Voor het ontvangen en distribueren en verifiëren van UTC-tijdbron zijn er momenteel twee soorten NTP server, de GPS NTP-server en de NTP-server met radio-referenties. Hoewel beide systemen UTC op identieke manieren verdelen, verschilt de manier waarop zij de timinginformatie ontvangen.

A GPS NTP tijdserver is een ideale tijd- en frequentiebron omdat het overal in de wereld zeer nauwkeurige tijden kan bieden met behulp van relatief goedkope componenten. Elke GPS-satelliet verzendt in twee frequenties L2 voor militair gebruik en L1 voor gebruik door burgers verzonden met 1575 MHz, goedkoop GPS-antennes en ontvangers zijn nu overal verkrijgbaar.

Het radiosignaal uitgezonden door de satelliet kan door ramen, maar kan worden geblokkeerd door het gebouw, de ideale locatie voor een GPS-antenne op een dak met een goed zicht op de lucht. Hoe meer satellieten kan ontvangen van de beter het signaal. Echter, het dak gemonteerde antennes gevoelig voor blikseminslag of andere spanning overspanningen zodat een onderdrukker het aanbevelen inline wordt geïnstalleerd op de GPS kabel.

De kabel tussen de GPS-antenne en de ontvanger is ook van cruciaal belang. De maximale afstand die een kabel kan afleggen is normaal gesproken alleen 20-30 meters, maar een hoogwaardige coaxkabel in combinatie met een in de rij geplaatste GPS-versterker om de versterking van de antenne te versterken, kan meer dan 100 meter kabel doorlopen. Dit kan problemen geven bij de installatie in grotere gebouwen als de server te ver van de antenne is verwijderd.

Een alternatieve oplossing is om een ​​radio waarnaar wordt verwezen te gebruiken NTP tijdserver. Deze zijn gebaseerd op een aantal nationale tijd- en frequentie radio-uitzendingen die UTC-tijd uitzenden. In Groot-Brittannië wordt het signaal (MSF genaamd) uitgezonden door de National Physics Laboratory in Cumbria, dat de nationale tijdreferentie van het Verenigd Koninkrijk is, zijn er ook vergelijkbare systemen in de VS (WWVB) en in Frankrijk, Duitsland en Japan.

Een radio gebaseerd NTP-server bestaat meestal uit een in rek monteerbare tijdserver en een antenne, bestaande uit een ferrietstaaf in een kunststof omhulsel, die de radio-uitzending van tijd en frequentie ontvangt. Het moet altijd horizontaal onder een rechte hoek in de richting van de transmissie worden gemonteerd voor optimale signaalsterkte. Gegevens worden in pulsen verzonden, 60 een seconde. Deze signalen bieden UTC-tijd tot een nauwkeurigheid van 100-microseconden, maar het radiosignaal heeft een eindig bereik en is gevoelig voor interferentie.

Nieuwjaarsvieringen zullen dit jaar nog een seconde moeten wachten omdat de Internationale Aardrotatie en Reference Systems Service (IERS) hebben besloten om 2008 Leap Second te laten toevoegen.

IERS kondigde in juli in Parijs aan dat een positieve Leap Second aan 2008 zou worden toegevoegd, de eerste sinds december 31, 2005. Sprong seconden werden geïntroduceerd om de onvoorspelbaarheid van de rotatie van de aarde te compenseren en UTC (Coordinated Universal Time) te houden met GMT (Greenwich Meantime).

De nieuwe extra seconde wordt op de laatste dag van dit jaar toegevoegd op 23 uur, 59 minuten en 59 seconden Coordinated Universal Time - 6: 59: 59 pm Eastern Standard Time. 33 Leap Seconds zijn toegevoegd sinds 1972

NTP-server Systemen die tijdsynchronisatie op computernetwerken regelen, worden alle bestuurd door UTC (Coordinated Universal Time). Wanneer een extra seconde aan het eind van het jaar wordt toegevoegd, wordt UTC automatisch als de tweede toegevoegd. #

Of het nu een NTP-server ontvangt een tijdsignaal voor transmissies zoals MSF, WWVB of DCF of van het GPS-netwerk zal het signaal automatisch de Leap Second-mededeling dragen.

Notice of Leap Second van de International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS)

SERVICE INTERNATIONAL DE LA ROTATION TERRESTRE ET DES SYSTEMES DE REFERENTIE

SERVICE DE LA ROTATION TERRESTRE
OBSERVATOIRE DE PARIS
61, Av. de l'Observatoire 75014 PARIS (Frankrijk)
Tel. : 33 (0) 1 40 51 22 26
FAX: 33 (0) 1 40 51 22 91
e-mail: services.iers@obspm.fr
https://hpiers.obspm.fr/eop-pc

Parijs, 4 juli 2008

Bulletin C 36

Aan autoriteiten die verantwoordelijk zijn voor het meten en verspreiden van tijd

UTC-TIJDSTAP
op de 1st van januari 2009

Eind december wordt 2008 met een positieve sprong tweede.
De volgorde van de datums van de UTC tweede markers zal zijn:

2008 december 31, 23h 59m 59s
2008 december 31, 23h 59m 60s
2009 januari 1, 0h 0m 0s

Het verschil tussen UTC en de International Atomic Time TAI is:

van 2006 januari 1, 0h UTC, tot 2009 januari 1 0h UTC: UTC-TAI = - 33s
van 2009 januari 1, 0h UTC, tot nader bericht: UTC-TAI = - 34s

Schrikkelseconden kunnen aan het einde van de maanden december in UTC worden geïntroduceerd

Methoden om de tijd bij te houden zijn in de loop van de geschiedenis veranderd met steeds grotere nauwkeurigheid en zijn de katalysator voor verandering.

De meeste tijdwaarnemingsmethoden zijn van oudsher gebaseerd op de beweging van de aarde rond de zon. Voor millennia is een dag verdeeld in 24 gelijke delen die bekend zijn geworden als uren. Onze tijdsschema's baseren op de rotatie van de aarde is voldoende geweest voor de meeste van onze historische behoeften, maar naarmate de technologie vordert, is de behoefte aan een steeds accurater tijdsschema duidelijk gebleken.

Het probleem met de traditionele methoden werd duidelijk toen de eerste echt nauwkeurige uurwerken - de atoomklok werd ontwikkeld in de 1950's. Omdat deze uurwerken gebaseerd waren op de frequentie van atomen en binnen een seconde om de miljoen jaar nauwkeurig waren, werd al snel ontdekt dat onze dag, die we altijd hadden verondersteld precies 24-uren te zijn, van dag tot dag veranderde.

De invloed van de zwaartekracht van de Maan op onze oceanen zorgt ervoor dat de aarde vertraagt ​​en versnelt tijdens haar rotatie - sommige dagen zijn langer dan 24 uur terwijl andere korter zijn. Hoewel deze kleine verschillen in de lengte van een dag weinig verschil hebben gemaakt voor ons dagelijks leven, heeft deze onnauwkeurigheid consequenties voor veel van onze moderne technologieën zoals satellietcommunicatie en wereldwijde positionering.

Er is een tijdschaal ontwikkeld om de onnauwkeurigheden in de draaiing van de aarde - Coordinated Universal Time (UTC) aan te pakken. Het is gebaseerd op de traditionele 24-uur-aardrotatie die bekend staat als Greenwich Meantime (GMT), maar houdt rekening met de onnauwkeurigheden in de draaiing van de aarde door zogenaamde 'sprongseconden' toe te voegen (of af te trekken).

Aangezien UTC is gebaseerd op de tijd die wordt verteld door atoomklokken het is ongelooflijk accuraat en is daarom aangenomen als de civiele tijdschaal van de wereld en wordt wereldwijd door bedrijven en bedrijven gebruikt.

De meeste computernetwerken kunnen worden gesynchroniseerd met UTC door middel van een toegewezen NTP tijdserver.

Het vertellen van de tijd is niet zo eenvoudig als de meeste mensen denken. In feite de vraag, 'wat is de tijd?' is een vraag die zelfs de moderne wetenschap niet kan beantwoorden. De tijd is volgens Einstein relatief; het is veranderingen doorgeven voor verschillende waarnemers, beïnvloed door dingen als snelheid en zwaartekracht.

Zelfs als we allemaal op dezelfde planeet leven en het verstrijken van de tijd op een vergelijkbare manier ervaren, kan het steeds moeilijker worden om de tijd te vertellen. Onze oorspronkelijke methode om de rotatie van de aarde te gebruiken, is sindsdien onnauwkeurig bevonden omdat de zwaartekracht van de maan ervoor zorgt dat sommige dagen langer zijn dan 24 uur en een paar korter. In feite, toen de vroege dinosaurussen door de aarde zwierven, was een dag slechts 22 uren lang!

Hoewel mechanische en elektronische klokken ons een zekere nauwkeurigheid hebben verschaft, hebben onze moderne technologieën veel nauwkeuriger tijdmetingen vereist. GPS, internethandel en luchtverkeersleiding zijn slechts drie bedrijfstakken verdeeld. De tweede timing is ongelooflijk belangrijk.

Dus hoe houden we de tijd bij? Het gebruik van de rotatie van de aarde is onbetrouwbaar gebleken, terwijl elektrische oscillatoren (kwartsklokken) en mechanische klokken slechts tot op een seconde of twee per dag nauwkeurig zijn. Helaas voor veel van onze technologieën kan een tweede onnauwkeurigheid veel te lang zijn. Bij satellietnavigatie kan het licht 300,000 km afleggen in iets meer dan een seconde, waardoor de gemiddelde sat-nav-eenheid nutteloos is als er één seconde onnauwkeurigheid was.

De oplossing voor het vinden van een nauwkeurige methode om tijd te meten, was het onderzoeken van de zeer kleine - kwantummechanica. Kwantummechanica is de studie van het atoom en zijn eigenschappen en hoe deze op elkaar inwerken. Er werd ontdekt dat elektronen, de kleine deeltjes die baanatomen zijn, het pad veranderden dat ze omlopen en een precieze hoeveelheid energie vrijgeven wanneer ze dat doen.

In het geval van het cesiumatoom gebeurt dit bijna negen miljard keer per seconde en dit aantal verandert nooit en kan dus worden gebruikt als een uiterst betrouwbare methode om de tijd bij te houden. Cesium-atomen zijn din-atoomklokken en in feite is de tweede nu gedefinieerd als iets meer dan 9 miljard cycli van straling van het cesiumatoom.

Atoomklokken zijn de basis voor veel van onze technologieën. De hele wereldeconomie vertrouwt erop met de tijd gerelayeerd door NTP tijdservers op computernetwerken of gestraald door GPS-satellieten; ervoor zorgen dat de hele wereld dezelfde, nauwkeurige en stabiele tijd behoudt.

Een officiële wereldwijde tijdschaal, Coordinated Universal Time (UTC), is ontwikkeld dankzij de atoomklokken waarmee de hele wereld tegelijkertijd binnen enkele duizendsten van een seconde van elkaar kan lopen.

A tijdserver is een veelvoorkomende kantoor-tool, maar waar is het voor?

We zijn allemaal gewend om een ​​andere tijd te hebben dan de rest van de wereld. Wanneer Amerika wakker wordt, gaat Honk Kong naar bed en daarom is de wereld verdeeld in tijdzones. Zelfs in dezelfde tijdzone kunnen er nog steeds verschillen zijn. Op het vasteland van Europa bijvoorbeeld, bevinden de meeste landen zich een uur voor op het Verenigd Koninkrijk vanwege de seizoensklokwisselingen in Groot-Brittannië.

Als het echter om wereldwijde communicatie gaat, kan het hebben van verschillende tijden over de hele wereld problemen veroorzaken, vooral als u tijdgevoelige transacties moet uitvoeren, zoals het kopen of verkopen van aandelen.

Voor dit doel was het door de vroege 1970 duidelijk dat een wereldwijde tijdschaal vereist was. Het werd geïntroduceerd op 1 januari 1972 en werd genoemd GMT - Coordinated Universal Time. UTC wordt bewaard door een atoomklok, maar is gebaseerd op Greenwich Meantime (GMT - vaak UT1 genoemd), dat zelf een tijdschaal is gebaseerd op de rotatie van de aarde. Helaas varieert de aarde in zijn draai, dus UTC verklaart dit door een of twee keer per jaar een seconde toe te voegen (Leap Second).

Hoewel het voor velen controversieel is, zijn schrikkelseconden nodig door astronomen en andere instellingen om te voorkomen dat de dag afdrijft, anders zou het onmogelijk zijn om de positie van de sterren aan de nachtelijke hemel te bepalen.

UTC wordt nu over de hele wereld gebruikt. Het is niet alleen de officiële wereldwijde tijdschaal, maar wordt gebruikt door honderdduizenden computernetwerken over de hele wereld.

Computernetwerken gebruiken a netwerktijdserver om alle apparaten in een netwerk te synchroniseren met UTC. De meeste tijdservers gebruiken het protocol NTP (Network Time Protocol) om tijd te verdelen.

NTP-tijdservers ontvangen de tijd van atoomklokken door langegolfradiozenders van nationale fysicalaboratoria of van het GPS-netwerk (Global Positioning System). GPS-satellieten hebben allemaal een ingebouwde atoomklok die de tijd terug naar de aarde bundelt. Hoewel dit tijdsignaal niet strikt gesproken UTC is (het staat bekend als GPS-tijd) vanwege de nauwkeurigheid van de verzending, wordt het gemakkelijk geconverteerd naar UTC door een GPS NTP-server.

Atoomklokken worden gebruikt voor duizenden toepassingen over de hele wereld. Van het bedienen van satellieten tot zelfs het synchroniseren van een computernetwerk met behulp van een NTP-server, atoomklokken hebben de manier veranderd waarop we de tijd controleren en besturen.

Qua nauwkeurigheid is een atoomklok ongekend. Digitale quartz klokken kunnen een week nauwkeurig zijn en niet meer dan een seconde verliezen, maar een atoomklok kan miljoenen jaren lang de tijd bijhouden zonder te zwerven.

Atoomklokken werken aan het principe van kwantumsprongen, een tak van de kwantummechanica die stelt dat een elektron; een negatief geladen deeltje, cirkelt in een bepaalde vlakte of niveau rond in een kern van een atoom (het midden). Wanneer het voldoende energie absorbeert of vrijgeeft in de vorm van elektromagnetische straling, zal het elektron naar een ander vlak springen - de kwantumsprong.

Door de frequentie van de elektromagnetische straling te meten die overeenkomt met de overgang tussen de twee niveaus, kan het verstrijken van de tijd worden geregistreerd. Cesium-atomen (cesium 133) hebben de voorkeur voor timing omdat ze 9,192,631,770-stralingstralen hebben in elke seconde. Omdat de energieniveaus van het cesiumatoom (de kwantumstandaarden) altijd hetzelfde zijn en zo hoog zijn, is de cesium-atoomklok ongelooflijk precies.

De meest voorkomende vorm van atoomklok die tegenwoordig in de wereld wordt gebruikt, is de cesiumfontein. In dit type klok wordt een wolk van atomen naar een magnetronkamer geprojecteerd en kan deze onder zwaartekracht vallen. Laserstralen vertragen deze atomen naar beneden en de overgang tussen de energieniveaus van het atoom wordt gemeten.

De volgende generatie atoomklokken worden ontwikkeld, gebruik ion-vallen in plaats van een fontein. Ionen zijn positief geladen atomen die kunnen worden ingesloten door een magnetisch veld. Andere elementen zoals strontium worden gebruikt in deze volgende generatie klokken en er wordt geschat dat de potentiële nauwkeurigheid van een strontium ion trap klok 1000 maal die van de huidige atoomklokken kan zijn.

Atoomklokken worden gebruikt door allerlei technologieën; satellietcommunicatie, het Global Positioning System en zelfs de handel via internet is afhankelijk van atoomklokken. De meeste computers worden indirect gesynchroniseerd met een atoomklok door a te gebruiken NTP-server. Deze apparaten ontvangen de tijd van een atoomklok en verspreiden zich over hun netwerken, wat een precieze tijd op alle apparaten garandeert.

Atoomklokken zijn het summum van apparaten voor tijdbewaking. Moderne atoomklokken kunnen de tijd zo nauwkeurig bijhouden dat ze in 100,000,000-jaren (100 miljoen) geen seconde in de tijd verliezen. Vanwege deze hoge nauwkeurigheid zijn atoomklokken de basis voor de tijdschaal van de wereld.

Om mondiale communicatie en tijdgevoelige transacties mogelijk te maken, zoals het kopen van stapels en aandelen, werd een globale tijdschaal ontwikkeld, gebaseerd op de tijd die wordt verteld door atoomklokken, ontwikkeld in 1972. Deze tijdschaal, Coordinated Universal Time (UTC) wordt beheerd en beheerd door de Internationaal Bureau van gewichten en maatregelen (BIPM) die een verzameling van meer dan 230 atoomklokken van 65-laboratoria over de hele wereld gebruiken om een ​​hoge mate van nauwkeurigheid te garanderen.

Atoomklokken zijn gebaseerd op de fundamentele eigenschappen van het atoom, de zogenaamde kwantummechanica. Kwantummechanica suggereert dat een elektron (negatief geladen deeltje) dat om een ​​atoomkern draait zich in verschillende niveaus of baanvlakken kan bevinden, afhankelijk van of ze de juiste hoeveelheid energie absorberen of vrijgeven. Als een elektron voldoende energie heeft geabsorbeerd of vrijgegeven om naar een ander niveau te 'springen', wordt dit een kwantumsprong genoemd.

De frequentie tussen deze twee energietoestanden is wat wordt gebruikt om de tijd te houden. De meeste atoomklokken zijn gebaseerd op het cesiumatoom met 9,192,631,770-stralingsperioden die overeenkomen met de overgang tussen de twee niveaus. Vanwege de nauwkeurigheid van cesiumklokken beschouwt de BIPM nu een tweede om te worden gedefinieerd als 9,192,631,770-cycli van het cesiumatoom.

Atoomklokken worden gebruikt in duizenden verschillende toepassingen waarbij nauwkeurige timing essentieel is. Satellietcommunicatie, luchtverkeersleiding, internethandel en huisartsen vereisen allemaal atoomklokken om de tijd te houden. Atoomklokken kunnen ook worden gebruikt als een methode van het synchroniseren van computernetwerken.

Een computernetwerk met een NTP tijdserver kan een radiotransmissie gebruiken of de signalen die worden uitgezonden door GPS-satellieten (Global Positioning System) als timingbron. Het NTP-programma (of daemon) zorgt er vervolgens voor dat alle apparaten in dat netwerk volgens de tijd van de atoomklok worden gesynchroniseerd met de tijd.

Door een NTP-server gesynchroniseerd met een atoomklok, kan een computernetwerk de identieke gecoördineerde universele tijd uitvoeren als andere netwerken waardoor tijdgevoelige transacties van over de hele wereld kunnen worden uitgevoerd.

NTP-servers worden door computernetwerken gebruikt als timingreferentie voor synchronisatie. Een NTP-server is echt een communicatie-apparaat dat de tijd van een atoomklok ontvangt en deze distribueert. NTP-servers die een directe atoomkloktijd ontvangen, zijn bekend als stratum 1 NTP-servers.

Een stratum 0-apparaat is een atoomklok zelf. Dit zijn zeer dure en delicate machinerieën en zijn alleen te vinden in grootschalige fysicalaboratoria. Helaas zijn er veel regels die bepalen wie toegang heeft tot een stratum 1-server vanwege bandbreedteafwegingen. De meeste stratum 1 NTP-servers zijn opgezet door universiteiten of andere non-profitorganisaties en moeten dus beperken wie er toegang toe heeft.

Gelukkig kunnen stratum 2-tijdservers voldoende nauwkeurigheid bieden als timingbron en elk apparaat dat een tijdsignaal ontvangt kan zelf worden gebruikt als een tijdreferentie (een apparaat ontvangt tijd van een stratum 2-apparaat is een stratum 3-server. een stratum 3-server zijn stratum 4-apparaten en zo verder).

Ntp.org, is de officiële thuisbasis van het NTP-zwembadproject en verreweg de beste plaats om een ​​te vinden openbare NTP-server. Er zijn twee lijsten met openbare servers die beschikbaar zijn in de pool; primaire servers, die de stratum 1-servers weergeeft (waarvan de meeste gesloten zijn) en secundaire die allemaal stratum 2-servers zijn.

Bij gebruik van een openbare NTP-server is het belangrijk om zich aan de toegangsregels te houden, omdat het nalaten hiervan de server kan verstoppen met verkeer en de problemen kunnen aanhouden als de meeste openbare NTP-servers worden ingesteld als vrijgevigheid.

Er zijn enkele belangrijke punten om te onthouden bij het gebruik van een timingbron via internet. Ten eerste kunnen bronnen voor internettiming niet worden geverifieerd. Verificatie is een ingebouwde beveiligingsmaatregel die wordt gebruikt door NTP maar niet beschikbaar is via het net. Ten tweede vereist het gebruik van een internet timingbron een open poort in uw firewall. Een gat in een firewall kan worden gebruikt door kwaadwillende gebruikers en kan een systeem kwetsbaar maken voor aanvallen.

Voor diegenen die een veilige timingbron nodig hebben of wanneer nauwkeurigheid van groot belang is, een toegewijde NTP-server die een timingsignaal ontvangt van ofwel langegolfradiostations of het GPs-netwerk.

NTP (Network Time Protocol) is het meest gebruikte tijdsynchronisatieprotocol op internet. De reden voor het succes is dat het zowel flexibel als uiterst nauwkeurig is (evenals vrij zijn). NTP is ook gerangschikt in een hiërarchische structuur waardoor duizenden machines in staat zijn om een ​​timingsignaal van slechts één te ontvangen NTP-server.

Het is duidelijk dat als duizend machines op een netwerk probeerden om tegelijkertijd een timingsignaal van de NTP-server te ontvangen, het netwerk zou worden uitgeput en de NTP-server onbruikbaar zou worden.

Om deze reden bestaat de NTP-stratum-structuur. Aan de bovenkant van de structuur bevindt zich de NTP-tijdserver die een stratum 1-apparaat is (een stratum 0-apparaat is de atoomklok waaruit de server zijn tijd ontvangt). Onder de NTP-server, meerdere servers of computers ontvangen timinginformatie van het stratum 1-apparaat. Deze vertrouwde apparaten worden stratum 2-servers, die op hun beurt hun timinginformatie distribueren naar een andere laag met computers of servers. Deze worden dan stratum 3-apparaten die op hun beurt timinginformatie kunnen distribueren naar lagere strata (stratum 4, stratum 5 enz.).

In alle NTP kunnen maximaal negen stratum-niveaus worden ondersteund, hoewel hoe verder weg van het originele stratum 1-apparaat ze des te minder nauwkeurig de synchronisatie zijn. Zie dit voor een voorbeeld van hoe een NTP-hiërarchie is ingesteld stratum boom