Quando olhamos para os nossos relógios ou para o relógio do escritório, muitas vezes tomamos como certo que o tempo que nos é dado está correto. Podemos notar se os nossos relógios são dez minutos rápidos ou lentos, mas tomamos pouca atenção se estiverem um segundo ou dois fora.

No entanto, por milhares de anos a humanidade tem caminhado para se tornar cada vez mais relógios precisos cujos benefícios são abundantes hoje em nossa era de navegação por satélite, Servidores NTP, a Internet e as comunicações globais.

Para entender como o tempo exato pode ser medido, é importante primeiro entender o conceito de tempo em si. O tempo como foi medido na Terra por milênios é um conceito diferente do próprio tempo que, como Einstein nos informou, fazia parte do tecido do próprio universo no que ele descreveu como um espaço-tempo de quatro dimensões.

No entanto, historicamente medimos o tempo com base não apenas na passagem do tempo, mas na rotação do nosso planeta em relação ao Sol e à Lua. Um dia é dividido em 24 partes iguais (horas), cada uma das quais é dividida em 60 minutos e o minuto é dividido em 60 segundos.

No entanto, agora se percebeu que medir o tempo dessa maneira não pode ser considerado preciso, já que a rotação da Terra varia de dia para dia. Todos os tipos de variáveis, como forças de maré, furacões, ventos solares e até mesmo a quantidade de neve nos pólos, afetam a velocidade de rotação da Terra. Na verdade, quando os dinossauros começaram a vagar pela Terra, a duração de um dia, conforme medimos agora, seria de apenas 22 horas.

Agora baseamos nossa marcação de tempo na transição de átomos usando relógios atômicos com um segundo baseado em períodos 9,192,631,770 da radiação emitida pela transição hiperfina de um átomo de césio sindicalizado no estado fundamental. Embora isso possa parecer complicado, é apenas um 'tick' atômico que nunca altera e, portanto, pode fornecer uma referência altamente precisa para basear nosso tempo.

Relógios atômicos usam essa ressonância atômica e podem manter o tempo que é tão preciso que um segundo não é perdido em até um bilhão de anos. Todas as tecnologias modernas aproveitam essa precisão, permitindo muitas das comunicações e do comércio global dos quais nos beneficiamos hoje com a utilização da navegação por satélite, Servidores NTP e controle de tráfego aéreo mudando a maneira como vivemos nossas vidas.

Numa era de relógios atômicos e NTP servidor A manutenção do tempo é agora mais precisa que nunca, com uma precisão cada vez maior, tendo permitido muitas das tecnologias e sistemas que agora damos por certo.

Embora o tempo tenha sempre sido uma preocupação da humanidade, só foi nas últimas décadas que a verdadeira precisão foi possível graças ao advento da relógio atômico.

Antes do tempo atômico, os osciladores elétricos como os encontrados no relógio digital médio eram a medida mais precisa do tempo e, enquanto os relógios eletrônicos como estes são muito mais precisos do que seus predecessores - os relógios mecânicos, eles ainda podem drift até um segundo por semana .

Mas por que o tempo precisa ser tão preciso, afinal, quão importante pode ser um segundo? No dia-a-dia da vida, um segundo não é tão importante e os relógios eletrônicos (e até os mecânicos) proporcionam cronogramas adequados para nossas necessidades.

No nosso dia a dia, um segundo faz pouca diferença, mas em muitas aplicações modernas, um segundo pode ser uma idade.

A navegação por satélite moderna é um exemplo. Esses dispositivos podem identificar uma localização em qualquer lugar da Terra a poucos metros. No entanto, eles só podem fazer isso por causa da natureza ultra-precisa dos relógios atômicos que controlam o sistema à medida que o sinal de tempo enviado pelos satélites de navegação viaja à velocidade da luz, que é quase 300,000 km por segundo.

À medida que a luz pode percorrer uma distância tão grande em um segundo, qualquer relógio atômico que regula um sistema de navegação por satélite que fosse apenas um segundo, o posicionamento seria impreciso em milhares de quilômetros, tornando o sistema de posicionamento inútil.

Existem muitas outras tecnologias que requerem precisão semelhante e também muitas das formas de comércio e comunicação. As ações e as ações flutuam para cima e para baixo a cada segundo e o comércio global exige que todos em todo o mundo tenham que se comunicar usando o mesmo tempo.

A maioria das redes de computadores são controladas usando um NTP servidor (Network Time Protocol). Esses dispositivos permitem que as redes de computadores usem o mesmo cronograma horário baseado em relógio atômico (tempo universal coordenado). Ao utilizar UTC através de um servidor NTP, as redes de computadores podem ser sincronizadas dentro de alguns milissegundos umas das outras.

Estratégia de Estratos

Os níveis de estrato descrevem a distância entre um dispositivo e o relógio de referência. Por exemplo, um relógio atômico baseado em um laboratório de física ou satélite GPS é um dispositivo 0 de estrato. UMA estrato 1 O dispositivo é um servidor de tempo que recebe tempo de um dispositivo 0 de estrato, de modo que qualquer dispositivo dedicado NTP servidor é o estrato 1. Os dispositivos que recebem o tempo do servidor de tempo, como computadores e roteadores, são dispositivos 2 de estratos.

NTP pode suportar níveis de estrato 16 e, embora exista uma queda de precisão, quanto mais longe você vá, os níveis de estrato são projetados para permitir que grandes redes recebam um tempo de um único servidor NTP sem causar congestionamento de rede ou bloqueio na largura de banda .

Quando se utiliza um NTP servidor é importante não sobrecarregar o dispositivo com solicitações de tempo para que a rede seja dividida com um número seleto de máquinas que levam pedidos do NTP servidor (o fabricante do servidor NTP pode recomendar o número de solicitações que ele pode manipular). Esses dispositivos 2 de stratum podem ser usados ​​como referências de tempo para outros dispositivos (que se tornam dispositivos 3 de stratum) em redes muito grandes, que podem ser usadas como referências de tempo propriamente ditas.

Aqui na Sistemas Galleon, um dos principais fornecedores europeus de NTP servidor sistemas, gostaríamos de desejar a todos os nossos clientes, fornecedores e até nossos concorrentes um Feliz Natal e um Feliz Ano Novo. Esperamos que o 2009 seja um ano de sucesso para todos vocês.

Tempo exato usando Atomic Clocks está disponível em toda a Grã-Bretanha e partes do norte da Europa usando o MSF Atomic Clock time signal transmitida de Cumbria, Reino Unido; Ele oferece a capacidade de sincronizar o tempo em computadores e outros equipamentos elétricos.

O sinal UK MSF é operado por NPL - o Laboratório Físico Nacional. MSF possui alta potência de 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 bounce, e esta estação única pode, portanto, cobrir a maior parte da Grã-Bretanha e alguns da Europa continental.

Os códigos de tempo são enviados pela MSF 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 em potência por um período de segundos 0.2, 0.5 ou 0.8: • 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 e um receptor extremamente pequenos e relativamente simples para decodificar a informação no sinal e ajustar o tempo do relógio com precisão. Tudo o que você precisa fazer é definir o fuso horário e o relógio atômico exibirá a hora correta.

Dedicado servidores de tempo que estão sintonizados para receber o sinal de tempo MSF estão disponíveis. Esses dispositivos conectam uma rede de computadores como qualquer outro servidor, somente estes recebem o sinal de temporização e distribuem-no para outras máquinas na rede usando NTP (Network Time Protocol).

Para receber e distribuir e autenticar a fonte de tempo UTC, atualmente existem dois tipos de NTP servidor, o GPS NTP servidor e nos Servidor NTP referenciado por rádio. Embora ambos estes sistemas distribuam UTC de maneiras idênticas, a maneira como eles recebem a informação de temporização difere.

A GPS servidor de horário NTP é uma fonte de tempo e frequência ideal porque pode fornecer um tempo altamente preciso em qualquer parte do mundo usando componentes relativamente baratos. Cada satélite GPS transmite em duas freqüências L2 para o uso militar e L1 para uso por civis transmitidos em 1575 MHz, antenas GPS e receptores de baixo custo estão agora amplamente disponíveis.

O sinal de rádio transmitido pelo satélite pode passar através das janelas, mas pode ser bloqueado por edifícios de modo que o local ideal para uma antena GPS é em um telhado com uma boa visão do céu. Quanto mais satélites que pode receber melhor o sinal. No entanto, as antenas telhado-montadas pode ser propenso a ataques de iluminação ou de outros surtos de tensão assim que um supressor é altamente recomendável que está sendo instalado em linha no cabo GPS.

O cabo entre a antena GPS e o receptor também é crítico. A distância máxima que um cabo pode executar é normalmente apenas medidores 20-30, mas um cabo coaxial de alta qualidade combinado com um amplificador GPS colocado em linha para aumentar o ganho da antena pode permitir o excesso do cabo do medidor 100. Isso pode dificultar a instalação em edifícios maiores se o servidor estiver muito longe da antena.

Uma solução alternativa é usar um rádio referenciado O servidor NTP. Estes dependem de uma série de transmissões de rádio nacionais de tempo e frequência que a hora de transmissão UTC. Na Grã-Bretanha, o sinal (chamado MSF) é transmitido pela Nacional Laboratório de Física Em Cumbria, que serve de referência nacional do Reino Unido, também existem sistemas semelhantes nos EUA (WWVB) e na França, na Alemanha e no Japão.

Baseado em rádio NTP servidor geralmente consiste em um servidor de horário montável em rack e uma antena, consistindo de uma barra de ferrite dentro de um gabinete de plástico, que recebe o tempo de rádio e transmissão de freqüência. Deve sempre ser montado horizontalmente em um ângulo recto em direção à transmissão para uma força de sinal ideal. Os dados são enviados em pulsos, 60 por segundo. Estes sinais fornecem tempo UTC para uma precisão dos microseconds 100, no entanto, o sinal de rádio possui uma faixa finita e é vulnerável a interferências.

As celebrações de Ano Novo terão que esperar outro segundo este ano, já que o Serviço Internacional de Rotação da Terra e Sistemas de Referência (IERS) decidiu que 2008 deve ter Leap Second adicionado.

O IERS anunciou em Paris em julho que um Leap Second positivo deveria ser adicionado ao 2008, o primeiro desde dezembro 31, 2005. O Leap Seconds foi introduzido para compensar a imprevisibilidade da rotação da Terra e para manter a UTC (Tempo Universal Coordenado) com GMT (Meio-Meio de Greenwich).

O novo segundo extra será adicionado no último dia deste ano em horas 23, 59 minutos e segundos 59 Tempo Universal Coordenado - 6: 59: 59 pm Hora Padrão Oriental. 33 Leap Seconds foi adicionado desde 1972

NTP servidor Os sistemas que controlam a sincronização do tempo em redes de computadores são todos regidos por UTC (Tempo Universal Coordenado). Quando um segundo adicional é adicionado no final do ano UTC será automaticamente alterado como o segundo adicional. #

Se um NTP servidor recebe um sinal de tempo para transmissões como MSF, WWVB ou DCF ou a partir da rede GPS, o sinal carregará automaticamente o anúncio Leap Second.

Aviso de Leap Second do Serviço Internacional de Rotação de Terra e Sistemas de Referência (IERS)

SERVICE INTERNATIONAL DE LA ROTATION TERRESTRE ET DES SYSTEMES DE REFERENCE

SERVICE DE LA ROTATION TERRESTRE
OBSERVATOIRE DE PARIS
61, Av. do Observatoire 75014 PARIS (França)
Tel. : 33 (0) 1 40 51 22 26
FAX: 33 (0) 1 40 51 22 91
e-mail: services.iers@obspm.fr
https://hpiers.obspm.fr/eop-pc

Paris, 4 2008 julho

Boletim C 36

Para as autoridades responsáveis ​​pela mensuração e distribuição do tempo

UTC TIME STEP
no 1st de janeiro 2009

Um salto positivo em segundo será introduzido no final de dezembro 2008.
A sequência de datas dos segundos marcadores do UTC será:

2008 dezembro 31, 23h 59m 59s XNUMX
2008 dezembro 31, 23h 59m 60s XNUMX
2009 janeiro 1, 0h 0m 0s

A diferença entre a UTC e o TAI do Atomic Time Internacional é:

2006 janeiro 1, 0h UTC, para 2009 janeiro 1 0h UTC: UTC-TAI = - 33s
2009 janeiro 1, 0h UTC, até novo aviso: UTC-TAI = - 34s

Os segundos de salto podem ser introduzidos em UTC no final dos meses de dezembro

A GPS servidor de tempo é realmente um dispositivo de comunicação. O objetivo é receber um sinal de temporização e depois distribuí-lo entre todos os dispositivos em uma rede. Os servidores de horas são freqüentemente chamados de coisas diferentes servidor de tempo de rede, servidor de tempo de GPS, servidor de tempo de rádio e servidor NTP.

A maioria dos servidores de tempo usa o protocolo NTP (Network Time Protocol). O NTP é um dos protocolos mais antigos da Internet e é usado pela maioria das máquinas que usam um servidor de horário. NTP geralmente é instalado, de forma básica, na maioria dos sistemas operacionais.

A GPS servidor de tempo, como os nomes sugerem, recebe um sinal de temporização do Rede de GPS. Os satélites GPS são realmente nada mais do que relogios em órbita. A bordo de cada satélite GPS está um relógio atômico. O tempo ultra-preciso desse relógio é o que é transmitido pelo satélite (juntamente com a posição do satélite).

Um sistema de navegação por satélite funciona recebendo o sinal da hora de três ou mais satélites e, calculando a posição dos satélites e quanto tempo os sinais demoram a chegar, pode triangular uma posição.

Um servidor de tempo GPS precisa de menos informações e apenas um satélite é necessário para receber uma referência de tempo. A antena de um servidor de hora GPS receberá um sinal de temporização de um dos satélites em órbita 33 via linha de visão, de modo que o melhor local para consertar a antena é o teto.

Mais dedicado servidores de tempo GPS NTP Exigir um bom 48 horas para localizar e obter uma correção constante em um satélite, mas uma vez que eles são raros para a comunicação a ser perdida.

O tempo retransmitido por satélites GPS é conhecido como tempo GPS e embora ele difere do calendário oficial global UTC (Tempo Universal Coordenado), como eles são ambos baseados no tempo atômico (TAI) tempo GPS é facilmente convertido por NTP.

Um servidor de hora GPS é muitas vezes referido como um dispositivo 1 NTP estrato, um estrato 2 dispositivo é uma máquina que recebe o tempo do servidor de tempo GPS. dispositivos estrato 2 e 3 estrato também pode ser usado como um servidores de tempo e, desta forma um único servidor de tempo GPS pode funcionar como uma fonte de tempo para uma quantidade ilimitada de computadores e dispositivos, desde que a hierarquia de NTP é seguido.

Os relógios atômicos são o pináculo dos dispositivos que mantêm o tempo. Os relógios atômicos modernos podem manter tempo com tanta precisão que, nos anos 100,000,000 (100 milhões), eles não perdem nem um segundo no tempo. Devido a esse alto nível de precisão, os relógios atômicos são a base para a escala de tempo do mundo.

Para permitir a comunicação global e transações sensíveis ao tempo, como a compra de pilhas e compartilha um cronograma global, com base no tempo contado pelos relógios atômicos, foi desenvolvido em 1972. Este horário, Tempo Universal Coordenado (UTC) é governado e controlado pelo Escritório Internacional de Pesos e Medidas (BIPM) que usam uma constelação de relógios atômicos 230 65 de laboratórios XNUMX em todo o mundo para garantir altos níveis de precisão.

Os relógios atômicos são baseados nas propriedades fundamentais do átomo, conhecido como mecânica quântica. A mecânica quântica sugere que um elétron (partícula carregada negativamente) que orbita o núcleo de um átomo pode existir em diferentes níveis ou planos de órbita dependendo se eles absorvem ou liberam a quantidade correta de energia. Uma vez que um elétron absorveu ou liberou energia suficiente, pode "pular" para outro nível, isso é conhecido como um salto quântico.

A freqüência entre esses dois estados de energia é o que é usado para manter o tempo. A maioria dos relógios atômicos baseia-se no átomo de césio que possui períodos 9,192,631,770 de radiação correspondentes à transição entre os dois níveis. Devido à precisão dos relógios de cesio, o BIPM agora considera um segundo a ser definido como os ciclos 9,192,631,770 do átomo de césio.

Os relógios atômicos são usados ​​em milhares de aplicações diferentes, onde o tempo preciso é essencial. Comunicação por satélite, controle de tráfego aéreo, internet trading e GPs exigem relógios atômicos para manter o tempo. Os relógios atômicos também podem ser usados ​​como um método de sincronizando redes de computadores.

Uma rede de computadores usando um O servidor NTP pode usar uma transmissão de rádio ou os sinais transmitidos por satélites de GPS (Sistema de Posicionamento Global) como fonte de tempo. O programa NTP (ou daemon) assegurará que todos os dispositivos nessa rede serão sincronizados com o tempo, conforme indicado pelo relógio atômico.

Ao usar um NTP servidor sincronizado com um relógio atômico, uma rede de computadores pode executar o tempo universal coordenado idêntico, como outras redes que permitem transações sensíveis ao tempo a serem realizadas em todo o mundo.

NTP (Network Time Protocol) é o protocolo de sincronização de tempo mais utilizado na Internet. O motivo do seu sucesso é que é flexível e altamente preciso (além de ser gratuito). O NTP também é organizado em uma estrutura hierárquica, permitindo que milhares de máquinas sejam capazes de receber um sinal de temporização de apenas um NTP servidor.

Obviamente, se mil máquinas em uma rede todas as tentativas para receber um sinal de tempo do servidor NTP ao mesmo tempo, a rede se tornaria um gargalo eo servidor NTP seria inútil.

Por esse motivo, existe a camada de NTP stratum. No topo da árvore está o servidor de horário NTP que é um dispositivo 1 de estrato (um dispositivo 0 de estrato sendo o relógio atômico do qual o servidor recebe seu tempo). Abaixo de NTP servidor, vários servidores ou computadores recebem informações de temporização do dispositivo 1 do estrato. Esses dispositivos confiáveis ​​tornam-se servidores 2 de estrato, que, por sua vez, distribuem suas informações de tempo para outra camada de computadores ou servidores. Estes, então, tornam-se dispositivos 3 do estrato que, por sua vez, podem distribuir informação de temporização para estratos mais baixos (estrato 4, estrato 5, etc.).

Em todos os NTP pode suportar até nove níveis de estrato, embora quanto mais longe do dispositivo 1 stratum original eles são menos precisos a sincronização. Para um exemplo de como uma hierarquia NTP está configurada, veja isso árvore estratificada