Il sistema GPS è familiare alla maggior parte delle persone. Molte macchine ora hanno un dispositivo di navigazione satellitare GPS nelle loro macchine, ma c'è molto di più nel sistema di posizionamento globale che nel semplice orientamento.

Il Global Positioning System è una costellazione di oltre trenta satelliti che girano intorno al globo. La rete satellitare GPS è stata progettata in modo tale che in qualsiasi momento ci siano almeno quattro satelliti in testa - non importa dove ti trovi sul globo.

A bordo di ciascun satellite GPS è presente un orologio atomico di alta precisione ed è l'informazione di questo orologio che viene inviata attraverso le trasmissioni GPS che mediante triangolazione (utilizzando il segnale di più satelliti) un ricevitore satellitare di navigazione può determinare la posizione dell'utente.

Ma questi segnali di temporizzazione ultra precisi hanno un altro uso, all'insaputa di molti utenti di sistemi GPS. Perché i segnali di temporizzazione dal Orologi atomici GPS sono così precisi, sono una buona fonte di tempo per sincronizzare tutti i tipi di tecnologie, dalle reti di computer alle telecamere del traffico.

Per utilizzare i segnali di temporizzazione GPS, viene spesso utilizzato un server orario GPS. Questi dispositivi utilizzano NTP (Network Time Protocol) per distribuire il Sorgente di temporizzazione GPS a tutti i dispositivi sulla rete NTP.

NTP controlla regolarmente l'ora su tutti i sistemi sulla sua rete e la regola di conseguenza se si è spostata su quale sia la sorgente di temporizzazione GPS originale.

Dato che il GPS è disponibile ovunque sul pianeta, fornisce una fonte di tempo molto utile per molte tecnologie e applicazioni, assicurando che tutto ciò che è sincronizzato con la sorgente di temporizzazione GPS rimarrà il più preciso possibile.

Un singolo GPS server NTP può sincronizzare centinaia e migliaia di dispositivi tra cui router, PC e altro hardware garantendo che l'intera rete stia eseguendo un tempo perfettamente coordinato.

NTP (Network Time Protocol) è forse il protocollo più vecchio e più comunemente utilizzato dai computer e tuttavia è probabilmente il meno capito.

NTP è utilizzato da quasi tutti i computer, reti e altri dispositivi che sono coinvolti nella comunicazione su Internet o reti interne. È stato sviluppato nelle prime fasi di Internet quando è diventato evidente che era necessario un metodo per garantire l'accuratezza a distanza.

Il protocollo funziona selezionando una singola origine temporale, di cui NTP ha la capacità di stabilire l'accuratezza e l'affidabilità di, che poi distribuisce su ogni dispositivo sulla rete NTP.

Ogni dispositivo viene regolarmente controllato rispetto a questo orologio di riferimento e regolato in caso di eventuali derapate. Una versione di NTP è ora distribuita con praticamente tutti i sistemi operativi, consentendo a qualsiasi macchina di essere sincronizzata su una singola sorgente oraria.

Ovviamente se ogni rete nel mondo selezionasse una fonte temporale diversa come riferimento, il motivo di tutta questa sincronizzazione andrebbe perso.

Fortunatamente, un calendario globale basato su un consorzio internazionale di orologi atomici è stato sviluppato per fornire un'unica fonte di tempo ai fini della sincronizzazione globale.

UTC (Coordinated Universal Time) viene utilizzato dalle reti di computer in tutto il mondo come riferimento temporale, il che significa che qualsiasi dispositivo sincronizzato con UTC con NTP verrà effettivamente sincronizzato con tutte le reti che utilizzano UTC come orario di base.

Esistono molti metodi diversi che NTP può accedere all'ora UTC. Internet è una posizione comune anche se questo fornisce problemi di sicurezza e firewall. Un metodo più sicuro (e preciso) consiste nell'utilizzare un dedicato NTP time server che prende il tempo da fonti esterne come la rete GPS (il GPS funziona trasmettendo un timestamp dell'orologio atomico che può essere facilmente convertito in UTC da un Server NTP).

Con NTP, un time server dedicato e l'accesso a UTC è possibile sincronizzare un'intera rete in pochi millisecondi del tempo universale, fornendo una rete sicura e accurata in grado di operare in completa sincronicità con altre reti in tutto il mondo.

Gli orologi atomici sono senza dubbio i pezzi di tempo più precisi sulla faccia del pianeta. In effetti, la precisione di un orologio atomico è incomparabile rispetto a qualsiasi altro cronometro, orologio o orologio.

Mentre un orologio atomico non perderà nemmeno un secondo nel tempo in migliaia e migliaia di anni, il tuo orologio digitale medio forse perderà un secondo in pochi giorni che dopo poche settimane o mesi significherà che il tuo orologio sta funzionando lentamente o veloce di diversi minuti.

Lo stesso si può dire per l'orologio di sistema che controlla il computer, l'unica differenza è che i computer si basano ancora più pesantemente sul tempo rispetto a noi stessi.

Quasi tutto ciò che fa un computer dipende dai timestamp, dal salvataggio del lavoro alle applicazioni performanti, il debug e persino le e-mail dipendono dai timestamp, il che può essere un problema se l'orologio del tuo computer è troppo veloce o lento come spesso accade, specialmente se comunichi con un altro computer o dispositivo.

Fortunatamente, la maggior parte dei PC è facilmente sincronizzata con un orologio atomico, il che significa che possono essere precisi come questi potenti dispositivi di mantenimento del tempo in modo che qualsiasi attività eseguita dal PC possa essere in perfetta sincronia con qualsiasi dispositivo con cui si sta comunicando.

Nella maggior parte dei sistemi operativi per PC un protocollo integrato (NTP) consente al PC di comunicare con un server orario collegato a un orologio atomico. Nella maggior parte delle versioni di Windows si accede tramite l'impostazione di controllo della data e dell'ora (doppio clic sull'orologio in basso a destra).

Tuttavia, per i computer o le reti aziendali che richiedono una sincronizzazione temporale sicura e accurata, i server temporali online non sono sufficientemente sicuri o accurati per garantire che la rete non sia vulnerabile a problemi di sicurezza.

Però, NTP time server che ricevono il tempo direttamente dagli orologi atomici che possono sincronizzare intere reti. Questi dispositivi ricevono un timestamp trasmesso distribuito da laboratori nazionali di fisica o tramite la rete satellitare GPS.

NTP server consentire a intere reti di disporre di un tempo esattamente sincronizzato che sia il più accurato e sicuro possibile.

Gli orologi atomici Sono tecnologie molto sottovalutate, il loro sviluppo ha rivoluzionato il modo in cui viviamo e lavoriamo e ha reso possibili tecnologie che sarebbero state impossibili senza di loro.

La navigazione satellitare, i telefoni cellulari, il GPS, Internet, il controllo del traffico aereo, i semafori e persino le telecamere CCTV dipendono dall'ultra cronometraggio preciso di un orologio atomico.

L'accuratezza di un orologio atomico è incomparabile rispetto ad altri dispositivi per il mantenimento del tempo in quanto non si spostano nemmeno di un secondo in centinaia di migliaia di anni.

Ma gli orologi atomici sono dispositivi sensibili di grandi dimensioni che richiedono un team di tecnici esperti e condizioni ottimali come quelle che si trovano in un laboratorio di fisica. Quindi, in che modo tutte queste tecnologie traggono vantaggio dall'alta precisione di un orologio atomico?

La risposta è piuttosto semplice: i controllori degli orologi atomici, di solito i laboratori di fisica nazionale, trasmettono via radio a onde lunghe i segnali del tempo che producono i loro orologi ultra precisi.

Per ricevere questi segnali orari, i server che utilizzano il protocollo di sincronizzazione dell'ora NTP (Network Time Protocol) sono impiegati per ricevere e distribuire questi timestamp.

NTP time server, spesso definiti server di rete, sono un metodo sicuro e accurato per garantire che qualsiasi tecnologia esegua precisi orologi atomici. Questi dispositivi di sincronizzazione dell'ora possono sincronizzare singoli dispositivi o intere reti di computer, router e altri dispositivi.

Anche i server NTP che utilizzano i segnali GPS per ricevere il tempo dai satelliti dell'orologio atomico sono comunemente usati. Queste NTP GPS time server sono accurati come quelli che ricevono il tempo dai laboratori di fisica, ma usano il segnale GPS più debole e di linea di vista come fonte.

Il GPS non è l'unica tecnologia che dipende dagli orologi atomici. Gli alti livelli di precisione forniti da orologi atomici sono utilizzati in altre tecnologie cruciali che diamo per scontato ogni giorno.

Controllo del traffico aereo Non solo tutti gli aerei e gli aerei di linea ora sono dotati di GPS per consentire ai piloti e al personale di terra di conoscere la loro esatta posizione, ma gli orologi atomici sono utilizzati anche dai controllori del traffico aereo che hanno bisogno di misurazioni precise e di tempo tra gli aerei.

Semafori e sistemi di congestione stradale - I semafori sono un altro sistema che fa affidamento sulla sincronizzazione dell'orologio atomico. La precisione e la sincronizzazione sono fondamentali per i sistemi a semaforo poiché piccoli errori nella sincronizzazione potrebbero portare a incidenti mortali.

Le videocamere congestionate e altri sistemi come i parchimetri usano anche orologi atomici come base per il loro cronometraggio, in quanto ciò previene qualsiasi problema legale nell'emissione di avvisi di penalità.

CCTV - La televisione a circuito chiuso è un altro utente su larga scala di orologi atomici. Le telecamere CCTV sono spesso utilizzate nella lotta contro la criminalità, ma come prova sono inefficaci in un tribunale, a meno che le informazioni di temporizzazione sulla telecamera CCTV possano essere dimostrate accurate. In caso contrario, i criminali potrebbero sfuggire a procedimenti giudiziari perché, nonostante l'identificazione da parte della telecamera, non è possibile chiarire la data e l'ora del reato senza accuratezza e sincronizzazione.

Internet - Molte delle applicazioni che ora affidiamo a Internet sono rese possibili solo grazie agli orologi atomici. Il trading online, l'internet banking e persino le case d'asta online hanno bisogno di tempo preciso e sincronizzato.

Immagina di prelevare i tuoi risparmi dal tuo conto bancario scoprendo che puoi ritirarli di nuovo perché un altro computer ha un orologio più lento o immagina di fare offerte su un sito di aste online solo per far rifiutare la tua offerta da un'offerta precedente alla tua perché è stata fatta su un computer con un orologio più lento.

Usare gli orologi atomici come fonte di tempo è relativamente semplice per molte tecnologie. I segnali radio e persino le trasmissioni GPS possono essere utilizzati come fonte dell'orologio atomico e per i sistemi informatici, il protocollo NTP (Network Time Protocol) assicurerà che qualsiasi rete dimensionata verrà sincronizzata perfettamente insieme. dedito NTP time server sono utilizzati in tutto il mondo in tecnologie e applicazioni che richiedono tempi precisi.

Gli orologi atomici sono i dispositivi di cronometraggio più precisi conosciuti dall'uomo. La precisione è incomparabile rispetto ad altri orologi e cronometri, mentre anche l'orologio elettronico più sofisticato si sposta di un secondo ogni settimana o due, il più moderni orologi atomici può continuare a funzionare per migliaia di anni e non perdere nemmeno una frazione di secondo.

L'accuratezza di un orologio atomico dipende da ciò che usano come base per la misurazione del tempo. Invece di fare affidamento su una corrente elettronica che attraversa un cristallo come un orologio elettronico, un orologio atomico utilizza la transizione iperfina di un atomo in due stati energetici. Anche se questo può sembrare complicato, è solo un riverbero senza sbalzi di "tick" su 9 miliardi di volte al secondo, ogni secondo.

Ma perché tale precisione è davvero necessaria e in quale tecnologia vengono impiegati gli orologi atomici?

È esaminando le tecnologie che utilizzano gli orologi atomici che possiamo capire perché sono richiesti così alti livelli di precisione.

GPS - Navigazione satellitare

La navigazione satellitare è un'enorme industria ora. Una volta solo una tecnologia per i militari e gli aviatori, la navigazione satellitare GPS è ora utilizzata dagli utenti della strada in tutto il mondo. Tuttavia, le informazioni di navigazione fornite dai sistemi di navigazione satellitare come il GPS dipendono esclusivamente dalla precisione degli orologi atomici.

Il GPS funziona triangolando diversi segnali di temporizzazione che vengono distribuiti dagli orologi atomici a bordo dei satelliti GPS. Lavorando fuori quando il segnale di cronometraggio è stato rilasciato dal satellite, il ricevitore satellitare può capire fino a che punto è distante dal satellite e usando più segnali calcolare dove si trova nel mondo.

A causa di questi segnali di temporizzazione viaggiano alla velocità della luce, solo un secondo di imprecisione all'interno dei segnali di temporizzazione potrebbe portare a che le informazioni di posizionamento siano migliaia di miglia. È testimonianza dell'accuratezza di Orologi atomici GPS che attualmente un ricevitore di navigazione satellitare ha una precisione di 5 metri.

La sincronizzazione è di vitale importanza per la maggior parte delle reti di computer. I timestamp sono l'unico riferimento che un computer può utilizzare per analizzare quando e se i processi o le applicazioni sono completati. I timestamp sincronizzati sono anche vitali per la sicurezza, il debug e la registrazione degli errori.

Il mancato mantenimento di una rete adeguatamente sincronizzata può portare a tutti i tipi di problemi. Le applicazioni non iniziano, le transazioni time-sensitive falliscono e gli errori e la perdita di dati diventano comuni.

Tuttavia, garantire la sincronizzazione indipendentemente dalle dimensioni della rete è semplice e non costoso, grazie al time server di rete dedicato e al protocollo orario NTP.

Network Time Protocol (NTP)

NTP è stato in giro anche più a lungo di Internet, ma è il protocollo di sincronizzazione più diffuso disponibile. NTP è gratuito e rende la sincronizzazione molto semplice. Funziona prendendo una singola fonte di tempo (o più) e la distribuisce tra la rete. Manterrà alti livelli di accuratezza anche quando perde il segnale orario originale e può dare giudizi sull'accuratezza di ogni riferimento temporale.

NTP Time Server

Questi vengono in varie forme. In primo luogo ci sono un certo numero di server di tempo virtuali su Internet che distribuiscono il tempo gratuitamente. Tuttavia, poiché sono basati su Internet, una rete sta correndo il rischio di lasciare aperta una porta firewall per questa comunicazione. Inoltre non c'è controllo sul segnale orario, quindi se scende (o diventa instabile o del tutto inaccurato) la rete può essere lasciata senza sincronizzazione adeguata.

dedito NTP time server utilizzare i riferimenti GPS o radio per ricevere l'ora. Questo è molto più sicuro e come segnali GPS e radio come WWVB (da NIST) sono generati da orologi atomici, la precisione non è seconda a nessuno.

Poiché il protocollo NTP è gerarchico, significa anche che è necessario utilizzare un solo time server dedicato per una rete, indipendentemente dalle dimensioni, poiché altri dispositivi sulla rete possono fungere da server di tempo dopo aver ricevuto il segnale ricevuto da NUM9ved dal tempo Server NTP.

La Laboratorio Nazionale di Fisica questa settimana (giovedì) ha annunciato la manutenzione programmata, il che significa che il segnale di frequenza e frequenza MSF60kHz verrà temporaneamente disattivato per consentire la manutenzione in sicurezza nella stazione radio di Anthorn in Cumbria.

Normalmente questi periodi di manutenzione programmati durano solo poche ore e non devono causare alcun disturbo a nessuno che si affidi al segnale MSF per le applicazioni di temporizzazione.
NTP (Network Time Protocol) si adatta bene a queste perdite temporanee di segnale e ogni piccola o nessuna deriva dovrebbe essere sperimentata da nessuno NTP time server utente.

Tuttavia, ci sono alcuni utenti di alto livello dei server di tempo di rete o possono avere preoccupazioni sulla precisione della loro tecnologia durante questi periodi programmati di assenza di segnale. Esiste un'altra soluzione per garantire che venga sempre utilizzato un segnale orario continuo, sicuro e altrettanto preciso.

Il GPS, più comunemente usato per la navigazione e il wayfinding, è in realtà una tecnologia basata sull'orologio atomico. Ciascuno dei satelliti GPS trasmette un segnale dal loro orologio atomico integrato che viene utilizzato dai dispositivi di navigazione satellitare che elaborano la posizione attraverso la triangolazione.

Questi segnali GPS possono anche essere ricevuti da a GPS NTP time server. Proprio come MSF o altri server di segnale radio ricevono il segnale esterno dal trasmettitore Anthorn, i server di tempo GPS possono ricevere questo segnale preciso ed esterno dai satelliti.

A differenza delle trasmissioni radio, il GPS non dovrebbe mai scendere, anche se a volte può essere poco pratico ricevere il segnale dal momento che un'antenna GPS necessita di una chiara visione del cielo e quindi dovrebbe preferibilmente essere sul tetto.

Per quelli che vogliono essere doppiamente sicuri, non c'è mai un periodo in cui un segnale non viene ricevuto dal Server NTP, un doppio time server può essere utilizzata. Questi raccolgono le trasmissioni radio e GPS e il demone NTP integrato calcola il tempo più preciso da entrambi.

Un aumento degli "attacchi" GPS ha causato qualche preoccupazione tra la comunità scientifica. Il GPS, mentre un sistema estremamente accurato e affidabile di trasmissione di tempo e di informazioni di posizionamento, si basa su segnali molto deboli che vengono ostacolati dalle interferenze provenienti dalla Terra.

Entrambe le interferenze involontarie, come quelle delle stazioni radio dei pirati o intenzionali "inceppamenti" deliberati dai criminali, sono ancora rare, ma poiché la tecnologia che può ostacolare i segnali GPS diventa più prontamente disponibile, la situazione dovrebbe peggiorare.

E mentre gli effetti del guasto del segnale del sistema GPS possono avere risultati ovvi per le persone che lo usano per la navigazione (finire nel posto sbagliato o perdersi) potrebbero avere ripercussioni più serie e profonde per le tecnologie che si basano sul GPS per tempo segnali.

Come tante tecnologie fanno affidamento su Segnali di temporizzazione GPS dalle reti telefoniche, internet, banche e semafori e persino la nostra rete elettrica qualsiasi guasto del segnale, non importa quanto brevemente, potrebbe causare seri problemi.

Il problema principale con il segnale GPS è che è molto debole e, dato che proviene dai satelliti legati allo spazio, si può fare ben poco per aumentare il segnale in modo che qualsiasi frequenza simile trasmessa in un'area locale possa facilmente attutire il GPS.

Tuttavia, il GPS non è l'unico metodo accurato e sicuro per ricevere il tempo da una sorgente di clock atomico. Molti laboratori nazionali di fisica di tutto il mondo trasmettono segnali di orologio atomici via onde radio (di solito onde lunghe). Negli Stati Uniti questi segnali sono trasmessi da NIST (National Institute for Standards and Time (noto come WWVB) mentre nel Regno Unito, il suo segnale MSF è trasmesso da NPL (National Physical Laboratory).

Dual time server che possono ricevere entrambi i segnali sono disponibili e sono una scommessa più sicura per qualsiasi azienda di tecnologia avanzata che non può permettersi di rischiare di perdere un segnale orario.

L'orologio atomico non è una recente invenzione. Sviluppato negli 1950, il tradizionale orologio atomico a base di cesio ci ha fornito un tempo preciso per mezzo secolo.

La orologio atomico al cesio è diventato il fondamento del nostro tempo - letteralmente. Il Sistema internazionale di unità (SI) definisce un secondo come un certo numero di oscillazioni del cesio atomico e gli orologi atomici governano molte delle tecnologie con cui viviamo quotidianamente: Internet, navigazione satellitare, controllo del traffico aereo e semafori per nominare alcune.

Tuttavia, i recenti sviluppi negli orologi ottici ottici che utilizzano singoli atomi di metalli come l'alluminio o lo stronzio sono migliaia di volte più accurati rispetto agli orologi atomici tradizionali. Per mettere questo in prospettiva, il miglior orologio atomico al cesio utilizzato da istituti come il NIST (National Institute for Standards and Time) o NPL (National Physical Laboratory) per governare la scala temporale globale del mondo UTC (Coordinated Universal Time), è preciso in un secondo ogni 100 milioni di anni. Tuttavia, questi nuovi orologi ottici quantistici sono precisi ad un secondo ogni 3.4 miliardi di anni - quasi quanto la terra è vecchia.

Per la maggior parte delle persone, il loro unico incontro con un orologio atomico sta ricevendo il suo segnale orario è a ora del server di rete or Dispositivo NTP (Network Time Protocol) ai fini della sincronizzazione di dispositivi e reti e questi segnali di orologio atomico sono generati utilizzando orologi al cesio.

E fino a quando gli scienziati del mondo non saranno d'accordo su un singolo atomo per sostituire il cesio e un design a singolo orologio per mantenere UTC, nessuno di noi sarà in grado di approfittare di questa incredibile precisione.