Tidsoverførsel - Time transfer

Tidsoverførsel er en ordning, hvor flere websteder deler en præcis referencetid. Tidsoverførsel løser problemer som astronomiske observatorier, der korrelerer observerede blink eller andre fænomener med hinanden, samt mobiltelefontårne, der koordinerer overdragelser, når en telefon bevæger sig fra en celle til en anden.

Der er udviklet flere teknikker, der ofte overfører synkronisering af referenceur fra et punkt til et andet, ofte over lange afstande. Nøjagtighed nærmer sig en nanosekund på verdensplan er økonomisk praktisk til mange applikationer. Radiobaserede navigationssystemer bruges ofte som tidsoverførselssystemer.

I nogle tilfælde foretages flere målinger over en periode, og den nøjagtige tidssynkronisering bestemmes med tilbagevirkende kraft. Især er tidssynkronisering opnået ved anvendelse af par radioteleskoper til at lytte til en pulsar , med tidsoverførslen opnået ved at sammenligne tidsforskydninger af det modtagne pulsarsignal.

En vej

I et envejs tidsoverførselssystem transmitterer den ene ende sin aktuelle tid over en eller anden kommunikationskanal til en eller flere modtagere. Modtagerne vil ved modtagelse afkode beskeden og enten bare rapportere klokkeslættet eller justere et lokalt ur, som kan give hold-over-tidsrapporter imellem modtagelse af beskeder. Fordelen ved envejssystemer er, at de kan være teknisk enkle og betjene mange modtagere, da senderen ikke er opmærksom på modtagerne.

Den væsentligste ulempe ved envejs- tidsoverførselssystemet er, at udbredelsesforsinkelser af kommunikationskanalen forbliver ukompenseret undtagen i nogle avancerede systemer. Eksempler på et envejs-tidsoverførselssystem er uret på en kirke eller bybygning og ringetonen på deres tidsangivelsesklokker; tid bolde , radio clock signaler såsom LORAN , DCF77 og MSF ; og til sidst Global Positioning System, der bruger flere envejs-tidsoverførsler fra forskellige satellitter med positionsinformation og andre avancerede metoder til forsinkelseskompensation for at muliggøre modtagerkompensation af tid og positionsinformation i realtid.

To-vejs

I et tovejs tidsoverførselssystem sender de to peers begge og modtager også hinandens meddelelser og udfører således to envejs-tidsoverførsler for at bestemme forskellen mellem fjernuret og det lokale ur. Summen af ​​disse tidsforskelle er forsinkelsen tur / retur mellem de to knudepunkter. Det antages ofte, at denne forsinkelse er jævnt fordelt mellem retningerne mellem jævnaldrende. Under denne antagelse er den halve forsinkelse returret udbredelsesforsinkelsen, der skal kompenseres. En ulempe er, at tovejs udbredelsesforsinkelsen skal måles og bruges til at beregne en forsinkelseskorrektion. Denne funktion kan implementeres i referencekilden, i hvilket tilfælde kildekapaciteten begrænser antallet af slaver, der kan betjenes, eller af software i hver slave. Den NIST giver en tid reference tjeneste til computerbrugere på internettet, baseret på Java applets indlæst af hver slave. Det tovejs satellit-tids- og frekvensoverførselssystem (TWSTFT), der anvendes i sammenligning mellem tidslaboratorier, bruger en satellit til en fælles forbindelse mellem laboratorierne. Det Network Time Protocol bruger pakke-baserede meddelelser over et IP-netværk.

Fælles udsigt

Tidsforskellen mellem to ure kan bestemmes ved samtidig at sammenligne hvert ur med et fælles referencesignal, der kan modtages på begge steder. Så længe begge endestationer modtager det samme satellitsignal på samme tid, er signalkildens nøjagtighed ikke vigtig. Karakteren af ​​det modtagne signal er ikke vigtig, selvom bredt tilgængelige timing- og navigationssystemer som GPS eller LORAN er praktiske.

Nøjagtigheden af ​​den tid, der overføres på denne måde, er typisk 1–10 ns.

Tidsstandard

Siden fremkomsten af ​​GPS er meget præcis og alligevel overkommelig timing tilgængelig fra mange kommercielle GPS-modtagere . Dens oprindelige systemdesign forventede generel timingpræcision bedre end 340 nanosekunder ved brug af lav "grov tilstand" og 200 ns i præcisionstilstand. En GPS-modtager fungerer ved nøjagtigt at måle transittiden for signaler modtaget fra flere satellitter. Disse afstande kombineret geometrisk med præcis orbitalinformation identificerer modtagerens placering. Præcis timing er grundlæggende for en nøjagtig GPS-placering. Tiden fra et atomur ombord på hver satellit er kodet i radiosignalet; modtageren bestemmer, hvor meget senere den modtog signalet, end det blev sendt. For at gøre dette korrigeres et lokalt ur til GPS-atomuret ved at løse tre dimensioner og tid baseret på fire eller flere satellitsignaler. Forbedringer af algoritmer fører til, at mange moderne billige GPS-modtagere opnår bedre nøjagtighed end 10 meter, hvilket indebærer en tidsnøjagtighed på ca. 30 ns. GPS-baserede laboratorietidsreferencer opnår rutinemæssigt 10 ns præcision.

Se også

Referencer