GLONASS, mais aussi « par voie terrestre » — via l'infrastructure de télécommunications.
Ce qu'est le TDG
TDG, c'est Time Distribution Gateway, passerelle de distribution du temps précis.
Si l'ePRTC est la source de référence de temps pour le réseau, le TDG est le nœud local du poste qui reçoit le temps depuis différentes sources, en contrôle la qualité, choisit la source active et distribue le temps aux équipements du poste dans les formats requis.
flowchart LR
A["ePRTC<br/><i>via le réseau télécom</i>"]
B["GNSS local<br/><i>GPS / GLONASS</i>"]
C["Systèmes de temps<br/>existants"]
D["TDG voisin<br/><i>canal de secours</i>"]
TDG{{"<b>TDG</b><br/>Time Distribution<br/>Gateway"}}
A --> TDG
B --> TDG
C --> TDG
D --> TDG
TDG --> O1["<b>IEC 61850-9-3 PTP</b><br/><i>Power Utility Profile</i>"]
TDG --> O2["<b>IEEE 1588</b><br/><i>Power Profile</i>"]
style A fill:#E8F5E9,stroke:#43A047,color:#1B5E20
style B fill:#FFF8E1,stroke:#F9A825,color:#E65100
style C fill:#F3F3F3,stroke:#888
style D fill:#EDE7F6,stroke:#7E57C2,color:#311B92
style TDG fill:#E3F2FD,stroke:#1E88E5,color:#0D47A1
style O1 fill:#E0F2F1,stroke:#26A69A,color:#004D40
style O2 fill:#E0F2F1,stroke:#26A69A,color:#004D40
C'est un point important : le TDG n'est pas qu'un commutateur PTP, ni « une horloge de plus ». Il joue le rôle de passerelle entre le domaine de temps télécom et le réseau technologique du poste.
Dans le réseau télécom, on peut utiliser un profil PTP, tandis que dans le poste numérique on en utilise un autre — par exemple, le profil IEC 61850-9-3 / Power Utility Profile. Le TDG assure le couplage entre ces domaines, l'isolation, la redondance et la distribution du temps dans les formats compris par les IED, les merging units, les équipements de bus de processus, les PMU, les terminaux de protection et les enregistreurs.
Pourquoi cela compte pour un poste numérique
Pour un poste classique, la perte du temps précis se traduisait le plus souvent par des problèmes d'horodatage, de SOE ou d'oscillographie. C'est gênant, mais pas toujours critique pour la fonction principale de protection.
Pour un poste numérique, la situation change. Avec les Sampled Values, les mesures phasorielles, les mesures réparties et les fonctions inter-postes, le temps devient une composante du processus technologique.
Une base de temps précise et fiable est nécessaire pour :
- la synchronisation des merging units, des équipements du bus de processus et des terminaux de protection ;
- le fonctionnement correct des schémas de protection à base de Sampled Values (en particulier les schémas reposant sur des jeux de protection physiquement séparés) ;
- les PMU et les applications de mesures synchronisées ;
- l'enregistrement des événements et l'analyse post-défaut ;
- la corrélation des données recueillies sur différents sites.
Si toutes ces fonctions ne reposent que sur un récepteur local des systèmes mondiaux de navigation par satellite, le brouillage ou le spoofing du signal satellitaire devient un problème.
Pourquoi deux récepteurs GPS/GLONASS peuvent ne pas suffire
À première vue, le problème paraît simple à résoudre : installer deux récepteurs GNSS, deux antennes, des cheminements de câbles distincts et redonder les sources de temps.
Cela améliore effectivement la fiabilité, mais ne supprime pas la vulnérabilité principale : les deux sources dépendent encore de la même nature physique du signal — un canal radio satellitaire.
Si le site subit un brouillage des signaux des systèmes mondiaux de navigation par satellite, de fortes interférences ou un spoofing, les deux récepteurs peuvent perdre en même temps une référence de temps fiable.
C'est pourquoi une architecture hétérogène apparaît plus résiliente :
flowchart TB
SKY["☀ GNSS — « du ciel »<br/><i>GPS / GLONASS<br/>canal radio</i>"]
GND["🌐 ePRTC — « par voie terrestre »<br/><i>réseau télécom terrestre<br/>fibre / MPLS</i>"]
TDG{{"<b>TDG</b><br/>contrôle qualité<br/>choix de la source principale<br/>holdover"}}
SKY --> TDG
GND --> TDG
TDG ==> PTP["<b>IEC 61850-9-3 PTP</b>"]
PTP ==> DEV["Équipements du poste numérique<br/><i>IED · MU · transformateurs numériques · PMU · protection</i>"]
NOTE["Brouillage, interférences ou spoofing<br/>ne mettent pas hors service les deux sources<br/>en même temps : la nature diffère"]
TDG -.-> NOTE
style SKY fill:#FFF8E1,stroke:#F9A825,color:#E65100
style GND fill:#E8F5E9,stroke:#43A047,color:#1B5E20
style TDG fill:#E3F2FD,stroke:#1E88E5,color:#0D47A1
style PTP fill:#EDE7F6,stroke:#7E57C2,color:#311B92
style DEV fill:#E0F2F1,stroke:#26A69A,color:#004D40
style NOTE fill:#FAFAFA,stroke:#AAA,color:#555
Une source de temps arrive « du ciel », l'autre « par voie terrestre ». Il ne s'agit plus simplement de redonder des horloges, mais de redonder la nature même de la source de temps.
L'idée principale
Le GNSS reste une source pratique et importante de temps précis. Mais, pour un poste numérique, il est dangereux de faire des systèmes mondiaux de navigation par satellite l'unique « vérité du temps ».
L'architecture à base d'ePRTC et de TDG propose une autre approche : le temps précis cesse d'être la fonction d'un récepteur GPS isolé sur le poste pour devenir une composante de l'infrastructure technologique globale de l'exploitant.
Et il est possible que ce soit précisément dans cette direction qu'évolueront les solutions types pour les postes numériques : des horloges locales des systèmes mondiaux de navigation par satellite — vers une infrastructure de temps précis résiliente, répartie et maîtrisable.