Det finns nu uppenbarligen så många bilar på vägen som det finns hushåll och det tar bara en kort resa under rusningstid för att inse att detta påstående är sannolikt sant.

Congestion är ett stort problem i våra städer och kontrollerar denna trafik och håller den i rörelse är en av de viktigaste aspekterna av att minska trängseln. Säkerhet är också ett problem på våra vägar eftersom chansen att alla fordon som reser runt utan att ibland träffa varandra ligger nära noll men problemet kan exemplifieras av dålig trafikledning.

När det gäller att styra trafikflödena i våra städer finns det inget större vapen än det ödmjuka trafikljuset. I vissa städer är de här enheterna enkla tidsbelysning som stoppar trafiken på ett sätt och tillåter det det andra och vice versa.

Dock kan potentialen i hur trafikljus kan minska trängseln nu realiseras och tack vare millisekundens synkronisering möjliggjort med NTP-servrar är nu drastiskt minskar trängsel är några av världens största städer.

I stället för bara enkla tidsbegränsade segment av grönt, bärnstensfärgat och rött, kan trafikljusen svara på behoven på vägen, vilket möjliggör fler bilar i en riktning samtidigt som den reduceras i andra. De kan också användas tillsammans med varandra, vilket möjliggör gröna ljuspassager för bilar på huvudvägar.

Detta är dock bara möjligt om trafikljussystemet i hela staden synkroniseras tillsammans och det kan bara uppnås med a NTP tidsserver.

NTP (Network Time Protocol) är helt enkelt en algoritm som används ofta för synkronisering. en NTP-server kommer att få en tidssignal från en exakt källa (normalt en atomur) och NTP-mjukvaran distribuerar sedan den bland alla enheter på ett nätverk (i detta fall trafikljusen).

De NTP-server kommer kontinuerligt att kontrollera tiden på varje enhet och se till att den motsvarar tidssignalen, vilket säkerställer att alla enheter (trafikljus) är helt synkroniserade tillsammans så att hela trafikljussystemet kan hanteras som ett enda, flexibelt trafikstyrningssystem i stället för enskilda slumpmässiga ljus .

Synkronisering är något vi är bekanta med varje dag i våra liv. Från att köra ner motorvägen till att gå trångt gata; Vi anpassar automatiskt vårt beteende för att synkronisera med dem runt oss. Vi kör i samma riktning eller går samma gångar som andra pendlare eftersom det inte skulle bli så svårt (och farligt) att misslyckas med att göra det.

När det gäller timing är synkronisering ännu viktigare. Även i vår dagliga verksamhet förväntar vi oss en rimlig mängd synkronisering från människor. När ett möte börjar på 10am förväntar vi oss att alla finns inom några minuter.

När det gäller datatransaktioner över ett nätverk blir synkronisering av synkronisering ännu viktigare, där noggrannhet till några sekunder är för otillräcklig och synkronisering till millisekunden blir nödvändig.

Datorer använder tid för varje transaktion och processer de gör och du behöver bara tänka tillbaka till furore som orsakas av millenniumbuggen för att uppskatta betydelsen datorns plats i tid. När det inte finns tillräckligt med noggrann synkronisering kan alla slags fel och problem inträffa, särskilt vid tidskänsliga transaktioner.

Det är inte bara transaktioner som kan misslyckas utan tillräcklig synkronisering men tidsstämplar används i datorloggfiler, så om något går fel eller om en skadlig användare har invaderat (vilket är mycket enkelt att göra utan tillräcklig synkronisering) kan det ta lång tid att upptäcka vad som gick fel och ännu längre för att lösa problemen.

Brist på synkronisering kan också ha andra effekter som förlust av data eller misslyckad hämtning. Det kan också lämna ett företag försumbart i ett eventuellt rättsligt argument eftersom ett dåligt eller osynkroniserat nätverk kan vara omöjligt att granska.

Millisekunder synkronisering är dock inte huvudvärk många administratörer antar att det kommer att bli. Många väljer att dra nytta av många av de online-tidsservrar som finns tillgängliga på internet, men därmed kan det generera fler problem än det löser som att behöva lämna UDP-porten öppen i brandväggen (för att tillåta tidsinformationen via) att nämna ingen garanterad nivå av noggrannhet från offentlig tidsserver.

En bättre och enklare lösning är att använda en dedikerad nätverk tidsserver som använder protokollet NTP (Network Time Protocol). en NTP tidsserver kommer att ansluta direkt till ett nätverk och använda GPS (Global Positioning System) eller specialradioöverföringar för att ta emot tiden direkt från en atomur och distribuera den bland nätverket.

UTC (Koordinerad universell tid) är världens globala tidsskala och ersatt den gamla tiden GMT (Greenwich Meantime) i 1970s.

Även om GMT baserades på Suns rörelse, är UTC baserat på den tid som beräknas av atomur även om den hålls inline med GMT genom tillsatsen av "Leap Seconds" som kompenserar för saktning av jordens rotation så att både UTC och GMT kan köra sida vid sida (GMT är ofta felaktigt kallad UTC - även om det inte finns någon verklig skillnad det spelar ingen roll).

Under beräkningen tillåter UTC datanät över hela världen att synkronisera till samma tid som möjliggör tidskänsliga transaktioner från hela världen. De flesta datanät som används dedikerad nätverk tidsservrar att synkronisera till en UTC-tidskälla. Dessa enheter använder protokollet NTP (Network Time Protocol) för att distribuera tiden över nätverken och kontrollerar kontinuerligt för att säkerställa att det inte finns någon drift.

Den enda strängen i att använda en dedikerad NTP tidsserver Väljer var tidkällan kommer från vilken kommer att styra typen av NTP-server du behöver. Det finns verkligen tre ställen som en källa till UTC-tid kan enkelt lokaliseras.

Den första är internet. Vid användning av en internetkälla som time.nist.gov eller time.windows.com är en dedikerad NTP-server krävs inte nödvändigtvis eftersom de flesta operativsystem har en version av NTP redan installerad (i Windows dubbelklickar du bara på klockikonen för att se alternativen för Internet-tid).

*Observera att det måste noteras att Microsoft, Novell och andra starkt rekommenderar att du använder internetkällor om säkerhet är ett problem. Internet-tidskällor kan inte autentiseras av NTP och ligger utanför brandväggen som kan leda till säkerhetshot.

Den andra metoden är att använda a GPS NTP-server; Dessa enheter använder GPS-signalen (vanligtvis används för satellitnavigering), som faktiskt är en tidskod som genereras av en atomur (från ombord på satelliten). Även om den här signalen är tillgänglig var som helst på jorden, behöver en GPS-antenn en klar bild av himlen vilket är den enda nackdelen med att använda GPS.

Alternativt kan många ländernas nationella fysiklaboratorier såsom NIST i USA och NPL i Storbritannien, sända en tidssignal från sina atomklockor. Dessa signaler kan plockas upp med en radio refererad NTP-server även om dessa signaler är ändliga och sårbara för lokal interferens och topografi.

Tidssynkronisering är ofta en mycket underrated aspekt av datahantering. Generellt är tidssynkronisering endast avgörande för nätverk eller för datorer som tar tidskänsliga transaktioner över internet.

Tidsynkronisering med moderna operativsystem som Windows Vista, XP eller de olika versionerna av Linux är relativt enkelt eftersom de flesta innehåller tidssynkroniseringsprotokollet NTP (Network Time Protocol) eller en förenklad version åtminstone (SNTP).

NTP är ett algoritmbaserat program och fungerar genom att använda en enstaka källa som kan distribueras mellan nätverket (eller en enda dator) och kontrolleras ständigt för att säkerställa att nätets klockor körs exakt.

För enskilda datortillverkare eller nätverk där säkerhet och precision inte är primärhänsyn (även om nätverkssäkerhet ska vara ett huvudproblem), är den enklaste metoden att synkronisera en dator att använda en Internet-tidstandard.

Med ett Windows-operativsystem kan det enkelt göras på en enda dator genom att dubbelklicka på klockikonen och sedan konfigurera fliken Internet-tid. Det måste emellertid noteras att vid användning av en internetbaserad tidskälla som nist.gov eller windows.time måste en port stå öppen i brandväggen som kan utnyttjas av skadliga användare.

För nätverksanvändare och de som inte vill lämna sårbarheter i sin brandvägg är den lämpligaste lösningen att använda en dedikerad nätverk tidsserver. De flesta av dessa enheter använder också protokollet NTP men eftersom de får en tidsreferens externt till nätverket (vanligtvis via GPS eller långvågradio) lämnar inga sårbarheter i brandväggen.

Dessa NTP-server enheter är också mycket mer tillförlitliga och exakta än internetkällor eftersom de kommunicerar direkt med signalen från en atomklocka snarare än att vara flera nivåer (i NTP-termer som kallas strata) från referensklockan som de flesta internetkällor är.

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

För närvarande finns det bara ett Global Navigation Satellite System (GNSS) NAVSTAR GPS som har varit öppen för civil användning sedan sena 1980.

Vanligtvis är GPS-systemet menas att ge navigationsinformation som gör det möjligt för förare, seglare och piloter att identifiera sin position överallt i världen.

Faktum är att den enda informationen som strålats från en GPS-satellit är den tid som genereras av satellits interna atomur. Denna tidssignal är så exakt att en GPS-mottagare kan använda signalen från tre satelliter och ange platsen inom några meter genom att bestämma hur lång tid varje precis signal tog för att komma fram.

För närvarande a GPS NTP-server kan använda denna tidsinformation för att synkronisera hela datornätverk för att ge noggrannhet inom några millisekunder.

EU arbetar dock för närvarande med Europas eget globala satellitnavigeringssystem Galileo, som kommer att konkurrera med GPS-nätverket genom att tillhandahålla sin egen tidpunkt och positioneringsinformation.

Galileo är dock konstruerad för att vara driftskompatibel med GPS vilket betyder att en nuvarande GPS NTP-server kommer att kunna ta emot båda signalerna, även om vissa programjusteringar måste göras.

Denna interoperabilitet kommer att ge ökad noggrannhet och kan göra nationella tid- och frekvensradiosändningar föråldrade eftersom de inte kommer att kunna producera jämförbar noggrannhet.

Dessutom planerar Ryssland, Kina och Indien för närvarande sina egna GNSS-system som kan ge ännu mer noggrannhet. GPS har redan revolutionerat hur världen fungerar inte bara genom att tillåta exakt positionering utan också att hela världen kan synkronisera till samma tidsskala med hjälp av en GPS NTP-server. Det förväntas att ännu fler tekniska framsteg kommer att uppstå när nästa generations GNSS börjar sin överföring.

Är en atomklocka radioaktiv?

An atomklocka håller tiden bättre än någon annan klocka. De håller även tid bättre än jordens rotation och stjärnornas rörelse. Utan atomuret skulle GPS-navigering vara omöjligt, Internet skulle inte synkronisera, och planets position skulle inte vara känd med tillräcklig noggrannhet för rumprober och landare som skulle lanseras och övervakas.

En atomvakt är inte radioaktiv, det är inte beroende av atomavklingning. En atomur har snarare en oscillerande massa och en fjäder, precis som vanliga klockor.

Den stora skillnaden mellan en standardklocka i ditt hem och en atomur är att oscillationen i en atomur är mellan kärnan hos en atom och de omgivande elektronerna. Denna svängning är inte exakt en parallell med balanshjulet och hårspringen hos en klockklocka, men faktum är att båda använder oscillationer för att hålla reda på övergångstiden. Oscillationsfrekvenserna i atomen bestäms av kärnans massa och tyngdkraften och den elektrostatiska "fjädern" mellan den positiva laddningen på kärnan och elektronmoln som omger den.

Vad är typ av atomklocka?

Idag, trots att det finns olika typer av atomur, är principen bakom dem alla densamma. Den stora skillnaden är förknippad med det använda elementet och detekteringsmedel när energinivån förändras. De olika typerna av atomur ingår:

Cesium atomklockan använder en stråle av cesiumatomer. Klockan separerar cesiumatomer med olika energinivåer genom magnetfält.

Vätskeklockan bibehåller väteatomer på den erforderliga energinivån i en behållare med väggar av ett speciellt material så att atomerna inte förlorar sitt högre energiläge för snabbt.

Rubidium-klockan, den enklaste och mest kompakta av alla, använder en glascell av rubidiumgas som förändrar ljusabsorptionen vid den optiska rubidiumfrekvensen när den omgivande mikrovågsfrekvensen är precis rätt.

Den mest exakta kommersiella klockan som finns tillgänglig idag använder cesiumatomen och de normala magnetfälten och detektorerna. Dessutom stoppas cesiumatomer från att zippa fram och tillbaka med laserstrålar, vilket reducerar små förändringar i frekvens på grund av Doppler-effekten.

När var atomklockan uppfinningsrik? atomur

I 1945 föreslog fysikprofessor Isidor Rabi från Columbia University att en klocka skulle kunna göras från en teknik som han utvecklade i 1930s kallad atomstrålemagnetisk resonans. Av 1949, National Bureau of Standards (NBS, nu National Institute of Standards and Technology, NIST) tillkännagav världens första atomur med ammoniakmolekylen som vibrationskälla och av 1952 tillkännagav den den första atomur som använde cesiumatomer som vibrationskälla, NBS-1.

I 1955, National Physical Laboratory (NPL) i England byggde den första cesium-strålen atomur som användes som kalibreringskälla. Under det närmaste årtiondet skapades mer avancerade former av atomklockorna. I 1967 definierade 13th General Conference on Weights and Measures SI andra på grundval av vibrationer av cesiumatomen; världens tidsåtgärdssystem hade inte längre en astronomisk grund vid den tiden! NBS-4, världens mest stabila cesium-klocka, slutfördes i 1968 och användes i 1990s som en del av NPL-tidssystemet.

I 1999 började NPL-F1 fungera med en osäkerhet om 1.7-delar i 10 till 15th-effekten, eller noggrannhet i ungefär en sekund i 20 miljoner år, vilket gör den till den mest exakta atomvåg någonsin gjord (en skillnad som delas med en liknande standard i Paris).

Hur mäts Atomic Clock Time?

Den korrekta frekvensen för den specifika cesiumresonansen definieras nu enligt internationell överenskommelse som 9,192,631,770 Hz, så att när den delas av detta nummer är utmatningen exakt 1 Hz eller 1-cykeln per sekund.

Den långsiktiga noggrannheten som uppnås av moderna cesium-atomur (den vanligaste typen) är bättre än en sekund per en miljon år. Vattenklockan visar en bättre kortsiktig (en vecka) noggrannhet, ungefär 10 gånger exaktheten hos en cesium atomklocka. Därför har atomklockan ökat noggrannheten i tidsmätningen omkring en miljon gånger i jämförelse med mätningarna utförda med hjälp av astronomiska tekniker.

Synkronisera till en atomklocka

Det enklaste sättet att synkronisera med en atomur är att använda a dedikerad NTP-server. Dessa enheter kommer att få antingen den GPS-ataomiska klocksignalen eller radiovågorna från platser som NIST eller NPL.

MSF atomklocka mottagare

Den styrande radiosignalen för National Physical Laboratoryatomklockan överförs på MSF 60kHz-signalen via sändaren vid CumbriaAnthorn, som drivs av British Telecom. Denna radioklocka-tidssignal bör ha ett intervall av några 1,500 km eller 937.5 miles. Alla de brittiska öarna är naturligtvis inom denna radie.
Fysikaliskt laboratoriums roll som användare av de nationella tidsnormerna är att se till att den brittiska tidsplanen överensstämmer med den samordnade universella tiden (UTC) till högsta nivån och för att göra den tiden tillgänglig i hela Förenade kungariket. Exempelvis är MSF (MSF: s trebokstavsignal för att identifiera signalkällan) radiosändningen som tidssignal för elektronisk handel med elektronisk handel, klockorna vid de flesta järnvägsstationer och för BTs talande klocka.

DCF atomur mottagare

Den styrande radiosignalen för den tyska klockan överförs via långvåg från DCF 77kHz sändaren vid Mainflinger, nära Dieburg, några 25 km sydost om Frankfurt - sändaren av tyska nationella tidsstandarder. Det är likartat i drift till Cumbria-sändaren, men det finns två antenner (radiomaster) så att klockans tidssignal för radio klockan kan bibehållas hela tiden.

Långvåg är den föredragna radiofrekvensen för sändning av binärsignaler för radioklocka-tidskod, eftersom den utför mest konsekvent i den nedre delen av jonosfären. Detta beror på att den långa vågsignalen som bär tidskoden till din timepiece reser på två sätt; direkt och indirekt. Mellan 700 km (437.5 miles) till 900 km (562.5 miles) för varje sändare kan bärvågan röra sig direkt till timepiece. Radiosignalen når också timepieceen genom att studsas bort från jonosfärens undersida. Under dagsljuset är en del av jonosfären som kallas "D-skiktet" på en höjd av några 70 km (43.75 miles) ansvarig för att reflektera långvågsradiosignalen. Under mörkets timmar när solens strålning inte verkar utanför atmosfären, stiger detta lager till en höjd av några 90 km (56.25 miles) som blir "E-laget" i processen. Enkel trigonometri visar att signaler som reflekteras kommer att gå vidare.

En stor del av EU-området omfattas av denna sändare som underlättar mottagandet för dem som reser i stor utsträckning i Europa. Den tyska klockan är inställd på Centraleuropeisk tid - en timme före brittisk tid, efter ett mellanstatligt beslut, från 22nd oktober, 1995, kommer brittisk tid alltid att vara 1 timme mindre än den europeiska tiden med både Storbritannien och fastlandet i Europa och fördröjer klockor på samma "tid".

WVVB atomklock-mottagare

Ett radioomkopplingssystem är tillgängligt i Nordamerika, som är upprättat och drivs av NIST - National Institute of Standards and Technology, beläget i Fort Collins, Colorado.

WWVB har hög sändareffekt (50,000 watt), en mycket effektiv antenn och en extremt låg frekvens (60,000 Hz). För jämförelse sänder en typisk AM-radiostation vid en frekvens av 1,000,000 Hz. Kombinationen av hög effekt och låg frekvens ger radiovågorna från MSF en hel del studsa, och den här stationen kan därför täcka hela kontinentala USA plus mycket av Kanada och Centralamerika.

De radio atomur Tidskoder skickas från WWVB med hjälp av ett av de enklaste systemen, och med en mycket låg datahastighet på en bit per sekund. 60,000 Hz-signalen överförs alltid, men varje sekund reduceras den kraftigt under en period av 0.2, 0.5 eller 0.8 sekunder:

• 0.2 sekunder med reducerad effekt betyder en binär noll • 0.5 sekunder med reducerad effekt är en binär en. • 0.8 sekunder med reducerad effekt är en separator.

Tidskoden skickas i BCD (Binary Coded Decimal) och anger minuter, timmar, årstid och år samt information om sommartid och språngår. Tiden överförs med hjälp av 53-bitar och 7-separatorer, och tar därför 60 sekunder att sända.

En klocka eller klocka kan innehålla en extremt liten och relativt enkel radioklocka-antenn och mottagare för att avkoda informationen i signalen och ställa in klockan tid exakt. Allt du behöver göra är att ställa in tidszonen, och klockan visar rätt tid.

NTP Beroende på en referensklocka och alla klockor på NTP-nätverket synkroniseras till den tiden. Det är därför absolut nödvändigt att referensklockan är så noggrann som möjligt. De mest korrekta klockorna är atomur. Dessa stora fysiklaboratorier kan bibehålla exakt tid över miljontals år utan att förlora en sekund.

An NTP-server kommer att få tiden från en atomur antingen från hela internet, GPS-nätverket eller radioöverföringarna. Vid användning av en atomur som referens kommer ett NTP-nätverk att vara korrekt inom några millisekunder av världens globala tidsskala UTC (Koordinerad universell tid).

NTP är ett hierarkiskt system. Ju närmare en enhet är till referens klockan desto högre på NTP-stratan är den. En klockreferensur är en stratum 0-enhet och a NTP-server som tar emot tiden från den är en stratum 1-enhet, klienter på NTP-servern är stratum 2-enheter och så vidare.

På grund av detta hierarkiska system kan enheter som ligger nedåt i stratan också användas som en referens som tillåter stora nätverk att fungera under anslutning till bara en NTP tidsserver.

NTP är ett protokoll som är feltolerant. NTP ser upp för fel och kan bearbeta flera tidskällor och protokollet väljer automatiskt det bästa. Även när en referensklock är tillfälligt otillgänglig kan NTP använda tidigare mätningar för att uppskatta den aktuella tiden ..

Att ta reda på vad tiden är, är något som vi alla tar för givet. Klockor är överallt och en blick på ett armbandsur, klocktorn, datorskärm eller till och med en mikrovågsugn kommer att berätta vad tiden är. Men det har inte alltid varit så lätt att berätta för tiden.

Klockor anlände inte fram till medeltiden och deras noggrannhet var otroligt dålig. Sann tid som berätta noggrannheten kom inte fram förrän efter den elektroniska klockans ankomst i artonhundratalet. Men många av de moderna teknologier och applikationer som vi tar för givet i den moderna världen, såsom satellitnavigering, flygkontroll och internethandel kräver en precision och noggrannhet som långt överstiger en elektronisk klocka.

Atomur är överlägset de mest exakta tidsbegränsande enheterna. De är så exakta att världens globala tidsplan som bygger på dem (Koordinerad universell tid) måste justeras ibland för att beräkna saktningen av jordens rotation. Dessa justeringar har formen av ytterligare sekunder som kallas språng sekunder.

Atomklockans noggrannhet är så exakt att inte ens en sekund av tiden går förlorad i över en miljon år medan en elektronisk klocka jämförs kommer att förlora en sekund i en vecka.

Men är denna noggrannhet verkligen nödvändig? När du tittar på tekniker som global positionering är svaret ja. Satellitnavigationssystem som GPS-arbete genom att triangulera tidssignaler som genereras av atomur över satelliterna. Eftersom dessa signaler överförs med ljusets hastighet reser de nästan 100,000 km varje sekund. Eventuell felaktighet i klockan med en tusen sekund kan se positioneringsinformationen utifrån miles.

Datornätverk som måste kommunicera med varandra över hela världen måste se till att de körs inte bara exakt tid utan också är synkroniserade med varandra. Alla transaktioner som utförs på nät utan synkronisering kan resultera i alla slags fel.

Fort hans anledning datanät använder NTP (Network Time Protocol) och nätverk tidsservrar ofta kallad en NTP-server. Dessa enheter mottar en tidssignal från en atomur och distribuerar den bland ett nätverk så att ett nätverk säkerställs vara så exakt och exakt som möjligt.