Há agora supostamente tantos carros na estrada quanto há casas e leva apenas uma breve viagem na hora do rush para perceber que essa afirmação é possivelmente verdadeira.

O congestionamento é um problema enorme em nossas cidades, e controlar esse tráfego e mantê-lo em movimento é um dos aspectos mais essenciais da redução do congestionamento. A segurança também é uma preocupação em nossas estradas, já que as chances de todos os veículos se locomoverem sem ocasionalmente bater uns nos outros são próximas de zero, mas o problema pode ser exemplificado pelo mau gerenciamento do tráfego.

Quando se trata de controlar os fluxos de tráfego de nossas cidades, não há arma maior do que o semáforo modesto. Em algumas cidades, esses dispositivos são luzes temporizadas simples que param o tráfego de um jeito e permitem o outro e vice-versa.

No entanto, o potencial de como os semáforos podem reduzir o congestionamento está sendo realizado e graças à sincronização de milissegundos Servidores NTP agora está reduzindo drasticamente o congestionamento é algumas das principais cidades do mundo.

Em vez de simples segmentos cronometrados de verde, âmbar e vermelho, os semáforos podem responder às necessidades da estrada, permitindo a passagem de mais carros em uma direção e reduzindo-os em outras. Eles também podem ser usados ​​em conjunto uns com os outros, permitindo passagens de luz verde para carros nas principais rotas.

No entanto, tudo isto só é possível se o sistema de semáforos em toda a cidade for sincronizado em conjunto e só puder ser alcançado com um O servidor NTP.

NTP (Network Time Protocol) é simplesmente um algoritmo amplamente utilizado para fins de sincronização. UMA NTP servidor receberá um sinal de tempo de uma fonte precisa (normalmente um relógio atômico) e o software NTP então o distribui entre todos os dispositivos em uma rede (neste caso, os semáforos).

O NTP servidor verificará continuamente o tempo em cada dispositivo e garantirá que ele corresponda ao sinal de tempo, garantindo que todos os dispositivos (semáforos) sejam perfeitamente sincronizados, permitindo que todo o sistema de semáforos seja gerenciado como um sistema de gerenciamento de tráfego único e flexível, em vez de luzes aleatórias individuais .

A sincronização é algo que estamos familiarizados com todos os dias de nossas vidas. De dirigir pela estrada até a rua lotada; Adaptamos automaticamente nosso comportamento para sincronizar com aqueles que nos rodeiam. Dirigimos na mesma direção ou caminhamos pelas mesmas vias que os outros passageiros que não o fizeram, tornando a nossa viagem muito mais difícil (e perigosa).

Quando se trata de tempo, a sincronização é ainda mais importante. Mesmo em nossas relações diárias, esperamos uma quantidade razoável de sincronização de pessoas. Quando uma reunião começa em 10am, esperamos que todos estejam lá dentro de alguns minutos.

No entanto, quando se trata de transações de computadores em uma rede, a precisão na sincronização torna-se ainda mais importante, onde a precisão em alguns segundos é muito inadequada e a sincronização para o milissegundo torna-se essencial.

Os computadores usam tempo para cada transação e processo que eles fazem e você só precisa pensar sobre o furor causado pelo bug do milênio para apreciar a importância do lugar do computador na hora. Quando não há sincronização precisa e precisa, todos os tipos de erros e problemas podem ocorrer, particularmente com transações sensíveis ao tempo.

Não são apenas transações que podem falhar sem uma sincronização adequada, mas os carimbos de tempo são usados ​​em arquivos de log do computador, então, se algo der errado ou se um usuário mal-intencionado invadiu (o que é muito fácil de fazer sem uma sincronização adequada), pode demorar muito para descobrir O que deu errado e ainda mais para corrigir os problemas.

A falta de sincronização também pode ter outros efeitos, como a perda de dados ou a recuperação fracassada, também pode deixar uma empresa indefesa em qualquer argumento legal potencial, uma vez que uma rede incorretamente ou não sincronizada pode ser impossível de auditar.

No entanto, a sincronização do milissegundo não é a dor de cabeça que muitos administradores assumem que será. Muitos optam por tirar proveito de muitos dos timeservers on-line que estão disponíveis na internet, mas, ao fazê-lo, podem gerar mais problemas do que resolve, como ter que deixar a porta UDP aberta no firewall (para permitir a informação de temporização através) para mencionar nenhum nível de precisão garantido da servidor de horário público.

Uma solução melhor e mais simples é usar uma servidor de tempo de rede que usa o protocolo NTP (Network Time Protocol). UMA O servidor NTP irá ligar diretamente a uma rede e usar o GPS (Sistema de Posicionamento Global) ou transmissões de rádio especializadas para receber o tempo direto de um relógio atômico e distribuí-lo entre a rede.

UTC (Tempo Universal Coordenado) é a escala de tempo global do mundo e substituiu o antigo padrão GMT (Greenwich Meantime) nos 1970's.

Enquanto a GMT foi baseada no movimento do Sol, a UTC é baseada no tempo contado por relógios atômicos embora seja mantido em linha com a GMT pela adição de 'Leap Seconds', que compensa a desaceleração da rotação da Terra, permitindo que UTC e GMT funcionem lado a lado (GMT geralmente é falado como UTC - embora, como não há real diferença na verdade não importa).

No computo, a UTC permite que as redes de computadores em todo o mundo se sincronizem ao mesmo tempo, possibilitando transações sensíveis ao tempo de todo o mundo. A maioria das redes de computadores dedicadas tempo os servidores de rede para sincronizar com uma fonte de hora UTC. Esses dispositivos usam o protocolo NTP (Network Time Protocol) para distribuir o tempo através das redes e verificam continuamente para garantir que não haja deriva.

O único dilema em usar um O servidor NTP está selecionando de onde vem a origem do tempo, que regerá o tipo de NTP servidor voce requere. Há realmente três lugares que uma fonte de tempo UTC pode ser facilmente localizada.

O primeiro é a internet. Ao usar uma fonte de tempo na internet, como time.nist.gov ou time.windows.com, um dedicado NTP servidor não é necessariamente necessário, pois a maioria dos sistemas operacionais tem uma versão do NTP já instalada (no Windows basta clicar duas vezes no ícone do relógio para ver as opções de tempo da internet).

*No entanto, deve notar-se que a Microsoft, a Novell e outros recomendam fortemente o uso de fontes de tempo na internet se a segurança for um problema. As fontes de tempo da Internet não podem ser autenticadas pelo NTP e estão fora do firewall, o que pode levar a ameaças de segurança.

O segundo método é usar um GPS NTP servidor; Esses dispositivos usam o sinal GPS (mais comumente usado para navegação por satélite), que é realmente um código de tempo gerado por um relógio atômico (a partir do satélite). Embora este sinal esteja disponível em qualquer lugar do globo, uma antena GPS precisa de uma visão clara do céu, que é a única desvantagem no uso do GPS.

Alternativamente, os laboratórios nacionais de física de muitos países, como NIST nos EUA e NPL no Reino Unido, transmitem um sinal de tempo de seus relógios atômicos. Esses sinais podem ser retirados com um rádio referenciado NTP servidor embora esses sinais sejam finitos e vulneráveis ​​a interferências locais e topografia.

Sincronização de tempo muitas vezes é um aspecto muito subestimado do gerenciamento de computadores. Geralmente, a sincronização de tempo é crucial apenas para redes ou computadores que realizam transações sensíveis à hora pela Internet.

A sincronização de tempo com sistemas operacionais modernos como o Windows Vista, XP ou as diferentes versões do Linux é relativamente fácil, pois a maioria contém o protocolo de sincronização de tempo NTP (Network Time Protocol) ou uma versão simplificada pelo menos (SNTP).

NTP é um programa baseado em algoritmo e funciona usando uma única fonte de tempo que pode ser distribuída entre a rede (ou um único computador) e é constantemente verificada para garantir que os relógios da rede estejam funcionando com precisão.

Para usuários de computadores individuais, ou redes onde segurança e precisão não são preocupações primárias (embora para qualquer segurança de rede deva ser um problema principal), o método mais simples de sincronizar um computador é usar um padrão de tempo de internet.

Com um sistema operacional Windows, isso pode ser feito facilmente em um único computador, clicando duas vezes no ícone do relógio e configurando a guia de horário da Internet. No entanto, deve-se notar que, ao usar uma fonte de tempo baseada na Internet, como nist.gov ou windows.time, uma porta terá que ser deixada em aberto no firewall, o que poderia ser aproveitado por usuários mal-intencionados.

Para usuários de rede e aqueles que não querem deixar vulnerabilidades em seu firewall, a solução mais adequada é usar um servidor de tempo de rede. A maioria desses dispositivos também usa o protocolo NTP, mas à medida que recebem uma referência de tempo externamente à rede (geralmente por meio de GPS ou rádio de ondas longas), não deixam vulnerabilidades no firewall.

Estes NTP servidor Os dispositivos também são muito mais confiáveis ​​e precisos do que as fontes de tempo da Internet, pois se comunicam diretamente com o sinal de um computador. relógio atômico em vez de ser vários níveis (em termos NTP conhecidos como estratos) do relógio de referência, como a maioria das fontes de tempo da Internet são.

A rede de GPS (Global Positioning System), é comumente conhecida como sistema de navegação por satélite. No entanto, realmente retransmite um sinal de tempo ultra-preciso a partir de um relógio atômico de bordo.

Atualmente, existe apenas um Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS), o NAVSTAR GPS que foi aberto para uso civil desde o final do 1980.

Mais comumente, o Sistema GPS é pensado para fornecer informações de navegação que permitem aos motoristas, marinheiros e pilotos identificar sua posição em qualquer lugar do mundo.

Na verdade, a única informação transmitida a partir de um satélite GPS é o tempo que é gerado pelo relógio atômico interno dos satélites. Este sinal de temporização é tão preciso que um receptor de GPS pode usar o sinal de três satélites e identificar a localização para dentro de alguns metros, calculando a duração de cada sinal preciso para chegar.

Atualmente um GPS NTP servidor pode usar essas informações de sincronização para sincronizar redes de computadores inteiras para fornecer precisão dentro de alguns milissegundos.

No entanto, a União Europeia está actualmente a trabalhar no próprio sistema de satélites de navegação global da Europa chamado Galileo, que irá rivalizar com a rede de GPS, fornecendo o seu próprio calendário e informação de posicionamento.

No entanto, o Galileo foi projetado para ser interoperável com o GPS, o que significa que um GPS atual NTP servidor será capaz de receber ambos os sinais, embora alguns ajustes de software possam ter que ser feitos.

Esta interoperabilidade proporcionará uma maior precisão e poderá tornar as transmissões de rádio nacionais em tempo e frequência obsoletas, uma vez que não poderão produzir uma precisão comparável.

Além disso, a Rússia, a China e a Índia estão atualmente planejando seus próprios sistemas GNSS, o que pode proporcionar ainda mais precisão. O GPS já revolucionou a forma como o mundo funciona não só, permitindo um posicionamento preciso, mas também permitindo que todo o mundo se sincronize com a mesma escala de tempo usando um GPS NTP servidor. Espera-se que ainda mais avanços em tecnologia surgirão uma vez que a próxima geração do GNSS comece suas transmissões.

Um Relógio Atômico Radioativo?

An relógio atômico Mantém o tempo melhor do que qualquer outro relógio. Eles ainda mantêm o tempo melhor do que a rotação da Terra e o movimento das estrelas. Sem o relógio atômico, a navegação GPS seria impossível, a Internet não iria sincronizar, e a posição dos planetas não seria conhecida com precisão suficiente para que as sondas espaciais e os landers fossem lançados e monitorados.

Um relógio atômico não é radioativo, não depende da decomposição atômica. Em vez disso, um relógio atômico tem uma massa oscilante e uma mola, assim como relógios comuns.

A grande diferença entre um relógio padrão em sua casa e um relógio atômico é que a oscilação em um relógio atômico está entre o núcleo de um átomo e os elétrons circundantes. Essa oscilação não é exatamente um paralelo à roda do balanço e a um relógio de relógio, mas o fato é que ambas usam oscilações para acompanhar o tempo de passagem. As freqüências de oscilação dentro do átomo são determinadas pela massa do núcleo e a gravidade e "primavera" eletrostática entre a carga positiva no núcleo e a nuvem de elétrons que o rodeia.

Quais são os tipos de relógio atômico?

Hoje, embora existam diferentes tipos de relógio atômico, o princípio por trás de todos permanece o mesmo. A principal diferença está associada ao elemento utilizado e aos meios de detecção quando o nível de energia muda. Os vários tipos de relógio atômico incluem:

O relógio atômico de césio emprega um feixe de átomos de césio. O relógio separa átomos de césio de diferentes níveis de energia por campo magnético.

O relógio atômico de hidrogênio mantém átomos de hidrogênio no nível de energia requerido em um recipiente com paredes de um material especial, de modo que os átomos não perdem seu estado de energia mais alto rapidamente.

O relógio atômico Rubidium, o mais simples e o mais compacto de todos, usa uma célula de vidro de gás de rubídio que muda sua absorção de luz na freqüência óptica de rubídio quando a freqüência de microondas circundante está correta.

O relógio atômico comercial mais preciso disponível hoje usa o átomo de césio e os campos e detectores magnéticos normais. Além disso, os átomos de césio são interrompidos de zips para frente e para trás por raios laser, reduzindo pequenas mudanças na freqüência devido ao efeito Doppler.

Quando o Relógio Atômico foi inventado? relógio atômico

Em 1945, o professor de física da Universidade de Columbia, Isidor Rabi, sugeriu que um relógio poderia ser feito a partir de uma técnica que ele desenvolveu nos 1930 chamados de ressonância magnética de feixe atômico. Por 1949, o National Bureau of Standards (NBS, agora o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, NIST) anunciou o primeiro relógio atômico do mundo usando a molécula de amônia como fonte de vibrações, e por 1952 anunciou o primeiro relógio atômico usando átomos de césio como fonte de vibração, NBS-1.

No 1955, o Laboratório Físico Nacional (NPL) na Inglaterra construíram o primeiro relógio atômico de feixe de césio usado como fonte de calibração. Na próxima década, foram criadas formas mais avançadas dos relógios atômicos. Em 1967, a 13th Conferência Geral sobre Pesos e Medidas definiu o SI segundo com base nas vibrações do átomo de césio; O sistema de manutenção do tempo do mundo já não tinha uma base astronômica nesse ponto! NBS-4, o relógio atômico de césio mais estável do mundo, foi completado em 1968, e foi usado nos 1990s como parte do sistema de tempo NPL.

No 1999, o NPL-F1 começou a operar com uma incerteza de peças 1.7 em 10 para a potência 15th, ou precisão para cerca de um segundo em 20 milhões de anos, tornando-o o relógio atômico mais preciso já feito (uma distinção compartilhada com um padrão similar em Paris).

Como o tempo do relógio atômico é medido?

A freqüência correta para a ressonância específica de césio é agora definida por acordo internacional como 9,192,631,770 Hz, de modo que, quando dividido por este número, a saída é exatamente 1 Hz, ou o ciclo 1 por segundo.

A precisão de longo prazo alcançável pelo moderno relógio atômico de césio (o tipo mais comum) é melhor do que um segundo por um milhão de anos. O relógio atômico de hidrogênio mostra uma melhor precisão de curto prazo (uma semana), aproximadamente 10 vezes a precisão de um relógio atômico de césio. Portanto, o relógio atômico aumentou a precisão da medida do tempo cerca de um milhão de vezes em comparação com as medidas realizadas por meio de técnicas astronômicas.

Synchonising para um relógio atômico

A maneira mais simples de sincronizar um relógio atômico é usar um servidor NTP dedicado. Esses dispositivos receberão o sinal de relógio ataônico GPS ou ondas de rádio de locais como NIST ou NPL.

Receptor de relógio atômico MSF

O sinal de rádio de controle para o Laboratório Físico NacionalO relógio atômico é transmitido no sinal MSF 60kHz através do transmissor em CumbriaAnthorn, operado pela British Telecom. Este sinal de tempo de relógio atômico de rádio deve ter uma variedade de quilômetros 1,500 ou milhas 937.5. Todas as ilhas britânicas estão, naturalmente, dentro desse raio.
O papel do Laboratório Físico Nacional como detentor dos padrões nacionais de tempo é garantir que a escala de tempo do Reino Unido concorda com o Tempo Universal Coordenado (UTC) com os mais altos níveis de precisão e disponibilizar esse tempo em todo o Reino Unido. Como exemplo, a transmissão de rádio MSF (MSF sendo o sinal de chamada de três letras para identificar a fonte do sinal) fornece o sinal de tempo para o comércio de ações eletrônicas, os relógios na maioria das estações ferroviárias e para o relógio de fala da BT.

Relógio atômico DCF recebedor

O sinal de rádio de controle para o relógio alemão é transmitido através de onda longa do transmissor DCF 77kHz no Mainflinger, perto de Dieburg, alguns quilômetros 25 a sudeste de Frankfurt - o transmissor do National Time Standards. É semelhante em operação ao transmissor Cumbria, no entanto, existem duas antenas (mastros de rádio) para que o sinal de tempo de relógio atômico de rádio possa ser mantido em todos os momentos.

A onda longa é a freqüência de rádio preferida para transmitir sinais binários de código de tempo atômico de rádio, pois executa de forma mais consistente na parte inferior estável da ionosfera. Isso ocorre porque o sinal de onda longa que transporta o código de tempo para o seu relógio viaja de duas maneiras; direta e indiretamente. Entre os quilômetros 700 (milhas 437.5) para 900 km (562.5 milhas) de cada transmissor, a onda transportadora pode viajar diretamente para o relógio. O sinal de rádio também atinge o relógio por meio do rebote na parte inferior da ionosfera. Durante as horas da luz do dia, uma parte da ionosfera chamada "camada D" a uma altitude de alguns quilômetros 70 (milhas 43.75) é responsável por refletir o sinal de rádio de onda longa. Durante as horas de escuridão quando a radiação do sol não está atuando fora da atmosfera, esta camada sobe para uma altitude de alguns quilômetros 90 (milhas 56.25) tornando-se a "camada E" no processo. A trigonometria simples mostrará que os sinais assim refletidos irão mais longe.

Uma grande parte da área da União Europeia é coberta por este transmissor que facilita a recepção para aqueles que viajam amplamente na Europa. O relógio alemão está configurado no tempo da Europa Central - uma hora antes da hora do Reino Unido, após uma decisão intergovernamental, do 22 e outubro, 1995, o Reino Unido sempre será 1 hora a menos do que o tempo europeu com o Reino Unido e a Europa continental avançando e retardando os relógios no mesmo "tempo".

Cloc atômico WVVBk receptor

Um sistema de relógio atômico de rádio está disponível na América do Norte configurado e operado por NIST - Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, localizado em Fort Collins, Colorado.

O WWVB possui alta potência do transmissor (50,000 watts), uma antena muito eficiente e uma freqüência extremamente baixa (60,000 Hz). Para comparação, uma estação de rádio AM típica transmite a uma freqüência de 1,000,000 Hz. A combinação de alta potência e baixa freqüência dá as ondas de rádio de MSF muito rebote, e esta estação única pode, portanto, cobrir todo o continente dos Estados Unidos e muito do Canadá e da América Central.

O rádio atômico Os códigos de tempo são enviados da WWVB usando um dos sistemas mais simples possíveis, e com uma taxa de dados muito baixa de um bit por segundo. O sinal 60,000 Hz é sempre transmitido, mas a cada segundo é significativamente reduzido na potência por um período de 0.2, 0.5 ou 0.8 segundos:

• 0.2 segundos de potência reduzida significa um zero binário • 0.5 segundos de potência reduzida é binário. • 0.8 segundos de potência reduzida é um separador.

O código de tempo é enviado em BCD (decimal codificado binário) e indica minutos, horas, dia do ano e ano, além de informações sobre o horário de verão e os anos bissextos. O tempo é transmitido usando bits 53 e separadores 7 e, portanto, leva 60 segundos para transmitir.

Um relógio ou relógio pode conter uma antena de rádio atômica de rádio extremamente pequena e relativamente simples para decodificar a informação no sinal e ajustar o tempo do relógio atômico com precisão. Tudo o que você precisa fazer é definir o fuso horário e o relógio atômico exibirá a hora correta.

NTP depende de um relógio de referência e de todos os relógios no Rede NTP são sincronizados para esse tempo. Portanto, é imperativo que o relógio de referência seja o mais preciso possível. Os relógios mais precisos são relógios atômicos. Estes grandes dispositivos de laboratório de física podem manter um tempo preciso ao longo de milhões de anos sem perder um segundo.

An NTP servidor receberá o tempo de um relógio atômico, seja através da internet, a rede GPS ou transmissões de rádio. Ao usar um relógio atômico como referência, uma rede NTP será precisa dentro de alguns milissegundos da escala mundial de tempo global UTC (Tempo Universal Coordenado).

NTP é um sistema hierárquico. Quanto mais perto um dispositivo é para o relógio de referência, mais alto nos strates NTP é. Um relógio de referência do relógio atômico é um dispositivo 0 do estrato e um NTP servidor que recebe o tempo a partir dele é um dispositivo 1 de estratos, os clientes do servidor NTP são dispositivos 2 de estratos e assim por diante.

Devido a este sistema hierárquico, os dispositivos mais baixos dos estratos também podem ser usados ​​como uma referência que permite que grandes redes funcionem enquanto estiver conectado a apenas um O servidor NTP.

NTP é um protocolo que é tolerante a falhas. O NTP observa erros e pode processar várias fontes de tempo e o protocolo selecionará automaticamente o melhor. Mesmo quando um relógio de referência está temporariamente indisponível, o NTP pode usar medidas passadas para estimar a hora atual.

Descobrir o que é o tempo, é algo que todos nós tomamos para concedido. Clocks estão em toda parte e uma olhada em um relógio de pulso, torre do relógio, tela de computador ou até mesmo um microondas nos dirá qual é o tempo. No entanto, dizer o tempo nem sempre foi assim tão fácil.

Os relógios não chegaram até a idade média e a precisão deles era incrivelmente baixa. A exatidão do tempo verdadeiro não chegou até depois da chegada do relógio eletrônico no século XIX. No entanto, muitas das modernas tecnologias e aplicações que tomamos como garantidas no mundo moderno, como a navegação por satélite, o controle de tráfego aéreo e o comércio pela internet, exigem uma precisão e exatidão que excede em muito um relógio eletrônico.

Os relógios atômicos são de longe os dispositivos de contagem de tempo mais precisos. Eles são tão precisos que a escala de tempo global do mundo é baseada neles (Tempo Universal Coordenado) deve ser ocasionalmente ajustado para levar em conta a desaceleração da rotação da Terra. Esses ajustes assumem a forma de segundos adicionais, conhecidos como segundos bissextos.

A precisão do relógio atômico é tão precisa que nem um segundo de tempo é perdido em mais de um milhão de anos, enquanto que um relógio eletrônico em comparação perderá um segundo em uma semana.

Mas esta precisão é realmente necessária? Quando você olha para tecnologias como o posicionamento global, a resposta é sim. Sistemas de navegação por satélite como o GPS funcionam triangulando sinais de tempo gerados por relógios atômicos a bordo dos satélites. Como estes sinais são transmitidos à velocidade da luz, eles viajam quase 100,000 km por segundo. Qualquer imprecisão no relógio em até um milésimo de segundo poderia ver as informações de posicionamento por milhas.

As redes de computadores que precisam se comunicar umas com as outras em todo o mundo precisam garantir que estejam executando não apenas o tempo exato, mas que também estejam sincronizadas umas com as outras. Quaisquer transações realizadas em redes sem sincronização podem resultar em todos os tipos de erros.

Fort sua razão redes de computadores usam NTP (Network Time Protocol) e tempo os servidores de rede muitas vezes referido como um NTP servidor. Esses dispositivos recebem um sinal de temporização de um relógio atômico e o distribuem entre uma rede, ao fazer isso, uma rede é garantida para ser o mais preciso e preciso possível.