Salian tcp/ip, aya seueur cara pikeun nyingkronkeun waktos. Sababaraha di antarana ngan merlukeun telepon biasa, sedengkeun nu sejenna merlukeun parabot éléktronik mahal, langka tur sénsitip. Infrastruktur éksténsif sistem sinkronisasi waktos kalebet observatorium, lembaga pamaréntahan, stasiun radio, konstelasi satelit sareng seueur deui.
Dinten ieu kami bakal ngabejaan ka maneh kumaha waktos sinkronisasi jalan tanpa Internet sarta kumaha carana sangkan "satelit" server NTP kalawan leungeun maranéhna sorangan.
Panyiaran radio gelombang pondok
Di Amérika Serikat, NIST ngirimkeun waktos sareng frékuénsi anu tepat dina gelombang radio 2.5, 5, 10, 15 sareng 20 MHz ti WWVH di Fort Collins, Colorado, sareng dina 2.5, 5, 10 sareng 15 MHz ti WWVH di Kauai. Nagara Hawaii . Kode waktu dikirimkeun dina interval 60 detik dina 1 bps. ngagunakeun modulasi lebar pulsa dina subcarrier 100 Hz.
Déwan Panalungtikan Nasional (NRC) Kanada nyebarkeun inpormasi waktos sareng frekuensi dina 3.33, 7.85 sareng 14.67 MHz ti CHU di Ottawa, Ontario.
Format siaran WWVH
Rambatan sinyal ti stasiun gelombang pondok biasana lumangsung ku pantulan ti lapisan luhur ionosfir. Pangiriman sinyal tiasa ditampi dina jarak anu jauh, tapi akurasi waktosna aya dina urutan hiji milidetik.
Standar NTPv4 ayeuna kalebet supir audio pikeun WWV, WWVH sareng CHU.
Panyiaran radio gelombang panjang
NIST ogé ngirimkeun waktos sareng frékuénsi anu tepat dina radio gelombang panjang dina 60 kHz ti Boulder, Colorado. Aya stasion séjén anu ngirimkeun sinyal waktos dina gelombang panjang.
Tanda telepon sareng lokasi
Frékuénsi (kHz)
Daya (kW)
WWVB Fort Collins, Colorado, AS
60
50
DCF77 Mainflingen, Jérman
77.5
30
MSF Rugbi, Britania Ageung
60>
50
HBG Prangins, Swiss
75
20
JJY Fukushima, Jepang
40
50
JJY Saga, Jepang
60
50
Stasion Waktu Standar Frékuénsi Low
Kode waktu dikirimkeun dina interval 60 detik dina 1 bps, kawas stasiun gelombang pondok. Format pangiriman data ogé sami pikeun duanana standar. Sinyal ngarambat ngaliwatan lapisan handap ionosfir, nu kawilang stabil sarta boga variasi poean bisa diprediksi dina luhurna. Hatur nuhun kana prediksi lingkungan fisik ieu, akurasi naek ka 50 μs.
Format siaran WWVB
Satelit lingkungan operasional geostasioner
Di AS, NIST ogé ngirimkeun data waktos sareng frékuénsi anu tepat dina kirang langkung 468 MHz ti Satelit Lingkungan Operasional Geostasioner (GOES). Kodeu waktos alternates sareng pesen anu dianggo pikeun polling sensor jauh. Ieu diwangun ku 60 BCD nibbles dikirimkeun dina interval 30 detik. Inpormasi kode waktos sami sareng jasa terestrial.
Sistem posisi global
Departemen Pertahanan AS ngagunakeun GPS pikeun navigasi tepat di darat, laut jeung di hawa. Sistem ieu nyayogikeun liputan 24 jam dunya nganggo konstelasi satelit dina orbit 12 jam condong dina 55°.
Konstelasi aslina tina 24 satelit ieu dimekarkeun jadi 31 satelit dina konfigurasi hétérogén sahingga sahanteuna 6 satelit salawasna ditingali, sarta 8 atawa leuwih satelit anu di tempo leuwih sabagéan ageung dunya.
Ladenan anu sami sareng GPS nuju dioperasikeun atanapi direncanakeun ku nagara-nagara sanés. GLONASS Rusia geus operasi salila belasan taun, lamun diitung ti Séptémber 2, 2010, nalika jumlah total satelit ngaronjat jadi 26 - rasi ieu pinuh deployed pikeun sakabéhna nutupan Bumi.
Satelit GPS di sakumna dunya.
Sistem navigasi satelit Uni Éropa disebut Galileo. Diperkirakeun yén Galileo bakal ngamimitian operasi dina 2014-2016, nalika sadaya 30 satelit anu direncanakeun bakal diluncurkeun ka orbit.
Aya ogé Cina "Beidou", nu hartina "paus". Konstelasi 16 satelit diluncurkeun kana operasi komersial dina 27 Désémber 2012, salaku sistem posisi régional. Direncanakeun yén sistem éta bakal ngahontal kapasitas pinuh ku 2020. Ngan dinten ieu, abdi kaluar on Habré , ngeunaan sukses peluncuran satelit sistem ieu.
Matematika nangtukeun koordinat ngagunakeun SRNS
Kumaha navigator GPS / GLONASS dina smartphone anjeun nangtukeun lokasi kalayan akurasi sapertos nganggo sistem komunikasi navigasi radio (SRNS)? Pikeun ngartos prinsip itungan, anjeun kedah nginget stereométri sareng aljabar di SMA, atanapi sakola fisika sareng matematika.
Unggal satelit ngabejaan panarima waktu pasti. Satelit éta gaduh jam atom sahingga tiasa dipercaya. Nyaho laju cahaya, teu hese nangtukeun radius lapisan dina beungeut nu lokasina satelit. Lapisan anu sami ieu, dina kontak sareng Bumi, ngabentuk bunderan dimana aya panarima GPS / Glonass.
Nalika sinyal datang ti dua satelit, urang geus boga simpang Bumi jeung dua spheres, nu masihan ukur dua titik dina bunderan. Lingkup tina satelit katilu ideally kedah digolongkeun kana salah sahiji dua titik ieu, tungtungna nangtukeun koordinat panarima.
Sacara prinsip, sanajan tina dua satelit, dumasar kana bukti teu langsung, hiji bisa ngarti mana tina dua titik nu ngadeukeutan ka bebeneran, sarta algoritma software navigasi modern bisa Cope jeung tugas ieu. Naha teras urang peryogi satelit kaopat?
Nangtukeun lokasi ngagunakeun rasi satelit.
Gampang ningali yén dina gambar idéal ieu aya seueur nuansa anu gumantung kana akurasi itungan. Waktos panarima panginten mangrupikeun sumber kasalahan anu paling atra. Supados sadayana tiasa jalan sakumaha sakuduna, waktos panarima GPS / Glonass kedah disingkronkeun sareng waktos satelit. Tanpa ieu, kasalahan bakal ∓ 100 sarébu km.
Tina rumus pikeun speed, waktu jeung jarak S = v * t kami ménta persamaan dasar pikeun ngirimkeun sinyal SRNS. Jarak ka satelit sarua jeung produk laju cahaya jeung bédana waktu dina satelit jeung panarima.
Ieu utamana alatan kanyataan yén sanajan sanggeus kabeh sinkronisasi, urang nyaho waktu tpr di panarima kalayan gelar cukup akurasi. Antara waktos leres tur tpr bakal salawasna aya Δt, alatan nu kasalahan itungan janten unacceptable. Éta naha anjeun peryogi anu kaopatna satelit.
Pikeun leresan matematis anu langkung jelas pikeun kabutuhan opat satelit, urang bakal ngawangun sistem persamaan.
Pikeun nangtukeun opat kanyahoan x, y, z, jeung Δt, jumlah observasi kudu sarua atawa leuwih badag batan jumlah kanyahoan. Ieu kaayaan diperlukeun tapi teu cukup. Lamun matriks persamaan normal tétéla tunggal, sistem persamaan moal boga solusi.
Urang ogé teu kudu poho ngeunaan Téori Husus rélativitas jeung épék relativistik jeung dilation waktu dina jam atom satelit relatif ka taneuh.
Upami urang nganggap yén satelit nuju orbit dina laju 14 rébu km / jam, maka urang nampi waktos dilation sakitar 7 μs (microseconds). Di sisi séjén, épék rélativistik tina Téori Umum Relativitas beroperasi.
Intina nyaéta kieu: satelit dina orbit aya dina jarak anu jauh ti Bumi, dimana kelengkungan kontinum ruang-waktu kirang ti di permukaan Bumi kusabab massa Bumi. Numutkeun rélativitas umum, jam lokasina ngadeukeutan ka objék masif bakal muncul laun ti nu leuwih jauh ti éta.
- G nyaéta konstanta gravitasi;
- M nyaéta massa objék, dina hal ieu Bumi;
- r nyaéta jarak ti puseur Bumi ka satelit;
- c nyaéta laju cahaya.
Itungan ngagunakeun rumus ieu méré waktu dilatasi 45 μs dina satelit. Total -7μs +45μs = kasaimbangan 38μs - épék STR na GTR.
Dina aplikasi posisi SRNS, telat ionosferik sareng troposferik ogé kedah dipertimbangkeun. Sajaba ti éta, koréksi 46 ns téh alatan 0.02 eccentricity tina orbit satelit GPS.
Kamampuhan nampi sinyal sakaligus tina langkung ti opat satelit GPS / GLONASS ngamungkinkeun anjeun pikeun ningkatkeun katepatan pikeun nangtukeun koordinat panarima. Ieu kahontal alatan kanyataan yén Navigator solves sistem opat persamaan jeung opat kanyahoan sababaraha kali jeung nyokot nilai rata, ngaronjatkeun akurasi estimasi ahir nurutkeun hukum statistik matematik.
Kumaha ngonpigurasikeun server NTP Stratum 1 via sambungan satelit
Pikeun nyetel hiji server waktos kualitas luhur, anjeun ngan butuh GPSD, NTP sarta panarima GPS kalawan 1PPS (hiji pulsa per detik) kaluaran.
1. Pasang gpsd sareng ntpd, atanapi gpsd sareng chronyd. Vérsi GPSD kedah ≥ 3.20
(1:1109)$ sudo emerge -av gpsd chrony
Local copy of remote index is up-to-date and will be used.
Calculating dependencies... done!
[binary N ] net-misc/pps-tools-0.0.20120407::gentoo 31 KiB
[binary N ] net-misc/chrony-3.5-r2::gentoo USE="adns caps cmdmon ipv6 ntp phc readline refclock rtc seccomp (-html) -libedit -pps (-selinux)" 246 KiB
[binary N ] sci-geosciences/gpsd-3.17-r3:0/23::gentoo USE="X bluetooth cxx dbus ipv6 ncurses python shm sockets udev usb -debug -latency-timing -ntp -qt5 -static -test" GPSD_PROTOCOLS="aivdm ashtech earthmate evermore fv18 garmin garmintxt gpsclock isync itrax mtk3301 navcom ntrip oceanserver oncore rtcm104v2 rtcm104v3 sirf skytraq superstar2 tnt tripmate tsip ublox -fury -geostar -nmea0183 -nmea2000 -passthrough" PYTHON_TARGETS="python2_7" 999 KiB
Total: 3 packages (3 new, 3 binaries), Size of downloads: 1275 KiB
Would you like to merge these packages? [Yes/No]2. Sambungkeun panarima GPS kalayan rojongan PPS ka serial RS232 atawa port USB.
A panarima GPS mirah biasa moal jalan; Anjeun panginten kedah milarian sakedik pikeun milarian anu leres.
3. Pastikeun yén alat bener ngaluarkeun PPS, pikeun ngalakukeun ieu, pariksa port jeung utiliti gpsmon.
4. Buka file /etc/conf.d/gpsd jeung edit baris di handap ieu.
ngaganti
GPSD_OPTIONS=""supados janten
GPSD_OPTIONS="-n"Parobihan ieu diperyogikeun supados gpsd langsung ngamimitian milarian sumber SRNS nalika ngamimitian.
5. Mimitian atanapi balikan deui gpsd.
(1:110)$ sudo /etc/init.d/gpsd start
(1:111)$ sudo /etc/init.d/gpsd restart
Pikeun distribusi sareng systemd, paké paréntah systemctl anu luyu.
6. Pariksa kaluaran konsol paréntah cgps.
Anjeun kedah mastikeun yén data nampi leres tina satelit. Konsol kedah ngagaduhan anu sami sareng ilustrasi.
Kaluaran paréntah konsol cgps.
7. Geus waktuna pikeun ngédit file /etc/ntp.conf.
# GPS Serial data reference (NTP0)
server 127.127.28.0
fudge 127.127.28.0 time1 0.9999 refid GPS
# GPS PPS reference (NTP1)
server 127.127.28.1 prefer
fudge 127.127.28.1 refid PPS
Éntri NTP0 luhur nunjukkeun sumber waktos universal anu sayogi dina ampir sadaya alat GPS. Entri NTP1 handap ngahartikeun sumber PPS leuwih akurat.
8. Balikan deui ntpd.
(1:112)$ sudo /etc/init.d/ntpd restart
Pikeun distribusi sareng systemd, paké paréntah systemctl.
$ sudo systemctl balikan deui ntp
bahan dipaké
- David L Mills Protokol Waktos Jaringan di Bumi sareng di Spasi, Edisi Kadua.
sumber: www.habr.com