GPS er ikke den eneste teknologi, der er afhængig af atomur. De høje niveauer af nøjagtighed, der leveres af atomure bruges i andre vigtige teknologier, som vi tager for givet hver dag.

Luft trafik kontrol Ikke alene er alle fly og flylinjer nu udstyret med GPS, så piloter og jordpersonale kan vide deres nøjagtige placering, men atomurerne bruges også af flyvelederne, der har brug for præcise og præcise målinger og tid mellem fly.

Trafiklys og vejafstødningssystemer - Trafiklys er et andet system, der afhænger af atomur timing. Nøjagtighed og synkronisering er afgørende for trafiklyssystemer, da små fejl i synkronisering kan føre til dødelige ulykker.

Congestion kameraer og andre systemer såsom parkeringsmålere bruger også atomure som grundlag for deres tidspunkter, da dette forhindrer juridiske problemer ved udstedelse af straffeanvisninger.

CCTV - Closed-tv er en anden storskala bruger af atomur. CCTV-kameraer bruges ofte til bekæmpelse af kriminalitet, men som bevis er de ude af brug i en domstol, medmindre timingoplysningerne på CCTV-kameraet kan bevises at være korrekte. Hvis man undlader at gøre det, kan det føre til, at kriminelle undgår retsforfølgning, fordi på trods af kameraets identifikation kan bevis for at det var på tidspunktet og tidspunktet for lovovertrædelsen ikke klargøres uden nøjagtighed og synkronisering.

Internet - Mange af de applikationer, vi nu overdrager til internettet, er kun muliggjort takket være atomur. Online handel, internetbank og selv online auktionshuse har alle brug for nøjagtig og synkroniseret tid.

Forestil dig at tage dine besparelser fra din bankkonto, men kun at finde ud af, at du kan trække dem tilbage igen, fordi en anden computer har et langsommere ur eller forestille dig at byde på et internet auktionssted kun for at få dit bud afvist ved et bud, der kom før din, fordi det blev lavet på en computer med et langsommere ur.

At bruge atomur som kilden til tiden er relativt lige frem for mange teknologier. Radiosignaler og endda GPS-transmissioner kan bruges som kilde til atomur tid og til computersystemer, protokollen NTP (Network Time Protocol) sikrer, at ethvert mellemstoret netværk synkroniseres perfekt sammen. Dedikeret NTP tid servere bruges over hele verden i teknologier og applikationer, der kræver præcis tid.

Atomiske ure er de mest præcise timekeeping enheder kendt for manden. Der nøjagtighed er uforlignelig med andre ure og chronometre i det, selvom det mest sofistikerede elektroniske ur vil glide med et sekund hver uge eller to, det mest moderne atomure kan fortsætte med at løbe i tusinder af år og ikke tabe selv en brøkdel af et sekund.

Nøjagtigheden af ​​et atomur er nede på det, de bruger som grundlag for tidsmåling. I stedet for at stole på en elektronisk strøm, der løber gennem en krystal som et elektronisk ur, bruger et atomur hyperfineovergangen af ​​et atom i to energistater. Selv om dette kan lyde kompliceret, er det bare en ufuldstændig efterklang, der 'titter' over 9 milliarder gange hvert sekund hvert sekund.

Men hvorfor sådan nøjagtighed virkelig er nødvendig, og hvilke teknologier er atomurerne ansat i?

Det er ved at undersøge de teknologier, der udnytter atomur, at vi kan se, hvorfor sådanne høje niveauer af nøjagtighed er påkrævet.

GPS - Satellitnavigation

Satellitnavigation er en enorm industri nu. Engang kun en teknologi til militæret og luftfartsselskaberne bliver GPS-satellitnavigation nu brugt af trafikanter over hele kloden. Den navigationsinformation, der leveres af satellitnavigationssystemer som GPS, er imidlertid kun afhængig af nøjagtigheden af ​​atomurerne.

GPS virker ved at triangulere adskillige timingsignaler, der udløses fra atomur ombord på GPS-satellitterne. Ved at træne ud, når timing signalet blev frigivet fra satellitten, kan satellitnavigationsmodtageren lige vide, hvor langt det er fra satellitten, og ved at bruge flere signaler beregne hvor det er i verden.

På grund af disse timing signaler rejser ved lysets hastighed, kun et sekund unøjagtighed inden for timing signaler kan føre til, at de poserende oplysninger er tusindvis af miles ud. Det er testamente til nøjagtigheden af GPS atomure som for øjeblikket er en satellitnavigationsmodtager, er nøjagtig inden for fem meter.

Det National Physical Laboratory har meddelt planlagt vedligeholdelse denne uge (torsdag), hvilket betyder, at MSF60kHz-tid og frekvenssignal vil blive midlertidigt slukket for at tillade vedligeholdelsen at udføres i sikkerhed på Anthorn-radiostationen i Cumbria.

Normalt varer disse planlagte vedligeholdelsesperioder kun et par timer og må ikke forårsage forstyrrelser for nogen, der er afhængige af MSF-signalet til timing-applikationer.
NTP (Network Time Protocol) er velegnet til disse midlertidige tab af signal og lidt, hvis ingen drift skulle opleves af nogen NTP tidsserver bruger.

Der er dog nogle brugere på højt niveau af netværks-tidsservere eller kan have bekymringer om nøjagtigheden af ​​deres teknologi i disse planlagte perioder uden signal. Der er en anden løsning for at sikre et kontinuerligt, sikkert og lige præcis tidssignal bliver altid brugt.

GPS, mest almindeligt anvendt til navigation og wayfinding det faktisk en atomur baseret teknologi. Hver af GPS-satellitterne sender et signal fra deres ombord atomur, som bruges af satellitnavigationsanordninger, der trækker placeringen gennem triangulering.

Disse GPS signaler kan også modtages af a GPS NTP tidsserver. Ligesom MSF eller andre radiosignaltidsservere modtager det eksterne signal fra Anthorn-transmitteren, kan GPS-tidsserverne modtage dette nøjagtige og eksterne signal fra satellitterne.

I modsætning til radioudsendelserne skal GPS aldrig gå ned, selv om det undertiden er upraktisk at modtage signalet, da en GPS-antenne har brug for et klart billede af himlen og derfor helst bør være på taget.

For dem der ønsker at gøre dobbelt så sikker, er der aldrig en periode, hvor et signal ikke modtages af NTP-server, en dual time server Kan bruges. Disse henter både radio- og GPS-transmissioner, og den indbyggede NTP-dæmon beregner den mest præcise tid fra dem begge.

En stigning i GPS 'angreb' har forårsaget en vis bekymring blandt det videnskabelige samfund. GPS, mens et yderst nøjagtigt og pålideligt system til overførsel af tid og positiv information afhænger af meget svage signaler, der hæmmes af forstyrrelser fra jorden.

Både utilsigtet indblanding som fra piratradiostationer eller forsætlig bevidst "jamming" af kriminelle er stadig sjælden, men som teknologi, der kan hæmme GPS-signaler bliver mere tilgængelig, forventes situationen at blive værre.

Og mens virkningerne af signalfejl i GPS-systemet kan have indlysende resultater for folk, der bruger det til navigation (ender i den forkerte placering eller går tabt), kan det få mere alvorlige og dybe konsekvenser for de teknologier, der er afhængige af GPS til tiden signaler.

Som så mange teknologier stoler nu på GPS timing signaler Fra telefonnet, internettet, bank- og trafiklys og selv vores strømnettet kan signalfejl uanset hvor kort det er, forårsage alvorlige problemer.

Hovedproblemet med GPS-signalet er, at det er meget svagt, og som det kommer fra rumbundne satellitter, kan lidt gøres for at øge signalet, så enhver lignende frekvens, der udsendes i et lokalt område, kan let drukne GPS ud.

Imidlertid er GPS ikke den eneste nøjagtige og sikre metode til at modtage tiden fra en atomurkilde. Mange nationale fysiklaboratorier fra hele verden sender atomkloksignaler via radiobølger (normalt lang bølge). I USA udsendes disse signaler af NIST (National Institute for Standards and Time (kendt som WWVB), mens det i Storbritannien er MSF-signalet udsendes af NPL (National Physical Laboratory).

Dual-tidsservere der kan modtage begge signaler er tilgængelige og er et sikrere bud for ethvert højteknologiselskab, der ikke har råd til at risikere at miste et tidssignal.

Atomuret er ikke en ny opfindelse. Udviklet i 1950'erne har den traditionelle cesiumbaserede atomur givet os præcis tid i et halvt århundrede.

Det cæsium atomur er blevet grunden til vores tid - bogstaveligt talt. Det International System of Units (SI) definerer et sekund som et bestemt antal oscillationer af atomet cæsium og atomklokker styrer mange af de teknologier, som vi lever med en daglig brug: Internettet, satellitnavigering, flyvekontrol og trafiklys for at nævne nogle få.

Men den seneste udvikling i optiske kvanteklover, der anvender enkeltatomer af metaller som aluminium eller strontium, er tusindvis af gange mere præcise end traditionelle atomur. For at sætte dette i perspektiv er det bedste cæsium atomur, som bruges af institutter som NIST (National Institute for Standards and Time) eller NPL (National Physical Laboratory) til at styre verdens globale tidsskala UTC (Koordineret Universal Time), er nøjagtig inden for et sekund hver 100 million år. Imidlertid er disse nye kvanteoptiske ure nøjagtige til et sekund hvert 3.4 milliard år - næsten så længe jorden er gammel.

For de fleste er deres eneste møde med et atomur modtaget sin tidssignal er a netværkstidsserver or NTP-enhed (Network Time Protocol) med henblik på synkronisering af enheder og netværk, og disse atomkloksignaler genereres ved hjælp af cæsiumklokker.

Og indtil verdens videnskabsmænd kan blive enige om et enkelt atom til at erstatte cæsium og et enkelt ur design for at holde UTC, vil ingen af ​​os kunne udnytte denne utrolige nøjagtighed.

Spørg enhver netværksadministrator eller it-ingeniør og spørg dem, hvor vigtigt det er netværkssynkronisering er og du får normalt det samme svar - meget.

Tiden bruges i næsten alle aspekter af computing til logning, når der er sket begivenheder. Faktisk tidsstempler er den eneste reference en computer kan bruge til at holde spor af opgaver, den har gjort, og de, som den endnu har at gøre.

Når netværkene er usynkroniserede, kan resultatet være en reel hovedpine for enhver, der har det formål at debugge dem. Data kan ofte gå tabt, applikationer undlader at starte, fejllogning er næsten umuligt, for ikke at nævne de sikkerhedsmæssige sårbarheder, der kan opstå, hvis der ikke er nogen synkroniseret netværkstid.

NTP (Network Time Protocol) er det førende tidssynkroniseringsprogram, der har eksisteret siden 1980s. Det er blevet konstant udviklet og bruges af stort set alle computernetværk, der kræver præcis tid.

De fleste operativsystemer har allerede en version af NTP installeret, og at bruge den til at synkronisere en enkelt computer er relativt lige fremad ved at bruge indstillingerne i urets indstillinger eller proceslinjen.

Hvis du bruger den indbyggede NTP-applikation eller -demon på en computer, vil det resultere i, at enheden bruger en kilde til internettet som en timingreference. Dette er alt godt og godt for single-desk-topmaskiner, men på et netværk kræves en mere sikker løsning.

Det er vigtigt på ethvert computernetværk, at der ikke er sårbarheder i firewallen, der kan føre til angreb fra ondsindede brugere. At holde en port åben for at kommunikere med en internet timing kilde er en metode en angriber kan bruge til at indtaste et netværk.

Heldigvis er der alternativer til at bruge internettet som en tidskilde. Atomisk ur tid signaler kan modtages ved hjælp af langbølge radio eller GPS transmissioner.

Dedikeret NTP tidsserver Der er enheder, der gør processen med tidssynkronisering meget nem som NTP-servere modtager tiden (eksternt til firewallen) og kan derefter distribuere til alle maskiner på et netværk - dette gøres sikkert og præcist med de fleste netværk synkroniseret til en NTP-server, der arbejder inden for få millisekunder af hinanden.

Som med fremskridtet af computerteknologi, der tilsyneladende eksponentielt øges i evnen hvert år, synes atomblocks også at stige dramatisk i deres nøjagtighed år efter år.

Nu, disse pionerer af atomur teknologi, USA's National Institute of Standards Time (NIST), har meddelt, at de har formået at producere en atomur med nøjagtighed dobbelt så mange gange som tidligere.

Uret er baseret i et enkelt aluminiumatom, og NIST hævder, at det kan forblive nøjagtigt uden at tabe et sekund i løbet af 3.7 milliarder år (omtrent den samme tid, som livet har eksisteret jorden).

Det forrige mest præcise ur blev udtænkt af den tyske fysikalske-tekniske Bundesanstalt (PTB) og var et optisk ur baseret på et strontiumatom og var nøjagtigt til et sekund på over en milliard år. Denne nye atomur af NIST er også et optisk ur, men er baseret på aluminiumatomer, hvilket ifølge NISTs forskning med dette ur er langt mere præcist.

Optiske ure bruger lasere til at holde atomer stadig og adskiller sig fra de traditionelle atomure, der bruges af computernetværk ved hjælp af NTP-servere (Network Time Protocol) og andre teknologier, der er baseret på springvandsklokke. Ikke kun bruger disse traditionelle springvandsklokke cæsium som deres tidsholdende atom, men i stedet for lasere bruger de superkølede væsker og støvsuger til at styre atomerne.

Takket være arbejdet hos NIST, PTB og UK NPL (Nationale Fysiske Laboratorier) atomklokker fortsætter eksponentielt, men disse nye optiske atomure baseret på atomer som aluminium, kviksølv og strontium er langt fra at blive anvendt som grundlag for UTC (Koordineret universeltid).

UTC styres af en konstellation af cæsium springvandsklokke, som samtidig er nøjagtige til et sekund i 100,000 år langt mindre præcise end disse optiske ure og er baseret på teknologi over halvtreds år gammel. Og desværre, indtil verdens videnskabelige samfund kan blive enige om et atom- og urdesign, der skal bruges internationalt, vil disse præcise atomure kun forblive en videnskab for det videnskabelige samfund.

Præcision bliver stadig vigtigere i moderne teknologier og ikke mere end nøjagtighed i tiden. Fra internettet til satellitnavigering er præcis og præcis synkronitet afgørende i den moderne tidsalder.

Faktisk vil mange af de teknologier, som vi tager for givet i dagens verden, ikke være muligt, hvis det ikke var for de mest præcise maskiner, der opfandt - den atomur.

Atomsklokke er bare timekeeping enheder som andre ure eller ure. Men hvad står dem adskilt fra er den nøjagtighed, de kan opnå. Som et groft eksempel vil dit standardmekaniske ur, som et centralt uretårn, glide så meget som et sekund om dagen. Elektroniske ure som digitale ure eller urradioer er mere præcise. Disse typer ur kører et sekund om en uge.

Men når du sammenligner præcisionen af ​​et atomur, hvor et sekund ikke går tabt eller opnået i 100,000 år eller mere, er nøjagtigheden af ​​disse enheder uforlignelig.

Atomiske ure kan opnå denne nøjagtighed ved hjælp af de oscillatorer, de bruger. Næsten alle typer ur har en oscillator. Generelt er en oscillator kun et kredsløb, der regelmæssigt rammer.

Mekaniske ure bruger pendler og fjedre til at give en regelmæssig svingning, mens elektroniske ure har en krystal (normalt kvarts), at når en elektrisk strøm gennemføres, giver en præcis rytme.

Atomiske ure bruger oscillationen af ​​atomer under forskellige energitilstand. Ofte anvendes cæsium 133 (og undertiden rubidium), da den hyperfine overgangssvingning er over 9 milliarder gange et sekund (9,192,631,770), og det ændrer aldrig. Faktisk er det International System of Units (SI) hilser nu officielt et sekund i tiden som 9,192,631,770 cyklusser af stråling fra cæsiumatomet.

Atomiske ure udgør grundlaget for verdens globale tidsplan - UTC (Koordineret Universal Time). Og computernetværk over hele verden forbliver synkroniseret ved at bruge tidssignaler udsendt af atomur og afhentet på NTP tid servere (Network Time Server).

Synkronisering af computernetværk er noget, som mange administratorer tager for givet. Dedikerede netværkstidsservere kan modtage en tidskilde og distribuere den mellem et netværk, præcist, sikkert og præcist.

Imidlertid nøjagtig tidssynkronisering er kun muliggjort takket være tidsprotokollen NTP - Network Time Protocol.

NTP blev udviklet, da internettet stadig var i sin barndom og Professor David Mills og hans team fra Delaware University forsøgte at synkronisere tiden på et netværk af et par maskiner. De udviklede den meget tidligste gengivelse af NTP, som fortsat er udviklet til denne dag, næsten tredive år efter dens første start.

NTP var ikke dengang, og er ikke nu den eneste tidssynkroniseringssoftware, der er andre programmer og protokoller, der gør en lignende opgave, men NTP er den mest udbredte (langt med over 98% af tidssynkroniseringsprogrammer, der bruger det). Den er også pakket med de fleste moderne operativsystemer med en version af NTP (normalt SNTP - en forenklet version) installeret på det nyeste Windows 7-operativsystem.

NTP har spillet en vigtig rolle i at skabe det internet, vi kender og elsker i dag. Mange onlineapplikationer og opgaver ville ikke være mulige uden korrekt tidssynkronisering og NTP.

Online handel, internetauktioner, bank og fejlsøgning af netværk er alle afhængige af præcis tidssynkronisering. Selv at sende en e-mail kræver tidssynkronisering med e-mail-server - ellers ville computere ikke kunne håndtere e-mails fra usynkroniserede maskiner, da de måtte ankomme, før de blev sendt.

NTP er en gratis softwareprotokol og er tilgængelig online fra NTP.org Men de fleste computernetværk, der kræver sikker og præcis tid, bruger oftest dedikerede NTP servere der opererer eksternt til netværket og firewall at opnå tiden fra atomur-signaler, der sikrer millisekundens nøjagtighed med verdens globale tidsskala UTC (Koordineret universeltid).

Global Positioning System (GPS) er et stadig mere populært værktøj, der bruges over hele verden som en kilde til vejsøgning og navigation. Der er imidlertid meget mere til GPS-netværket end blot satellitnavigation, da transmissionerne, der udsendes af GPS-satellitterne, også kan bruges som en meget præcis tidskilde.

GPS-satellitter er faktisk bare kredsløbende ure, da hver enkelt indeholder atomure, der genererer et tidssignal. Det er det tidssignal, der udsendes af GPS-satellitterne, som satellitnavigationsmodtagere i biler og fly bruger til at trække afstand og position.

Placering er kun mulig, fordi dine tidssignaler er så præcise. Køretøjssæt navs bruger f.eks. Signalerne fra fire omløbssatellitter og triangulerer informationen til at udarbejde stillingen. Men hvis der kun er et sekund unøjagtigt med et af tidssignalerne, kan de poserende oplysninger være tusindvis af miles ude - hvilket viser sig ubrugeligt.

Det er testamente til nøjagtigheden af ​​atomurerne, der bruges til at generere GPS-signaler, som i øjeblikket en GPS-modtager kan trække sin position på jorden til inden for fem meter.

Fordi GPS-satellitter er så præcise, er de en ideel kilde til tid til synkronisere et computernetværk til. Strengt taget adskiller GPS-tiden sig fra den internationale tidsskala UTC (koordineret Universal Time), da UTC har fået yderligere spring sekunder til at sikre paritet med jordens rotation, hvilket betyder, at det er nøjagtigt 18 sekunder forud for GPS, men det er nemt konverteret af NTP til tidssynkronisering protokol (Network Time Protocol).

GPS tid servere modtage GPS-tidssignalet via en GPS-antenne, der skal anbringes på taget for at modtage synspunktet. Når GPS-signalet er modtaget, NTP GPS tidsserver vil distribuere signalet til alle enheder på NTP-netværket og korrigerer enhver drift på enkelte maskiner.

GPS tid servere er dedikerede nemme at bruge enheder og kan sikre millisekundens nøjagtighed til UTC uden nogen af ​​de sikkerhedsrisici, der er involveret i at bruge en internetkilde.