O GPS não é a única tecnologia que depende dos relógios atômicos. Os altos níveis de precisão que são fornecidos por relógios atômicos são usados ​​em outras tecnologias cruciais que damos por certo todos os dias.

Controle de tráfego aéreo Não só todos os aviões e aviões já estão equipados com GPS para permitir que pilotos e pessoal do solo conheçam sua localização exata, mas os relógios atômicos também são usados ​​por controladores de tráfego aéreo que precisam de medidas precisas e precisas entre os aviões.

Sinalização e sistemas de congestionamento rodoviário - Os semáforos são outro sistema que depende do sincronismo atômico do relógio. A precisão ea sincronização são vitais para os sistemas de semáforo, pois pequenos erros na sincronização podem levar a acidentes fatais.

As câmaras de congestionamento e outros sistemas, como os medidores de estacionamento, também usam relógios atômicos como base de seu cronograma, pois isso evita problemas legais ao emitir avisos de penalidade.

CCTV - A televisão de circuito fechado é outro usuário de grande escala de relógios atômicos. As câmeras CCTV são freqüentemente usadas na luta contra o crime, mas como evidências são ineficazes em um tribunal, a menos que as informações de tempo na câmera CCTV possam ser provadas serem precisas. A falta de fazê-lo poderia levar a criminosos a escapar da acusação porque, apesar da identificação pela câmera, a prova de que era na hora e data da ofensa não pode ser esclarecida sem precisão e sincronização.

Internet - Muitas das aplicações que agora confiamos na internet só são possíveis graças aos relógios atômicos. O comércio on-line, internet banking e até mesmo casas de leilões online precisam de tempo preciso e sincronizado.

Imagine tirar suas economias da sua conta bancária apenas descobrindo que você pode retirá-las novamente porque outro computador tem um relógio mais lento ou imagina oferecer em um site de leilões na internet apenas para que seu lance seja rejeitado por uma oferta que veio antes da sua, porque foi feita em um Computador com um relógio mais lento.

O uso de relógios atômicos como fonte de tempo é relativamente simples para muitas tecnologias. Os sinais de rádio e até mesmo as transmissões GPS podem ser usados ​​como fonte de tempo de relógio atômico e para sistemas informáticos, o protocolo NTP (Network Time Protocol) assegurará que qualquer rede de tamanho será sincronizada perfeitamente em conjunto. dedicada Servidores NTP tempo são usados ​​em todo o mundo em tecnologias e aplicações que exigem tempo preciso.

Os relógios atômicos são os dispositivos de cronometragem mais precisos conhecidos pelo homem. A precisão é incomparável para outros relógios e cronômetros, enquanto que, mesmo o relógio eletrônico mais sofisticado, será drift por segundo, cada semana ou duas, o máximo relógios atômicos modernos pode continuar a correr por milhares de anos e não perder nem uma fração de segundo.

A precisão de um relógio atômico depende do que eles usam como base para medir o tempo. Em vez de confiar em uma corrente eletrônica que atravessa um cristal como um relógio eletrônico, um relógio atômico usa a transição hiperfina de um átomo em dois estados de energia. Embora isso possa parecer complicado, é apenas uma reverberação infalível que "marca" em 9 bilhões de vezes a cada segundo, a cada segundo.

Mas por que essa precisão realmente necessária e quais tecnologias são os relógios atômicos empregados?

É ao examinar as tecnologias que utilizam relógios atômicos que podemos ver por que são necessários altos níveis de precisão.

GPS - Navegação por satélite

A navegação por satélite é uma indústria enorme agora. Uma vez que apenas uma tecnologia para militares e aviadores, a navegação por satélite GPS é usada pelos usuários da estrada em todo o mundo. No entanto, as informações de navegação fornecidas por sistemas de navegação por satélite, como o GPS, dependem unicamente da precisão dos relógios atômicos.

O GPS funciona triangulando vários sinais de temporização que são implantados a partir de relógios atômicos a bordo dos satélites GPS. Ao trabalhar fora quando o sinal de temporização foi liberado do satélite, o receptor de navegação por satélite pode apenas o quão longe é do satélite e usando múltiplos sinais calcula onde está no mundo.

Devido a esses sinais de temporização viajarem à velocidade da luz, apenas um segundo imprecisão dentro dos sinais de temporização pode levar a que a informação de postagem seja de milhares de quilômetros fora. É um testemunho da precisão de Relógios atômicos GPS que atualmente um receptor de navegação por satélite é preciso dentro de cinco metros.

O Laboratório Físico Nacional anunciou manutenção agendada esta semana (quinta-feira), o que significa que o sinal de tempo e freqüência MSF60kHz será desativado temporariamente para permitir que a manutenção seja realizada em segurança na estação de rádio Anthorn em Cumbria.

Normalmente, esses períodos de manutenção programados apenas duram algumas horas e não devem causar qualquer perturbaão a quem confiar no sinal MSF para aplicações de temporização.
NTP (Network Time Protocol) é bem adequado a essas perdas temporárias de sinal e pouco se nenhuma derivação deve ser experimentada por qualquer O servidor NTP usuário.

No entanto, existem alguns usuários de alto nível de servidores de tempo de rede ou podem ter preocupações com a precisão de sua tecnologia durante esses períodos agendados sem sinal. Existe outra solução para assegurar que um sinal de tempo contínuo, seguro e igualmente preciso seja sempre usado.

GPS, mais comumente usado para navegação e orientando-o de fato, uma tecnologia baseada em relógio atômico. Cada um dos satélites GPS transmite um sinal de seu relógio atômico de bordo que é usado por dispositivos de navegação por satélite que funcionam a localização através da triangulação.

Estes sinais de GPS também podem ser recebidos por um GPS servidor de horário NTP. Assim como o MSF ou outros servidores de tempo de sinal de rádio recebem o sinal externo do transmissor Anthorn, os servidores de horário GPS podem receber esse sinal exato e externo dos satélites.

Ao contrário das emissões de rádio, o GPS nunca deve cair, embora às vezes não seja prático receber o sinal, pois uma antena GPS precisa de uma visão clara do céu e, portanto, deve estar de preferência no telhado.

Para aqueles que desejam fazer dupla certeza de que nunca há um período em que um sinal não está sendo recebido pelo NTP servidor, a servidor dual time pode ser usado. Estes escolhem transmissões de rádio e GPS e o daemon NTP integrado calcula o tempo mais preciso a partir deles.

Um aumento nos ataques de GPS tem causado alguma preocupação entre a comunidade científica. GPS, enquanto um sistema altamente preciso e confiável de transmissão de tempo e informações positivas, depende de sinais muito fracos que estão sendo prejudicados por interferências da Terra.

Tanto as interferências involuntárias como as estações de rádio piratas ou o "bloqueio intencional" deliberado por criminosos ainda são raras, mas como a tecnologia que pode dificultar os sinais do GPS fica mais pronta, a situação deverá piorar.

E, embora os efeitos da falha de sinal do sistema GPS possam ter resultados óbvios para as pessoas que o utilizam para a navegação (acabando na posição errada ou se perdendo), pode ter repercussões mais graves e profundas para as tecnologias que dependem do GPS por tempo sinais.

Como muitas tecnologias agora contam com Sinais de temporização GPS a partir de redes telefônicas, internet, bancos e semáforos e até mesmo nossa rede elétrica, qualquer falha de sinal, não importa o quão breve, possa causar sérios problemas.

O principal problema com o sinal do GPS é que é muito fraco e, como ele vem dos satélites ligados ao espaço, pouco pode ser feito para aumentar o sinal, de modo que qualquer freqüência semelhante a ser transmitida em uma área local pode facilmente afogar o GPS.

No entanto, o GPS não é o único método preciso e seguro de receber o tempo de uma fonte de relógio atômico. Muitos laboratórios nacionais de física de todo o mundo transmitem sinais de relógio atômico através de ondas de rádio (geralmente onda longa). Nos EUA, esses sinais são transmitidos por NIST (Instituto Nacional de Padrões e Tempo (conhecido como WWVB), enquanto no Reino Unido, o sinal MSF é transmitido por NPL (Laboratório Nacional de Física).

Servidores de horário duplos que podem receber ambos os sinais estão disponíveis e são uma aposta mais segura para qualquer empresa de alta tecnologia que não possa arriscar-se a perder um sinal de tempo.

O relógio atômico não é uma invenção recente. Desenvolvido no 1950, o relógio atômico tradicional baseado em césio tem nos fornecido um tempo preciso por meio século.

O relógio atômico de césio tornou-se a base do nosso tempo - literalmente. o Sistema Internacional de Unidades (SI) definem um segundo como um certo número de oscilações do átomo césio e os relógios atômicos governam muitas das tecnologias que vivemos com um uso diário: a internet, navegação por satélite, controle de tráfego aéreo e semáforos para citar apenas um pouco.

No entanto, desenvolvimentos recentes em relógios quânticos ópticos que usam átomos únicos de metais como o alumínio ou o estrôncio são milhares de vezes mais precisos do que os relógios atômicos tradicionais. Para colocar isso em perspectiva, o melhor relógio atômico de césio, usado por institutos como NIST (National Institute for Standards and Time) ou NPL (National Physical Laboratory) para governar o cronograma global do mundo UTC (Tempo Universal Coordenado), é preciso dentro de um segundo a cada 100 milhões de anos. No entanto, esses novos relógios ópticos quânticos são precisos para um segundo cada 3.4 bilhões de anos - quase enquanto a Terra é antiga.

Para a maioria das pessoas, seu único encontro com um relógio atômico está recebendo seu sinal de tempo é um servidor de tempo de rede or Dispositivo NTP (Network Time Protocol) para efeitos de sincronização de dispositivos e redes e esses sinais de relógio atômico são gerados usando relógios de césio.

E até que os cientistas do mundo possam concordar com um único átomo para substituir o césio e um único design de relógio para manter a UTC, nenhum de nós será capaz de aproveitar essa incrivel precisão.

Peça a qualquer administrador de rede ou engenheiro de TI e pergunte-lhes o quão importante sincronização de tempo da rede é e você normalmente receberá a mesma resposta - muito.

O tempo é usado em quase todos os aspectos da computação para o log quando os eventos aconteceram. De fato, os timestamps são a única referência que um computador pode usar para manter as faixas das tarefas que realizou e as que ainda não realizou.

Quando as redes não estão sincronizadas, o resultado pode ser uma verdadeira dor de cabeça para qualquer pessoa encarregada de depurá-las. Os dados podem ser muitas vezes perdidos, os aplicativos não iniciam, o log de erros é quase impossível, sem mencionar as vulnerabilidades de segurança que podem resultar se não houver tempo de rede sincronizado.

NTP (Network Time Protocol) é a principal aplicação de sincronização de tempo que existe desde o 1980. Tem sido constantemente desenvolvido e é usado por praticamente todas as redes de computadores que exigem tempo preciso.

A maioria dos sistemas operacionais possui uma versão do NTP já instalada ea sua utilização para sincronizar um único computador é relativamente direta usando as opções nas configurações do relógio ou na barra de tarefas.

No entanto, usando o aplicativo NTP incorporado ou o daemon em um computador, o dispositivo usará uma fonte de tempo de internet como uma referência de tempo. Tudo isso é bom e bom para máquinas de mesa única, mas em uma rede é necessária uma solução mais segura.

É vital em qualquer rede informática que não haja vulnerabilidades no firewall, o que pode levar a ataques de usuários mal-intencionados. Manter uma porta aberta para se comunicar com uma fonte de tempo de internet é um método que um invasor pode usar para entrar em uma rede.

Felizmente, existem alternativas para usar a internet como uma fonte de tempo. Sinais de tempo de relógio atômico podem ser recebidos através de transmissões de rádio de onda longa ou GPS.

Dedicado O servidor NTP estão disponíveis dispositivos que tornam o processo de sincronização de tempo extremamente fácil à medida que o Servidores NTP recebe o tempo (externamente ao firewall) e pode então distribuir para todas as máquinas em uma rede - isso é feito com segurança e precisão com a maioria das redes sincronizadas com um servidor NTP trabalhando dentro de alguns milissegundos um do outro.

Tal como acontece com o avanço da tecnologia informática que parece aumentar exponencialmente a capacidade todos os anos, os relógios atômicos também parecem aumentar dramaticamente em sua exatidão ano a ano.

Agora, os pioneiros da tecnologia do relógio atômico, o US National Institute of Standards Time (NIST), anunciaram que conseguiram produzir um relógio atômico com precisão duas vezes maior que a de todos os relógios que precederam.

O relógio baseia-se em um único átomo de alumínio e o NIST afirma que pode permanecer precário sem perder um segundo em mais de 3.7 bilhões de anos (aproximadamente o mesmo período de tempo que a vida existiu na Terra).

O relógio anterior mais preciso foi elaborado pelo alemão Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) e foi um relógio óptico baseado em um átomo de estrôncio e foi preciso em um segundo em mais de um bilhão de anos. Este novo relógio atômico pelo NIST também é um relógio óptico, mas é baseado em átomos de alumínio, o que, de acordo com a pesquisa do NIST com este relógio, é muito mais preciso.

Os relógios ópticos usam lasers para manter os átomos imóveis e diferem dos relógios atômicos tradicionais usados ​​pelas redes de computadores usando Servidores NTP (Network Time Protocol) e outras tecnologias baseadas em relógios de fontes. Não só estes relógios tradicionais da fonte usam o Cesário como seu átomo de manutenção do tempo, mas, em vez de lasers, eles usam líquidos super-arrefecidos e aspiradores para controlar os átomos.

Graças ao trabalho do NIST, PTB e UK's NPL (National Physical Laboratory), os relógios atômicos continuam a avançar exponencialmente, no entanto, esses novos relógios atômicos ópticos baseados em átomos como o alumínio, o mercúrio e o estrôncio estão muito longe de ser usados ​​como base para UTC (Tempo Universal Coordenado).

A UTC é regida por uma constelação de relógios de fontes de césio que, embora ainda precisas a um segundo nos anos 100,000, são, de longe, menos precisos do que esses relógios ópticos e são baseados em tecnologia com mais de cinquenta anos. E, infelizmente, até que a comunidade científica do mundo possa concordar com um design de átomos e relógios para ser usado internacionalmente, esses relógios atômicos precisos permanecerão apenas um jogo da comunidade científica.

A precisão está se tornando cada vez mais importante nas tecnologias modernas e nenhuma mais do que a precisão no tempo. Da Internet à navegação por satélite, a sincronia precisa e precisa é vital na era moderna.

Na verdade, muitas das tecnologias que damos para garantir no mundo de hoje, não seriam possíveis se não fosse para as máquinas mais precisas inventadas - a relógio atômico.

Relógios atômicos são apenas dispositivos de cronometragem como outros relógios ou relógios. Mas o que os distingue é a precisão que eles conseguem. Como um exemplo grosseiro, seu relógio mecânico padrão, como uma torre do relógio do centro da cidade, drift até um segundo por dia. Relógios eletrônicos como relógios digitais ou rádios relógio são mais precisos. Esses tipos de clock variam um segundo em cerca de uma semana.

No entanto, quando você compara a precisão de um relógio atômico no qual um segundo não será perdido ou ganhado em 100,000 anos ou mais, a precisão desses dispositivos é incomparável.

Os relógios atômicos podem alcançar essa precisão pelos osciladores que eles usam. Quase todos os tipos de relógio têm um oscilador. Em geral, um oscilador é apenas um circuito que marca regularmente.

Relógios mecânicos usam pêndulos e molas para fornecer uma oscilação regular, enquanto os relógios eletrônicos têm um cristal (geralmente quartzo) que, quando uma corrente elétrica é executada, fornece um ritmo preciso.

Os relógios atômicos usam a oscilação de átomos em diferentes estados de energia. Muitas vezes, o cesium 133 (e às vezes o rubidium) é usado porque sua oscilação de transição hiperfina é superior a 9 bilhões de vezes por segundo (9,192,631,770) e isso nunca muda. Na verdade, o Sistema Internacional de Unidades (SI) agora considera oficialmente um segundo no tempo como 9,192,631,770 ciclos de radiação do átomo de césio.

Os relógios atômicos fornecem a base para o cronograma global do mundo - UTC (Tempo Universal Coordenado). E as redes de computadores em todo o mundo permanecem sincronizadas usando sinais de tempo transmitidos por relógios atômicos e apanhados em Servidores NTP tempo (Network Time Server).

A sincronização de redes de computadores é algo que muitos administradores consideram certo. Os servidores de tempo de rede dedicados podem receber uma fonte de tempo e distribuí-la entre uma rede, com precisão, segurança e precisão.

Contudo, sincronização de tempo precisa só é possível graças ao protocolo de tempo NTP - Protocolo de tempo de rede.

NTP foi desenvolvido quando a internet ainda estava em sua infância e Professor David Mills e seu time da Delaware University estava tentando sincronizar o tempo em uma rede de algumas máquinas. Eles desenvolveram a versão mais antiga do NTP, que continuou a ser desenvolvida até hoje, quase trinta anos após seu primeiro início.

NTP não era então, e não é agora, o único software de sincronização de tempo, existem outras aplicações e protocolos que fazem uma tarefa similar mas NTP é o mais amplamente utilizado (de longe com mais de 98% de aplicações de sincronização de tempo). Ele também é empacotado com a maioria dos sistemas operacionais modernos com uma versão do NTP (geralmente SNTP - uma versão simplificada) instalada no sistema operacional Windows 7 mais recente.

NTP tem desempenhado um papel importante na criação da internet que conhecemos e amamos hoje. Muitos aplicativos e tarefas on-line não seriam possíveis sem sincronização de tempo precisa e NTP.

O comércio on-line, os leilões de internet, o banco e a depuração de redes dependem de uma sincronização de tempo precisa. Mesmo enviar um e-mail requer sincronização de tempo com o servidor de e-mail - caso contrário, os computadores não poderão lidar com e-mails provenientes de máquinas não sincronizadas, pois podem chegar antes de serem enviadas.

O NTP é um protocolo de software livre e está disponível on-line a partir de NTP.org No entanto, a maioria das redes de computadores que requerem tempo seguro e preciso usam principalmente servidores NTP dedicados que funcionam de forma externa à rede e ao firewall, obtendo o tempo dos sinais de relógio atômico, garantindo uma precisão de milissegundos com a escala de tempo global do mundo UTC (Tempo Universal Coordenado).

O Sistema de Posicionamento Global (GPS) é uma ferramenta cada vez mais popular, usada em todo o mundo como fonte de navegação e navegação. No entanto, há muito mais para a rede GPS do que apenas a navegação por satélite, pois as transmissões transmitidas pelos satélites GPS também podem ser usadas como uma fonte de tempo altamente precisa.

Os satélites GPS são realmente apenas relogios em órbita, pois cada um contém relógios atômicos que geram um sinal de tempo. É o sinal de tempo que é transmitido pelos satélites GPS que os receptores de navegação por satélite em carros e aviões usam para calcular distância e posição.

O posicionamento só é possível porque os sinais de tempo são tão precisos. Veículo sat navs, por exemplo, use os sinais de quatro satélites em órbita e triangule a informação para determinar a posição. No entanto, se houver apenas um segundo imprecisão com um dos sinais de tempo, as informações de postagem podem estar a milhares de quilômetros - provando inútil.

É um testemunho da precisão dos relógios atômicos usados ​​para gerar sinais de GPS que, atualmente, um receptor de GPS pode calcular sua posição na Terra a menos de cinco metros.

Como os satélites GPS são tão precisos, eles fazem uma fonte ideal de tempo para sincronizar uma rede de computadores para. O tempo GPS estritamente falado difere do cronograma internacional UTC (tempo Universal coordenado), pois a UTC teve outros segundos adicionais para garantir a paridade com a rotação da Terra significando que é exatamente 18 segundos antes do GPS, mas é facilmente convertido por NTP a sincronização de tempo protocolo (Network Time Protocol).

Servidores de tempo GPS receba o sinal de tempo GPS através de uma antena GPS que deve ser colocada no telhado para receber as transmissões de linha de visão. Uma vez recebido o sinal GPS, NTP servidor de tempo GPS distribuirá o sinal para todos os dispositivos na rede NTP e corrigirá qualquer deriva em máquinas individuais.

Servidores de tempo GPS são dedicados dispositivos fáceis de usar e podem garantir precisão de milissegundos ao UTC sem nenhum dos riscos de segurança envolvidos na utilização de uma fonte de tempo na internet.