Når vi tar et blikk på våre klokker eller kontorklokken, tar vi ofte for gitt at tiden vi får er riktig. Vi kan se om våre klokker er ti minutter fort eller sakte, men vær lite oppmerksom hvis de er et sekund eller to ute.

Men i tusenvis av år har menneskeheten steget for å bli stadig mer og mer nøyaktige klokker fordelene av dette er rikelig i dag i vår alder av satellittnavigasjon, NTP-servere, Internett og global kommunikasjon.

For å forstå hvordan nøyaktig tid kan måles, er det først viktig å forstå begrepet tid selv. Tid som den har blitt målt på jorden i årtusener er et annet konsept til tiden selv, som Einstein informerte oss om, var en del av stoffet i universet selv i det han beskrev som en fire-dimensjonal romtid.

Likevel har vi historisk målt tidsbasert ikke på tidsforsinkelsen, men rotasjonen av vår planet i forhold til Solen og Månen. En dag er delt inn i 24 like deler (timer) som hver er delt inn i 60 minutter og minuttet er delt inn i 60 sekunder.

Imidlertid er det nå innså at målingstid på denne måten ikke kan betraktes som nøyaktig, da jordens rotasjon varierer fra dag til dag. All slags variabel som tidevannskrefter, orkaner, solvind og til og med mengden snø på polene påvirker hastigheten på jordens rotasjon. Faktisk da dinosaurene først begynte å roaming jorden, ville lengden på en dag som vi måler den nå bare ha vært 22 timer.

Vi baserer nå vår tidshorisont på overgangen av atomer som bruker atomklokkene med et sekund basert på 9,192,631,770-perioder av strålingen som utgis av hyperfineovergangen til et unionisert cesiumatom i grunntilstanden. Selv om dette kan høres komplisert, er det egentlig bare et atomkryss som aldri endrer seg og kan derfor gi en svært nøyaktig referanse til å basere vår tid på.

Atomsklokker bruker denne atomresonansen og kan holde tiden som er så nøyaktig et sekund ikke går tapt i enda en milliard år. Moderne teknologi har alle fordelene med denne presisjonen, noe som gjør det mulig for mange av kommunikasjon og global handel vi drar nytte av i dag med utnyttelsen av satellittnavigasjon, NTP-servere og flykontrollen endrer måten vi lever våre liv på.

I en alder av atomklokker og NTP server tidsbesparelse er nå mer nøyaktig enn noensinne med stadig økende presisjon å ha tillatt mange av teknologiene og systemene vi nå tar for gitt.

Selv om tidevannet alltid har vært en bekymring for menneskeheten, har det bare vært de siste årtier at sann nøyaktighet har vært mulig takket være adventen til atomur.

Før atomtiden var elektriske oscillatorer som de som ble funnet i den gjennomsnittlige digitale klokken, det mest nøyaktige tidsforløpet, og mens elektroniske klokker som disse er langt mer presise enn sine forgjengere - de mekaniske klokkene, kan de fortsatt kjøre med opptil en sekund i uken .

Men hvorfor trenger tiden å være så presis, tross alt, hvor viktig kan et sekund være? I den daglige løpingen av livet vårt er det ikke så viktig og elektronisk klokke (og til og med mekaniske) som gir tilstrekkelig tidsprosess for våre behov.

I våre daglige liv gjør et sekund lite forskjell, men i mange moderne applikasjoner kan et sekund være en alder.

Moderne satellittnavigasjon er et eksempel. Disse enhetene kan finne et sted hvor som helst på jorden, til noen få meter. Likevel kan de bare gjøre dette på grunn av atomklokkenes ultraklare natur som styrer systemet da tidssignalet som sendes fra navigasjonssatellittene, beveger seg ved lysets hastighet som er nesten 300,000 km per sekund.

Ettersom lyset kan bevege seg så langt avstand i løpet av et sekund, vil noen atomur som styrer et satellittnavigasjonssystem som var bare ett sekund ut, posisjoneringen være unøyaktig av tusenvis av miles, noe som gjør posisjoneringssystemet ubrukelig.

Det er mange andre teknologier som krever lignende nøyaktighet og også mange av måtene vi handler og kommuniserer. Aksjer og aksjer svinger opp og ned hvert sekund, og global handel krever at alle over hele verden må kommunisere med samme tid.

De fleste datanettverk styres ved å bruke en NTP server (Network Time Protocol). Disse enhetene tillater datanettverk til alle å bruke den samme atomurbaserte tidsskala UTC (koordinert universell tid). Ved å bruke UTC via en NTP-server kan datanettverk synkroniseres til noen få millisekunder av hverandre.

Organiserer Strata

Stratum nivåer beskriver avstanden mellom en enhet og referanse klokken. For eksempel er en atomur basert på et fysikklaboratorium eller en GPS-satellitt en stratum 0-enhet. EN lag 1 Enhet er en tidsserver som mottar tid fra en stratum 0-enhet, slik at enhver dedikert NTP server er stratum 1. Enheter som mottar tiden fra tidsserveren, for eksempel datamaskiner og rutere, er stratum 2-enheter.

NTP kan støtte opptil 16-nivånivåer, og selv om det er et avslag i nøyaktighet, vil de ytterligere vekkestratene dine være designet for å tillate store nettverk til alle å motta en tid fra en enkelt NTP-server uten å forårsake nettverksbelastning eller blokkering i båndbredden .

Når du bruker et NTP server Det er viktig å ikke overbelaste enheten med tidsforespørsler, slik at nettverket skal deles med et valgt antall maskiner som tar forespørsler fra NTP server (NTP-serverprodusenten kan anbefale antall forespørsler det kan håndtere). Disse stratum 2-enhetene kan ti brukes som tidsreferanser for andre enheter (som blir stratum 3-enheter) på svært store nettverk, disse kan da brukes som tidsreferanser selv.

her på Galleon Systems, en av Europas ledende leverandører av NTP server systemer, ønsker vi alle våre kunder, leverandører og til og med våre konkurrenter en god jul og et godt nyttår. Vi håper 2009 er et vellykket år for dere alle.

Nøyaktig tid ved bruk av Atomic Clocks er tilgjengelig over hele Storbritannia og deler av Nord-Europa ved hjelp av MSF Atomic Clock tidssignal overført fra Cumbria, Storbritannia; det gir mulighet til å synkronisere tiden på datamaskiner og annet elektrisk utstyr.

Det britiske MSF-signalet drives av NPL - Nasjonalt fysisk laboratorium. MSF har høy transmittereffekt (50,000 watt), en meget effektiv antenne og ekstremt lav frekvens (60,000 Hz). Til sammenligning sendes en typisk AM-radiostasjon med en frekvens på 1,000,000 Hz. Kombinasjonen av høy effekt og lav frekvens gir radiobølgene fra MSF mye sprett, og denne stasjonen kan derfor dekke det meste av Storbritannia og noen av kontinentaleuropa.

Tidskodene sendes fra MSF ved hjelp av en av de enkleste systemene, og med en svært lav datahastighet på en bit per sekund. 60,000 Hz-signalet overføres alltid, men hvert sekund reduseres det kraftig i strøm i en periode på 0.2, 0.5 eller 0.8 sekunder: • 0.2 sekunder med redusert effekt betyr en binær null • 0.5 sekunder med redusert effekt er en binær. • 0.8 sekunder med redusert effekt er en separator. Tidskoden sendes i BCD (Binary Coded Decimal) og angir minutter, timer, årstid og år, sammen med informasjon om sommertid og skuddår.

Tiden overføres ved hjelp av 53-biter og 7-separatorer, og tar derfor 60 sekunder å overføre. En klokke eller klokke kan inneholde en ekstremt liten og relativt enkel antenne og mottaker for å dekode informasjonen i signalet og stille klokken tid nøyaktig. Alt du trenger å gjøre er å angi tidssonen, og atomuret vil vise riktig tid.

dedikert tidsservere som er innstilt for å motta MSF-tidssignalet, er tilgjengelige. Disse enhetene kobler til et datanettverk som alle andre servere, bare disse mottar tidssignalet og distribuerer det til andre maskiner på nettverket ved hjelp av NTP (Network Time Protocol).

For å motta og distribuere og godkjente UTC-tidskilden er det for tiden to typer NTP server, the GPS NTP server og radio referert NTP server. Mens begge disse systemene distribuerer UTC på samme måte, varierer måten de mottar tidsinformasjonen.

A GPS NTP tidsserver er en ideell tid og frekvens kilde fordi den kan gi svært nøyaktig tid hvor som helst i verden ved hjelp av relativt billige komponenter. Hver GPS-satellitt overfører i to frekvenser L2 for militær bruk og L1 for bruk av sivile som overføres på 1575 MHz. Lavpris GPS-antenner og mottakere er nå allment tilgjengelige.

Radiosignalet overføres av satellitten kan passere gjennom vinduer, men kan bli blokkert av bygninger, så det ideelle stedet for en GPS-antenne er på et tak med god utsikt til himmelen. Jo flere satellitter den kan motta fra jo bedre signal. Imidlertid kan takmonterte antenner være utsatt for lynnedslag eller annen spenningsstøt, slik at en suppressor er anbefaler blir installert inline på GPS-kabelen.

Kabelen mellom GPS-antennen og mottakeren er også viktig. Den maksimale avstanden som en kabel kan kjøre er normalt bare 20-30 meter, men en høykvalitets koaksialkabel kombinert med en GPS-forsterker plassert i linje for å øke forsterkningen av antennen, kan tillate mer enn 100-målerkabler. Dette kan gi problemer med installasjon i større bygninger hvis serveren er for langt fra antennen.

En alternativ løsning er å bruke en radio referert Ntp tid. Disse er avhengige av en rekke nasjonale tids- og frekvensradio-sendinger som sender UTC-tid. I Storbritannia sendes signalet (kalt MSF) av National Physics Laboratory i Cumbria som fungerer som Storbritannias nasjonale tidsreferanse, finnes det også lignende systemer i USA (WWVB) og i Frankrike, Tyskland og Japan.

En radiobasert NTP server består vanligvis av en rackmonterbar tidsserver, og en antenne, bestående av en ferritbjelke inne i en plastkapsling, som mottar radiotid og frekvensutsending. Den skal alltid monteres horisontalt i riktig vinkel mot transmisjonen for optimal signalstyrke. Data sendes i pulser, 60 et sekund. Disse signalene gir UTC-tid til en nøyaktighet av 100 mikrosekunder, men radiosignalet har et begrenset område og er sårbart for forstyrrelser.

Nyttårs feiringer må vente et sekund i år som International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS) har bestemt seg for at 2008 skal ha Leap Second lagt til.

IERS annonserte i Paris i juli at en positiv Leap Second skulle bli lagt til 2008, den første siden desember 31, 2005. Leap Seconds ble introdusert for å kompensere for uforutsigbarheten til jordens rotasjon og å holde UTC (Koordinert Universal Time) med GMT (Greenwich Meantime).

Det nye ekstra sekund vil bli lagt til på den siste dagen i dette året på 23 timer, 59 minutter og 59 sekunder Koordinert universell tid - 6: 59: 59 pm Eastern Standard Time. 33 Leap Seconds har blitt lagt til siden 1972

NTP server systemer som styrer tidssynkronisering på datanettverk styres alle av UTC (koordinert universell tid). Når ytterligere sekund er lagt til i slutten av året, vil UTC automatisk bli endret som ytterligere sekund. #

Hvorvidt a NTP server mottar et tidssignal fra sendinger som MSF, WWVB eller DCF eller fra GPS-nettverket, vil signalet automatisk bære Leap Second Announcement.

Merknad om Leap Second fra International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS)

SERVICE INTERNATIONAL DE LA ROTATION TERRESTRE ET DES SYSTEMER REFERENCE

SERVICE DE LA ROTATION TERRESTRE
OBSERVATOIRE DE PARIS
61, Av. de l'Observatoire 75014 PARIS (Frankrike)
Tlf. : 33 (0) 1 40 51 22 26
FAKS: 33 (0) 1 40 51 22 91
e-post: services.iers@obspm.fr
https://hpiers.obspm.fr/eop-pc

Paris, 4 juli 2008

Bulletin C 36

Til myndigheter ansvarlig for måling og fordeling av tid

UTC TIDSTEG
på 1st i januar 2009

Et positivt sprang andre vil bli introdusert i slutten av desember 2008.
Sekvensen av datoer for UTC andre markører vil være:

2008 desember 31, 23h 59m 59s
2008 desember 31, 23h 59m 60s
2009 januar 1, 0h 0m 0s

Forskjellen mellom UTC og International Atomic Time TAI er:

fra 2006 januar 1, 0h UTC, til 2009 januar 1 0h UTC: UTC-TAI = - 33s
fra 2009 januar 1, 0h UTC, til videre varsel: UTC-TAI = - 34s

Sprang sekunder kan innføres i UTC på slutten av månedene desember

A GPS tidsserveren er virkelig en kommunikasjonsenhet. Hensikten er å motta et tidssignal og deretter distribuere det mellom alle enheter på et nettverk. Tidsserver s kalles ofte forskjellige ting fra nettverksserver, GPS-tidsserver, radio tidsserver og NTP-server.

De fleste tidsservere bruker protokollen NTP (Network Time Protocol). NTP er en av internettets eldste protokoller og brukes av de fleste maskiner som bruker en tidsserver. NTP er ofte installert, i en grunnleggende form, i de fleste operativsystemer.

A GPS tidsserveren, som navnene antyder, mottar et tidssignal fra GPS-nettverk. GPS-satellitter er egentlig ikke noe mer enn bølgende klokker. Ombord hver GPS-satellitt er en atomur. Den ultra-presise tiden fra denne klokken er det som overføres fra satellitten (sammen med satellittens posisjon).

Et satellittnavigasjonssystem fungerer ved å motta tidssignalet fra tre eller flere satellitter, og ved å utarbeide satellittposisjonen og hvor lenge signalene tok for å ankomme, kan det triangulere en posisjon.

En GPS-tidsserver trenger enda mindre informasjon, og bare en satellitt er nødvendig for å kunne motta en tidsreferanse. En GPS-tidsserverens antenne vil motta et tidssignal fra en av 33-bane-satellittene via synlinjen, så det beste stedet å fikse antennen er taket.

Mest dedikert GPS NTP tid servere krever gode 48 timer for å finne og få en stabil løsning på en satellitt, men når de har det, er det sjelden at kommunikasjonen går tapt.

Tiden relayed av GPS-satellitter er kjent som GPS-tid, og selv om den adskiller seg fra den offisielle globale tidsskala UTC (Koordinert Universal Time), da de begge er basert på atomtiden (TAI), kan GPS-tiden enkelt konverteres av NTP.

En GPS-tidsserver refereres ofte til som en stratum 1 NTP-enhet, en stratum 2-enhet er en maskin som mottar tiden fra GPS-tidsserveren. Stratum 2 og stratum 3-enheter kan også brukes som tidsservere, og på denne måten kan en enkelt GPS-tidsserver fungere som en tidskilde for en ubegrenset mengde datamaskiner og enheter så lenge hierarkiet av NTP er fulgt.

Atomklokkene er høydepunktet for tidsbesparende enheter. Moderne atomklokker kan holde tid til en slik nøyaktighet at de i 100,000,000 år (100 millioner) ikke mister de enda et sekund i tide. På grunn av dette høye nøyaktighetsnivået er atomurene grunnlaget for verdens tidsskala.

For å tillate global kommunikasjon og tidsfølsomme transaksjoner som kjøp av stabler og deler en global tidsskala, basert på tiden som ble forklart av atomur, ble utviklet i 1972. Denne tidsskalaen, koordinert universell tid (UTC) styres og kontrolleres av International Bureau of Weights and Measures (BIPM) som bruker en konstellasjon av over 230 atomklokker fra 65 laboratorier over hele verden for å sikre høy grad av nøyaktighet.

Atomklokker er basert på atomets grunnleggende egenskaper, kjent som kvantemekanikk. Kvantemekanikk antyder at et elektron (negativt ladet partikkel) som kretser et atoms kjernen, kan eksistere i forskjellige nivåer eller baneplaner, avhengig av om de absorberer eller frigjør den riktige mengden energi. Når en elektron har absorbert eller gitt ut nok energi i kan "hoppe" til et annet nivå, er dette kjent som et kvantespring.

Frekvensen mellom disse to energitilstandene er det som brukes til å holde tid. De fleste atomklokker er basert på cesiumatomet som har 9,192,631,770-perioder av stråling som svarer til overgangen mellom de to nivåene. På grunn av nøyaktigheten av cesiumklokker, vurderer BIPM nå et sekund som skal defineres som 9,192,631,770-sykluser av cesiumatomet.

Atomsklokker brukes i tusenvis av forskjellige applikasjoner hvor presis timing er viktig. Satellittkommunikasjon, flytrafikkontroll, internetthandel og legeforeninger krever at atomklokker holder tid. Atomklokker kan også brukes som en metode for synkronisere datanettverk.

Et datanettverk som bruker en Ntp tid kan enten bruke en radiotransmisjon eller signaler som sendes av GPS-satellitter (Global Positioning System) som en tidskilde. NTP-programmet (eller demonen) vil da sørge for at alle enhetene på det nettverket synkroniseres med tiden som forklart av atomuret.

Ved å bruke en NTP server Synkronisert til en atomur kan et datanett kjøre identisk koordinert universell tid som andre nettverk, slik at tidsfølsomme transaksjoner kan gjennomføres fra hele verden.

NTP (Network Time Protocol) er den mest brukte tidssynkroniseringsprotokollen på Internett. Årsaken til suksessen er at den er både fleksibel og svært nøyaktig (så vel som fri). NTP er også ordnet inn i en hierarkisk struktur slik at tusenvis av maskiner kan motta et timingsignal fra bare en NTP server.

Selv om tusen maskiner på et nettverk alle forsøkte å motta et tidssignal fra NTP-serveren samtidig, ville nettverket bli flaskehalset og NTP-serveren ville bli gjort ubrukelig.

Av denne grunn eksisterer NTP-stratum-treet. Øverst på treet er NTP-tidsserveren som er en stratum 1-enhet (en stratum 0-enhet er atomuret som serveren mottar sin tid fra). Under NTP server, mottar flere servere eller datamaskiner timinginformasjon fra stratum 1-enheten. Disse pålitelige enhetene blir stratum 2-servere, som igjen distribuerer timinginformasjonen til et annet lag med datamaskiner eller servere. Disse blir deretter lag 3-enheter som igjen kan distribuere tidsinformasjon til lavere lag (stratum 4, lag 5 etc).

I alt kan NTP støtte opp til ni lagnivåer, selv om jo lengre unna den opprinnelige stratum 1-enheten er de mindre nøyaktige synkroniseringen. For et eksempel på hvordan et NTP-hierarki er satt opp, vennligst se dette stratum tre