Global Positioning System som är mycket älskat av förare, piloter och sjömän som en metod att hitta plats erbjuder mycket mer än bara satellitnavigeringsinformation. GPS-systemet arbeta med att använda atomklockor som sänder signaler som sedan trianguleras av datorn i ett satellitnavigeringssystem.

Eftersom dessa atomur är mycket noggranna och inte drivas med så mycket som en sekund även i en miljon år kan de användas som en metod för synkroniserande datorsystem. GPS-tiden, den tid som ombesörjs av GPS-klockorna, är inte strikt samma som UTC (Samordnad Universal Time), världens globala tidsplan, men eftersom de båda bygger på International Atomic Time kan den lätt omvandlas. (GPS-tiden är faktisk 17 sekunder långsammare än UTC, eftersom det har gått 17-steg sekunder till det globala tidsskalaet sedan GPS-satelliterna skickades till bana).

A GPS-klocka är en enhet som tar emot GPS-signalen och översätter den sedan till tiden. De flesta GPS-klockor är också dedikerade tidsservrar, eftersom det inte finns någon liten punkt när du tar emot den exakta tiden om du inte gör något med det. GPS-tid-servrar använd protokollet NTP (Network Time Protocol) som är ett av internetets äldsta protokoll och är utformat för att distribuera timinginformation över ett nätverk.

En GPS-klocka eller GPS-tidsserver fungerar genom att ta emot en signal direkt från satelliten. Detta betyder tyvärr att GPS-antennen måste ha en klar bild av himlen för att få en signal. Tiden distribueras sedan från tidsservern till alla enheter i nätverket. Tiden på varje enhet kontrolleras regelbundet av NTP och om den skiljer sig från tiden från GPS-klockan justeras den.

Att konfigurera en GPS-klocka för tidssynkronisering är relativt lätt. Tidsservern (GPS-klockan) är ofta utformad för att fylla ett 1U-utrymme på ett serverns rack. Detta är anslutet till GPS-antennen (vanligtvis på taket) via en längd av koaxialkabel. Servern är ansluten till nätverket och när den är låst på GPS-systemet kan den ställas in för att börja synkronisera nätverket.

Atomklockor, så många vet att de är mycket exakta enheter men atomuret är ett av de viktigaste uppfinningarna av de senaste 50-åren och har lett till många teknologier och applikationer som har revolutionerat våra liv helt och hållet.

Du kanske tänker på hur en klocka kan vara så viktig oavsett hur exakt det är, men när du betraktar den precisionen, så a modern atomur förlorar inte en sekund i tid i tiotals miljoner år jämfört med de näst bästa chronometrarna - elektroniska klockor - som kan förlora en sekund om dagen du kommer att inse hur exakt de är.

Faktum är att atomklockor har varit avgörande för att identifiera de mindre nyanserna i vår värld och universum. Vi har till exempel i årtusenden antagit att en dag är 24 timmar lång, men faktiskt tack vare atomurtekniken vet vi nu att längden på varje dag skiljer sig något och i allmänhet sjunker jordens rotation.

Atomklockor har också använts för att noggrant mäta jordens gravitation och har även bevisat Einsteins teorier om hur gravitationen kan sakta tiden genom att noggrant mäta skillnaden i tidsförloppet vid varje efterföljande tum ovanför jordens yta. Detta har varit avgörande när det gäller att placera satelliter i omlopp, eftersom tiden går fortare så högt över jorden som den gör på marken.

Atomklockor utgör också grunden för många av de teknologier som vi använder i våra dagliga liv. Satellitnavigeringsenheter är beroende av atomur i GPS-satelliter. Inte bara måste de ta hänsyn till skillnaderna i tiden ovanför omloppet, men det som satellitnavigatörer använder tiden som sänds från satelliterna till triangulera positioner, skulle en sekunds felaktighet se navigationsinformationen felaktigt av tusentals miles (som ljusresor nästan 180,000 miles varje sekund).

Atomklockor är också grunden för världens globala tidsskala - UTC (Coordinated Universal Time), som används av datanät över hela världen. Tidssynkronisering till en atomur och UTC är relativt rakt framåt med a NTP tidsserver. Dessa använder tidssignalen från GPS-systemet eller speciella sändningar som sänds från storskaliga fysiklaboratorier och sedan distribuera den över internet med tidsprotokollet NTP.

"Sat-nav" har revolutionerat hur vi reser. Från taxichaufförer, kurirer och familjebilen till flygplan och tankar är satellitnavigationsanordningar nu monterade i nästan alla fordon eftersom det kommer från produktionslinjen. Även om GPS-system säkert har sina brister, har de också flera användningsområden. Navigering är bara en av de viktigaste användningarna av GPS men den är också anställd som en tidskälla för GPS NTP-tid servrar.

Att kunna peka ut platser från rymden har sparat otaliga liv såväl som att resa till okända destinationer utan problem. Satellitnavigering bygger på en konstellation av satelliter som kallas GNSS (Global Navigation Satellite Systems). För närvarande finns det bara en helt fungerande GNSS i världen som är den Global Positioning System (GPS).

GPS ägs och drivs av den amerikanska militären. Satelliterna sänder två signaler, en för den amerikanska militären och en för civilt bruk. Ursprungligen var GPS menat endast för de amerikanska väpnade styrkorna men efter en olycklig skottning av ett flygplan öppnade den amerikanska presidenten Ronald Reagan GPS-systemet till världens befolkning för att förhindra framtida tragedier.

GPS har en konstellation av över 30-satelliter. Vid varje tillfälle är minst fyra av dessa satelliter överliggande, vilket är det minsta antalet som krävs för noggrann navigering.

GPS-satelliterna har var och en ombord en atomklocka. Atomklockor använder resonansen hos en atom (vibrationen eller frekvensen vid vissa energitillstånd) vilket gör dem mycket noggranna och förlorar inte så mycket som en sekund i tid över en miljon år. Denna otroliga precision är det som gör satellitnavigering möjlig.

Satelliterna sänder en signal från den inbyggda klockan. Denna signal består av tid och position för satelliten. Denna signal strålas tillbaka till jorden där din bils sat nav hämtar den. Genom att ta reda på hur lång tid den här signalen tog för att nå bilen och triangulera fyra av dessa signaler kommer datorn i ditt GPS-system att träna exakt var du befinner dig i världen. (Fyra signaler används på grund av höjdförändringar - på en "platt" jord krävs endast tre).

GPS-system kan bara fungera på grund av atomklockans mycket exakta precision. Eftersom signalerna sänds med ljusets hastighet och noggrannheten i en millisekund (en tusen sekund) kan ändra positioneringsberäkningarna med 100 kilometer, eftersom ljuset kan röra sig nästan 100,00km varje sekund - nuvarande GPS-system är noggrannare än fem meter.

Atomklockorna ombord GPS-system används inte bara för navigering. Därför att atomklockor är så exakta GPS är en bra källa till tid. NTP-tidsservrar använder GPS signaler för att synkronisera datornät till. En NTP GPS-server kommer att få tidssignalen från GPS-satelliten och konvertera den sedan till UTC (Koordinerad universell tid) och distribuera den till alla enheter på ett nätverk som ger mycket korrekt tidssynkronisering.

Efter senaste media rapporter På bristen på investeringar i USA: s globala navigationssatellitsystem - GPS (Global Positioning System) och det potentiella misslyckandet hos navigationsmottagare de senaste åren, skulle tidsynkroniseringsspecialister Galleon Systems vilja försäkra alla sina kunder om att eventuella fel på GPS-enheten nätverket påverkar inte nuvarande GPS NTP tid servrar.

Nyligen rapporterade media i en studie av den amerikanska regeringens ansvarskontor (GAO), som avslutade bristande hantering och bristande investering, innebar att det nuvarande antalet 31-operativa satelliter kan falla till under 24 ibland i 2011 och 2012 vilket skulle hindra dess noggrannhet.

Emellertid den Storbritanniens nationella fysiska laboratorium är övertygade om att eventuella problem med GPS-navigationsanläggningarna inte påverkar tidsinformationen som används av GPS NTP-servrar.

En talesman för Storbritanniens nationella fysiska laboratorium bekräftade att tidsinformationen inte skulle påverkas av eventuella framtida satellitfel.

"Det beräknas vara en 20% risk att i 2011-2012 kan antalet satelliter i GPS-konstellationen sjunka under 24 ibland.

"Om det skulle hända, skulle det kunna finnas en viss minskning av GPS-mottagarnas positionsnoggrannhet vid vissa perioder, och i synnerhet kan de ta längre tid att få en fix på vissa platser när de först startas. Men även då skulle effekten vara en försämring av prestanda snarare än fullständig funktionsstörning.

"En GPS-timing mottagare är osannolikt att drabbas avsevärt, eftersom en gång den har bestämt sin position när den är påslagen, visar varje satellit den ger användbar tidpunktsinformation. En liten minskning av antalet satelliter i sikte bör inte försämra dess prestanda mycket. "

Storbritanniens MSF-signal sänds från Anthorn, Cumbria och används av Storbritannien NTP-server Användare är avstängd under en fyra timmarsperiod på 11 juni för planerat underhåll. MSF 60 kHz-tid och frekvensstandard kommer att vara avstängd mellan 10.00 och 14: 00 BST (9: 00 - 13: 00 UTC).

Användare av NTP-tidsservrar som använder MSF-signalen bör vara medveten om avbrottet men ska inte bli panik. Mest nätverk tidsservrar att användningen av Anthorn-systemet fortfarande ska fungera på ett tillfredsställande sätt och bristen på en tidssignal i fyra timmar bör inte skapa några synkroniseringsproblem eller klockdrift.

En eventuell testning av tidsservrar som använder MSF bör genomföras före eller efter det planerade avbrottet. Ytterligare information finns tillgänglig från NPL.

Vilken som helst nätverk tidsserver Användare som kräver extrem precision eller känner tillfällig förlust av denna signal kan orsaka återverkningar i sin tidssynkronisering bör allvarligt överväga att använda GPS-signalen som ett extra sätt att ta emot en tidssignal.

GPS finns bokstavligen överallt på planeten (så länge det finns en tydlig bild av himlen) och är aldrig nere på grund av avbrott.

För ytterligare information om GPS NTP-server finns här.

Tidssynkronisering På datanätverk drivs ofta av NTP-server. NTP-tidsservrar generera inte någon tidsinformation själv men är bara metoder att kommunicera med en atomur.

Precisionen hos en atomur är allmänt diskuterad. Många av dem kan behålla tid till nanosekunder precision (miljarder sekundar) vilket innebär att de inte kommer att driva bortom en sekund i noggrannhet i hundratals miljoner år.

Men vad som är mindre förstått och pratat om är varför vi behöver ha sådana korrekta klockor, efter alla de traditionella metoderna att hålla tid som mekaniska klockor, elektroniska klockor och använda jordens rotation för att hålla koll på dagarna har bevisat pålitlig i tusentals år.

Utvecklingen av digital teknik de senaste åren har dock nästan varit beroende av ultra-precisionen av en atomur. En av de mest använda applikationerna för atomur är i kommunikationsindustrin.

I flera år skickas nu telefonsamtal som tas i de flesta industriländer digitalt. De flesta telefonkablar är dock helt enkelt kopparkablar (även om många telefonföretag investerar nu i fiberoptik) som endast kan sända ett paket information åt gången. Men telefonkablar måste bära många samtal på samma ledningar samtidigt.

Detta uppnås genom datorer i utbytena från en konversation till en annan tusen gånger varje sekund och allt detta måste styras av nano-andra precision, annars kommer samtalen att bli out of step och bli jumbled - därmed behovet av. Atomklockor; mobiltelefoner, digital-tv och internetkommunikation använder liknande teknik.

Noggrannheten hos atomur är också grunden för satellitnavigering som GPS (globalt positionssystem). GPS-satelliter innehåller en inbyggd atomur som genererar och överför en tidssignal. En GPS-mottagare kommer att få fyra av dessa signaler och använda tidsinformationen för att se hur lång sändningarna tog för att nå den och därmed mottagarens position på jorden.

Nuvarande GPS-system är noggranna på några meter men för att ge en indikation på hur viktig precision är, en en sekunds drift av a GPS-klocka kan se GPS-mottagaren vara felaktig med över 100 tusen miles (på grund av de stora avstånden ljus och därför överföringar ta en sekund).

Många av dessa tekniker som är beroende av atomur utnyttjar NTP-servrar som det föredragna sättet att kommunicera med atomklockor som gör NTP tidsserver en av de mest avgörande delarna av utrustning inom kommunikationsindustrin.

Tiden är något som vi alla är bekanta med, det styr våra liv ännu mer än pengar och vi är ständigt "i krig" med tiden som vi strider mot att utföra våra dagliga uppgifter innan det går ut.

Men när vi börjar undersöka tiden upptäcker vi att begreppet tid vi börjar inse att ett oändligt linjärt avstånd mellan olika händelser som vi kallar tid är rent en mänsklig uppfinning.

Naturligtvis finns det tid men det följer verkligen inte de regler som människans koncept av tid gör. Det slutar aldrig sluta eller konstant och förändras och varmar beroende på observatörernas hastighet och gravitationens drag. Det var faktiskt det Einsteins relativitetsteorier som gav mänsklig art en första glimt av vilken tid det verkligen är och hur det påverkar våra dagliga liv.

Einstein beskrev en fyrdimensionell rymdtid, där tid och rymd är oupplösligt vävda ihop. Denna rymdtid blir förvrängd och böjd av gravitationsbromsningstid (eller vår uppfattning om det). Einstein också föreslog han att ljusets hastighet var den enda konstanten i universum och tiden förändrades beroende på den relativa hastigheten till den.

När det gäller att hålla reda på tiden kan Einsteins teorier hindra alla försök i kronologin. Om både gravitation och relativ hastighet kan påverka tiden blir det svårt att mäta tiden noggrant.

Vi för länge sedan övergav tanken på att använda de himmelska kropparna och jordens rotation som referens för vår tidsåtgärd som det blev känt i början av 1900-talet att jordens rotation inte alls var korrekt eller tillförlitlig. Istället har vi avhängt oss av oscillationerna av atomer för att hålla koll på tiden. Atomur mäta atomfästingar av särskilda atomer och vårt koncept av tid är baserat på dessa fästingar med varje sekund lika med över 9-miljarder oscillation av cesiumatomen.

Trots att vi nu baserar tid på atomoscillationer, tekniker som GPS satelliter (Global Positioning System) måste fortfarande motverka effekterna av lägre gravitation. I själva verket kan effekterna av tiden övervakas så exakt tack vare atomklockor att de på olika höjder över havsnivån löper med något olika hastigheter som måste kompenseras.

Atomklockor kan också användas för att synkronisera ett datanätverk så att de körs så exakt som möjligt. Mest NTP-tidsservrar fungera genom att använda och distribuera tidssignalen sänds av en atomur (antingen via GPS eller långvåg) med hjälp av protokollet NTP (Network Time Protocol).

Är GPS-tidssignalen densamma som GPS-positionssignalen?

GPS-nätverket (Global Positioning System) är allmänt känt som ett satellitnavigeringssystem. Det reläerar emellertid en ultra-precis tidssignal från en inbyggd atomur.

De NTP GPS-server är en dedikerad enhet som använder tidssignalen från nätverket GPS (Global Positioning System). GPS är nu ett vanligt verktyg för bilister med satellitnavigeringsenheter monterade på de flesta nya bilar. Men GPS är mycket mer än bara ett hjälpmedel för positionering, i hjärtat av GPS-nätverket är atomur som finns inom varje GPS-satellit.

GPS-systemet fungerar genom att sända tiden från dessa klockor tillsammans med satellits position och hastighet. En satellitnavigationsmottagare kommer att träna när den tar emot den här tiden hur lång tid det tog att anlända och därmed hur långt signalen reste. Med hjälp av tre eller flera av dessa signaler kan satellitnavigeringsenheten träna exakt var den befinner sig.

GPS kan bara göra detta på grund av atomklockorna som den använder för att överföra tidssignalerna. Dessa tidssignaler reser, liksom alla radiosignaler, med ljusets hastighet, så att en felaktighet av bara 1 millisekund (1 / 1000 i en sekund) kan resultera i att satellitnavigeringen är nästan 300 kilometer ut.

Eftersom dessa klockor måste vara så exakta, utgör de en idealisk källa till tid för a NTP tidsserver. NTP (Network Time Protocol) är den programvara som distribuerar tiden från tidsservern till nätverket. GPS-tid och UTC (Samordnad Universal Time) civil tidskala är inte riktigt densamma men är basen samma tidsskala, så NTP har inga problem att konvertera det. Använda en dedikerad NTP GPS-server ett nätverk kan realistiskt synkroniseras till inom några millisekunder av UTC

De GPS-klocka är en annan term som ofta ges till a GPS-tidsserver. GPS-nätverket består av 21 aktiva satelliter (och några extra) 10,000 miles i omlopp ovanför jorden och varje satellit cirklar jorden två gånger om dagen. Utformad för satellitnavigering behöver en GPS-mottagare minst tre satelliter för att behålla en position. Men när det gäller en GPS-klocka behövs bara en satellit som gör det mycket lättare att få en pålitlig signal.

Varje satellit skickar kontinuerligt sin egen position och en tidskod. Tidskoden genereras av en inombords atomklocka och är mycket exakt, det måste vara som den här informationen används av GPS-mottagaren att triangulera en position och om det bara var en halv sekund ut skulle Sat Nav-enheten vara felaktigt av tusentals av miles.