Atomklockor har funnits i över femtio år eller så. De är klockor som använder en atomresonansfrekvens som dess tidsåtgärdselement snarare än konventionella oscillerande kristaller såsom kvarts.

De flesta atomklockor använder resonansen hos atomen cesium-133 som resonanserar vid en exakt frekvens av 9,192,631,770 varje sekund. Sedan 1967 har det internationella systemet för enheter (SI) definierat det andra som det antal cykler från cesium-133 som gör atomklockor (ibland kallade cesiumoscillatorer) standarden för tidsmätningar.

Eftersom cesium-133-atomens resonans är så exakt, gör detta atomklockor exakt till mindre än 2 nanosekunder per dag, vilket motsvarar ungefär en sekund i 1.4million år.

Eftersom atomklockor är så exakta och kan upprätthålla en kontinuerlig och stabil tidsskala har en universell tid, UTC (Coordinated Universal Time eller Temps Universel Coordonné) utvecklats och stöttar sådana funktioner som språng sekunder - lagt till för att kompensera för saktning av Jordens rotation.

Klockor är dock extremt dyra och finns i allmänhet endast i storskaliga fysiklaboratorier. Men NTP (Network Time Protocol) kan standardmedlet för att uppnå tidssynkronisering i datornät synkronisera till en atomur genom att använda antingen Global Positioning System (GPS) eller specialradioöverföringar.

Den mest använda är GPS (Global Positioning System), utvecklat av USA: s militär. GPS innehåller minst 24-kommunikationssatelliter i hög omlopp som ger korrekt positionering och platsinformation. Varje GPS-satellit kan bara göra detta genom att använda en atomur som i sin tur kan användas som en referensreferens.

En GPS-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.

Det finns också ett antal nationella tid- och frekvensradioöverföringar som kan användas för att synkronisera en NTP-server. I Storbritannien sänds signalen (kallad MSF) av National Physics Laboratory i Cumbria som fungerar som Förenade kungarikets nationella tidsreferens. Det finns också liknande system i Colorado, USA (WWVB) och i Frankfurt, Tyskland (DCF-77). Dessa signaler ger UTC-tid till en noggrannhet av 100-mikrosekunder, men radiosignalen har ett begränsat intervall och är sårbart för störningar.

Med hjälp av en GPS NTP-server eller en radiobaserad NTP-tidsserver kan nätverksklienter synkroniseras till inom några millisekunder av UTC beroende på nätverkstrafik.

Det här inlägget skrevs av Richard N Williams

Richard N Williams är en teknisk författare och en specialist i NTP-server och tid Synkronisering industrin. Richard N Williams på Google+