Cuando echamos un vistazo a nuestros relojes o al reloj de la oficina, solemos dar por hecho que el tiempo que nos dedicamos es el correcto. Podemos observar si nuestros relojes son diez minutos rápidos o lentos, pero presten poca atención si están un segundo o dos fuera.

Sin embargo, durante miles de años, la humanidad ha caminado para llegar cada vez más relojes precisos los beneficios de los cuales son abundantes hoy en nuestra era de navegación por satélite, NTP servidores, Internet y comunicaciones globales.

Para comprender cómo se puede medir el tiempo exacto, primero es importante comprender el concepto de tiempo en sí mismo. El tiempo como se ha medido en la Tierra durante milenios es un concepto diferente del tiempo mismo que, como nos informó Einstein, era parte de la estructura del universo en lo que describió como un espacio-tiempo tetradimensional.

Sin embargo, históricamente hemos medido el tiempo basado no en el paso del tiempo sino en la rotación de nuestro planeta en relación con el Sol y la Luna. Un día se divide en 24 partes iguales (horas), cada una de las cuales se divide en 60 minutos y el minuto se divide en 60 segundos.

Sin embargo, ahora se ha comprendido que medir el tiempo de esta manera no puede considerarse exacto ya que la rotación de la Tierra varía día a día. Todo tipo de variables como fuerzas de marea, huracanes, vientos solares e incluso la cantidad de nieve en los polos afecta la velocidad de rotación de la Tierra. De hecho, cuando los dinosaurios comenzaron a vagar por la Tierra, la duración de un día tal como la medimos ahora solo habría sido de 22 horas.

Ahora basamos nuestra cronometría en la transición de átomos usando relojes atómicos con un segundo basado en períodos 9,192,631,770 de la radiación emitida por la transición hiperfina de un átomo de cesio sin unión en el estado fundamental. Si bien esto puede sonar complicado, en realidad es solo un "tic" atómico que nunca se altera y, por lo tanto, puede proporcionar una referencia muy precisa para basar nuestro tiempo en.

Los relojes atómicos usan esta resonancia atómica y pueden mantener un tiempo tan preciso que un segundo no se pierde ni siquiera en mil millones de años. Todas las tecnologías modernas aprovechan esta precisión que permite muchas de las comunicaciones y el comercio mundial que nos beneficiamos hoy con la utilización de la navegación por satélite, NTP servidores y el control del tráfico aéreo cambiando la forma en que vivimos nuestras vidas.

En una era de relojes atómicos y Servidor NTP el mantenimiento del tiempo ahora es más preciso que nunca con una precisión cada vez mayor que permite muchas de las tecnologías y sistemas que ahora damos por sentados.

Mientras que el cronometraje ha sido siempre una preocupación de la humanidad, solo ha sido en las últimas décadas que la verdadera precisión ha sido posible gracias al advenimiento de la reloj atómico.

Antes del tiempo atómico, los osciladores eléctricos como los que se encuentran en el reloj digital promedio eran la medida más precisa del tiempo y, aunque los relojes electrónicos como estos son mucho más precisos que sus predecesores (los relojes mecánicos, todavía pueden desplazarse hasta un segundo por semana) .

Pero, ¿por qué el tiempo debe ser tan preciso, después de todo, qué tan importante puede ser un segundo? En el día a día de nuestras vidas, un segundo no es tan importante y los relojes electrónicos (e incluso mecánicos) proporcionan un cronometraje adecuado para nuestras necesidades.

En nuestra vida cotidiana, un segundo hace poca diferencia, pero en muchas aplicaciones modernas un segundo puede ser una edad.

La navegación por satélite moderna es un ejemplo. Estos dispositivos pueden ubicar una ubicación en cualquier lugar del planeta a unos pocos metros. Sin embargo, solo pueden hacerlo debido a la naturaleza ultraprecisa de los relojes atómicos que controlan el sistema, ya que la señal horaria enviada desde los satélites de navegación viaja a la velocidad de la luz, que es casi 300,000 km por segundo.

Como la luz puede recorrer una distancia tan grande en un segundo, cualquier reloj atómico que rija un sistema de navegación satelital que estaba a tan solo un segundo de distancia, el posicionamiento sería inexacto en miles de millas, haciendo que el sistema de posicionamiento sea inútil.

Hay muchas otras tecnologías que requieren una precisión similar y también muchas de las formas en que comerciamos y nos comunicamos. Las acciones y las acciones fluctúan hacia arriba y hacia abajo cada segundo y el comercio global requiere que todos en todo el mundo tengan que comunicarse al mismo tiempo.

La mayoría de las redes de computadoras se controlan usando un Servidor NTP (Protocolo de tiempo de red). Estos dispositivos permiten que las redes de computadoras utilicen la misma escala de tiempo basada en reloj atómico UTC (tiempo universal coordinado). Utilizando UTC a través de un servidor NTP, las redes de computadoras se pueden sincronizar en unos pocos milisegundos entre sí.

Organizando Estratos

Los niveles de estratos describen la distancia entre un dispositivo y el reloj de referencia. Por ejemplo, un reloj atómico basado en un laboratorio de física o un satélite de GPS es un dispositivo de estrato 0. UN estrato 1 dispositivo es un servidor de tiempo que recibe el tiempo de un dispositivo de estrato 0 por lo que cualquier Servidor NTP es el estrato 1. Los dispositivos que reciben el tiempo del servidor horario, como computadoras y enrutadores, son dispositivos 2 de estrato.

NTP puede admitir hasta niveles de estrato 16 y, aunque hay una disminución en la precisión, los niveles de estrato más alejados están diseñados para permitir que grandes redes reciban un tiempo de un único servidor NTP sin causar congestión en la red o un bloqueo en el ancho de banda .

Cuando se usa un Servidor NTP es importante no sobrecargar el dispositivo con solicitudes de tiempo, por lo que la red debe dividirse con un número selecto de máquinas que reciban solicitudes de la Servidor NTP (el fabricante del servidor NTP puede recomendar el número de solicitudes que puede manejar). Estos dispositivos 2 de estrato pueden usarse diez como referencias de tiempo para otros dispositivos (que se convierten en dispositivos 3 de estrato) en redes muy grandes, que luego pueden usarse como referencias de tiempo.

Aquí en Galleon Systems, uno de los proveedores líderes de Europa Servidor NTP sistemas, nos gustaría desear a todos nuestros clientes, proveedores e incluso a nuestros competidores una Feliz Navidad y un Feliz Año Nuevo. Esperamos que 2009 sea un año exitoso para todos ustedes.

El tiempo exacto de uso de los relojes atómicos está disponible en Gran Bretaña y en partes del norte de Europa utilizando el Señal de tiempo del reloj atómico de MSF transmitido desde Cumbria, Reino Unido; proporciona la capacidad de sincronizar el tiempo en computadoras y otros equipos eléctricos.

La señal de MSF del Reino Unido es operada por NPL - El laboratorio físico nacional. MSF tiene una alta potencia de transmisión (50,000 vatios), una antena muy eficiente y una frecuencia extremadamente baja (60,000 Hz). A modo de comparación, una emisora ​​de radio AM típica emite a una frecuencia de 1,000,000 Hz. La combinación de alta potencia y baja frecuencia da a las ondas de radio de MSF una gran cantidad de rebote, y esta única estación, por lo tanto, puede cubrir la mayor parte de Gran Bretaña y parte de Europa continental.

Los códigos de tiempo se envían desde MSF utilizando uno de los sistemas más simples posibles, y a una velocidad de datos muy baja de un bit por segundo. La señal 60,000 Hz siempre se transmite, pero cada segundo se reduce significativamente en potencia durante un período de 0.2, 0.5 o 0.8 segundos: • 0.2 segundos de potencia reducida significan un cero binario • 0.5 segundos de potencia reducida es uno binario. • 0.8 segundos de potencia reducida es un separador. El código de tiempo se envía en BCD (decimal codificado en binario) e indica los minutos, las horas, el día del año y el año, junto con la información sobre el horario de verano y los años bisiestos.

El tiempo se transmite usando los bits 53 y los separadores 7, y por lo tanto toma 60 segundos para transmitir. Un reloj o reloj puede contener una antena y un receptor extremadamente pequeños y relativamente simples para decodificar la información en la señal y establecer la hora del reloj con precisión. Todo lo que tienes que hacer es establecer la zona horaria, y el reloj atómico mostrará la hora correcta.

Dedicado servidores de tiempo que están sintonizados para recibir la señal de tiempo de MSF están disponibles. Estos dispositivos conectan una red informática como cualquier otro servidor, solo que estos reciben la señal de sincronización y la distribuyen a otras máquinas en la red usando NTP (Network Time Protocol).

Para recibir y distribuir y autenticar fuente de tiempo UTC, actualmente hay dos tipos de NTP servidor, el GPS NTP servidor y el servidor NTP con referencia de radio. Si bien estos dos sistemas distribuyen UTC de manera idéntica, la forma en que reciben la información de temporización es diferente.

A GPS NTP servidor de tiempo es una fuente ideal de tiempo y frecuencia porque puede proporcionar tiempo altamente preciso en cualquier lugar del mundo utilizando componentes relativamente baratos. Cada satélite de GPS transmite en dos frecuencias L2 para uso militar y L1 para uso de civiles transmitidos a 1575 MHz. Las antenas y receptores GPS de bajo costo ahora están ampliamente disponibles.

La señal de radio transmitida por el satélite puede pasar a través de las ventanas, pero puede ser bloqueada por los edificios por lo que el lugar ideal para una antena de GPS está en un tejado con una buena vista del cielo. Los más satélites que pueden recibir de la mejor será la señal. Sin embargo, las antenas montadas en el techo pueden ser propensos a las huelgas de iluminación u otros transitorios de tensión por lo que un supresor Es muy recomendable que se instala en línea en el cable del GPS.

El cable entre la antena GPS y el receptor también es crítico. La distancia máxima que puede recorrer un cable normalmente solo es de 20-30 metros, pero un cable coaxial de alta calidad combinado con un amplificador GPS colocado en línea para aumentar la ganancia de la antena puede permitir un exceso de cable 100. Esto puede proporcionar dificultades en la instalación en edificios más grandes si el servidor está demasiado lejos de la antena.

Una solución alternativa es usar una radio referenciada NTP servidor de tiempo. Estos se basan en una serie de transmisiones de radio nacionales de tiempo y frecuencia que transmiten la hora UTC. En Gran Bretaña, la señal (llamada MSF) es transmitida por el Nacional de Laboratorio de Física en Cumbria, que sirve como referencia de tiempo nacional del Reino Unido, también hay sistemas similares en los EE. UU. (WWVB) y en Francia, Alemania y Japón.

Una radio basada Servidor NTP por lo general consiste en un servidor de tiempo de montaje en rack y una antena, que consiste en una barra de ferrita dentro de un recinto de plástico, que recibe la hora de radio y la frecuencia de transmisión. Siempre se debe montar horizontalmente en ángulo recto hacia la transmisión para obtener una potencia de señal óptima. Los datos se envían en pulsos, 60 por segundo. Estas señales proporcionan tiempo UTC para una precisión de 100 microsegundos, sin embargo, la señal de radio tiene un rango finito y es vulnerable a la interferencia.

Las celebraciones de Año Nuevo tendrán que esperar otro segundo este año, ya que el Servicio Internacional de Sistemas de Referencia y Rotación de la Tierra (IERS) ha decidido que 2008 incorpore Leap Second.

IERS anunció en París en julio que un positivo Leap Second se agregaría a 2008, el primero desde Dec. 31, 2005. Leap Seconds se introdujeron para compensar la imprevisibilidad de la rotación de la Tierra y para mantener UTC (Tiempo Universal Coordinado) con GMT (Greenwich Meantime).

El nuevo segundo extra se agregará el último día de este año a las horas 23, minutos 59 y 59 segundos Coordinated Universal Time - 6: 59: 59 pm Eastern Standard Time. 33 Leap Seconds se han agregado desde 1972

Servidor NTP los sistemas que controlan la sincronización del tiempo en las redes de computadoras están todos gobernados por UTC (Tiempo Universal Coordinado). Cuando se agrega un segundo adicional al final del año, UTC será automáticamente modificado como el segundo adicional. #

Si una Servidor NTP recibe una señal de tiempo para transmisiones como MSF, WWVB o DCF o de la red de GPS, la señal transmitirá automáticamente el anuncio de Leap Second.

Aviso de Leap Second del Servicio internacional de rotación de tierras y sistemas de referencia (IERS)

SERVICIO INTERNACIONAL DE LA ROTACIÓN TERRESTRE ET DES SYSTEMES DE REFERENCIA

SERVICIO DE LA ROTACIÓN TERRESTRE
OBSERVATOIRE DE PARIS
61, Av. de l'Observatoire 75014 PARIS (Francia)
Tel. : 33 (0) 1 40 51 22 26
FAX: 33 (0) 1 40 51 22 91
correo electrónico: services.iers@obspm.fr
https://hpiers.obspm.fr/eop-pc

París, julio 4 2008

Boletín C 36

A las autoridades responsables de la medición y distribución del tiempo

UTC TIME STEP
en el 1st de enero 2009

Un salto de segundo positivo se introducirá a fines de diciembre en 2008.
La secuencia de fechas de los segundos marcadores UTC será:

2008 December 31, 23h 59m 59s
2008 December 31, 23h 59m 60s
2009 January 1, 0h 0m 0s

La diferencia entre UTC y el TAI del Tiempo Atómico Internacional es:

desde 2006 enero 1, 0h UTC, hasta 2009 enero 1 0h UTC: UTC-TAI = - 33
desde 2009 enero 1, 0h UTC, hasta nuevo aviso: UTC-TAI = - 34s

Los segundos intercalares se pueden introducir en UTC al final de los meses de diciembre

A GPS servidor de tiempo es realmente un dispositivo de comunicación. Su objetivo es recibir una señal de tiempo y luego distribuirla entre todos los dispositivos en una red. Los servidores de tiempo a menudo se llaman cosas diferentes de servidor de tiempo de red, servidor de hora de GPS, servidor de hora de radio y servidor NTP.

La mayoría de los servidores de tiempo usan el protocolo NTP (Network Time Protocol). NTP es uno de los protocolos más antiguos de Internet y lo utilizan la mayoría de las máquinas que usan un servidor horario. NTP a menudo se instala, en una forma básica, en la mayoría de los sistemas operativos.

A GPS servidor de tiempo, como sugieren los nombres, recibe una señal de sincronización del Red de GPS. Los satélites GPS no son nada más que relojes en órbita. A bordo de cada satélite de GPS se encuentra un reloj atómico. El tiempo ultra preciso de este reloj es el que se transmite desde el satélite (junto con la posición del satélite).

Un sistema de navegación por satélite funciona al recibir la señal horaria de tres o más satélites y al calcular la posición de los satélites y cuánto tardan las señales en llegar, puede triangular una posición.

Un servidor de tiempo de GPS necesita incluso menos información y solo se necesita un satélite para recibir una referencia de tiempo. La antena de un servidor de tiempo GPS recibirá una señal de sincronización de uno de los satélites en órbita 33 a través de la línea de visión, por lo que el mejor lugar para reparar la antena es el techo.

Más dedicado Servidores de tiempo NTP GPS requieren un buen número de horas 48 para localizar y obtener una solución estable en un satélite, pero una vez que lo tienen, es raro que se pierda la comunicación.

El tiempo transmitido por los satélites GPS se conoce como tiempo GPS y, aunque difiere del horario universal oficial UTC (Tiempo Universal Coordinado) ya que ambos se basan en el tiempo atómico (TAI), el tiempo del GPS se convierte fácilmente por NTP.

A menudo se hace referencia a un servidor horario GPS como un dispositivo 1 NTP de estrato, un dispositivo 2 de estrato es una máquina que recibe el tiempo del servidor horario GPS. Los dispositivos Stratum 2 y stratum 3 también se pueden usar como servidores de tiempo y, de esta manera, un único servidor de tiempo GPS puede funcionar como fuente de sincronización para una cantidad ilimitada de computadoras y dispositivos, siempre que la jerarquía de NTP es seguido.

Los relojes atómicos son el pináculo de los dispositivos de mantenimiento del tiempo. Los relojes atómicos modernos pueden mantener el tiempo con tanta precisión que en 100,000,000 años (100 millones) no pierden ni un segundo en el tiempo. Debido a este alto nivel de precisión, los relojes atómicos son la base de la escala de tiempo del mundo.

Para permitir la comunicación global y las transacciones sensibles al tiempo, como la compra de pilas y participaciones, una escala de tiempo global, basada en el tiempo contado por los relojes atómicos, se desarrolló en 1972. Esta escala de tiempo, Tiempo Universal Coordinado (UTC) es gobernado y controlado por el Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM) que usan una constelación de relojes atómicos 230 de los laboratorios 65 de todo el mundo para garantizar altos niveles de precisión.

Los relojes atómicos se basan en las propiedades fundamentales del átomo, conocidas como mecánica cuántica. La mecánica cuántica sugiere que un electrón (partícula con carga negativa) que orbita el núcleo de un átomo puede existir en diferentes niveles o planos en órbita, dependiendo de si absorben o liberan la cantidad correcta de energía. Una vez que un electrón ha absorbido o liberado suficiente energía como para 'saltar' a otro nivel, esto se conoce como salto cuántico.

La frecuencia entre estos dos estados de energía es lo que se usa para mantener el tiempo. La mayoría de los relojes atómicos se basan en el átomo de cesio que tiene períodos 9,192,631,770 de radiación correspondientes a la transición entre los dos niveles. Debido a la precisión de los relojes de cesio, el BIPM ahora considera que un segundo se define como ciclos 9,192,631,770 del átomo de cesio.

Los relojes atómicos se usan en miles de aplicaciones diferentes donde el tiempo preciso es esencial. La comunicación satelital, el control del tráfico aéreo, el comercio por internet y los médicos generales requieren relojes atómicos para mantener el tiempo. Los relojes atómicos también se pueden usar como un método de sincronizar redes de computadoras.

Una red informática que usa un NTP servidor de tiempo puede usar una transmisión de radio o las señales emitidas por satélites GPS (Sistema de Posicionamiento Global) como una fuente de temporización. El programa NTP (o demonio) se asegurará de que todos los dispositivos en esa red se sincronizarán a la hora indicada por el reloj atómico.

Usando un Servidor NTP sincronizado con un reloj atómico, una red informática puede ejecutar el tiempo universal coordinado idéntico a otras redes que permiten realizar transacciones sensibles al tiempo desde todo el mundo.

NTP (Network Time Protocol) es el protocolo de sincronización de tiempo más utilizado en Internet. El motivo de su éxito es que es flexible y altamente preciso (además de gratuito). NTP también está organizado en una estructura jerárquica que permite que miles de máquinas puedan recibir una señal de sincronización desde solo una Servidor NTP.

Obviamente, si mil máquinas en una red intentan recibir una señal de sincronización del servidor NTP al mismo tiempo, la red se embotellará y el servidor NTP se volverá inútil.

Por esta razón, existe el estrato NTP. En la parte superior del árbol está el servidor de tiempo NTP, que es un dispositivo 1 de un estrato (un dispositivo 0 de estrato es el reloj atómico del que el servidor recibe su tiempo). Bajo el Servidor NTP, varios servidores u ordenadores reciben información de temporización desde el dispositivo 1 del estrato. Estos dispositivos confiables se convierten en servidores 2 de estrato, que a su vez distribuyen su información de temporización a otra capa de computadoras o servidores. Estos se convierten luego en dispositivos 3 de estratos que a su vez pueden distribuir información de temporización a estratos inferiores (estrato 4, estrato 5, etc.).

En total, NTP puede admitir hasta nueve niveles de estrato, aunque cuanto más alejados estén del estrato 1 original, menos precisa es la sincronización. Para ver un ejemplo de cómo se configura una jerarquía NTP, consulte este árbol de estrato