När vi tar en titt på våra klockor eller klockan tar vi ofta för givet att tiden vi får är korrekt. Vi kanske märker om våra klockor är tio minuter snabba eller långsamma, men ta lite hänsyn om de är en andra eller två ut.

Men i tusentals år har mänskligheten blivit alltmer alltmer korrekta klockor vars fördelar är rikliga idag i vår tid av satellitnavigering, NTP-servrar, Internet och global kommunikation.

För att förstå hur exakt tid kan mätas är det först viktigt att förstå begreppet tid själv. Tiden som den har uppmätts på jorden under årtusendena är ett annat begrepp till tiden som, som Einstein informerade oss, var en del av universets väv i det han beskrev som en fyrdimensionell rymdtid.

Ändå har vi historiskt mätt tidsbaserad inte på tidsförloppet utan planetens rotation i förhållande till solen och månen. En dag är uppdelad i 24 lika delar (timmar) var och en är indelad i 60 minuter och minuten är uppdelad i 60 sekunder.

Det har emellertid nu insett att mätningstiden på detta sätt inte kan anses vara exakt eftersom jordens rotation varierar från dag till dag. Alla slags variabler som tidvattenstyrkor, orkaner, solvindar och till och med mängden snö i polerna påverkar hastigheten på jordens rotation. I själva verket när dinosaurierna började roaming jorden, hade längden på en dag som vi mäter den nu bara varit 22 timmar.

Vi baserar nu vår tidsåtgång på övergången av atomer som använder atomur med en sekund baserad på 9,192,631,770 perioder av strålningen emitterad av hyperfineövergången av en fackförenad cesiumatom i marktillståndet. Även om det här låter komplicerat är det bara en atomkaka som aldrig ändras och kan därför ge en mycket noggrann referens till basen vår tid på.

Atomklockor använder denna atomresonans och kan hålla tiden som är så exakt att en sekund inte går förlorad i jämn miljarder år. Modern teknik utnyttjar alla denna precision, vilket möjliggör många av kommunikationen och den globala handeln vi dra nytta av idag med utnyttjandet av satellitnavigering, NTP-servrar och flygkontrollen förändrar hur vi lever våra liv.

I en ålder av atomur och den NTP-server tidsfördröjning är nu mer exakt än någonsin med allt större precision som har medfört många av de teknologier och system vi nu tar för givet.

Även om tidsåtgärder alltid har varit en uppmärksamhet för mänskligheten, har det bara under de senaste decennierna varit så sann noggrannhet tack vare tillkomsten av atomklocka.

Före atomtiden var elektriska oscillatorer som de som fanns i den genomsnittliga digitala klockan det mest exakta tidsmåttet och medan elektroniska klockor som dessa är mycket mer exakta än sina föregångare - de mekaniska klockorna kan de fortfarande drivas med upp till en sekund i veckan .

Men varför behöver tiden vara så exakt, hur viktigt kan en sekund vara? I den dagliga löpningen av våra liv är det inte så viktigt och elektroniska klockor (och även mekaniska) som ger tillräcklig tidsåtgång för våra behov.

I våra dagliga liv gör en sekund liten skillnad, men i många moderna applikationer kan en sekund vara en ålder.

Modern satellitnavigering är ett exempel. Dessa enheter kan ange en plats någonstans på jorden till inom några meter. Ändå kan de bara göra detta på grund av atomklockans ultimata natur som styr systemet eftersom tidssignalen som skickas från navigationssatelliterna färdas med ljusets hastighet, som är nästan 300,000 km per sekund.

Eftersom ljuset kan röra så långt avstånd på en sekund varje atomur som styr ett satellitnavigeringssystem som bara var en sekund ut skulle placeringen vara felaktig vid tusentals mil vilket gör positionssystemet oanvändbart.

Det finns många andra tekniker som kräver liknande noggrannhet och även många sätt vi handlar och kommunicerar. Aktier och aktier växlar upp och ner varje sekund och global handel kräver att alla över hela världen måste kommunicera med samma gång.

De flesta datanätverk styrs med hjälp av a NTP-server (Network Time Protocol). Dessa enheter tillåter datanätverk till alla att använda samma atomurbaserade tidsskala UTC (koordinerad universell tid). Genom att använda UTC via en NTP-server kan datanätverk synkroniseras till inom några millisekunder av varandra.

Organisera Strata

Stratumnivåer beskriver avståndet mellan en enhet och referensklockan. Till exempel är en atomklocka baserad i ett fysiklaboratorium eller GPS-satellit en stratum 0-enhet. en stratum 1 Enhet är en tidsserver som tar emot tid från en stratum 0-enhet så att någon dedikerad NTP-server är stratum 1. Enheter som tar emot tiden från tidsservern, t.ex. datorer och routrar, är stratum 2-enheter.

NTP kan stödja upp till 16-nivånivåer och även om det finns ett avbrott i noggrannhet, desto längre bort går du stratumnivåerna för att tillåta stora nätverk att alla tar emot en tid från en enda NTP-server utan att orsaka nätverksbelastning eller blockering i bandbredd .

Vid användning av en NTP-server Det är viktigt att inte överbelasta enheten med tidsförfrågningar så att nätverket ska delas med ett valt antal maskiner som tar begäran från NTP-server (NTP-servertillverkaren kan rekommendera antalet förfrågningar som den kan hantera). Dessa stratum 2-enheter kan tio användas som tidsreferenser för andra enheter (som blir stratum 3-enheter) på mycket stora nätverk som dessa sedan kan användas som tidreferenser själva.

här på Galleon Systems, en av Europas ledande leverantörer av NTP-server system skulle vi vilja önska alla våra kunder, leverantörer och till och med våra konkurrenter en god jul och ett gott nytt år. Vi hoppas att 2009 är ett framgångsrikt år för er alla.

Noggrann tid med Atomic Clocks finns tillgänglig över hela Storbritannien och delar av norra Europa med hjälp av MSF Atomic Clock tidssignal överförd från Cumbria, Storbritannien; Det ger möjlighet att synkronisera tiden på datorer och annan elektrisk utrustning.

Den brittiska MSF-signalen drivs av NPL - Nationella fysiska laboratoriet. MSF 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 de flesta av Storbritannien och några av kontinentala Europa.

Tidskoderna skickas från MSF 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. • 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 antenn och mottagare för att avkoda informationen i signalen och ställa in klockans tid exakt. Allt du behöver göra är att ställa in tidszonen, och klockan visar rätt tid.

Dedikerad tidsservrar som är inställda för att få MSF-tidssignalen finns tillgängliga. Dessa enheter kopplar ihop ett datornätverk som en annan server, endast dessa tar emot tidssignalen och distribuerar den till andra maskiner på nätverket med NTP (Network Time Protocol).

För att ta emot och distribuera och autentiserad UTC-tidskälla finns det för närvarande två typer av NTP server, the GPS NTP-server och den radio refererad NTP-server. Medan båda dessa system distribuerar UTC på identiska sätt, skiljer sig de sätt de mottar tidsinformationen.

A GPS NTP tidsserver är en idealisk tid och frekvenskälla eftersom den kan ge mycket exakt tid överallt i världen med relativt billiga komponenter. Varje GPS-satellit sänder i två frekvenser L2 för militär användning och L1 för användning av civila överförda på 1575 MHz. Lågpris GPS-antenner och mottagare är nu allmänt tillgängliga.

Radiosignalen som sänds av satelliten kan passera genom fönster men kan blockeras av byggnader så den idealiska platsen för en GPS-antenn är på ett hustak med en god sikt mot himlen. Ju fler satelliter den kan ta emot från desto bättre signal. Däremot kan takmonterade antenner vara benägna att blixtnedslag eller andra spänningsstötar så en suppressor starkt rekommenderar installeras inline på GPS-kabeln.

Kabeln mellan GPS-antennen och mottagaren är också kritisk. Det maximala avståndet som en kabel kan köra är normalt bara 20-30-mätare, men en högkvalitativ koaxialkabel kombinerad med en GPS-förstärkare placerad in-line för att öka antennens förstärkning kan tillåta över 100-mätarens kabelförlängningar. Detta kan ge problem vid installation i större byggnader om servern är för långt från antennen.

En alternativ lösning är att använda en radio refererad NTP tidsserver. Dessa är beroende av ett antal nationella tid- och frekvensradioöverföringar som sänder UTC-tid. I Storbritannien sänds signalen (kallad MSF) av Nationella Physics Laboratory i Cumbria som fungerar som Förenade kungarikets nationella tidsreferens finns det också liknande system i USA (WWVB) och i Frankrike, Tyskland och Japan.

En radiobaserad NTP-server består vanligtvis av en rackmonterbar tidsserver och en antenn, bestående av en ferritstång inuti en plasthölje, som tar emot radiotid och frekvensutsändning. Den ska alltid monteras horisontellt i rätt vinkel mot transmissionen för optimal signalstyrka. Data skickas i pulser, 60 en sekund. Dessa signaler ger UTC-tid till en noggrannhet av 100-mikrosekunder, men radiosignalen har ett begränsat intervall och är sårbart för störningar.

Nyårsfesten kommer att behöva vänta ytterligare en sekund i år som International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS) har bestämt sig för att 2008 ska ha Leap Second tillagt.

IERS meddelade i juli i juli att en positiv Leap Second skulle läggas till 2008, den första sedan dec. 31, 2005. Leap Seconds introducerades för att kompensera oförutsägbarheten för jordens rotation och hålla UTC (Koordinerad Universal Time) med GMT (Greenwich Meantime).

Den nya extra sekunden läggs till på den sista dagen i år på 23 timmar, 59 minuter och 59 sekunder Samordnad universell tid - 6: 59: 59 pm Eastern Standard Time. 33 Leap Seconds har lagts till sedan 1972

NTP-server System som styr tidssynkronisering i datornätverk styrs alla av UTC (Coordinated Universal Time). När ytterligare en sekund läggs till i slutet av året kommer UTC automatiskt att ändras som ytterligare sekund. #

Huruvida a NTP-server tar emot en tidssignal från överföringar som MSF, WWVB eller DCF eller från GPS-nätverket kommer signalen automatiskt att bära det andra meddelandet.

Notice of Leap Second från 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)
Tel. : 33 (0) 1 40 51 22 26
FAX: 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

Till myndigheter med ansvar för mätning och fördelning av tid

UTC TIDSSTEG
på 1st i januari 2009

Ett positivt steg andra kommer att införas i slutet av december 2008.
Sekvensen för datum för UTC andra markörer kommer att vara:

2008 December 31, 23h 59m 59s
2008 December 31, 23h 59m 60s
2009 januari 1, 0h 0m 0s

Skillnaden mellan UTC och International Atomic Time TAI är:

från 2006 januari 1, 0h UTC, till 2009 januari 1 0h UTC: UTC-TAI = - 33s
från 2009 januari 1, 0h UTC, tills vidare: UTC-TAI = - 34s

Språng sekunder kan introduceras i UTC i slutet av december månad

A GPS-tidsserver är verkligen en kommunikationsenhet. Dess syfte är att få en tidssignal och sedan distribuera den bland alla enheter på ett nätverk. Tidsserver s kallas ofta olika saker från nätverkstidsserver, GPS-tidsserver, radiotidsserver och NTP-server.

De flesta tidsservrar använder protokollet NTP (Network Time Protocol). NTP är en av Internetets äldsta protokoll och används av de flesta maskiner som använder en tidsserver. NTP installeras ofta, i en grundläggande form, i de flesta operativsystem.

A GPS-tidsserver, som namnen antyder, mottar en tidssignal från GPS-nätverk. GPS-satelliter är egentligen inget annat än att bana runt klockor. Ombord varje GPS-satellit är en atomur. Den ultimata tiden från den här klockan är det som överförs från satelliten (tillsammans med satellits position).

Ett satellitnavigationssystem fungerar genom att ta emot tidssignalen från tre eller flera satelliter och genom att arbeta ut satelliterna och hur lång tid signalerna tog för att komma fram, kan den triangulera en position.

En GPS-tidsserver behöver ännu mindre information och endast en satellit krävs för att få en tidsreferens. En GPS-tidsserverns antenn kommer att få en tidssignal från en av de 33-banbrytande satelliterna via siktlinjen, så det bästa stället att fixa antennen är taket.

Mest dedikerad GPS NTP tid servrar kräva bra 48 timmar för att hitta och få en stadig fix på en satellit men när de har det är det sällsynt att kommunikationen går förlorad.

Den tid som vidarebefordras av GPS-satelliter är känd som GPS-tid och trots att den skiljer sig från den officiella globala tidsskala UTC (Koordinerad Universal Time), eftersom de båda är baserade på atomtid (TAI), kan GPS-tiden enkelt konverteras av NTP.

En GPS-tidsserver kallas ofta som en stratum 1 NTP-enhet, en stratum 2-enhet är en maskin som tar emot tiden från GPS-tidsservern. Stratum 2 och stratum 3-enheter kan också användas som tidsservrar och på så sätt kan en enda GPS-tidsserver fungera som en tidskälla för en obegränsad mängd datorer och enheter så länge som hierarkin för NTP är förföljd.

Atomur är toppen av tidhållande enheter. Moderna atomklockor kan hålla tiden till en sådan noggrannhet att de i 100,000,000 år (100 miljoner) inte förlorar ännu en sekund i tid. På grund av denna höga noggrannhet är atomklockor grunden för världens tidsskala.

För att möjliggöra global kommunikation och tidskänsliga transaktioner som inköp av staplar och delar en global tidsplan, baserat på tiden som atomklockor berättade, utvecklades i 1972. Denna tidsplan, koordinerad universell tid (UTC) styrs och kontrolleras av International Bureau of Weights and Measures (BIPM) som använder en konstellation av över 230 atomklockor från 65 laboratorier över hela världen för att säkerställa höga noggrannhet.

Atomklockor är baserade på atomens grundläggande egenskaper, känd som kvantmekanik. Kvantmekanik tyder på att en elektron (negativt laddad partikel) som kretsar en atoms kärna kan existera i olika nivåer eller cirkelplan beroende på om de absorberar eller släpper ut den rätta mängden energi. När en elektron har absorberat eller släppt tillräckligt med energi kan "hoppa" till en annan nivå, så kallas detta ett kvantesprång.

Frekvensen mellan dessa två energitillstånd är vad som används för att hålla tiden. De flesta atomklockor är baserade på cesiumatomen som har 9,192,631,770-strålningstider som motsvarar övergången mellan de två nivåerna. På grund av noggrannheten av cesiumklor anser BIPM nu en sekund som definieras som 9,192,631,770-cykler av cesiumatomen.

Atomklockor används i tusentals olika tillämpningar där exakt timing är nödvändig. Satellitkommunikation, flygledningskontroll, internethandel och allmänläkare kräver att atomur håller tid. Atomklockor kan också användas som en metod för synkronisera datornätverk.

Ett datanätverk med en NTP tidsserver kan använda antingen en radiotransmission eller de signaler som sänds av GPS-satelliter (Global Positioning System) som en tidskälla. NTP-programmet (eller demonen) kommer då att se till att alla enheter på det nätverket synkroniseras med tiden som beräknats av atomuret.

Genom att använda en NTP-server synkroniserad med en atomur kan ett datanätverk driva samma samordnade universella tid som andra nätverk som gör det möjligt att genomföra tidskänsliga transaktioner från hela världen.

NTP (Network Time Protocol) är det mest använda tidssynkroniseringsprotokollet på Internet. Anledningen till framgången är att den är både flexibel och mycket exakt (såväl som fri). NTP är också inrättad i en hierarkisk struktur som gör det möjligt för tusentals maskiner att få en tidssignal från bara en NTP-server.

Om tusen maskiner på ett nätverk alla försökte ta emot en tidssignal från NTP-servern samtidigt skulle nätverket självklart bli flaskhalsat och NTP-servern skulle bli oanvändbar.

Av denna anledning finns NTP-stratumträdet. Överst på trädet är NTP-tidsservern som är en stratum 1-enhet (en stratum 0-enhet är atomklockan som servern tar emot sin tid från). Under NTP-serverflera servrar eller datorer får timinginformation från stratum 1-enheten. Dessa betrodda enheter blir stratum 2-servrar, som i sin tur distribuerar sin tidinformation till ett annat lager av datorer eller servrar. Dessa blir sedan stratum 3-enheter som i sin tur kan distribuera tidsinformation till lägre strata (stratum 4, stratum 5 etc).

I alla kan NTP stödja upp till nio stratumnivåer, men ju längre bort från den ursprungliga stratum 1-enheten är de mindre korrekta synkroniseringen. För ett exempel på hur en NTP-hierarki är inställd, se det här stratum träd