Noggrann tid är nödvändig i den moderna världen av internetbank, onlineauktioner och global finans. Alla datanätverk som är inblandade i global kommunikation måste ha en exakt källa till den globala tidsskala UTC (Koordinerad universell tid) för att kunna prata med andra nätverk.

Ta emot UTC är enkelt nog. Den är tillgänglig från flera källor men vissa är mer tillförlitliga än andra:

Internet tidskällor

Internet är överflödigt med tidskällor. Dessa varierar i tillförlitlighet och noggrannhet, men vissa betrodda organisationer som NIST (National Institute of Standards and Time) och Microsoft. Det finns dock nackdelar med internetkällor:

Pålitlighet - Efterfrågan på internetkällor i UTC betyder ofta att det kan vara svårt att komma åt dem

Noggrannhet - De flesta internettidsservrar är stratum 2-enheter vilket innebär att de är beroende av en tidskälla. Ofta kan fel uppstå och många tidskällor kan vara mycket felaktiga.

säkerhet - Kanske är det största problemet med internetkällor den risk de ställer för säkerheten. För att få en tidsstämpel från över internet måste brandväggen ha en öppning för att låta signalerna passera igenom; Detta kan leda till att skadliga användare utnyttjar.

Radio refererade tidsservrar.

En säker metod för att ta emot UTC-tidsstämplar är tillgänglig med hjälp av a NTP tidsserver som kan ta emot radiosignaler från laboratorier som NIST och NPL (National Physical Laboratory. Många länder har dessa utsända tidssignaler som är mycket exakta, pålitliga och säkra.

GPS-tidsservrar

En annan källa för dedikerade tidsservrar är GPS. Den stora fördelen med a GPS NTP tidsserver är att tidskällan är tillgänglig överallt på planeten med en klar bild av himlen. GPS-tidsservrar är också mycket exakta, tillförlitliga och lika säkra som radio refererade tidsservrar.

GPS-systemet är bekant för de flesta människor. Många bilar har nu en GPS-satellitnavigationsenhet i sina bilar, men det finns mer till Global Positioning System än att bara hitta.

Global Positioning System är en konstellation av över trettio satelliter som springer runt om i världen. GPS-satellitnätverket har utformats så att det vid varje tillfälle finns minst fyra satelliter överhuvudtaget - oavsett var du befinner dig på jorden.

Ombord på varje GPS-satellit finns en mycket exakt atomur och det är informationen från den här klockan som skickas via GPS-överföringarna, vilket via triangulering (med hjälp av en signal från flera satelliter) kan en satellitnavigationsmottagare uträtta din position.

Men dessa ultimata precisa tidssignaler har en annan användning, okänd för många användare av GPS-system. Eftersom timing signalerar från GPS-klockor är så exakta, de ger en bra källa till tid för att synkronisera alla typer av teknik - från datanät till trafikkameror.

För att använda GPS-tidssignalerna används ofta en GPS-tidsserver. Dessa enheter använder NTP (Network Time Protocol) för att distribuera GPS-tidkälla till alla enheter på NTP-nätverket.

NTP kontrollerar regelbundet tiden på alla system i sitt nätverk och justerar den i enlighet därmed om den har drivit till vad den ursprungliga GPS-timingkällan är.

Eftersom GPS är tillgängligt var som helst på planeten ger det en väldigt användbar tidskälla för många tekniker och applikationer som garanterar att allt som är synkroniserat med GPS-timingskällan kommer att förbli så noggrann som möjligt.

En enda GPS NTP-server kan synkronisera hundratals och tusentals enheter, inklusive routrar, datorer och annan hårdvara så att hela nätverket kör perfekt koordinerad tid.

Kommande rymden väder kan påverka GPS-enheter inklusive satellitnavigering och NTP GPS tid servrar.

Medan många av oss måste klara av extremt väder förra vintern är ytterligare stormer på väg - den här gången från rymden.

Solstormar är en vanlig förekomst på solens yta. Även om forskare inte är helt säkra på vad som orsakar dem, vet vi två saker om solfläckar: - de är cykliska - och är relaterade till solfläcksaktivitet.

Under de senaste elva åren har solens solskyddspotential - små mörka fördjupningar som syns på solens yta - varit mycket minimal. Men den här elvaårscykeln har upphört och solfläckar har stigit i slutet av förra året vilket betyder att 2010 kommer att bli ett stötfångareår för både solstrålar och solfläckar.

Men det finns ingen anledning att oroa sig för att bli rostat av solstrålar eftersom dessa utbrott av heta gaser som strömmar från solen aldrig blir tillräckligt långt för att nå jorden, men de kan påverka oss på olika sätt.

Solstrålar är energisprängningar och avger sålunda strålning och hög energi partiklar. På jorden skyddas vi av dessa explosioner av energi och strålning från jordens magnetfält och jonosfär, men satellitkommunikation är inte och detta kan leda till problem.

Medan effekten av solstrålningsstrålning är mycket svag kan den sakta ner och reflektera radiovågor när de reser genom jonosfären mot jorden. Denna störning kan orsaka GPS-satelliter i synnerhet extrema problem eftersom de är beroende av noggrannhet för att ge navigationsinformation.

Medan effekterna av solfläckar är milda, är det möjligt att GPS-enheter kommer att stöta på korta perioder utan signal och även problemet med felaktiga signaler som innebär att information kan bli otillförlitlig.

Detta påverkar inte bara navigationen, eftersom GPS-systemet används av hundratals och tusentals datanät som en källa till pålitlig tid.

Medan de flesta är dedikerade GPS-tid-servrar bör kunna klara av instabilitetsperioder utan att förlora precision, för oroliga nätverksadministratörer som inte vill gå in i jobbet för att hitta sina system har kraschat på grund av en brist på synkronisering kanske vill överväga att använda en radio refererad nätverks tidsserver som använder sändningssändning såsom MSF eller WVBB.

Dual NTP-tidsservrar (Network Time Protocol) är också tillgängliga som kan ta emot både radio och GPS, så att en källa till tid alltid är tillgänglig.

Någon nätverksadministratör berättar hur viktigt det är tidssynkronisering är för ett modernt datornätverk. Datorer är beroende av tiden för nästan allt, speciellt i dagens ålder av online-handel och global kommunikation där precisionen är nödvändig.

Att misslyckas med att säkerställa att datorerna synkroniseras korrekt kan leda till alla slags problem: dataförlust, säkerhetsproblem, oförmåga att genomföra tidskänsliga transaktioner och problemfelsökning kan alla orsakas av brist på eller inte tillräckligt med tidssynkronisering.

Men att säkerställa att varje dator på ett nätverk har exakt samma gång är enkelt tack vare två teknologier: atomur och NTP server (Network Time Protocol).

Atomur är extremt korrekta kronometrar. De kan hålla tid och inte driva med så mycket av en sekund i tusentals år och det är denna noggrannhet som har gjort möjliga teknologier och applikationer som satellitnavigering, onlinehandel och GPS.

Tidsynkronisering för datanätverk styrs av nätverks-tidsservern, vanligen kallad NTP-servern efter det tidssynkroniseringsprotokoll som de använder, Network Time Protocol.
När det gäller att välja en tidsserver, finns det egentligen bara två riktiga typer - radio referens NTP tidsserver och den GPS NTP tidsserver.

Radio referens tidsservrar tar emot tiden från långvågsöverföring sändning av fysik laboratorier som NIST i Nordamerika eller NPL i UK. Dessa överföringar kan ofta hämtas över hela ursprungslandet (och därefter), även om lokal topografi och störningar från andra elektriska enheter kan störa signalen.

GPS-tid-servrar, å andra sidan, använda satellitnavigationssignalen överförd från GPS-satelliter. GPS-överföringarna genereras av atomklockor ombord på satelliterna, så att de är en mycket exakt tidskälla precis som atomklockan genererad tid sänds av fysiklaboratorierna.

Bortsett från nackdelen med att ha en takantenn (GPS fungerar i synhåll, så är en klar bild av himlen nödvändig), kan GPS fås bokstavligen överallt på planeten.

Som båda typer av tidsserver kan ge en exakt källa till pålitlig tid, beslutet av vilken typ av tidsserver som ska baseras på tillgängligheten av långvågssignaler eller om det är möjligt att installera en tak-GPS-antenn.

En av världens mest exakta atomklockor ska lanseras i omlopp och kopplas till International Space Station (ISS) tack vare ett avtal som undertecknats av den franska rymdorganisationen.

Den atomära klockan PHARAO (Projet d'Horloge Atomique par Refroidissement d'Atomes en Orbite) är ansluten till ISS i ett försök att mer noggrant testa Einsteins teori om relativt samt öka noggrannheten hos samordnad universell tid (UTC) bland annat geodesi experiment.

PHARAO är en nästa generation cesium atomur med en noggrannhet som motsvarar mindre än en sekunds drift varje 300,000 år. PHARAO ska lanseras av Europeiska rymdorganisationen (ESA) i 2013.

Atomklockor är de mest korrekta tidsåtgärderna som är tillgängliga för mänskligheten, men de är mottagliga för förändringar i gravitationstryck, som förutsagts av Einsteins teori, eftersom tiden i sig är slewed av jordens drag. Genom att placera denna korrekta klocka i omlopp minskar effekten av jordens gravitation, vilket gör att PHARAO kan vara mer exakt än jordbaserad klocka.

Medan atomur är inte nya för bana, lika många satelliter; inklusive GPS-nätverket (Global Positioning System) innehåller atomklockor, kommer PHARAO emellertid att vara bland de mest exakta klockorna som någonsin lanserats i rymden, så att den kan användas för mer detaljerad analys.

Atomklockor har funnits sedan 1960 men deras ökande utveckling har banat vägen för mer och mer avancerad teknik. Atomklockor utgör grunden för många moderna teknologier från satellitnavigering för att tillåta datanätverk att kommunicera effektivt över hela världen.

Dator nätverk ta emot tidssignaler från atomur via NTP-tidsservrar (Network Time Protocol) som kan exakt synkronisera ett datornätverk inom några millisekunder av UTC.

Satellitnavigationssystem, eller sat nav, har förändrat hur vi navigerar runt vägarna. Borta är de dagar då resenärerna var tvungna att ha en handskfack full av kartor och gått också är behovet av att sluta och fråga en lokal för vägbeskrivning.

Satellitnavigering innebär att vi nu går från punkt A till punkt B säker på att våra system tar oss dit och medan satellitnavigationssystem inte är dumt bevisa (vi måste alla ha läst berättelserna om människor som kör över klippor och i floder etc) har verkligen revolutionerat vårt wayfinding.

För närvarande finns det bara ett globalt navigationssatellitsystem (GNSS) det amerikanska körsystemet Global Positioning System (GPS). Även om ett rivaliserande europeiskt system (Galileo) kommer att gå online någon gång efter 2012 och ett både ett ryskt (GLONASS) och kinesiskt (COMPASS) system utvecklas.

Alla dessa GNSS-nätverk kommer dock att fungera med samma teknik som GPS-användare, och i själva verket bör nuvarande GPS-system kunna utnyttja dessa framtida system utan mycket förändring.

GPS-systemet är i grunden en konstellation av satelliter (för närvarande finns det 27). Dessa satelliter innehåller var och en ombord en atomklocka (faktiskt två är på de flesta GPS-satelliter, men i den här förklaringen behöver endast en övervägas). Signalerna som överförs från GPS-satelliten innehåller flera bitar av information som skickas som ett heltal:

* Den tid meddelandet skickades

* Satellitens orbitalposition (känd som efemeren)

* Den allmänna systemhälsan och banorna hos de andra GPS-satelliterna (känd som almanackan)

En satellitnavigationsmottagare, den typ som finns på din bils dashbopard, tar emot denna information och med hjälp av tidinformationen utförs det exakta avståndet från mottagaren till satelliten. Genom att använda tre eller flera av dessa signaler kan den exakta positionen trianguleras (fyra signaler krävs faktiskt, eftersom höjd över havet måste utarbetas också).

Eftersom trianguleringen fungerar när tidssignalen skickades och hur lång tid det tog att komma fram till mottagaren måste signalerna vara otroligt noggranna. Även en sekund av felaktighet kunde se navigationsinformationen ut men tusentals kilometer som ljus, och därför radiosignaler, kan färdas nästan 300,000 km varje sekund.

För närvarande kan GPS-satellitnätet ge navigationsnoggrannhet till inom 5-mätare, som går att visa hur exakta atomklockor kan vara.

Efter år av oro och osäkerhet, den europeiska som motsvarar GPS (Global Positioning System), börjar äntligen ta form. Det europeiska Galileo-systemet, som kompletterar det nuvarande USA-systemet, är ett steg närmare slutförandet.

Galileo, som kommer att bli det första operativa globala navigationssatellitsystemet (GNSS) utanför USA, kommer att tillhandahålla positionsinformation för satellitnavigationsmaskiner och tidsinformation för GPS NTP-servrar (Network Time Protocol).

Systemet, som är konstruerat och tillverkat av Europeiska rymdorganisationen (ESA) och Europeiska unionen (EU), och när den är i drift förväntas det förbättra tillgängligheten och noggrannheten av tids- och navigationssignaler som överförs från rymden.

De har blivit förfängda i politisk krusning och osäkerhet sedan starten för nästan ett decennium sedan. Invändningar från USA att de kommer att förlora förmågan att toppa stänga av GPS i tider med militärt behov och ekonomiska begränsningar i hela Europa, innebar att projektet nästan var förvarat flera gånger.

De första fyra satelliterna färdigställs dock i ett laboratorium i södra England. Dessa satelliter för in-orbit-validering (IOV) kommer att bilda en mini-konstellation på himlen och bevisa Galileo-konceptet genom att sända de första signalerna så att det europeiska systemet kan bli verklighet.

Resten av satellitnätet bör följa kort tid efter och. Galileo bör så småningom omfatta över 30 av dem vilket innebär att användare av satellitnavigationssystem av GPS NTP tid servrar bör få snabbare lösningar kunna hitta sina positioner med ett fel på en meter jämfört med det nuvarande GPS-bara felet på fem.

Det verkar som om nästan alla bilens instrumentpanel har en GPS-mottagare uppe på toppen. De har blivit otroligt populära som ett navigationsverktyg med många människor som lita på dem enbart för att arbeta sig runt vägnätet.

De Global Positioning System har funnits i några år nu men ursprungligen konstruerades och byggdes för amerikanska militära tillämpningar men utvidgades för civilt bruk efter en katastrof i flygbolaget.

Även om det är otroligt användbart och bekvämt ett verktyg, är GPS-systemen relativt enkla i sin funktion. Navigationen fungerar med hjälp av en konstellation av 30 eller så satelliter (det finns en hel del fler som kretsar men inte längre är i drift).

De signaler som skickas från satelliterna innehåller tre bitar av information som mottas av satelliterna i våra bilar.

Den informationen innehåller:

* Den tid meddelandet skickades

* Satellitens orbitalposition (känd som efemeren)

* Den allmänna systemhälsan och banorna hos de andra GPS-satelliterna (känd som almanackan)

Det sätt på vilket navigationsinformationen utarbetas är att använda informationen från fyra satelliter. Den tid signalerna lämnade var och en av satelliterna registreras av satellitnavtagaren och avståndet från varje satellit utarbetas sedan med hjälp av denna information. Genom att använda informationen från fyra satelliter är det möjligt att uträtta exakt var satellitmottagaren är denna process känd som triangulering.

Att uträtta exakt var du befinner dig i världen är dock beroende av fullständig noggrannhet i de tidssignaler som sänds av satelliterna. Eftersom signaler som GPS-resan vid ljusets hastighet (ungefär 300,000 km en sekund genom ett vakuum) kunde en en sekunds felaktighet se positioneringsinformation ut med 300 kilometer! För närvarande är GPS-systemet noggrant på fem meter vilket visar hur exakt den tidsinformation som sänds av satelliterna är.

Denna höga noggrannhet är möjlig eftersom varje GPS-satellit innehåller atomur. Atomur är otroligt noggranna beroende av de oväldiga oscillationerna hos atomer för att hålla tid - faktiskt kommer varje GPS-satellit att köra i över en miljon år innan den kommer att drifta med så mycket som en sekund (jämfört med den genomsnittliga elektroniska klockan som kommer att drivas med en sekund i en vecka eller två)

På grund av denna höga noggrannhet kan atomklockorna ombord GPS-satelliter användas som en källa till exakt tid för synkronisering av datanät och andra enheter som kräver synkronisering.

Ta emot denna tidsignal kräver användning av a NTP GPS-server som kommer att synkronisera med satelliten och distribuera tiden till alla enheter på ett nätverk.

Dedikerad NTP-tidsserver enheter är det enklaste, mest exakta, tillförlitliga och säkra sättet att ta emot en källa till UTC tid (koordinerad universell tid) för synkronisering av ett datornätverk.

NTP-servrar (Network Time Protocol) fungerar utanför brandväggen och är inte beroende av Internet vilket innebär att de är mycket säkra och inte sårbara för skadliga användare som, när det gäller Internet-tidskällor, kan använda NTP-klientsignalerna som en metod för att komma åt nätverket eller penetrerar brandväggen.

En dedikerad NTP-server kommer också att få sin tidskod direkt från en atomur, vilket gör det till en stratum 1-tidsserver i motsats till online-tidsservrar som är stratum 2-tidsservrar, det vill säga att de får tiden från en stratum 1-server och så är inte lika exakta.

In använder en NTP-tidsserver det finns bara ett beslut att göra och det är hur tidssignalen ska tas emot och för det finns det bara två val:

Den första är att utnyttja de tidsmässiga radiosändningarna som sänds av nationella fysiklaboratorier såsom NIST i USA eller Storbritannien NPL. Dessa signaler (WWVB i USA, MSF i Storbritannien) är begränsade inom räckhåll, även om USA-signalen är tillgänglig i de flesta delar av Kanada och Alaska. Men de är sårbara för lokal interferens och topografi som andra långvågsradiosignaler är.

Alternativet till WWVB / MSF-signalen är att utnyttja GPS-satellitnätverket (Global Positioning System). Atomklockor används av GPS-satelliter som grund för navigationsinformation som används av satellitmottagare. Dessa atomklockor kan användas med hjälp av en NTP-tidsserien utrustad med en GPS-antenn.

Även om GPS-tidssignalen strängt är inte UTC - är det 17 sekunder bakom som språng sekunder har aldrig lagts till GPS-tid (eftersom satelliterna inte kan nås) men NTP kan ta hänsyn till detta (genom att helt enkelt lägga till 17 hela sekunder). Fördelen med GPS är att den är tillgänglig var som helst på planeten lika länge som GPS-antennen har en klar bild av himlen.

Duellsystem som kan utnyttja båda typerna av signal är också tillgängliga.

GPS (Global Positioning System) system har revolutionerat navigering för piloter, marinörer och förare en liknande. Nästan varje helt ny bil säljs med ett inbyggt satellitnavigeringssystem som redan är installerat och liknande avtagbara enheter fortsätter att sälja i sina miljoner.

Men GPS-systemet är ett mångsidigt verktyg tack vare främst den teknik som den använder för att ge navigationsinformation. Varje GPS-satellit innehåller en atomklocka vilken signal används för att triangulera positioneringsinformationen.

GPS har funnits sedan sen 1970 men det var bara i 1983 som stoppas från att vara rent militärt verktyg och öppnades för att tillåta fri kommersiell åtkomst efter en oavsiktlig skjutning av en passagerarflygplan.

För att använda GPS-systemet som en tidsreferens, a GPS-klocka or GPS-tidsserver krävs. Dessa enheter brukar använda sig av protokollet NTP (Network Time Protocol) för att distribuera GPS-tidssignalen som kommer via GPS-antennen.

GPS-tid är inte densamma som UTC (Samordnad Universal Time) som normalt används NTP för tidssynkronisering via radiosändningar eller internet. GPS-tid matchade ursprungligen UTC i 1980 under starten men sinus den tiden har det varit skott sekunder som lagts till UTC för att motverka variationerna i jordens rotation, men de inbyggda satellitklockorna korrigeras för att kompensera för skillnaden mellan GPS-tid och UTC, vilket är 17sekunder, från och med 2009.

Genom att använda en GPS-tidsserver ett helt datanätverk kan synkroniseras inom några millisekunder av UTC, vilket säkerställer att alla datorer är säkra, säkra och kan hantera effektivt med tidskänsliga transaktioner.