GPS-systemet er kendt for de fleste mennesker. Mange biler har nu en GPS-satellitnavigationsenhed i deres biler, men der er mere til Global Positioning System end bare wayfinding.

Global Positioning System er en konstellation af over tredive satellitter, der alle drejer rundt om kloden. GPS-satellitnetværket er designet således, at der til enhver tid er mindst fire satellitter overhead - uanset hvor du er på kloden.

Ombord på hver GPS-satellit er der en meget præcis atomur, og det er informationerne fra dette ur, der sendes via GPS-transmissionen, som en satellitnavigationsmodtager ved hjælp af triangulering (ved hjælp af signalet fra flere satellitter) kan træne din position.

Men disse ultimative præcise timingssignaler har endnu en brug, der ikke er kendt for mange brugere af GPS-systemer. Fordi timingen signalerer fra GPS atomure er så præcise, de giver en god kilde til at synkronisere alle mulige teknologier - fra computernetværk til trafikkameraer.

For at udnytte GPS-timingssignalerne bruges en GPS-tidsserver ofte. Disse enheder bruger NTP (Network Time Protocol) til at distribuere GPS timing kilde til alle enheder på NTP-netværket.

NTP kontrollerer jævnligt tiden på alle systemerne på sit netværk og justerer det i overensstemmelse hermed, hvis det har drevet til, hvad den oprindelige GPS-timingskilde er.

Da GPS er tilgængelig overalt på planeten, giver det en rigtig god kilde til tid til mange teknologier og applikationer, der sikrer, at det, der er synkroniseret til GPS-timingskilden, forbliver så nøjagtigt som muligt.

En enkelt GPS NTP-server kan synkronisere hundredvis og tusindvis af enheder, herunder routere, pc'er og anden hardware, der sikrer, at hele netværket kører perfekt koordineret tid.

NTP (Network Time Protocol) er måske den ældste og mest almindeligt anvendte protokol ansat af computere, og alligevel er det nok den mindst forstået.

NTP bruges af næsten alle computere, netværk og andre enheder, der er involveret i kommunikation via internettet eller interne netværk. Den blev udviklet i de allerførste faser af internettet, da det blev tydeligt, at en metode til at sikre nøjagtighed over afstand var påkrævet.

Protokollen virker ved at vælge en enkeltkilde, hvoraf NTP har evnen til at fastslå nøjagtigheden og pålideligheden af, som den derefter distribuerer omkring hver enhed på NTP-netværket.

Hver enhed kontrolleres regelmæssigt mod dette referenceur og justeres, hvis der opdages drift. En version af NTP er nu implementeret med stort set alle operativsystemer, der gør det muligt for enhver maskine at blive synkroniseret til en enkeltkilde.

Selvfølgelig, hvis ethvert netværk i verden valgte en anden tidskilde som reference, ville årsagen til alt denne synkronisering gå tabt.

Heldigvis er en global tidsplan baseret på et internationalt konsortium af atomure blevet udviklet til at give en enkelt kilde til global synkronisering.

UTC (Koordineret Universal Time) bruges af computernetværk over hele verden som en tidsreference, hvilket betyder, at en enhed, som er synkroniseret til UTC med NTP, faktisk bliver synkroniseret med hvert netværk, der bruger UTC som basetid.

Der er mange forskellige metoder, som NTP kan få adgang til UTC-tid. Internettet er en fælles placering, selvom det giver sikkerhed og firewall problemer. En mere sikker (og præcis) metode er at bruge en dedikeret NTP tidsserver der tager tid fra eksterne kilder som GPS-netværket (GPS fungerer ved at udsende et tidsur for atomuret, der nemt kan konverteres til UTC med en NTP-server).

Med NTP, en dedikeret tidsserver og adgang til UTC kan et helt netværk synkroniseres til inden for et par millisekunder af universeltiden, der giver et sikkert og præcist netværk, der kan fungere i fuld synkronitet med andre netværk over hele kloden.

Atomiske ure er uden tvivl de mest præcise tidstykker på planetens overflade. Faktisk nøjagtigheden af ​​et atomur i uforlignelig med ethvert andet kronometer, ur eller ur.

Mens et atomur ikke taber endnu et sekund i tide i tusinder af tusinder af år, vil du gennemsnitligt digitalt ur måske tabe et sekund om få dage, hvilket efter et par uger eller måneder vil betyde, at dit ur kører langsomt eller hurtigt efter flere minutter.

Det samme kan også siges for det systemur, der styrer din computer, den eneste forskel er, at computere stole endnu tungere på tiden, end vi selv gør.

Næsten alt, hvad en computer gør, er afhængig af tidsstempler, fra at gemme arbejde til at udføre programmer, debugging og endda e-mails, er alle afhængige af tidsstempler, som kan være et problem, hvis uret på din computer kører for hurtigt eller langsomt, da fejl ganske ofte kan forekomme, især hvis du kommunikerer med en anden computer eller enhed.

Heldigvis er de fleste pc'er nemt synkroniseret til et atomur, hvilket betyder, at de kan være korrekte, da disse kraftfulde tidsholdende enheder, så alle opgaver, der udføres af din pc, kan være i perfekt synkronitet med den enhed, du kommunikerer med.

I de fleste pc-operativsystemer er en indbygget protokol (NTP) gør det muligt for pc'en at kommunikere med en tidsserver, der er forbundet med et atomur. I de fleste versioner af Windows åbnes adgang til dato og klokkeslætskontrol (dobbeltklik på uret nederst til højre).

Men for forretningsmaskiner eller netværk, der kræver sikker og præcis tidssynkronisering, er online-tidsservere bare ikke sikre eller præcise nok til at sikre, at dit netværk ikke er sårbart for sikkerhedsfejl.

Imidlertid NTP tid servere der modtager tiden direkte fra atomur er tilgængelige, der kan synkronisere hele netværk. Disse enheder modtager en udsendt tidsstempel distribueret af enten nationale fysiklaboratorier eller via GPS-satellitnetværket.

NTP-servere aktiver hele net til alle har nøjagtigt synkroniseret tid, som er lige så præcis og sikker som det er menneskeligt muligt.

Atomiske ure er meget undervurderede teknologier deres udvikling har revolutioneret den måde, vi lever og arbejder på, og har gjort mulige teknologier, der ville være umulige uden dem.

Satellitnavigation, mobiltelefoner, GPS, internettet, flyvekontrol, trafiklys og endda CCTV-kameraer er afhængige af ultra præcis timekeeping af et atomur.

Nøjagtigheden af ​​et atomur er uforlignelig med andre tidskrævende anordninger, da de ikke kører med endnu et sekund i hundredtusinder af år.

Men atomklokker er store følsomme enheder, der har brug for team af erfarne teknikere og optimale forhold som dem, der findes i et fysiklaboratorium. Så hvordan har alle disse teknologier fordel af højkvaliteten af ​​et atomur?

Svaret er ret simpelt, at controllerne af atomurerne, som regel nationale fysiklaboratorier, udsendes via langbølgeradio, signalerer, at deres ultra præcise ure producerer.

For at modtage disse tidssignaler, skal servere, der bruger tidssynkroniseringsprotokollen NTP (Network Time Protocol) er ansat til at modtage og distribuere disse tidsstempler.

NTP tid servere, der ofte omtales som netværkstidsservere, er en sikker og præcis metode til at sikre, at teknologi kører præcis atomur tid. Disse tidssynkroniseringsenheder kan synkronisere enkelte enheder eller hele netværk af computere, routere og andre enheder.

NTP-servere, der bruger GPS-signaler til at modtage tiden fra atomur-satellitterne, bruges også almindeligt. Disse NTP GPS-tidsservere er lige så præcise som dem, der modtager tiden fra fysiklaboratorier, men bruger den svagere synsvinkel GPS-signal som deres kilde.

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.

Synkronisering er afgørende for de fleste computernetværk. Timestamps er den eneste reference en computer kan bruge til at analysere, hvornår og hvis processer eller applikationer er afsluttet. Synkroniserede tidsstempler er også afgørende for sikkerhed, fejlfinding og fejllogning.

Undladelse af at holde et netværk tilstrækkeligt synkroniseret kan føre til alle mulige problemer. Ansøgninger undlader at påbegynde, tidsfølsomme transaktioner vil mislykkes, og fejl og datatab vil blive almindeligt.

Sikring af synkronisering, uanset størrelsen af ​​netværket, er imidlertid ligefrem og ikke dyrt, takket være den dedikerede netværkstidsserver og tidsprotokollen NTP.

Network Time Protocol (NTP)

NTP har eksisteret endnu længere end internettet, men er den mest anvendte synkroniseringsprotokol til rådighed. NTP er gratis at bruge og gør synkronisering meget lige fremad. Det virker ved at tage en enkelt kilde (eller flere) og distribuere den blandt netværket. Det vil opretholde høje niveauer af nøjagtighed, selv når det mister det oprindelige tidssignal og kan dømme om hvor præcis hver gang reference.

NTP Time Server

Disse kommer i flere former. For det første er der en række virtuelle tidsservere på tværs af internettet, der distribuerer tiden gratis. Men da de er internetbaserede, er et netværk i fare for at lade en firewallport stå åben for denne kommunikation. Der er også ingen kontrol over tidssignalet, så hvis det går ned (eller bliver ustabilt eller helt unøjagtigt), kan dit netværk efterlades uden tilstrækkelig synkronisering.

Dedikeret NTP tid servere brug GPS eller radio referencer for at modtage tiden. Dette er langt mere sikkert og som GPS og radiosignaler som WWVB (fra NIST) er genereret af atomure, hvor nøjagtigheden er noget andet.

Fordi NTP-protokollen er hierarkisk betyder det også, at kun en dedikeret tidsserver skal bruges til et netværk, uanset størrelse, da andre enheder på netværket kan fungere som tidsservere efter at have rece9ved tidspunktet fra den primære NTP-server.

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.