GPS bukan satu-satunya teknologi yang bergantung kepada jam atom. Tahap ketepatan yang tinggi yang dibekalkan oleh jam atom digunakan dalam teknologi penting lain yang kami ambil untuk diberikan setiap hari.

Kawalan trafik udara Bukan sahaja semua kapal terbang dan pesawat udara kini dilengkapi dengan GPS untuk membolehkan juruterbang dan kakitangan tanah mengetahui lokasi yang tepat tetapi jam atom juga digunakan oleh pengawal trafik udara yang memerlukan pengukuran dan masa yang tepat dan tepat antara pesawat.

Lampu Lalu Lintas dan Sistem Kesesakan Jalan - Lampu lalu lintas adalah sistem lain yang bergantung kepada masa jam atom. Ketepatan dan penyegerakan sangat penting untuk sistem lampu isyarat kerana kesilapan kecil dalam penyegerakan boleh mengakibatkan kemalangan maut.

Kamera kesesakan dan sistem lain seperti meter letak kereta juga menggunakan jam atom sebagai asas masa ketepatan mereka kerana ini menghalang sebarang isu undang-undang apabila mengeluarkan notis penalti.

CCTV - Televisyen litar tertutup adalah pengguna skala besar jam atom yang lain. Kamera CCTV sering digunakan dalam memerangi jenayah tetapi sebagai bukti mereka tidak berkesan di mahkamah undang-undang kecuali maklumat masa pada kamera CCTV dapat dibuktikan menjadi tepat. Kegagalan berbuat demikian boleh menyebabkan penjenayah melarikan diri dari pendakwaan kerana walaupun pengenalpastian oleh kamera, bukti bahawa pada masa dan tarikh kesalahan itu tidak dapat dijelaskan tanpa ketepatan dan penyegerakan.

Internet - Ramai aplikasi yang kami berikan kepada internet hanya dimungkinkan berkat jam atom. Perdagangan dalam talian, perbankan internet dan juga rumah lelongan dalam talian semuanya memerlukan masa yang tepat dan serentak.

Bayangkan mengambil simpanan anda dari akaun bank anda hanya mendapati bahawa anda boleh menarik baliknya lagi kerana komputer lain mempunyai jam yang lebih perlahan atau membayangkan pembida di tapak lelongan internet hanya untuk membida anda ditolak oleh tawaran yang datang sebelum anda kerana ia dibuat pada komputer dengan jam yang lebih perlahan.

Menggunakan jam atom sebagai sumber untuk masa agak lurus ke hadapan untuk banyak teknologi. Isyarat radio dan juga penghantaran GPS boleh digunakan sebagai sumber jam jam atom dan untuk sistem komputer, protokol NTP (Protokol Masa Rangkaian) akan memastikan rangkaian bersaiz akan disegerakkan dengan sempurna bersama-sama. Didedikasikan pelayan masa NTP digunakan di seluruh dunia dalam teknologi dan aplikasi yang memerlukan masa yang tepat.

Jam atom adalah peranti timekeeping yang paling tepat diketahui manusia. Terdapat ketepatan yang tiada tandingannya dengan jam dan kronometer lain, walaupun jam elektronik yang paling canggih akan hanyut satu saat setiap minggu atau dua, paling banyak jam atom moden boleh terus berjalan selama beribu-ribu tahun dan tidak akan kehilangan sekurang-kurangnya beberapa saat.

Ketepatan jam atom turun ke apa yang mereka gunakan sebagai asas untuk pengukuran masa. Daripada bergantung pada arus elektronik yang berjalan melalui kristal seperti jam elektronik, jam atom menggunakan peralihan hyperfine sebuah atom dalam dua keadaan tenaga. Walaupun ini mungkin agak rumit, ia hanya satu reverberation yang tidak mencolok yang 'kutu' lebih daripada 9 bilion kali setiap saat, setiap saat.

Tetapi mengapa ketepatan itu benar-benar diperlukan dan teknologi apa yang digunakan oleh jam atom?

Ini adalah dengan mengkaji teknologi yang menggunakan jam atom yang dapat kita lihat mengapa tahap ketepatan yang tinggi diperlukan.

GPS - Navigasi satelit

Navigasi satelit adalah industri yang besar sekarang. Sebaik sahaja teknologi untuk tentera dan penyokong, navigasi satelit GPS kini digunakan oleh pengguna jalan raya di seluruh dunia. Walau bagaimanapun, maklumat navigasi yang disediakan oleh sistem navigasi satelit seperti GPS semata bergantung pada ketepatan jam atom.

GPS berfungsi dengan mengesahkan beberapa isyarat masa yang digunakan dari jam atom di atas satelit GPS. Dengan bekerja apabila isyarat masa dikeluarkan dari satelit penerima navigasi satelit boleh sejauh mana ia dari satelit dan dengan menggunakan pelbagai isyarat mengira di mana ia berada di dunia.

Oleh kerana isyarat masa ini bergerak pada kelajuan cahaya, hanya satu ketidakakuratan kedua dalam isyarat masa boleh membawa kepada maklumat pos yang beribu-ribu batu keluar. Ia adalah bukti ketepatan Jam atom GPS yang kini penerima navigasi satelit adalah tepat dalam jarak lima meter.

Oleh yang demikian Makmal Fizikal Negara telah mengumumkan penyelenggaraan berjadual minggu ini (Khamis) bererti masa dan isyarat frekuensi MSF60kHz akan dimatikan sementara untuk membolehkan penyelenggaraan dijalankan secara selamat di Stesen Radio Anthorn di Cumbria.

Biasanya tempoh penyelenggaraan berjadual ini hanya berlangsung beberapa jam dan tidak boleh menimbulkan sebarang gangguan kepada sesiapa yang bergantung pada isyarat MSF untuk aplikasi masa.
NTP (Protokol Masa Rangkaian) sangat sesuai dengan kehilangan isyarat sementara ini dan sedikit jika tiada drift yang harus dialami oleh mana-mana NTP server masa pengguna.

Walau bagaimanapun, terdapat beberapa pengguna tahap tinggi pelayan rangkaian masa atau mungkin mempunyai kebimbangan mengenai ketepatan teknologi mereka semasa tempoh yang dijadualkan tanpa isyarat. Terdapat satu lagi penyelesaian untuk memastikan isyarat masa yang berterusan, selamat dan sama tepat sentiasa digunakan.

GPS, yang paling biasa digunakan untuk navigasi dan cara mengendalikan ia sebenarnya teknologi berasaskan jam atom. Setiap satelit GPS menyiarkan isyarat dari jam atom onboard mereka yang digunakan oleh peranti navigasi satelit yang bekerja di lokasi melalui triangulasi.

Isyarat GPS ini juga boleh diterima oleh a pelayan masa NTP GPS. Sama seperti MSF atau pelayan masa isyarat radio lain menerima isyarat luar dari pemancar Anthorn, pelayan masa GPS boleh menerima isyarat yang tepat dan luaran ini dari satelit.

Tidak seperti siaran radio, GPS tidak boleh turun walaupun kadang-kadang tidak praktikal untuk menerima isyarat sebagai antena GPS memerlukan pandangan yang jelas dari langit dan dengan itu sebaiknya di atas bumbung.

Bagi mereka yang ingin membuat dua kali ganda pasti tidak ada tempoh apabila isyarat tidak diterima oleh Pelayan NTP, yang pelayan dwi masa boleh digunakan. Ini mengambil kedua-dua penghantaran radio dan GPS dan daemon NTP onboard mengira masa yang paling tepat dari mereka berdua.

Peningkatan serangan GPS ' telah menyebabkan beberapa kebimbangan di kalangan masyarakat saintifik. GPS, sementara sistem transmisi dan maklumat yang sangat tepat dan boleh dipercayai, bergantung kepada isyarat yang sangat lemah yang terhalang oleh gangguan dari Bumi.

Kedua-dua gangguan yang tidak disengajakan seperti dari stesen radio lanun atau niat sengaja yang disengajakan oleh penjenayah masih jarang tetapi sebagai teknologi yang boleh menghalang isyarat GPS menjadi lebih mudah didapati, keadaan dijangka bertambah buruk.

Dan sementara kesan kegagalan isyarat sistem GPS mungkin mempunyai hasil yang jelas bagi orang yang menggunakannya untuk navigasi (berakhir di lokasi yang salah atau tersesat), ia mungkin mempunyai kesan yang lebih serius dan mendalam bagi teknologi yang bergantung pada GPS untuk waktu isyarat.

Oleh kerana begitu banyak teknologi kini bergantung Isyarat pemasaan GPS dari rangkaian telefon, internet, perbankan dan lampu isyarat dan juga grid kuasa kami apa-apa kegagalan isyarat tidak kira berapa lama, boleh menyebabkan masalah yang serius.

Masalah utama dengan isyarat GPS adalah bahawa ia adalah sangat lemah dan kerana ia datang dari satelit angkasa lepas, sedikit yang boleh dilakukan untuk meningkatkan isyarat supaya frekuensi yang sama yang disiarkan di kawasan setempat dapat dengan mudah menenggelamkan GPS.

Walau bagaimanapun, GPS bukan satu-satunya kaedah yang tepat dan selamat untuk menerima masa dari sumber jam atom. Banyak makmal fizik kebangsaan dari seluruh dunia menyiarkan isyarat jam atom melalui gelombang radio (biasanya gelombang panjang). Di Amerika Syarikat isyarat ini disiarkan oleh NIST (Institut Kebangsaan untuk Standard dan Masa (dikenali sebagai WWVB) manakala di UK, isyarat MSF disiarkan oleh NPL (Makmal Fizikal Kebangsaan).

Pelayan masa dua hala yang boleh menerima kedua-dua isyarat tersedia dan merupakan pertaruhan yang lebih selamat untuk mana-mana syarikat teknologi tinggi yang tidak mampu untuk risiko kehilangan isyarat masa.

Jam atom bukan ciptaan baru-baru ini. Dibangunkan dalam 1950, jam atom berasaskan sesium tradisional telah memberikan kita masa yang tepat selama setengah abad.

Oleh yang demikian jam atom cesium telah menjadi asas masa kita - secara literal. The Sistem Unit Antarabangsa (SI) mentakrifkan detik sebagai beberapa ayunan dari sesium atom dan jam atom mengawal banyak teknologi yang kita hidup dengan penggunaan setiap hari: Internet, navigasi satelit, kawalan lalu lintas udara dan lampu isyarat untuk dinamakan tetapi beberapa.

Walau bagaimanapun, perkembangan terbaru dalam jam kuantum optik yang menggunakan atom tunggal logam seperti aluminium atau strontium beribu-ribu kali lebih tepat berbanding jam atom tradisional. Untuk meletakkan perspektif ini, jam atom cesium yang terbaik seperti yang digunakan oleh institut seperti NIST (National Institute for Standards and Time) atau NPL (Makmal Fizikal Kebangsaan) untuk mentadbir skala masa dunia global UTC (Masa Teragih Masa Sejagat), tepat dalam masa sejam setiap juta tahun 100. Walau bagaimanapun, jam optik kuantum yang baru ini adalah tepat untuk setiap tahun bilion 3.4 - hampir selagi bumi sudah tua.

Bagi kebanyakan orang, satu-satunya pertemuan dengan jam atom yang menerima isyarat masa adalah a rangkaian pelayan masa or Peranti NTP (Protokol Masa Rangkaian) untuk tujuan menyegerakkan peranti dan rangkaian dan isyarat jam atom dihasilkan menggunakan jam cesium.

Dan sehingga ahli-ahli sains dunia boleh bersetuju dengan atom tunggal untuk menggantikan cesium dan reka bentuk jam tunggal untuk menjaga UTC, tiada seorang pun daripada kita akan dapat memanfaatkan ketepatan yang luar biasa ini.

Tanya mana-mana pentadbir rangkaian atau jurutera IT dan tanya mereka betapa pentingnya penyegerakan masa rangkaian adalah dan anda biasanya akan mendapat jawapan yang sama - sangat.

Masa digunakan dalam hampir semua aspek pengkomputeran untuk pembalakan apabila peristiwa telah berlaku. Malah cap waktu adalah satu-satunya rujukan komputer boleh digunakan untuk menyimpan jejak tugas yang telah dilakukan dan yang belum dilakukannya.

Apabila rangkaian tidak disegerakkan, hasilnya boleh menjadi sakit kepala sebenar bagi sesiapa yang ditugaskan untuk menyahpepijat mereka. Data boleh sering hilang, aplikasi gagal dimulakan, pembalakan ralat adalah tidak mungkin, belum lagi kelemahan keselamatan yang boleh menyebabkan jika tiada masa rangkaian yang disegerakkan.

NTP (Protokol Masa Rangkaian) adalah aplikasi penyegerakan masa utama yang telah wujud sejak 1980. Ia telah sentiasa dibangunkan dan digunakan oleh hampir setiap rangkaian komputer yang memerlukan masa yang tepat.

Kebanyakan sistem operasi mempunyai versi NTP yang telah dipasang dan menggunakannya untuk menyegerakkan komputer tunggal secara lurus ke hadapan dengan menggunakan pilihan dalam tetapan jam atau bar tugas.

Walau bagaimanapun, dengan menggunakan aplikasi NTP yang telah dibangunkan atau daemon pada komputer akan menyebabkan peranti menggunakan sumber masa internet sebagai rujukan masa. Ini semua baik dan baik untuk mesin atas meja tunggal tetapi pada rangkaian penyelesaian yang lebih selamat diperlukan.

Ia adalah penting pada mana-mana rangkaian komputer yang tidak ada kelemahan dalam firewall yang boleh menyebabkan serangan dari pengguna yang berniat jahat. Menjaga pelabuhan terbuka untuk berkomunikasi dengan sumber masa internet adalah salah satu kaedah penyerang boleh gunakan untuk memasukkan rangkaian.

Nasib baik ada alternatif untuk menggunakan internet sebagai sumber masa. Isyarat masa jam atom boleh diterima menggunakan radio gelombang panjang atau transmisi GPS.

Dedicated NTP server masa peranti sedia ada yang membuat proses penyegerakan masa sangat mudah sebagai Pelayan NTP menerima masa (luaran ke firewall) dan kemudiannya boleh diedarkan ke semua mesin pada rangkaian - ini dilakukan dengan selamat dan tepat dengan kebanyakan rangkaian yang disegerakkan ke pelayan NTP yang bekerja dalam beberapa milisaat satu sama lain.

Seperti kemajuan teknologi komputer yang seolah-olah meningkat secara eksponen keupayaan setiap tahun, jam atom juga kelihatan meningkat dengan ketara pada tahun ketepatan mereka pada tahun.

Kini, para perintis teknologi jam atom, Institut Masa Piawai Kebangsaan AS (NIST), telah mengumumkan bahawa mereka telah berjaya menghasilkan jam atom dengan ketepatan dua kali pada setiap jam yang telah ada sebelumnya.

Jam didasarkan pada atom aluminium tunggal dan tuntutan NIST ia boleh tetap tepat tanpa kehilangan sejuta di lebih dari 3.7 bilion tahun (kira-kira tempoh masa yang sama bahawa kehidupan telah wujud Bumi).

Jam yang paling tepat sebelum ini dibuat oleh Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) dan jam optik berdasarkan atom strontium dan tepat pada satu detik dalam lebih satu bilion tahun. Jam atom baru ini oleh NIST juga jam optik tetapi berdasarkan atom aluminium, yang menurut penyelidikan NIST dengan jam ini, jauh lebih tepat.

Jam optik menggunakan laser untuk memegang atom tetap dan berbeza dengan jam atom tradisional yang digunakan oleh rangkaian komputer menggunakan Pelayan NTP (Protokol Masa Rangkaian) dan teknologi lain yang berdasarkan jam air pancut. Bukan sahaja jam air tradisional menggunakan Cesium sebagai atom masa mereka tetapi sebaliknya laser mereka menggunakan cecair dan kekosongan yang sangat sejuk untuk mengawal atom-atom.

Terima kasih kepada kerja oleh NIST, PTB dan UK NPL (Makmal Fizikal Kebangsaan) jam atom terus maju dengan pesat, bagaimanapun, ini jam atom optik baru berdasarkan atom seperti aluminium, raksa dan strontium adalah jauh dari digunakan sebagai asas untuk UTC (Selaras Masa Sejagat).

UTC ditadbir oleh sebuah konstelasi jam air pancut cesium yang sementara masih tepat untuk satu detik dalam tahun 100,000 adalah jauh lebih tepat daripada jam optik ini dan berdasarkan teknologi lebih daripada lima puluh tahun. Dan sayangnya sehingga komuniti sains dunia boleh bersetuju dengan reka bentuk atom dan jam untuk digunakan di peringkat antarabangsa, jam atom yang tepat ini akan menjadi satu perkara utama dalam komuniti saintifik sahaja.

Ketepatan menjadi semakin penting dalam teknologi moden dan tidak lebih daripada ketepatan dalam menjaga masa. Dari internet ke navigasi satelit, sinkronisme yang tepat dan tepat sangat penting dalam zaman moden.

Sebenarnya banyak teknologi yang kita ambil begitu sahaja di dunia hari ini, tidak akan mungkin jika ia bukan untuk mesin yang paling tepat dicipta - yang jam atom.

Jam Atom adalah alat-alat seperti jam tangan atau jam tangan yang lain. Tetapi apa yang membezakannya adalah ketepatan yang boleh mereka capai. Sebagai contoh kasar jam mekanikal piawai anda, seperti menara jam pusat bandar, akan hanyut sebanyak sejam sehari. Jam elektronik seperti jam tangan digital atau radio jam lebih tepat. Jenis jam ini hanyut satu saat dalam seminggu.

Walau bagaimanapun, apabila anda membandingkan ketepatan jam atom di mana kedua tidak akan hilang atau diperoleh dalam 100,000 tahun atau lebih ketepatan peranti ini tidak boleh dibandingkan.

Jam atom boleh mencapai ketepatan ini dengan pengayun yang mereka gunakan. Hampir semua jenis jam mempunyai pengayun. Secara umum, pengayun hanyalah satu litar yang selalu kutu.

Jam mekanikal menggunakan pendulums dan springs untuk menyediakan ayunan tetap manakala jam elektronik mempunyai kristal (biasanya kuarza) yang apabila arus elektrik dijalankan melalui, memberikan irama yang tepat.

Jam atom menggunakan ayunan atom semasa keadaan tenaga yang berlainan. Selalunya cesium 133 (dan kadang-kadang rubidium) digunakan sebagai ayunan peralihan hiperfinnya melebihi 9 bilion kali sesaat (9,192,631,770) dan ini tidak pernah berubah. Malah, Sistem Unit Antarabangsa (SI) kini secara rasmi menganggap kedua dalam masa sebagai kitaran sinaran 9,192,631,770 dari atom sesium.

Jam atom menyediakan asas untuk skala masa dunia global - UTC (Waktu Bersama Selaras). Dan rangkaian komputer di seluruh dunia tetap disegerakkan dengan menggunakan isyarat masa yang disiarkan oleh jam atom dan dijemput pelayan masa NTP (Server Masa Rangkaian).

Penyegerakan rangkaian komputer adalah sesuatu yang banyak pentadbir mengambil begitu sahaja. Pelayan masa rangkaian khusus boleh menerima sumber masa dan mengedarkannya di antara rangkaian, secara tepat, selamat dan tepat.

Walau bagaimanapun, penyegerakan masa yang tepat hanya dimungkinkan berkat protokol masa NTP - Protokol Masa Rangkaian.

NTP telah dibangunkan ketika internet masih di peringkat awal dan Profesor David Mills dan pasukannya dari Universiti Delaware cuba menyegerakkan masa di rangkaian beberapa mesin. Mereka membangunkan NTP yang paling awal yang terus berkembang hingga ke hari ini, hampir tiga puluh tahun selepas penubuhannya yang pertama.

NTP tidak begitu, dan kini bukan satu-satunya perisian penyegerakan masa, terdapat aplikasi dan protokol lain yang melakukan tugas yang sama tetapi NTP adalah yang paling banyak digunakan (setakat ini lebih dari 98% aplikasi penyegerakan masa menggunakannya). Ia juga dibungkus dengan sistem operasi yang paling moden dengan versi NTP (biasanya SNTP - versi dipermudahkan) yang dipasang pada sistem operasi Windows 7 terkini.

NTP telah memainkan peranan yang penting dalam mewujudkan internet yang kita tahu dan suka hari ini. Banyak aplikasi dan tugas dalam talian tidak boleh dilakukan tanpa penyegerakan masa yang tepat dan NTP.

Perdagangan dalam talian, lelongan internet, perbankan dan debugging rangkaian semuanya bergantung pada penyegerakan masa yang tepat. Malah menghantar e-mel memerlukan penyegerakan masa dengan pelayan e-mel - jika komputer tidak dapat menangani e-mel yang datang dari mesin yang tidak disegerakkan kerana mereka mungkin tiba sebelum mereka dihantar.

NTP adalah protokol perisian percuma dan boleh didapati dalam talian dari NTP.org Walau bagaimanapun, kebanyakan rangkaian komputer yang memerlukan masa yang selamat dan tepat kebanyakannya digunakan pelayan NTP yang berdedikasi yang beroperasi luaran ke rangkaian dan firewall mendapatkan masa dari isyarat jam atom yang memastikan ketepatan millisekond dengan skala masa global global UTC (Selaras Masa Sejagat).

Sistem Kedudukan Global (GPS) adalah alat yang semakin popular, yang digunakan di seluruh dunia sebagai sumber laluan jalan dan navigasi. Walau bagaimanapun, terdapat lebih banyak lagi rangkaian GPS daripada navigasi satelit sahaja kerana penghantaran yang disiarkan oleh satelit GPS juga boleh digunakan sebagai sumber masa yang sangat tepat.

Satelit GPS sebenarnya hanya mengorbit jam kerana masing-masing mengandungi jam atom yang menghasilkan isyarat masa. Ia adalah isyarat masa yang disiarkan oleh satelit GPS yang menerima penerima navigasi satelit di dalam kereta dan pesawat untuk menggunakan jarak dan kedudukan.

Position hanya mungkin kerana anda isyarat masa sangat tepat. Kenderaan nav navs misalnya menggunakan isyarat dari empat satelit yang mengorbit dan triangulate maklumat untuk mengatasi kedudukan. Walau bagaimanapun, jika terdapat hanya satu ketidaktepatan kedua dengan salah satu isyarat masa maka maklumat pos boleh beribu-ribu batu keluar - membuktikan sia-sia.

Ini adalah bukti ketepatan jam atom yang digunakan untuk menghasilkan isyarat GPS yang pada masa ini penerima GPS dapat mengatasi kedudukannya di bumi hingga lima meter.

Oleh kerana satelit GPS begitu tepat, mereka membuat sumber masa yang ideal untuk menyegerakkan rangkaian komputer kepada. Sebenarnya, masa GPS berbeza dari waktu UTC UTC (waktu Universal yang diselaraskan) kerana UTC mempunyai beberapa saat lompat tambahan yang ditambahkan kepadanya untuk memastikan keseimbangan dengan putaran bumi yang bermaksud tepat pada saat 18 saat menjelang GPS tetapi mudah diubah oleh NTP masa penyegerakan protokol (Protokol Masa Rangkaian).

pelayan masa GPS menerima isyarat masa GPS melalui antena GPS yang perlu diletakkan di atas bumbung untuk menerima garis penghantaran penglihatan. Setelah isyarat GPS diterima, NTP GPS pelayan masa akan mengedarkan isyarat kepada semua peranti di rangkaian NTP dan membetulkan apa-apa perubahan pada mesin individu.

pelayan masa GPS adalah peranti mudah digunakan yang khusus dan boleh memastikan ketepatan milisaat kepada UTC tanpa sebarang risiko keselamatan yang terlibat dalam menggunakan sumber masa internet.