시간 및 주파수 전송

Time and frequency transfer

시간주파수 전송은 복수의 사이트가 정확한 기준 시간이나 빈도를 공유하는 방식이다. 이 기술은 일반적으로 국제 원자력 시간(TAI)과 같은 표준 시간 척도를 만들고 배포하는 데 사용된다. 시간 이동은 관측된 섬광이나 다른 현상을 서로 연관시키는 천문 관측소와 같은 문제를 해결하며, 휴대전화가 한 에서 다른 셀로 이동함에 따라 핸드오프를 조정하는 휴대폰 탑과 같은 문제를 해결한다.

여러 기법이 개발되었으며, 종종 참조 클럭 동기화를 한 지점에서 다른 지점으로, 종종 먼 거리에 걸쳐 전송한다. 전 세계적으로 1나노초 가까이 되는 정확도는 많은 응용 분야에서 경제적으로 실용적이다. 라디오 기반의 내비게이션 시스템은 시간 전달 시스템으로 자주 사용된다.

일정 기간에 걸쳐 복수의 측정이 이루어지고, 정확한 시간 동기화가 소급적으로 결정되는 경우도 있다. 특히, 수신된 펄서 신호의 시간 오프셋을 비교함으로써 이루어진 시간 전송과 함께, 의 전파 망원경을 사용하여 펄서를 청취함으로써 시간 동기화가 이루어졌다.

시간 및 주파수 전송 기법의 예는 다음과 같다.

일방통행

단방향 시간 전송 시스템에서 한쪽 끝은 일부 통신 채널을 통해 하나 이상의 수신기로 현재 시간을 전송한다.[4]: 116 수신자는 수신 시 메시지를 해독하고, 단지 시간을 보고하거나, 메시지 수신 사이에 홀드오버 시간 보고서를 제공할 수 있는 로컬 시계를 조정한다. 단방향 시스템의 장점은 송신기가 수신기를 알지 못하기 때문에 기술적으로 간단하고 많은 수신기를 서비스할 수 있다는 것이다.

단방향 시간 전송 시스템의 주된 단점은 통신 채널의 전파 지연이 일부 고급 시스템을 제외하고도 해결되지 않은 상태로 유지된다는 점이다. 단방향 시간 전송 시스템의 예로는 교회나 마을 건물의 시계와 그 시간 표시 벨의 울림, 시간 공, 로란, DCF77, MSF와 같은 라디오 시계 신호, 그리고 마지막으로 위치 정보와 다른 조언과 함께 서로 다른 위성으로부터의 다중 단방향 시간 전송을 사용하는 위성 위치 확인 시스템이 있다.수신자가 실시간으로 시간 및 위치 정보를 보상받을 수 있도록 지연 보상 수단.

양방향

양방향 시간 전송 시스템에서는 두 피어가 모두 송신하고 서로의 메시지도 수신하므로 원격 시계와 로컬 시계 사이의 차이를 결정하기 위해 두 개의 단방향 시간 전송을 수행한다.[4]: 118 이 시간차이의 합계는 두 노드 사이의 왕복 지연이다. 이 지연은 종종 동료들 사이의 방향 사이에 균등하게 분포된다고 가정된다. 이 가정 하에서 왕복 지연의 절반은 보상해야 할 전파 지연이다. 단점은 양방향 전파지연을 측정하여 지연보정을 계산하는 데 사용해야 한다는 것이다. 이 기능은 참조 소스에서 구현될 수 있으며, 이 경우 소스 용량이 서비스될 수 있는 클라이언트 수 또는 각 클라이언트의 소프트웨어에 의해 제한된다. NIST는 각 클라이언트가 로드한 Java 애플릿을 기반으로 인터넷상의 컴퓨터 사용자에게 시간 참조 서비스를 제공한다.[5][6] 일부 실험실에서 위성을 사용하여 실험실을 공통으로 연결하는 양방향 위성 시간 및 주파수 전송(TWSTFT) 시스템을 비교한다. 네트워크 시간 프로토콜은 IP 네트워크를 통해 패킷 기반 메시지를 사용한다.

공통 보기

두 클럭 사이의 시간 차이는 각 클럭을 두 사이트 모두에서 수신할 수 있는 공통 기준 신호와 동시에 비교함으로써 결정될 수 있다.[7] 두 엔드 스테이션이 동시에 동일한 위성 신호를 수신하는 한, 신호원의 정확성은 중요하지 않다. GPS나 로란과 같은 널리 이용 가능한 타이밍과 항법 시스템이 편리하지만 수신 신호의 성격은 중요하지 않다.

이러한 방식으로 전달되는 시간의 정확도는 일반적으로 1-10ns이다.[8]

시간 기준

GPS의 등장 이후, 매우 정밀하지만 저렴한 타이밍은 많은 상업용 GPS 수신기에서 이용할 수 있다. 초기 시스템 설계에서는 저등급의 "코리예프 모드"와 정밀도 모드에서 200ns를 사용하는 일반 타이밍 정밀도가 340나노초 이상 향상될 것으로 기대했다.[9] GPS 수신기는 여러 위성에서 수신한 신호의 전송 시간을 정밀하게 측정하여 기능한다. 이러한 거리는 정확한 궤도 정보와 기하학적으로 결합되어 수신기의 위치를 식별한다. 정확한 타이밍은 정확한 GPS 위치 파악에 필수적이다. 각 위성에 탑재된 원자 시계로부터의 시간은 무선 신호로 암호화된다; 수신자는 그것이 송신된 시간보다 얼마나 늦게 신호를 수신했는지 결정한다. 이를 위해 4개 이상의 위성 신호를 기준으로 3차원 및 시간을 풀어서 GPS 원자 시계 시간으로 국소 시계를 보정한다.[10] 알고리즘의 개선은 많은 현대적인 저비용 GPS 수신기가 10m 이상의 정확도를 달성하도록 유도하는데, 이는 약 30ns의 타이밍 정확도를 의미한다. GPS 기반 실험실 시간 참조는 일상적으로 10ns의 정밀도를 달성한다.[11]

참고 항목

참조

  1. ^ 위성 위치 확인 시스템 캐리어 위상
  2. ^ GPS 캐리어의 위상을 이용한 시간 및 주파수 전송
  3. ^ GPS 및 TV 시간 비교 기법
  4. ^ a b Jones, T (2000). Splitting the second. Institute of Physical Publishing.
  5. ^ "Set your computer clock via the Internet using tools built into the operating system". National Institute of Standards and Technology. Retrieved 2012-12-22.
  6. ^ Novick, Andrew N.; et al. Time Distribution Using the World Wide Web http://tf.nist.gov/timefreq/general/pdf/1499.pdf. 외부 링크 위치 title= (도움말)
  7. ^ Allan, David W.; Weiss, Marc A. (May 1980), "Accurate Time and Frequency Transfer During Common-View of a GPS Satellite" (PDF), Proceedings of the 34th Annual Frequency Control Symposium USAERADCOM, Ft. Monmouth, NJ: 334–346
  8. ^ Marc Weiss, Common View GPS Time Transfer, NIST Time and Frequency Division, archived from the original on 2012-10-28, retrieved 2011-11-22
  9. ^ Department of Defense and Department of Transportation (1994). "USNO NAVSTAR Global Positioning System". Federal Radionavigation Plan. US Navy. Retrieved 2008-11-13.
  10. ^ "Global Positioning System Timing". U.S. Coast Guard Navigation Center. Retrieved 2008-11-13.
  11. ^ "GPS and UTC Time Transfer". RoyalTek. Archived from the original on 2010-03-23. Retrieved 2009-12-18.