Zaman ve frekans aktarımı - Time and frequency transfer

Zaman ve frekans aktarımı , birden fazla sitenin kesin bir referans zamanını veya frekansı paylaştığı bir şemadır. Teknik, Uluslararası Atom Saati (TAI) gibi standart zaman ölçeklerini oluşturmak ve dağıtmak için yaygın olarak kullanılır . Zaman transferi, gözlemlenen flaşları veya diğer fenomenleri birbiriyle ilişkilendiren astronomik gözlemevleri ve bir telefon bir hücreden diğerine geçerken aktarmaları koordine eden cep telefonu kuleleri gibi sorunları çözer .

Çoğu zaman uzun mesafelerde referans saat senkronizasyonunu bir noktadan diğerine aktaran çoklu teknikler geliştirilmiştir . Dünya çapında bir nanosaniyeye yaklaşan doğruluk , birçok uygulama için ekonomik olarak pratiktir. Radyo tabanlı navigasyon sistemleri , zaman transfer sistemleri olarak sıklıkla kullanılmaktadır.

Bazı durumlarda, bir süre boyunca birden fazla ölçüm yapılır ve tam zaman senkronizasyonu geriye dönük olarak belirlenir. Özellikle, bir pulsarı dinlemek için bir çift radyo teleskopu kullanılarak zaman senkronizasyonu, alınan pulsar sinyalinin zaman sapmalarının karşılaştırılmasıyla zaman aktarımı gerçekleştirilmiştir.

Örnekler

Zaman ve frekans transfer tekniklerine örnekler:

Tek yön

Tek yönlü bir zaman transfer sisteminde, bir uç, mevcut zamanını bazı iletişim kanalları üzerinden bir veya daha fazla alıcıya iletir. Alıcılar, alım sırasında mesajın kodunu çözecek ve ya sadece zamanı bildirecek ya da mesajların alımı arasında bekleme süresi raporları sağlayabilen bir yerel saati ayarlayacaktır. Tek yönlü sistemlerin avantajı, teknik olarak basit olmaları ve vericinin alıcılardan habersiz olması nedeniyle birçok alıcıya hizmet edebilmeleridir.

Tek yönlü zaman transfer sisteminin başlıca dezavantajı, bazı gelişmiş sistemler dışında iletişim kanalının yayılma gecikmelerinin telafi edilmemesidir. Tek yönlü bir zaman transfer sistemine örnek olarak bir kilise veya kasaba binasındaki saat ve bunların zaman göstergesi çanlarının çalması verilebilir; LORAN , DCF77 ve MSF gibi zaman topları , radyo saat sinyalleri ; ve son olarak, alıcının zaman ve konum bilgilerini gerçek zamanlı olarak telafi etmesine izin vermek için konum bilgisi ve diğer gelişmiş gecikme telafisi araçları ile farklı uydulardan çoklu tek yönlü zaman transferlerini kullanan Küresel Konumlama Sistemi .

iki yönlü

İki yönlü bir zaman transfer sisteminde, iki eş, birbirlerinin mesajlarını hem iletecek hem de alacak, böylece uzak saat ile yerel saat arasındaki farkı belirlemek için iki tek yönlü zaman transferi gerçekleştirecektir. Bu zaman farklarının toplamı , iki düğüm arasındaki gidiş-dönüş gecikmesidir . Genellikle bu gecikmenin eşler arasındaki yönler arasında eşit olarak dağıtıldığı varsayılır. Bu varsayım altında, gidiş-dönüş gecikmesinin yarısı, telafi edilecek yayılma gecikmesidir. Bir dezavantaj, iki yönlü yayılma gecikmesinin bir gecikme düzeltmesini hesaplamak için ölçülmesi ve kullanılması gerektiğidir. Bu işlev referans kaynağında uygulanabilir, bu durumda kaynak kapasitesi hizmet verilebilecek istemci sayısını veya her istemcideki yazılım tarafından sınırlandırılır. NIST her bir müşteri tarafından yüklenen Java uygulamalarına dayalı internette bilgisayar kullanıcılarına bir zaman referans hizmeti sunmaktadır. Uydu süresi ve sıklığı transferi iki yönlü (TWSTFT) sistemi bir süre laboratuvarlar arasında karşılaştırma kullanılan laboratuarlar arasında ortak bir bağlantı için bir uyduyu kullanır. Ağ Zaman Protokolü IP ağı üzerinden paket tabanlı mesajları kullanır.

Ortak görünüm

İki saat arasındaki zaman farkı, her bir saatin her iki bölgede alınabilen ortak bir referans sinyaliyle aynı anda karşılaştırılmasıyla belirlenebilir. Her iki uç istasyon aynı anda aynı uydu sinyalini aldığı sürece, sinyal kaynağının doğruluğu önemli değildir. GPS veya LORAN gibi yaygın olarak bulunan zamanlama ve navigasyon sistemleri uygun olsa da, alınan sinyalin doğası önemli değildir.

Bu şekilde aktarılan zamanın doğruluğu tipik olarak 1-10 ns'dir.

zaman standardı

GPS'in ortaya çıkışından bu yana, birçok ticari GPS alıcısında son derece hassas, ancak uygun fiyatlı zamanlama mevcuttur . İlk sistem tasarımı, düşük dereceli "kaba mod" ve hassas modda 200 ns kullanarak genel zamanlama hassasiyetinin 340 nanosaniyeden daha iyi olmasını bekliyordu. Bir GPS alıcısı, birkaç uydudan alınan sinyallerin geçiş süresini tam olarak ölçerek çalışır. Kesin yörünge bilgisi ile geometrik olarak birleştirilen bu mesafeler, alıcının yerini belirler. Kesin zamanlama, doğru bir GPS konumu için esastır. Her uydudaki bir atom saatinden gelen zaman , radyo sinyaline kodlanır; alıcı, sinyali gönderildiğinden ne kadar sonra aldığını belirler. Bunu yapmak için, dört veya daha fazla uydu sinyaline dayalı olarak üç boyut ve zaman çözülerek yerel bir saat GPS atomik saat zamanına göre düzeltilir. Algoritmalardaki iyileştirmeler, birçok modern düşük maliyetli GPS alıcısının, yaklaşık 30 ns'lik bir zamanlama doğruluğu anlamına gelen 10 metreden daha iyi doğruluk elde etmesine yol açar. GPS tabanlı laboratuvar zaman referansları rutin olarak 10 ns hassasiyete ulaşır.

Ayrıca bakınız

Referanslar