Передача времени и частоты - это схема, в которой несколько сайтов совместно используют точное эталонное время или частоту. Этот метод обычно используется для создания и распространения стандартных шкал времени, таких как Международное атомное время (TAI). Передача времени решает такие проблемы, как астрономические обсерватории, которые коррелируют наблюдаемые вспышки или другие явления друг с другом, а также вышки сотовой связи, координирующие передачу обслуживания при перемещении телефона из одной ячейки в другую.
Было разработано множество методов, часто позволяющих передавать синхронизацию опорных часов из одной точки в другую, часто на большие расстояния. Точность, приближающаяся к одной наносекунде, во всем мире экономически практична для многих приложений. Радионавигационные системы часто используются в качестве систем передачи времени.
В некоторых случаях в течение определенного периода времени выполняется несколько измерений, а точная синхронизация времени определяется ретроспективно. В частности, временная синхронизация была достигнута за счет использования пары радиотелескопов для прослушивания пульсара , при этом передача времени была достигнута путем сравнения временных сдвигов принимаемого сигнала пульсара.
Примеры
Примеры методов передачи времени и частоты включают:
- Методы одновременного наблюдения:
- Одновременное наблюдение фазы несущей сигналов GPS [1] [2]
- Передача времени путем одновременного наблюдения телевизионных передач [3]
- Перенос времени за счет одновременного наблюдения радиоастрономических сигналов
- Двусторонние способы передачи:
- Сетевые методы:
В одну сторону
В односторонней системе передачи времени один конец передает свое текущее время по некоторому каналу связи одному или нескольким приемникам. [4] : 116 Приемники при приеме декодируют сообщение и либо просто сообщают время, либо настраивают локальные часы, которые могут предоставлять отчеты о времени задержки между приемами сообщений. Преимущество односторонних систем состоит в том, что они могут быть технически простыми и обслуживать множество приемников, поскольку передатчик не знает приемников.
Главный недостаток односторонней системы передачи времени состоит в том, что задержки распространения канала связи остаются нескомпенсированными, за исключением некоторых передовых систем. Примерами односторонней системы перевода времени являются часы на церковных или городских зданиях и звон их колоколов-указателей времени; шарики времени , сигналы радиочасов, такие как LORAN , DCF77 и MSF ; и, наконец, Глобальная система определения местоположения, которая использует множественные односторонние передачи времени с разных спутников с информацией о местоположении и другими усовершенствованными средствами компенсации задержки, чтобы позволить приемнику компенсировать информацию о времени и местоположении в реальном времени.
Двусторонний
В системе двусторонней передачи времени два одноранговых узла будут передавать и также получать сообщения друг друга, таким образом выполняя две односторонние передачи времени, чтобы определить разницу между удаленными часами и локальными часами. [4] : 118 Сумма этих разностей во времени составляет задержку приема-передачи между двумя узлами. Часто предполагается, что эта задержка равномерно распределяется между направлениями между одноранговыми узлами. Согласно этому предположению, половина задержки приема-передачи является компенсируемой задержкой распространения. Недостатком является то, что задержка двустороннего распространения должна быть измерена и использована для вычисления поправки задержки. Эта функция может быть реализована в эталонном источнике, и в этом случае мощность источника ограничивает количество обслуживаемых ведомых устройств, или с помощью программного обеспечения в каждом ведомом. NIST обеспечивает справочную службу времени для пользователей компьютеров в сети Интернет, [5] на основе Java - апплеты загружаются каждым ведомым. [6] Система двусторонней спутниковой передачи времени и частоты (TWSTFT), используемая для сравнения между некоторыми лабораториями, использует спутник для общей связи между лабораториями. Протокол сетевого времени использует пакетные сообщения по IP-сети.
Общий вид
Разница во времени между двумя часами может быть определена путем одновременного сравнения каждого тактового сигнала с общим опорным сигналом, который может быть получен на обоих узлах. [7] Пока обе конечные станции получают один и тот же спутниковый сигнал одновременно, точность источника сигнала не имеет значения. Характер принимаемого сигнала не важен, хотя широко распространенные системы синхронизации и навигации, такие как GPS или LORAN, удобны.
Точность передачи таким образом времени обычно составляет 1–10 нс. [8]
Стандарт времени
С появлением GPS многие коммерческие приемники GPS стали использовать высокоточные, но доступные по цене данные . Первоначальная конструкция системы предполагала общую точность синхронизации лучше, чем 340 наносекунд в низкосортном «грубом режиме» и 200 нс в прецизионном режиме. [9] Приемник GPS работает путем точного измерения времени прохождения сигналов, полученных от нескольких спутников. Эти расстояния в сочетании геометрически с точной орбитальной информацией определяют местоположение приемника. Точное время - это основа точного определения местоположения по GPS. Время от атомных часов на борту каждого спутника кодируется в радиосигнал; получатель определяет, насколько позже он получил сигнал, чем был отправлен. Для этого местные часы корректируются по времени атомных часов GPS путем решения трех измерений и времени на основе четырех или более спутниковых сигналов. [10] Усовершенствования в алгоритмах приводят к тому, что многие современные недорогие приемники GPS достигают точности выше 10 метров, что подразумевает точность синхронизации около 30 нс. Лабораторные эталоны времени на основе GPS обычно достигают точности 10 нс. [11]
Смотрите также
- Международная служба вращения Земли и систем отсчета
- Протокол точного времени
- Синхронизация
- Метрология времени и частоты
- Сигнал времени
- Синхронизация времени
- Синхронизация времени в Северной Америке
Рекомендации
- ^ Фаза несущей системы глобального позиционирования
- ^ Передача времени и частоты с использованием фазы несущей GPS
- ^ Методы сравнения времени GPS и ТВ
- ^ а б Джонс, Т (2000). Разделение второго . Институт Физического Издательства.
- ^ «Установите часы компьютера через Интернет с помощью инструментов, встроенных в операционную систему» . Национальный институт стандартов и технологий . Проверено 22 декабря 2012 .
- ^ Новик, Эндрю Н .; и другие. Распределение времени с использованием всемирной паутины http://tf.nist.gov/timefreq/general/pdf/1499.pdf . Внешняя ссылка в
|title=
( помощь ) - ^ Аллан, Дэвид В .; Вайс, Марк А. (май 1980 г.), «Точное время и передача частоты при общем виде спутников GPS» (PDF) , Труды 34-го ежегодного симпозиума по контролю частоты USAERADCOM , Ft. Монмут, Нью-Джерси: 334–346
- ^ Марк Вайс, Common View GPS Time Transfer , NIST время и с частотным разделением каналов , архивируются с оригинала на 2012-10-28 , извлекаться 2011-11-22
- ^ Министерство обороны и Министерство транспорта (1994). «Глобальная система позиционирования USNO NAVSTAR» . Федеральный радионавигационный план . ВМС США . Проверено 13 ноября 2008 .
- ^ «Синхронизация глобальной системы позиционирования» . Центр навигации береговой охраны США . Проверено 13 ноября 2008 .
- ^ «Перевод времени GPS и UTC» . RoyalTek. Архивировано из оригинала на 2010-03-23 . Проверено 18 декабря 2009 .