Tidssynkronisering er ekstremt viktig for moderne datanettverk. I noen bransjer er tidssynkronisering helt avgjørende, spesielt når du arbeider med teknologier som flytrafikkontroll eller marin navigasjon hvor hundrevis av liv kan bli utsatt for risiko ved mangel på presis tid.

Selv i finansverdenen er riktig tidssynkronisering avgjørende som millioner kan legges til eller tørkes av aksjekurser hvert sekund. Av denne grunn følger hele verden en global tidsskala kjent som koordinert universeltid (UTC). Men å følge UTC og holde UTC presis er to forskjellige ting.

De fleste dataklokker er enkle oscillatorer som langsomt vil kjøre enten raskere eller langsommere. Dessverre betyr dette at uansett hvor nøyaktig de er satt på mandag, vil de ha drevet fredag. Denne driften kan bare være en brøkdel av et sekund, men det vil snart ikke ta lengre tid for den opprinnelige UTC-tiden for å være over et sekund ute.

I mange næringer kan dette ikke bety et livs og dødsfall av tapet av millioner i aksjer og aksjer, men mangel på tidssynkronisering kan ha uforutsette konsekvenser som å la et selskap mindre beskyttet mot svindel. Imidlertid mottar og holder sann UTC-tid ganske fremover.

dedikert nettverk tidsservere er tilgjengelige som bruker protokollen NTP (Network Time Protocol) for kontinuerlig å sjekke tidspunktet for et nettverk mot en kilde til UTC-tid. Disse enhetene blir ofte referert til som en NTP server, tidsserver eller nettverksserver. De NTP server justerer kontinuerlig alle enheter på et nettverk for å sikre at maskinene ikke kjører fra UTC.

UTC er tilgjengelig fra flere kilder, inkludert GPS-nettverket. Dette er en ideell kilde til UTC-tid, da den er sikker, pålitelig og tilgjengelig overalt på planeten. UTC er også tilgjengelig via spesialiserte nasjonale radiosendinger som sendes fra nasjonale fysikklaboratorier selv om de ikke er tilgjengelige overalt.

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.

NTP-servere er et viktig verktøy for enhver bedrift som trenger å kommunisere globalt og sikkert. NTP-servere distribuerer koordinert universell tid (UTC), verdens globale tidsskala basert på den svært nøyaktige tiden som ble fortalt av atomklokker.

NTP (Network Time Protocol) er protokollen som brukes til å distribuere UTC-tiden over et nettverk, og det sikrer at hele tiden er nøyaktig og stabil. Det er imidlertid mange fallgruver i å sette opp en NTP-nettverk, her er de vanligste:

Bruk riktig tidskilde

Å oppnå den mest passende tidskilden er grunnleggende for å sette opp et NTP-nettverk. Tidskilden skal distribueres blant alle maskiner og enheter på et nettverk, så det er viktig at det ikke bare er nøyaktig, men også stabilt og sikkert.

Mange systemadministratorer kutter hjørner med en tidskilde. Noen vil bestemme seg for å bruke en Internettbasert tidskilde, selv om disse ikke er sikre da brannmuren vil kreve en åpning, og også mange Internett-kilder er enten helt unøyaktige eller for langt unna for å ha råd til noe nyttig presisjon.

Det er to svært sikre metoder for å motta en UTC-tidskilde. Den første er å utnytte GPS-nettverket som, selv om det ikke overfører UTC, GPS-tid er basert på internasjonal atomtid og er derfor lett for NTP å konvertere. GPS-tidssignaler er også lett tilgjengelige over hele verden.

Den andre metoden er å bruke langbølges radiosignaler som sendes av noen nasjonale fysiske laboratorier. Disse signalene er imidlertid ikke tilgjengelige i alle land, og de har et begrenset utvalg og er utsatt for interferens og lokal topografi.

Network Time Protocol har blitt utviklet for å holde datamaskiner synkronisert. Alle datamaskiner er tilbøyelige til drift og nøyaktig timing er viktig for mange kritiske applikasjoner.

En versjon av NTP er installert på de fleste versjoner av Windows (selv om en avkortet versjon kalt SNTP-Forenklet NTP-er i eldre versjoner) og Linux, men er gratis å laste ned fra NTP.org.

Når du synkroniserer et nettverk, er det å foretrekke å bruke en dedikert NTP server som mottar en timing kilde fra en atomur enten via spesialiserte radiotransmisjoner eller GPS-nettverk. Imidlertid er mange Internett-referanser tilgjengelig, noe mer pålitelige enn andre, selv om det må bemerkes at Internett-baserte tidskilder ikke kan godkjennes av NTP, slik at datamaskinen din er utsatt for trusler.

NTP er hierarkisk og ordnet i stratum. Stratum 0 er timingreferanse, mens stratum 1 er en server koblet til en stratum 0 timing kilde og et lag 2 er en datamaskin (eller en enhet) festet til en stratum 1 server.

Grunnkonfigurasjonen av NTP er ferdig med å bruke filen /etc/ntp.conf du må redigere den og plassere IP-adressen til stratum 1 og stratum 2-servere. Her er et eksempel på en grunnleggende ntp.conf-fil:

server xxx.yyy.zzz.aaa foretrekker (tidsserveradresse som time.windows.com)

123.123.1.0 server

server 122.123.1.0 lag 3

Driftfile / etc / ntp / drift

Den mest grunnleggende ntp.conf-filen vil liste 2-servere, en som den ønsker å synkronisere og en IP-adresse for seg selv. Det er god housekeeping å ha mer enn én server til referanse hvis man går ned.

En server med taggen 'preferrer' brukes til en klarert kilde, slik at NTP alltid vil bruke den serveren når det er mulig. IP-adressen vil bli brukt i tilfelle problemer når NTP vil synkronisere med seg selv. Driftsfilen er der NTP bygger en oversikt over systemklokkens drivhastighet og justerer automatisk for den.

NTP vil justere systemtiden, men bare sakte. NTP vil vente minst ti informasjonspakker før du stoler på tidskilden. For å teste NTP må du bare endre systemklokken med en halv time på slutten av dagen, og klokken om morgenen skal være riktig.

Nøyaktig tid med å bruke Atomklokkene er tilgjengelig over hele Nord-Amerika ved hjelp av WWVB Atomic Clock tid signal overført fra Fort Collins, Colorado; det gir mulighet til å synkronisere tiden på datamaskiner og annet elektrisk utstyr.

Det nordamerikanske WWVB-signalet drives av NIST - Nasjonalt institutt for standarder og teknologi. WWVB 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 WWVB mye sprett, og denne stasjonen kan derfor dekke hele kontinentale USA, pluss mye av Canada og Mellom-Amerika.

Tidskodene sendes fra WWVB ved hjelp av en av de enkleste systemene, og med en meget 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 NTP-servere tid som er innstilt for å motta WWVB-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).

Ved midnatt i kveld vil et ekstra sekund bli lagt til som anbefalt av International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS). Det betyr at i siste øyeblikk av 2008 vil det bli 61 sekunder.

Leap Seconds har blitt lagt til nesten hvert år siden begynnelsen av UTC (Koordinert universell tid) i 1970s. Det ekstra sekund er lagt til for å sikre at UTC holder synkronisert med GMT (Greenwich Meantime eller noen ganger kalt UT1). GMT er det tradisjonelle 24-timers klokkeanlegg hvor en dag er definert som rotasjon av jorden som tar 86,400 sekunder for en fullstendig revolusjon.

Dessverre kan Jorden ofte være litt tøffe i sin tur, og hvis de ekstra sekundene ikke ble lagt til i slutten av året for å kompensere til slutt, ville de to systemene (UTC og GMT) skille seg fra hverandre. I et årtusen vil tidsforskjellen bare være en time, men mange hevder at et tidssystem som ikke samsvarer med bevegelsen av himmelen ville være irrasjonell og yrker som jordbruk og astronomi ville bli vanskeligere.

Men ikke alle ser det på den måten hvem som hevder at som hele verdens nettverksnettverk er synkronisert til UTC med NTP-servere så forårsaker fudging av det ekstra sekund ujevne mengder problemer.

Nå har en gruppe innen International Telecommunications Union, som heter, anbefalt å avskaffe spranget andre. Gruppemedlem Elisa Felicitas Arias, av International Bureau of Weights and Measures i Paris, Frankrike, hevder at en tidsskala som ikke trenger regelmessig justering er viktig i en stadig mer sammenkoblet verden. Dessuten sier hun, skip og fly navigerer nå via GPS i stedet for det gamle tidssystemet. GPS kjører på en versjon av atomtid.

Neste år kommer ITU-medlemslandene til å stemme på forslaget. Hvis 70 prosent støtter ideen, vil en offisiell avgjørelse bli gjort på World Radio Conference i 2011. Ifølge en rapport medforfatter av Felicitas Arias støtter de fleste medlemsland ideen. Storbritannia er imidlertid imot å omarbeide sine lover, som inkluderer solens tidsskala Greenwich Mean Time. Uten Storbritannias avskaffelse kan være vanskelig, sier Felicitas Arias.

"I teorien er å legge til et sekund like enkelt som å vende en bryter; i praksis fungerer det sjelden på den måten, "sier Dennis McCarthy av US Naval Research Laboratory, som gir tidsstandarden som brukes av det amerikanske militæret. Mest sannsynlig å bli påvirket er IT-systemer som trenger presisjon på mindre enn et sekund. I 1998 - to sprang sekunder siden - mobilkommunikasjon svarte ut over deler av det sørlige USA. Ulike tjenestegrupper hadde gått inn i litt forskjellige tider, og forhindret riktig videresending av signaler.

Alle anførselstegn tilskrives BBC

Inntil 1967 ble den andre definert ved hjelp av bevegelsen av Jorden som roterer en gang på sin akse hver 24 timer, og det er 3,600 sekunder i den time og 86,400 i 24.

Det ville vært fint hvis jorden var punktlig, men faktisk er det ikke. Jordens rotasjonshastighet endres hver dag med tusenvis av nanosekunder, og dette skyldes i stor grad at vind og bølger spinner rundt jorden og forårsaker trekk.

I løpet av tusenvis av dager kan disse endringene i rotasjonshastigheten føre til at jordens spinn blir ute av synk med atomklokker med høy presisjon som vi bruker til å holde UTC-systemet (Coordinated Universal Time) tikkende over. Av denne grunn blir jordens rotasjon overvåket og tidsbestemt ved hjelp av fjernkontrollen fra en slags kollapset stjerne kalt en quasar som blinker med en ultra presis rytme mange millioner lysår unna. Ved å overvåke jordens rotasjon mot disse fjerne objektene kan det bli utarbeidet hvor mye rotasjonen har bremset.

Når et sekund av bremsing har blitt bygget opp, har den internasjonale jordrotasjonstjenesten (IERS), anbefaler a Leap andre å bli lagt til, vanligvis på slutten av året.

Andre komplikasjoner oppstår når det gjelder synkronisering Jorden til en timescale. I 1905 viste Albert Einsteins relativitetsteori at det ikke er noe som absolutt tid. Hver klokke, overalt i universet, krysser i en annen hastighet. For GPS er dette et enormt problem fordi det viser seg at klokkene på satellittene beveger seg med nesten 40,000 nanosekunder per dag i forhold til klokkene på bakken fordi de er høye over jordens overflate (og dermed i svakere gravitasjonsfelt) og beveger seg raskt i forhold til bakken.

Og som lys kan reise førti tusen meter på den tiden, kan du se problemet. Einsteins ligninger som først er skrevet ned i 1905 og 1915, brukes til å korrigere for denne tidsforskyvningen, slik at GPS kan fungere, flyter for å navigere trygt og GPS NTP-servere å motta riktig tid.

De MSF overføring fra Anthorn (latitude 54 ° 55 'N, lengdegrad 3 ° 15' W) er det viktigste middel for å formidle Storbritannias nasjonale standarder for tid og frekvens som vedlikeholdes av Nasjonalt Fysisk Laboratorium. Den effektive monopolutstrålede effekten er 15 kW og antennen er hovedsakelig omnidireksjonell. Signalstyrken er større enn 10 mV / m ved 100 km og større enn 100 μV / m ved 1000 km fra senderen. Signalet er mye brukt i Nord-og Vest-Europa. Bærefrekvensen opprettholdes ved 60 kHz til innenfor 2-deler i 1012.

Enkel påbyggbar transportmodulasjon brukes, stigning og falltiden for bæreren bestemmes av kombinasjonen av antenne og sender. Tidspunktet for disse kantene styres av sekunder og minutter av koordinert universell tid (UTC), som alltid er innen et sekund av Greenwich Mean Time (GMT). Hver UTC sekund er merket med en 'av' foran minst 500 ms for carrier, og denne andre markøren overføres med en nøyaktighet bedre enn ± 1 ms.

Første sekund av minuttet begynner med en periode på 500 ms med bæreren av, for å tjene som en minuttmarkør. De andre 59 (eller, spesielt, 60 eller 58) sekunder av minuttet begynner alltid med minst 100 ms 'off' og slutter med minst 700 ms fra carrier. Sekunder 01-16 bærer informasjon for øyeblikkelig minutt om forskjellen (DUT1) mellom astronomisk tid og atomtid, og de resterende sekunder overfører tid og datokode. Tids- og datokodeinformasjonen er alltid gitt når det gjelder klokkeslett og dato i Storbritannia, som er UTC om vinteren og UTC + 1h når sommertid er i kraft, og det gjelder minuttet som følger med det det overføres.

Dedikerte MSF NTP-server enheter er tilgjengelige som kan kobles direkte til MSF-overføringen.

Informasjon Hilsen av NPL