Система GPS знаком большинству людей. Многие автомобили теперь имеют GPS-навигационное устройство в своих автомобилях, но для Глобальной системы позиционирования больше, чем просто для поиска.

Глобальная система позиционирования представляет собой совокупность более тридцати спутников, вращающихся вокруг земного шара. Спутниковая сеть GPS спроектирована таким образом, что в любой момент времени накладные расходы по меньшей мере на четыре спутника - независимо от того, где вы находитесь на земном шаре.

На борту каждого GPS-спутника есть высокоточные атомные часы, и это информация с этих часов, которая отправляется через GPS-передачи, которые посредством триангуляции (используя сигнал от нескольких спутников) спутниковый навигационный приемник может выработать ваше положение.

Но эти сверхточные точные сигналы синхронизации имеют другое применение, без ведома для многих пользователей GPS-систем. Поскольку временные сигналы от GPS атомные часы настолько точны, что они создают хороший источник времени для синхронизации всех видов технологий - от компьютерных сетей до транспортных камер.

Для использования сигналов синхронизации GPS часто используется сервер времени GPS. Эти устройства используют NTP (Network Time Protocol) для распространения Источник синхронизации GPS для всех устройств в сети NTP.

NTP регулярно проверяет время на всех системах в своей сети и соответственно корректирует его, если он дрейфовал к исходному источнику синхронизации GPS.

Поскольку GPS доступен в любой точке планеты, он обеспечивает очень удобный источник времени для многих технологий и приложений, гарантируя, что все, что синхронизировано с источником синхронизации GPS, останется как можно точнее.

Одного GPS NTP-сервером может синхронизировать сотни и тысячи устройств, включая маршрутизаторы, ПК и другое оборудование, обеспечивающее бесперебойную работу всей сети.

NTP (Network Time Protocol) - это, пожалуй, самый старый и наиболее часто используемый протокол, используемый компьютерами, и, тем не менее, он, вероятно, наименее понятен.

NTP используется почти всеми компьютерами, сетями и другими устройствами, которые участвуют в общении через Интернет или внутренние сети. Он был разработан на самых ранних этапах Интернета, когда стало очевидно, что необходим какой-то метод обеспечения точности по расстоянию.

Протокол работает, выбирая один источник времени, из которых NTP имеет возможность устанавливать точность и надежность, которые затем распределяются по каждому устройству в сети NTP.

Каждое устройство регулярно проверяется на этом контрольном такте и настраивается, если какой-либо дрейф замечен. Теперь версия NTP развертывается практически с каждой операционной системой, позволяющей синхронизировать любой компьютер с одним источником времени.

Очевидно, что если каждая сеть в мире выбрала другой источник времени в качестве ссылки, причина для всей этой синхронизации будет потеряна.

К счастью, глобальная шкала времени, основанная на международном консорциуме атомных часов, была разработана для обеспечения единого источника времени для целей глобальной синхронизации.

UTC (Coordinated Universal Time) используется компьютерными сетями по всему миру в качестве ссылки на время, что означает, что любое устройство, синхронизированное с UTC с NTP, будет синхронизироваться с каждой сетью, использующей UTC в качестве базового времени.

Существует множество различных методов, с помощью которых NTP может иметь доступ к времени UTC. Интернет является общим местом, хотя это и обеспечивает безопасность и проблемы с брандмауэром. Более безопасным (и точным) методом является использование специального NTP-сервер времени который занимает время от внешних источников, таких как сеть GPS (GPS работает, передавая временную метку атомных часов, которая легко преобразуется в UTC с помощью NTP-сервером).

С помощью NTP выделенный сервер времени и доступ к UTC всей сети можно синхронизировать в течение нескольких миллисекунд универсального времени, обеспечивая безопасную и точную сеть, которая может работать в полной синхронности с другими сетями по всему миру.

Атомные часы несомненно, являются наиболее точными фрагментами времени на лице планеты. Фактически точность атомных часов в несравнимом с любым другим хронометром, часами или часами.

В то время как атомные часы не теряют даже секунды во времени в тысячах и тысячах лет, вы, средние цифровые часы, возможно, потеряете секунду всего за несколько дней, которые через несколько недель или месяцев означают, что ваши часы работают медленно или быстро на несколько минут.

То же самое можно сказать и о системных часах, которые управляют вашим компьютером, единственное различие заключается в том, что компьютеры полагаются еще больше на время, чем мы сами.

Почти все, что делает компьютер, зависит от временных меток, от экономии работы до выполнения приложений, отладки и даже электронной почты зависят от временных меток, которые могут быть проблемой, если часы на вашем компьютере работают слишком быстро или медленно, так как ошибки могут часто возникать, особенно если вы общаетесь с другим компьютером или устройством.

К счастью, большинство ПК легко синхронизируются с атомными часами, что означает, что они могут быть точными, как эти мощные устройства хранения времени, поэтому любые задачи, выполняемые вашим компьютером, могут быть в идеальной синхронности с любым устройством, с которым вы общаетесь.

В большинстве операционных систем ПК встроенный протокол (NTP) позволяет ПК взаимодействовать с сервером времени, который подключен к атомным часам. В большинстве версий Windows это доступно через настройку даты и времени (двойной щелчок по часам в правом нижнем углу).

Тем не менее, для бизнес-машин или сетей, требующих безопасной и точной синхронизации времени, серверы онлайн-времени просто не являются безопасными или точными, чтобы ваша сеть не была уязвима к недостаткам безопасности.

Однако, NTP серверы времени которые получают время от атомных часов, которые могут синхронизировать целые сети. Эти устройства получают широковещательную временную метку, распространяемую либо национальными физическими лабораториями, либо через спутниковую сеть GPS.

NTP-серверы позволяют всем целым сетям обеспечить точно синхронизированное время, которое является таким же точным и безопасным, насколько это возможно по-человечески.

Атомные часы являются очень недооцененными технологиями, их развитие революционизировало то, как мы живем и работаем, и сделало возможные технологии невозможными без них.

Спутниковая навигация, мобильные телефоны, GPS, интернет, управление воздушным движением, светофоры и даже камеры видеонаблюдения зависят от ультра точный хронометраж атомных часов.

Точность атомных часов несравнима с другими устройствами, удерживающими время, поскольку они не дрейфуют даже через секунду за сотни тысяч лет.

Но атомные часы - это большие чувствительные устройства, которым нужна команда опытных техников и оптимальные условия, такие как лаборатории физики. Итак, как все эти технологии выигрывают от высокой точности атомных часов?

Ответ довольно прост: контроллеры атомных часов, как правило, национальных лабораторий физики, транслируются по длинной волне радиосигналов, сигнализируя о том, что их сверхточные часы производят.

Чтобы получать эти сигналы времени, серверы, использующие протокол синхронизации времени NTP (Network Time Protocol) используются для приема и распространения этих временных меток.

NTP серверы времени, часто называемые сетевыми серверами времени, являются безопасным и точным методом обеспечения любой технологии, выполняющей точное время атомных часов. Эти устройства синхронизации времени могут синхронизировать отдельные устройства или целые сети компьютеров, маршрутизаторов и других устройств.

Также широко используются серверы NTP, которые используют сигналы GPS для получения времени от атомных тактовых спутников. Эти NTP GPS время серверов так же точны, как те, которые получают время от физических лабораторий, но используют слабый, прямой видимый GPS-сигнал в качестве источника.

GPS - это не единственная технология, которая зависит от атомных часов. Высокие уровни точности, обеспечиваемые атомные часы используются в других важнейших технологиях, которые мы принимаем как должное каждый день.

Управление воздушным движением Мало того, что все самолеты и авиалайнеры теперь оснащены GPS, чтобы пилоты и наземный персонал знали свое точное местоположение, но атомные часы также используются диспетчерами воздушного движения, которым нужны точные и точные измерения и время между самолетами.

Светофоры и дорожные системы - Светофоры - это еще одна система, которая опирается на синхронизацию атомных часов. Точность и синхронизация важны для систем светофора, поскольку небольшие ошибки синхронизации могут привести к несчастным случаям со смертельным исходом.

Камеры перегрузки и другие системы, такие как парковочные счетчики, также используют атомные часы в качестве основы для их хронометража, поскольку это предотвращает любые юридические проблемы при выдаче штрафных уведомлений.

кабельное телевидение - Закрытое телевидение - еще один крупный пользователь атомных часов. Камеры видеонаблюдения часто используются в борьбе с преступностью, но в качестве доказательств они неэффективны в суде, если информация о времени на видеокамере не может быть доказана. Несоблюдение этого требования может привести к тому, что преступники избегут судебного преследования, потому что, несмотря на идентификацию камеры, доказательство того, что оно было в момент и в день преступления, невозможно прояснить без точности и синхронизации.

интернет - Многие из приложений, которые мы теперь передаем в Интернет, становятся возможными благодаря атомным часам. Интернет-трейдинг, интернет-банкинг и даже онлайн-аукционные дома нуждаются в точном и синхронизированном времени.

Представьте себе, что ваши сбережения на вашем банковском счете обнаруживаются только при условии, что вы можете снова их снять, потому что на другом компьютере есть более медленные часы или представьте, что вы делаете ставку на интернет-аукционе только для того, чтобы отклонить вашу ставку по заявке, которая была до вас, потому что она была сделана на компьютер с более медленными часами.

Использование атомных часов в качестве источника времени относительно прямо для многих технологий. Радиосигналы и даже GPS-передачи могут использоваться как источник времени атомных часов, а для компьютерных систем - протокол NTP (Network Time Protocol) гарантирует, что всякая сеть будет синхронизирована идеально. Преданный NTP серверы времени используются во всем мире в технологиях и приложениях, требующих точного времени.

Атомные часы являются наиболее точными приборами для учета времени, известными человеку. Точность несравнима с другими часами и хронометрами, в то время как даже самые сложные электронные часы будут дрейфовать на секунду каждую неделю или две, наиболее современные атомные часы может продолжать работать в течение тысяч лет и не потерять даже доли секунды.

Точность атомных часов сводится к тому, что они используют в качестве основы для измерения времени. Вместо того, чтобы полагаться на электронный ток, протекающий через кристалл, подобно электронным часам, атомные часы используют сверхтонкий переход атома в двух энергетических состояниях. Хотя это может показаться сложным, это просто неослабевающая реверберация, которая «гасит» по 9 миллиардам раз в секунду, каждую секунду.

Но почему такая точность действительно необходима и какие технологии используют атомные часы?

Это изучение технологий, использующих атомные часы, которые мы можем понять, почему требуются такие высокие уровни точности.

GPS - Спутниковая навигация

Спутниковая навигация - огромная индустрия. Как только технология для военных и авиаторов, спутниковая навигационная система GPS теперь используется пользователями дорог по всему миру. Однако навигационная информация, предоставляемая системами спутниковой навигации, такими как GPS, основана исключительно на точности атомных часов.

GPS работает путем триангуляции нескольких сигналов синхронизации, которые развернуты из атомных часов на борту спутников GPS. Разрабатывая, когда синхронизирующий сигнал был освобожден от спутника, спутниковый навигационный приемник может только как далеко от него со спутника, так и с помощью нескольких сигналов вычислить, где он находится в мире.

Из-за того, что эти сигналы синхронизации движутся со скоростью света, только одна секунда неточности в сигналах синхронизации может привести к тому, что информация о местоположении будет на тысячи миль. Это свидетельствует о точности GPS атомные часы что в настоящее время приемник спутниковой навигации с точностью до пяти метров.

Синхронизация имеет жизненно важное значение для большинства компьютерных сетей. Временные метки являются единственной ссылкой, которую компьютер может использовать для анализа, когда и когда процессы или приложения завершены. Синхронизированные временные метки также важны для обеспечения безопасности, отладки и регистрации ошибок.

Неспособность поддерживать адекватную синхронизацию сети может привести к возникновению любых проблем. Приложения не запускаются, транзакции с учетом времени не будут выполнены, и ошибки и потеря данных станут обычным явлением.

Тем не менее, обеспечение синхронизации независимо от размера сети является прямым и не дорогостоящим, благодаря выделенному сетевому серверу времени и протоколу времени NTP.

Сетевой протокол времени (NTP)

NTP существует даже дольше, чем Интернет, но является наиболее широко используемым протоколом синхронизации. NTP имеет право использовать и делает синхронизацию очень прямой. Он работает с использованием одного источника времени (или нескольких) и распределяет его между сетью. Он будет поддерживать высокий уровень точности даже тогда, когда он теряет исходный сигнал времени и может судить о том, насколько точны данные каждого времени.

NTP Time Server

Они бывают нескольких форм. Во-первых, в Интернете существует множество виртуальных серверов времени, которые бесплатно распределяют время. Однако, поскольку они основаны на Интернете, сеть рискует оставить порт брандмауэра открытым для этого времени. Также нет контроля над сигналом времени, поэтому, если он опускается (или становится неустойчивым или полностью неточным), ваша сеть может быть оставлена ​​без надлежащей синхронизации.

Посвященный NTP серверы времени используйте ссылки GPS или радио, чтобы получить время. Это гораздо более безопасно, так как GPS и радиосигналы, такие как WWVB (от NIST) генерируются атомными часами, точность которых не имеет себе равных.

Поскольку протокол NTP является иерархическим, это также означает, что для сети требуется использовать только один выделенный сервер времени, независимо от его размера, поскольку другие устройства в сети могут действовать как серверы времени после получения9ved времени от основного NTP-сервером.

Национальная физическая лаборатория объявила о плановом обслуживании на этой неделе (четверг), что означает, что сигнал времени и частоты MSF60kHz будет временно отключен, чтобы обеспечить безопасность обслуживания на радиостанции Anthorn в Камбрии.

Обычно эти запланированные периоды обслуживания продолжаются всего несколько часов и не должны вызывать каких-либо нарушений никому, кто полагается на сигнал MSF для приложений синхронизации.
NTP (Network Time Protocol) хорошо подходит для этих временных потерь сигнала и мало, если никакой дрифт не должен испытываться никакими NTP-сервер времени пользователь.

Тем не менее, есть некоторые высокоуровневые пользователи сетевых серверов времени или могут иметь проблемы с точностью их технологии в течение этих запланированных периодов отсутствия сигнала. Существует еще одно решение для обеспечения непрерывного, безопасного и одинаково точного сигнала времени.

GPS, наиболее часто используемый для навигации и отлаживающий его на самом деле атомную технологию, основанную на часах. Каждый из спутников GPS транслирует сигнал с их встроенных атомных часов, которые используются спутниковыми навигационными устройствами, которые определяют местоположение посредством триангуляции.

Эти сигналы GPS также могут быть получены GPS NTP-сервер времени, Так же, как MSF или другие серверы времени радиосигнала получают внешний сигнал от передатчика Anthorn, серверы времени GPS могут получать этот точный и внешний сигнал со спутников.

В отличие от радиопередач, GPS никогда не должен опускаться, хотя иногда бывает непрактично принимать сигнал, поскольку антенна GPS нуждается в четком просмотре неба и поэтому должна быть предпочтительно на крыше.

Для тех, кто хочет вдвойне убедиться, никогда не бывает периода, когда сигнал не принимается NTP-сервером, чтобы двойной сервер времени может быть использован. Они собирают как радио, так и GPS-передачи, а встроенный демон NTP вычисляет самое точное время от них обоих.

Увеличение количества атак GPS, вызывает некоторую озабоченность у научного сообщества. GPS, в то время как высокоточная и надежная система передачи времени и информации о местоположении опирается на очень слабые сигналы, которые мешают помехам с Земли.

Как непреднамеренное вмешательство, такое как пиратские радиостанции или преднамеренное преднамеренное «заклинивание» преступников, по-прежнему редки, но поскольку технология, которая может препятствовать сигналу GPS, становится более доступной, ситуация, как ожидается, ухудшится.

И хотя последствия отказа сигнала системы GPS могут иметь очевидные результаты для людей, которые используют его для навигации (заканчивается в неправильном месте или теряется), это может иметь более серьезные и глубокие последствия для технологий, которые полагаются на GPS на время сигналы.

Поскольку многие технологии теперь полагаются на Сигналы синхронизации GPS от телефонных сетей, интернета, банковских и светофоров и даже нашей энергосистемы любой отказ сигнала, как бы ни был коротким, может вызвать серьезные проблемы.

Основная проблема с сигналом GPS заключается в том, что он очень слаб, и, поскольку он исходит из космических спутников, мало что можно сделать для повышения сигнала, поэтому любая подобная частота, передаваемая в локальной области, может легко заглушить GPS.

Однако GPS не является единственным точным и безопасным способом получения времени от источника атомных часов. Многие национальные лаборатории физики по всему миру транслируют атомные тактовые сигналы по радиоволнам (обычно длинная волна). В США эти сигналы транслируются NIST (Национальный институт стандартов и времени (известный как WWVB), в то время как в Великобритании, сигнал MSF транслируется NPL (Национальная физическая лаборатория).

Двойные серверы времени которые могут получать оба сигнала, являются более безопасными для любой высокотехнологичной компании, которые не могут позволить себе рискнуть потерять сигнал времени.

Атомные часы - не недавнее изобретение. Разработанные в 1950, традиционные атомные часы на основе цезия предоставили нам точное время в течение полувека.

цезиевые атомные часы стала основой нашего времени - буквально. Международная система единиц (SI) определяют вторую, поскольку определенное количество колебаний атомного цезия и атомных часов управляют многими технологиями, которые мы живем с ежедневным использованием: Интернет, спутниковая навигация, управление воздушным движением и светофоры, чтобы назвать, но немного.

Однако последние разработки в оптических квантовых часах, которые используют одиночные атомы металлов, таких как алюминий или стронций, в тысячи раз точнее, чем традиционные атомные часы. Чтобы представить это в перспективе, лучшие атомные часы цезия, используемые институтами, такими как NIST (Национальный институт стандартов и времени) или NPL (Национальная физическая лаборатория) для управления глобальным временным масштабом в мире UTC (Coordinated Universal Time), с точностью до секунды каждые 100 миллионов лет. Однако эти новые квантовые оптические часы точны до секунды каждые 3.4 миллиардов лет - почти до тех пор, пока земля устарела.

Для большинства людей их единственная встреча с атомными часами - получение сигнала времени - это сетевой сервер времени or Устройство NTP (Network Time Protocol) для синхронизации устройств и сетей, и эти атомные тактовые сигналы генерируются с использованием цезиевых часов.

И пока ученые мира не смогут договориться о единственном атоме, который заменит цезий и единый дизайн часов для поддержания UTC, никто из нас не сможет воспользоваться этой невероятной точностью.