Временная и частотная передача - Time and frequency transfer

Передача времени и частоты - это схема, в которой несколько сайтов совместно используют точное эталонное время или частоту. Этот метод обычно используется для создания и распространения стандартных шкал времени, таких как Международное атомное время (TAI). Передача времени решает такие проблемы, как астрономические обсерватории, которые коррелируют наблюдаемые вспышки или другие явления друг с другом, а также вышки сотовой связи, координирующие передачу обслуживания при перемещении телефона из одной ячейки в другую.

Было разработано несколько методов, часто позволяющих передавать синхронизацию опорных часов из одной точки в другую, часто на большие расстояния. Точность, приближающаяся к одной наносекунде, во всем мире экономически практична для многих приложений. Радионавигационные системы часто используются в качестве систем передачи времени.

В некоторых случаях в течение определенного периода времени выполняется несколько измерений, а точная синхронизация времени определяется ретроспективно. В частности, временная синхронизация была достигнута путем использования пары радиотелескопов для прослушивания пульсара , при этом передача времени была достигнута путем сравнения временных сдвигов принимаемого сигнала пульсара.

Примеры

Примеры методов передачи времени и частоты включают:

В одну сторону

В односторонней системе передачи времени один конец передает свое текущее время по некоторому каналу связи одному или нескольким приемникам. Приемники при приеме декодируют сообщение и либо просто сообщают время, либо настраивают локальные часы, которые могут предоставлять отчеты о времени задержки между приемами сообщений. Преимущество односторонних систем состоит в том, что они могут быть технически простыми и обслуживать множество приемников, поскольку передатчик не знает приемников.

Главный недостаток односторонней системы передачи времени состоит в том, что задержки распространения канала связи остаются нескомпенсированными, за исключением некоторых передовых систем. Примерами односторонней системы перевода времени являются часы на церковных или городских зданиях и звон их колоколов-указателей времени; шарики времени , сигналы радиочасов, такие как LORAN , DCF77 и MSF ; и, наконец, Глобальная система определения местоположения, которая использует несколько односторонних передач времени с разных спутников, с информацией о местоположении и другими усовершенствованными средствами компенсации задержки, чтобы позволить приемнику компенсировать информацию о времени и местоположении в реальном времени.

Двусторонний

В системе двусторонней передачи времени два одноранговых узла будут передавать и также получать сообщения друг друга, таким образом выполняя две односторонние передачи времени, чтобы определить разницу между удаленными часами и локальными часами. Сумма этих разниц во времени и есть задержка передачи туда и обратно между двумя узлами. Часто предполагается, что эта задержка равномерно распределяется между направлениями между одноранговыми узлами. При этом предположении половина задержки двустороннего передачи - это компенсируемая задержка распространения. Недостатком является то, что задержка двустороннего распространения должна быть измерена и использована для расчета поправки задержки. Эта функция может быть реализована в эталонном источнике, и в этом случае мощность источника ограничивает количество обслуживаемых клиентов, или с помощью программного обеспечения на каждом клиенте. NIST обеспечивает время справочной службы для пользователей компьютеров в сети Интернет, на основе Java - апплеты , загруженную каждым клиентом. Система двусторонней спутниковой передачи времени и частоты (TWSTFT), используемая для сравнения между некоторыми лабораториями времени, использует спутник для общей связи между лабораториями. Протокол сетевого времени использует пакетные сообщения по IP-сети.

Общий вид

Разница во времени между двумя часами может быть определена путем одновременного сравнения каждого тактового сигнала с общим опорным сигналом, который может быть получен на обоих узлах. Пока обе конечные станции получают один и тот же спутниковый сигнал одновременно, точность источника сигнала не имеет значения. Характер принимаемого сигнала не важен, хотя широко распространенные системы синхронизации и навигации, такие как GPS или LORAN, удобны.

Точность передачи таким образом времени обычно составляет 1–10 нс.

Стандарт времени

С появлением GPS многие коммерческие приемники GPS стали использовать высокоточные, но доступные по цене данные . Первоначальная конструкция системы рассчитывала на общую точность синхронизации лучше, чем 340 наносекунд в низкосортном «грубом режиме» и 200 нс в прецизионном режиме. Приемник GPS работает, точно измеряя время прохождения сигналов, полученных от нескольких спутников. Эти расстояния в сочетании геометрически с точной орбитальной информацией определяют местоположение приемника. Точное время - это основа точного определения местоположения по GPS. Время от атомных часов на борту каждого спутника кодируется в радиосигнал; получатель определяет, насколько позже он получил сигнал, чем был отправлен. Для этого местные часы корректируются по времени атомных часов GPS путем решения трех измерений и времени на основе четырех или более спутниковых сигналов. Усовершенствования в алгоритмах приводят к тому, что многие современные недорогие приемники GPS достигают точности выше 10 метров, что подразумевает точность синхронизации около 30 нс. Лабораторные эталоны времени на основе GPS обычно достигают точности 10 нс.

Смотрите также

использованная литература