Het GPS-systeem is bekend bij de meeste mensen. Veel auto's hebben nu een GPS-satellietnavigatieapparaat in hun auto, maar er is meer aan het Global Positioning System dan alleen bewegwijzering.

Het Global Positioning System is een constellatie van meer dan dertig satellieten die allemaal rond de wereld draaien. Het GPS-satellietnetwerk is zo ontworpen dat er op elk moment ten minste vier satellieten boven het hoofd hangen - waar ter wereld je ook bent.

Aan boord van elke GPS-satelliet bevindt zich een uiterst precieze atoomklok en het is de informatie van deze klok die door de GPS-uitzendingen wordt verzonden, die door triangulatie (gebruikmakend van het signaal van meerdere satellieten) een satellietnavigatie-ontvanger uw positie kan bepalen.

Maar deze ultra precieze timing signalen hebben een ander gebruik, niet bekend bij veel gebruikers van GPS-systemen. Omdat de timingsignalen van de GPS-atoomklokken zijn zo nauwkeurig dat ze een goede bron van tijd zijn voor het synchroniseren van allerlei technologieën - van computernetwerken tot verkeerscamera's.

Om de GPS-timingsignalen te gebruiken, wordt vaak een GPS-tijdserver gebruikt. Deze apparaten gebruiken NTP (Network Time Protocol) om het te distribueren GPS-timingbron naar alle apparaten op het NTP-netwerk.

NTP controleert regelmatig de tijd op alle systemen in zijn netwerk en past deze overeenkomstig aan als deze is afgedaald naar wat de oorspronkelijke GPS-timingbron is.

Omdat GPS overal ter wereld beschikbaar is, biedt het een erg handige bron van tijd voor veel technologieën en toepassingen, die ervoor zorgen dat alles wat wordt gesynchroniseerd met de GPS-timingbron zo accuraat mogelijk blijft.

Een GPS NTP-server kan honderden en duizenden apparaten synchroniseren, inclusief routers, pc's en andere hardware, waardoor het hele netwerk perfect gecoördineerde tijd in beslag neemt.

NTP (Network Time Protocol) is misschien wel het oudste en meest gebruikte protocol dat door computers wordt gebruikt en toch is het waarschijnlijk het minst begrepen.

NTP wordt gebruikt door bijna alle computers, netwerken en andere apparaten die zijn betrokken bij communicatie via internet of interne netwerken. Het werd ontwikkeld in de allereerste stadia van het internet toen duidelijk werd dat er een methode nodig was om nauwkeurigheid over afstand te garanderen.

Het protocol werkt door een enkele tijdbron te selecteren, waarvan NTP de mogelijkheid heeft om de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid vast te stellen, die het vervolgens rond elk apparaat op het NTP-netwerk distribueert.

Elk apparaat wordt regelmatig vergeleken met deze referentieklok en aangepast als er een drift wordt opgemerkt. Een versie van NTP is nu geïmplementeerd met vrijwel elk besturingssysteem, waardoor elke machine kan worden gesynchroniseerd met een enkele tijdbron.

Het is duidelijk dat als elk netwerk ter wereld een andere tijdbron als referentie heeft gekozen, de reden voor al deze synchronisatie verloren zou gaan.

Gelukkig is er een wereldwijde tijdschaal ontwikkeld op basis van een internationaal consortium van atoomklokken om een ​​enkele tijdsbron te bieden voor wereldwijde synchronisatie.

GMT (Coordinated Universal Time) wordt wereldwijd door computernetwerken als tijdreferentie gebruikt, wat betekent dat elk apparaat dat met UTC is gesynchroniseerd met NTP, in feite wordt gesynchroniseerd met elk netwerk dat UTC als basistijd gebruikt.

Er zijn veel verschillende methoden waarmee NTP toegang heeft tot de UTC-tijd. Het internet is een gebruikelijke locatie, hoewel dit wel beveiligingsproblemen en firewallproblemen biedt. Een meer veilige (en accurate) methode is om een ​​dedicated te gebruiken NTP tijdserver die de tijd neemt van externe bronnen zoals het GPS-netwerk (GPS werkt door het uitzenden van een atoomklok-tijdstempel dat gemakkelijk wordt omgezet in UTC door een NTP-server).

Met NTP, een speciale tijdserver en toegang tot UTC kan een heel netwerk worden gesynchroniseerd tot binnen een paar milliseconden van de universele tijd, waardoor een veilig en nauwkeurig netwerk wordt geboden dat volledig synchroon is met andere netwerken over de hele wereld.

Atoomklokken zijn zonder twijfel de meest nauwkeurige tijdsdelen op het oppervlak van de planeet. In feite de nauwkeurigheid van een atoomklok in onvergelijkbaar met een andere chronometer, horloge of klok.

Hoewel een atoomklok niet eens een seconde in de tijd in duizenden of duizenden jaren verloren gaat, is je gemiddelde digitale horloge misschien binnen een paar dagen een seconde kwijt, wat na een paar weken of maanden betekent dat je horloge traag of snel na enkele minuten.

Hetzelfde kan ook gezegd worden voor de systeemklok die uw computer bestuurt. Het enige verschil is dat computers nog sterker op tijd vertrouwen dan wijzelf.

Bijna alles wat een computer doet is afhankelijk van tijdstempels, van werk opslaan tot het uitvoeren van applicaties, debuggen en zelfs e-mails zijn allemaal afhankelijk van tijdstempels, wat een probleem kan zijn als de klok op je computer te snel of te langzaam loopt, omdat er vaak fouten kunnen optreden, vooral als je communiceert met een andere computer of een ander apparaat.

Gelukkig zijn de meeste pc's eenvoudig te synchroniseren met een atoomklok, wat betekent dat ze nauwkeurig kunnen zijn, aangezien deze krachtige tijdregistratie-apparaten ervoor zorgen dat alle taken die door uw pc worden uitgevoerd, perfect synchroon zijn met elk apparaat waarmee u communiceert.

In de meeste pc-besturingssystemen is een ingebouwd protocol (NTP) kan de pc communiceren met een tijdserver die is verbonden met een atoomklok. In de meeste versies van Windows is dit toegankelijk via de datum- en tijdbesturingsinstelling (dubbelklik op de klok rechtsonder).

Voor zakelijke machines of netwerken waarvoor een veilige en nauwkeurige tijdsynchronisatie is vereist, zijn online tijdservers echter niet veilig of nauwkeurig genoeg om ervoor te zorgen dat uw netwerk niet kwetsbaar is voor beveiligingsfouten.

Echter, NTP tijdservers die de tijd ontvangen direct van atomaire klokken zijn beschikbaar die hele netwerken kunnen synchroniseren. Deze apparaten ontvangen een uitgezonden tijdstempel dat wordt verspreid door nationale laboratoria voor fysische fysica of via het GPS-satellietnetwerk.

NTP-servers volledige netwerken in staat stellen om allemaal exact gesynchroniseerde tijd te hebben die zo nauwkeurig en veilig is als menselijk mogelijk is.

Atoomklokken zijn veel onderschatte technologieën. Hun ontwikkeling heeft een revolutie teweeggebracht in de manier waarop we leven en werken en heeft technologieën mogelijk gemaakt die zonder hen onmogelijk zouden zijn.

Satellietnavigatie, mobiele telefoons, GPS, internet, luchtverkeersleiding, verkeerslichten en zelfs CCTV-camera's zijn afhankelijk van de ultra nauwkeurige tijdregistratie van een atoomklok.

De nauwkeurigheid van een atoomklok is niet te vergelijken met andere apparaten voor tijdbewaking, omdat ze in honderdduizenden jaren niet eens een seconde afdrijven.

Maar atoomklokken zijn grote gevoelige apparaten die een team van ervaren technici en optimale omstandigheden nodig hebben, zoals die in een natuurkundig laboratorium. Dus hoe profiteren al deze technologieën van de hoge precisie van een atoomklok?

Het antwoord is vrij eenvoudig, de controllers van atoomklokken, meestal nationale fysica laboratoria, zenden via langegolf radio de tijdsignalen uit die hun ultra precieze klokken produceren.

Om deze tijdsignalen te ontvangen, servers die het tijdsynchronisatieprotocol gebruiken NTP (Network Time Protocol) worden gebruikt voor het ontvangen en distribueren van deze tijdstempels.

NTP tijdservers, ook wel netwerktijdservers genoemd, zijn een veilige en nauwkeurige methode om ervoor te zorgen dat elke technologie nauwkeurige atoomklokken maakt. Deze tijdsynchronisatie-apparaten kunnen afzonderlijke apparaten of volledige netwerken van computers, routers en andere apparaten synchroniseren.

NTP-servers die GPS-signalen gebruiken om de tijd van de atoomkloksatellieten te ontvangen, worden ook vaak gebruikt. Deze NTP GPS-tijd servers zijn even nauwkeurig als die de tijd krijgen van fysica laboratoria, maar gebruiken het zwakkere, zichtbare zicht GPS-signaal als hun bron.

GPS is niet de enige technologie die afhankelijk is van atoomklokken. De hoge mate van nauwkeurigheid die wordt geleverd door atoomklokken worden gebruikt in andere cruciale technologieën die we elke dag als vanzelfsprekend beschouwen.

Luchtverkeersleiding Niet alleen zijn alle vliegtuigen en vliegtuigen nu uitgerust met GPS, zodat piloten en grondpersoneel hun exacte locatie weten, maar atoomklokken worden ook gebruikt door luchtverkeersleiders die nauwkeurige en nauwkeurige metingen en tijd tussen vliegtuigen nodig hebben.

Verkeerslichten en wegcongestiesystemen - Verkeerslichten zijn een ander systeem dat afhankelijk is van atoomkloktiming. Nauwkeurigheid en synchronisatie zijn van vitaal belang voor verkeerslichtsystemen omdat kleine synchronisatiefouten kunnen leiden tot dodelijke ongevallen.

Congestiecamera's en andere systemen zoals parkeermeters maken ook gebruik van atoomklokken als basis voor hun tijdregistratie omdat dit juridische problemen bij het maken van strafmeldingen voorkomt.

CCTV - Gesloten televisiecircuits is een andere grootschalige gebruiker van atoomklokken. CCTV-camera's worden vaak gebruikt in de strijd tegen criminaliteit, maar als bewijsmateriaal zijn ze niet effectief in een rechtbank, tenzij kan worden aangetoond dat de timinginformatie op de CCTV-camera juist is. Als dit niet gebeurt, kan dit ertoe leiden dat criminelen aan vervolging ontsnappen, omdat het bewijs dat het op het tijdstip en de datum van het misdrijf was, ondanks de identificatie door de camera niet kan worden verduidelijkt zonder nauwkeurigheid en synchronisatie.

Internet - Veel van de applicaties die we nu aan het internet toevertrouwen, worden alleen mogelijk gemaakt dankzij atoomklokken. Online handelen, internetbankieren en zelfs online veilinghuizen hebben allemaal behoefte aan nauwkeurige en gesynchroniseerde tijd.

Stelt u zich eens voor dat u uw spaargeld van uw bankrekening alleen neemt als u merkt dat u ze weer kunt opnemen, omdat een andere computer een langzamere klok heeft of zich alleen aanbiedt op een internetveilingsite om uw bod te laten afwijzen door een bod dat vóór u kwam omdat het op een computer met een langzamere klok.

Het gebruik van atoomklokken als bron voor tijd is relatief eenvoudig voor veel technologieën. Radiosignalen en zelfs de GPS-uitzendingen kunnen worden gebruikt als een bron van atoomkloktijd en voor computersystemen, het protocol NTP (Network Time Protocol) zorgt ervoor dat elk groot netwerk perfect op elkaar wordt afgestemd. Dedicated NTP tijdservers worden over de hele wereld gebruikt in technologieën en toepassingen die een precieze tijd vereisen.

Atoomklokken zijn de meest nauwkeurige tijdwaarnemingssystemen die de mens kent. Hun nauwkeurigheid is onvergelijkbaar met andere klokken en chronometers, terwijl zelfs de meest geavanceerde elektronische klok elke week of twee met een seconde zal afdrijven, de meest moderne atoomklokken kan duizenden jaren blijven draaien en zelfs een fractie van een seconde niet verliezen.

De nauwkeurigheid van een atoomklok komt overeen met wat ze gebruiken als basis voor tijdmeting. In plaats van te vertrouwen op een elektronische stroom die door een kristal loopt, zoals een elektronische klok, gebruikt een atoomklok de hyperfijne overgang van een atoom in twee energietoestanden. Hoewel dit misschien gecompliceerd klinkt, is het gewoon een onwankelbare nagalm die 9 miljard keer per seconde, elke seconde 'overhaalt'.

Maar waarom zo'n nauwkeurigheid echt nodig en in welke technologieën worden atoomklokken gebruikt?

Het is door de technologieën te onderzoeken die gebruikmaken van atoomklokken, die we kunnen zien waarom zulke hoge nauwkeurigheidsniveaus vereist zijn.

GPS - Satellietnavigatie

Satellietnavigatie is nu een enorme industrie. Eens slechts een technologie voor militairen en vliegeniers, wordt GPS-satellietnavigatie nu gebruikt door weggebruikers over de hele wereld. De navigatie-informatie van satellietnavigatiesystemen zoals GPS is echter uitsluitend afhankelijk van de nauwkeurigheid van atoomklokken.

GPS werkt door triangulatie van verschillende tijdsignalen die worden uitgevoerd vanaf atoomklokken aan boord van de GPS-satellieten. Door uit te werken wanneer het timingsignaal uit de satelliet werd vrijgegeven, kan de satellietnavigatie-ontvanger precies aangeven hoe ver weg het van de satelliet is en met behulp van meerdere signalen berekenen waar het zich in de wereld bevindt.

Omdat deze timingsignalen met de snelheid van het licht bewegen, kan slechts één seconde onnauwkeurigheid binnen de tijdsignalen ertoe leiden dat de informatie die wordt uitgezonden duizenden kilometers ver weg is. Het is een bewijs van de nauwkeurigheid van GPS-atoomklokken dat op dit moment een ontvanger voor satellietnavigatie tot op vijf meter nauwkeurig is.

Synchronisatie is van vitaal belang voor de meeste computernetwerken. Tijdstempels zijn de enige referentie die een computer kan gebruiken om te analyseren wanneer en of processen of toepassingen zijn voltooid. Gesynchroniseerde tijdstempels zijn ook van vitaal belang voor beveiliging, foutopsporing en foutenregistratie.

Het niet voldoende onderhouden van een netwerk kan tot allerlei problemen leiden. Aanvragen kunnen niet worden gestart, tijdgevoelige transacties mislukken en fouten en gegevensverlies worden normaal.

Het zorgen voor synchronisatie, ongeacht de grootte van het netwerk, is echter eenvoudig en niet duur, dankzij de speciale netwerktijdserver en het tijdprotocol. NTP.

Network Time Protocol (NTP)

NTP bestaat al langer dan het internet, maar is het meest gebruikte synchronisatieprotocol. NTP is gratis te gebruiken en maakt synchronisatie zeer eenvoudig. Het werkt door het opnemen van een enkele bron (of meerdere) en verdeelt deze over het netwerk. Het behoudt hoge nauwkeurigheidsniveaus, zelfs wanneer het het oorspronkelijke tijdsignaal verliest en kan beoordelen hoe nauwkeurig elke tijdsreferentie is.

NTP Time Server

Deze zijn er in verschillende vormen. Ten eerste zijn er een aantal virtuele tijdservers op internet die gratis tijd verdelen. Omdat ze op het internet zijn, neemt een netwerk echter het risico om een ​​firewallpoort open te laten voor deze tijdcommunicatie. Ook is er geen controle over het tijdsignaal, dus als het uitvalt (of onstabiel of geheel onnauwkeurig wordt), kan uw netwerk zonder voldoende synchronisatie worden gelaten.

Toegewijd NTP tijdservers gebruik GPS- of radioreferenties om de tijd te ontvangen. Dit is veel veiliger en omdat GPS- en radiosignalen zoals WWVB (vanaf NIST) worden gegenereerd door atoomklokken daar is nauwkeurigheid ongeëvenaard.

Omdat het NTP-protocol hiërarchisch is, betekent dit ook dat er maar één dedicated tijdserver moet worden gebruikt voor een netwerk, ongeacht de grootte, aangezien andere apparaten in het netwerk als tijdservers kunnen werken nadat rece9ved de tijd van de primaire NTP-server.

Procedure

U ontvangt een e-mail van STO Garant (info@sto-garant.nl) met informatie over het voldoen van de betaling voor uw boeking. Voor alle boekingen geldt dat het volledige boekingsbedrag voor aanvang van de boeking betaald dient te zijn aan de derdengeldenrekening. National Physical Laboratory heeft deze week (donderdag) gepland onderhoud aangekondigd, wat betekent dat het MSF60kHz tijd- en frequentiesignaal tijdelijk zal worden uitgeschakeld om het onderhoud veilig te laten verlopen op het Anthorn radiostation in Cumbria.

Normaal gesproken duren deze geplande onderhoudsperioden slechts enkele uren en mogen ze geen overlast veroorzaken voor iedereen die vertrouwt op het MSF-signaal voor timingtoepassingen.
NTP (Network Time Protocol) is goed geschikt voor deze tijdelijke signaalverliezen en weinig als er geen drift door zou moeten worden ervaren NTP tijdserver gebruiker.

Er zijn echter een aantal gebruikers op hoog niveau van netwerktijdservers of kunnen zich zorgen maken over de nauwkeurigheid van hun technologie tijdens deze geplande perioden zonder signaal. Er is nog een andere oplossing om te zorgen dat er altijd een continu, veilig en even nauwkeurig tijdsignaal wordt gebruikt.

GPS, meestal gebruikt voor navigatie en bewegwijzering, het is eigenlijk een op atomaire klokken gebaseerde technologie. Elk van de GPS-satellieten zendt een signaal uit vanaf hun ingebouwde atoomklok die wordt gebruikt door satellietnavigatieapparaten die de locatie door middel van triangulatie uitwerken.

Deze GPS-signalen kunnen ook worden ontvangen door een GPS NTP tijdserver. Net zoals MSF of andere radiosignaaltijdservers het externe signaal van de Anthorn-zender ontvangen, kunnen GPS-tijdservers dit nauwkeurige en externe signaal van de satellieten ontvangen.

In tegenstelling tot de radio-uitzendingen mag GPS nooit dalen, hoewel het soms onpraktisch kan zijn om het signaal te ontvangen, omdat een GPS-antenne een duidelijk zicht op de lucht nodig heeft en daarom bij voorkeur op het dak moet staan.

Voor degenen die er dubbel zeker van willen zijn dat er nooit een periode is waarin een signaal niet wordt ontvangen door de NTP-server, een dubbele tijdserver kan worden gebruikt. Deze halen zowel radio- als GPS-uitzendingen op en de onboard NTP-daemon berekent de meest nauwkeurige tijd van beide.

Een toename van GPS-aanvallen veroorzaakt enige bezorgdheid onder de wetenschappelijke gemeenschap. GPS, terwijl een zeer nauwkeurig en betrouwbaar systeem voor het verzenden van tijd en positie-informatie, vertrouwt op zeer zwakke signalen die worden gehinderd door interferentie van de aarde.

Zowel onopzettelijke interferentie, zoals van piratenradiostations of opzettelijk opzettelijk 'vastlopen' door criminelen, is nog steeds zeldzaam, maar omdat de technologie die GPS-signalen kan belemmeren sneller beschikbaar wordt, wordt de situatie naar verwachting nog erger.

En hoewel de gevolgen van signaalstoring van het GPS-systeem voor de hand liggende resultaten kunnen hebben voor mensen die het gebruiken voor navigatie (op de verkeerde locatie terechtkomen of verdwalen), kan dit ernstige en diepgaande gevolgen hebben voor de technologieën die voor tijd van GPS afhankelijk zijn signalen.

Zoals zoveel technologieën nu vertrouwen GPS-timingsignalen van telefoonnetwerken, internet, bank- en verkeerslichten en zelfs ons elektriciteitsnet kan elke signaalstoring, hoe kort ook, tot ernstige problemen leiden.

Het grootste probleem met het GPS-signaal is dat het erg zwak is en omdat het afkomstig is van ruimtegebonden satellieten, kan er weinig worden gedaan om het signaal te versterken, zodat elke vergelijkbare frequentie die in een lokaal gebied wordt uitgezonden gemakkelijk GPS kan overstemmen.

GPS is echter niet de enige nauwkeurige en veilige methode om de tijd van een atoomklokbron te ontvangen. Veel nationale fysica laboratoria van over de hele wereld zenden atoomkloksignalen uit via radiogolven (meestal lange golf). In de VS worden deze signalen uitgezonden door NIST (National Institute for Standards and Time (bekend als WWVB) terwijl in het VK het AZG-signaal wordt uitgezonden door NPL (Nationaal Fysisch Laboratorium).

Dual time servers die kan ontvangen beide signalen zijn beschikbaar en zijn een veiligere weddenschap voor een high-tech bedrijf dat zich niet kan veroorloven om het risico te lopen een tijdsignaal te verliezen.

De atoomklok is geen recente uitvinding. Ontwikkeld in de 1950's, biedt de traditionele cesium-gebaseerde atoomklok ons ​​nauwkeurige tijd voor een halve eeuw.

Procedure

U ontvangt een e-mail van STO Garant (info@sto-garant.nl) met informatie over het voldoen van de betaling voor uw boeking. Voor alle boekingen geldt dat het volledige boekingsbedrag voor aanvang van de boeking betaald dient te zijn aan de derdengeldenrekening. cesium-atoomklok is het fundament van onze tijd geworden - letterlijk. De Internationaal systeem van eenheden (SI) definieer een seconde als een bepaald aantal oscillaties van het atoom cesium en atoomklokken beheersen veel van de technologieën die we dagelijks gebruiken: internet, satellietnavigatie, luchtverkeersleiding en verkeerslichten om maar een naam te geven een paar.

Recente ontwikkelingen in optische quantumklokken die gebruikmaken van enkele atomen van metalen zoals aluminium of strontium, zijn duizenden malen nauwkeuriger dan traditionele atoomklokken. Om dit in perspectief te plaatsen, de beste cesium-atoomklok zoals gebruikt door instituten zoals NIST (National Institute for Standards and Time) of NPL (National Physical Laboratory) om de wereldwijde tijdschaal van de wereld te besturen. GMT (Coordinated Universal Time), is nauwkeurig tot binnen een seconde per 100 miljoen jaar. Deze nieuwe quantum-optische klokken zijn echter elke 3.4 miljard jaar nauwkeurig tot een seconde - bijna net zo lang als de aarde oud is.

Voor de meeste mensen ontvangt hun enige ontmoeting met een atoomklok zijn tijdsignaal a netwerktijdserver or NTP-apparaat (Network Time Protocol) voor het synchroniseren van apparaten en netwerken en deze atoomkloksignalen worden gegenereerd met cesiumklokken.

En totdat de wetenschappers van de wereld een enkel atoom kunnen afspreken om cesium en een enkel klokontwerp te vervangen om UTC te behouden, kan niemand van ons profiteren van deze ongelooflijke nauwkeurigheid.