Перенос времени и частоты

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. В качестве систем передачи времени часто используются радионавигационные системы.

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:
- Двусторонняя спутниковая передача времени и частоты
Сетевые методы:
- Сетевой протокол времени
- Протокол точного времени

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 разниц во времени составляет задержку приема-передачи.между двумя узлами. Часто предполагается, что эта задержка равномерно распределяется между направлениями между одноранговыми узлами. При этом предположении половина задержки двустороннего передачи - это компенсируемая задержка 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 клиентов, или с помощью программного обеспечения на каждом клиенте. NIST обеспечивает справочную службу времени для пользователей компьютеров в сети Интернет, ^[5] на основе Java - апплеты загружаются каждым клиентом. ^[6] В двухстороннее время спутника и передачи частот(TWSTFT) система, 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 на атомных часахна борту каждый спутник закодирован 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

использованная литература

^ 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 .
^ "Глобальная система определения местоположения" . Центр навигации береговой охраны США . Проверено 13 ноября 2008 .
^ «GPS и перенос времени по всемирному координированному времени» . RoyalTek. Архивировано из оригинала на 2010-03-23 . Проверено 18 декабря 2009 .

[1] Фаза несущей системы глобального позиционирования

[2] Передача времени и частоты с использованием фазы несущей GPS

[3] Методы сравнения времени GPS и ТВ

[Jones-4] а б Джонс, Т (2000). Разделение второго . Институт Физического Издательства.

[5] «Установите часы компьютера через Интернет с помощью инструментов, встроенных в операционную систему» . Национальный институт стандартов и технологий . Проверено 22 декабря 2012 .

[6] 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 )

[7] 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

[8] 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

[9] Министерство обороны и Министерство транспорта (1994). «Глобальная система позиционирования USNO NAVSTAR» . Федеральный радионавигационный план . ВМС США . Проверено 13 ноября 2008 .

[10] "Глобальная система определения местоположения" . Центр навигации береговой охраны США . Проверено 13 ноября 2008 .

[11] «GPS и перенос времени по всемирному координированному времени» . RoyalTek. Архивировано из оригинала на 2010-03-23 . Проверено 18 декабря 2009 .

[1]