Η ΔΙΑΔΟΣΗ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ ΜΕΣΩ ΔΙΑΔΙΚΤΥΟΥ

  • 1,334 views
Uploaded on

 

  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Be the first to comment
    Be the first to like this
No Downloads

Views

Total Views
1,334
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1

Actions

Shares
Downloads
3
Comments
0
Likes
0

Embeds 0

No embeds

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
    No notes for slide

Transcript

  • 1. Η ΔΙΑΔΟΣΗ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ ΜΕΣΩ ΔΙΑΔΙΚΤΥΟΥ Ξ. Αλεξούδη 1 , Χ. Σαραφίδης 1,2 , Ε. Φλουδά 2 1. Τμήμα Ηλεκτρονικής, Αλεξάνδρειο ΤΕΙ Θεσσαλονίκης, ΤΘ 141, 57400 Σίνδος 2. Ελληνικό Ινστιτούτο Μετρολογίας, ΟΤ45, 57022 Σίνδος
  • 2. Η έννοια του Χρόνου
    • Τι είναι χρόνος;
      • “ A defined quantity (dependent on algorithms, definitions, procedures) not intrinsic to the clocks used to generate it.” (D.W. Allan & J.A. Barnes).
      • “ It is the phenomenon which prevents all things from happening simultaneously” (John A. Wheeler).
      • “ A political decision” (Sam Stein).
      • “ A part of the measuring system used to sequence events, to compare the durations of events and the intervals between them, and to quantify rates of change such as the motions of objects.” (Internet Encyclopedia of Philosophy).
  • 3. Η έννοια της χρονικής κλίμακας
    • Ο καθορισμός είτε του ρυθμού που “κυλάει” ο χρόνος είτε σημείων στον χρόνο. Ή και τα δύο.
    • Ιστορικά Παραδείγματα:
      • Η μέρα.
      • Ηλιακός Χρόνος.
      • Julian Day. Ο αριθμός των ημερών στο Ιουλιανό ημερολόγιο από την 1η Ιανουαρίου 4713 π.χ.
      • Modified Julian Date. Ο αριθμός των ημερών από τα μεσάνυχτα της 17ης Νοεμβρίου 1858.
        • Έχει δεκαδικό μέρος.
  • 4. Η έννοια της χρονικής κλίμακας
    • Ιστορικά Παραδείγματα:
      • Greenwich Mean Time (GMT). Ο μέσος ηλιακός χρόνος στον μεσημβρινό του Greenwich.
        • Πάνω από 25 ορισμοί ιστορικά.
        • Πρακτικά μια αστρονομική κλίμακα κοντά στην UT1.
      • Universal Time (UT, UT0, UT1, UT2)
        • Βασίζεται στην περιστροφή της Γης.
        • Σε 360000 χρόνια θα έχει αποκλίνει κατά μία μέρα από τον μέσο ηλιακό χρόνο.
  • 5. Η έννοια της χρονικής κλίμακας
    • Χρονική Κλίμακα είναι ο αλγόριθμος λειτουργίας ενός εικονικού ρολογιού από ένα ή περισσότερα αληθινά ρολόγια μετρώντας τις διαφορές μεταξύ των αληθινών ρολογιών σε συγκεκριμένες χρονικές στιγμές ( Chuck Greenhall).
    • Μπορεί να είναι ένα πραγματικό ρολόι ή μια μαθηματική διαδικασία ( paper clock ).
  • 6. Ατομικός Χρόνος
    • International Atomic Time ( TAI , Temps Atomique International )
      • Μια στατιστική επεξεργασία συγκρίσεων μεταξύ 400+ ατομικών ρολογιών εγκατεστημένων σε πάνω από 60 Εθνικά Μετρολογικά Ινστιτούτα.
      • Δεν είναι ιστορικά ομοιόμορφη χρονική κλίμακα.
        • Τελευταία φορά ορίστηκε το 1995.
    • Terrestrial Time (TT)
      • Ένας συμβιβασμός μεταξύ των αστρονόμων και των υπόλοιπων Φυσικών: TT(TAI) = TAI + 32,184 s.
  • 7. Ατομικός Χρόνος
    • Jack Parry and Luis Essen, 1955, NPL, UK.
  • 8. Ατομικός Χρόνος
    • Authority: BIPM
  • 9. Παγκόσμιος Χρόνος: UTC
    • Authority: BIPM.
      • Η πλέον χρησιμοποιούμενη χρονική κλίμακα.
      • Πολλοί διαφορετικοί ορισμοί τις τελευταίες δεκαετίες!
      • Ο UTC έχει την ίδια συχνότητα με τον TAI, αλλά απέχει ακέραιο αριθμό δευτερολέπτων - leap seconds
        • Σήμερα TAI-UTC = 34 s. (35 s από 30/6/2012).
      • Τα εμβόλιμα συγχρονίζουν UTC και UT1.
      • Πολιτικός και γλωσσικός συμβιβασμός!
    English: CUT Coordinated Universal Time French: TUC Temps Universel Coordonné Globe: UTC Universal Time Coordinated
  • 10. Ψηφιακές Χρονικές Κλίμακες
    • Χρόνος Windows.
      • Ο αριθμός των διαστημάτων εύρους 0,1 μs από την 1 η Ιανουαρίου 1601, 12:00 AM UTC.
    • Χρόνος UNIX (POSIX).
      • Ο αριθμός των δευτερολέπτων από την 1 η Ιανουαρίου 1970, 00:00 UTC χωρίς να ληφθούν υπόψη τα εμβόλιμα δευτερόλεπτα.
      • Χρήση 32-bit προσημασμένων μετρητών.
        • Ένας για τα s και ένας για κάποιο κλάσμα (συνήθως μs).
      • Οverflow: 19 η Ιανουαρίου 2038, 03:14:07 UTC.
  • 11. Ψηφιακές Χρονικές Κλίμακες
    • Λύση: μετρητές 64 bit.
    • Αστεία αριθμητικά ορόσημα:
      • Παρασκευή 13 Ιουλίου 2012 ώρα 11:01:20 UTC, η ώρα POSIX θα είναι 0x50000000 (1,342,177,280 s).
      • 21 Ιουλίου 2069 ώρα 00:37:33 UTC, η ώρα POSIX θα παριστάνει τα 10 πρώτα ψηφία του π, 3141592653. (100 χρόνια μετά την πρώτη αποστολή στη Σελήνη).
  • 12. Ποιος χρειάζεται ακριβή χρόνο;
    • Οποιοσδήποτε χρησιμοποιεί υπολογιστές!
      • Πολιτική Αεροπορία.
      • Ραδιοτηλεοπτικά μέσα, τηλεπικοινωνίες γενικά.
      • Εφαρμογές διαχείρισης κυκλοφορίας.
      • Χρηματιστήρια, γενικά ηλεκτρονικές συναλλαγές.
      • Έξυπνα δίκτυα ηλεκτροδότησης.
      • Κρυπτογραφία – ασφάλεια συναλλαγών.
      • Ασφάλεια δικτύων – εντοπισμός συμβάντων.
      • Αυτοματοποιημένες γραμμές παραγωγής.
      • Κατανεμημένες βάσεις δεδομένων.
  • 13. Απαιτήσεις από μία χρονική κλίμακα
    • Ένας σωστά σχεδιασμένος αλγόριθμος χρονικής κλίμακας πρέπει να εκπληρώνει κάποιες προϋποθέσεις, που εξαρτώνται από την εφαρμογή.
    • Κρίσιμες αποφάσεις:
      • Θέλουμε επιστήμη ή αξιοπιστία;
      • Χρειαζόμαστε διάδοση σε πραγματικό χρόνο;
      • Θέλουμε οπωσδήποτε: συνέχεια.
      • Δεν θέλουμε οπωσδήποτε: ασάφεια.
      • Πρέπει να προβλέψουμε: να μην υπάρξουν συνθήκες που θα προκαλέσουν απότομα βήματα στην κλίμακα.
  • 14. Εθνικό Πρότυπο Χρόνου και Συχνότητας
    • Τεχνικά χαρακτηριστικά:
      • Τρία ατομικά πρότυπα Cs 5071Α.
      • Δέκτης GPS CV 12 καναλιών με θέση κεραίας προσδιορισμένη (ακρίβεια 1 cm).
      • Συστοιχία ηλεκτρονικών ελέγχου λειτουργίας, μετρήσεων, παροχής πρότυπων σημάτων για διακριβώσεις.
      • Εσωτερική υλοποίηση διακομιστών NTP.
      • Υλοποίηση UTC(ΕΙΜ) αλλά και συμμετοχής ΕΙΜ στον TAI.
  • 15. Το πρωτόκολλο NTP
    • Το NTP (Network Time Protocol) είναι ένα δικτυακό πρωτόκολλο που χρησιμοποιείται για να συγχρονίσει τα ρολόγια δύο υπολογιστών.
    • Αναπτύχθηκε από τον καθηγητή D. Mills (Delaware).
    • 1η ολοκληρωμένη έκδοση 1988 (RFC 1059).
    • Χρησιμοποιεί την χρονική κλίμακα UTC.
    • Περιλαμβάνει αλγόριθμους επιλογής (αν υπάρχουν πολλαπλές πηγές) και εντοπισμού προβληματικών.
    • Σε περίπτωση απώλειας σύνδεσης, περιλαμβάνει εργαλεία εκτίμησης (από καταγεγραμμένα δεδομένα).
  • 16. Το πρωτόκολλο NTP
    • Χρειάζεται ένα “αξιόπιστο” ρολόι αναφοράς.
      • “ Αφέντης” - διακομιστής ή πρότυπο.
    • Τα πακέτα συγχρονισμού χρησιμοποιούν UDP/IP πρωτόκολλο στην θύρα 123.
    • Χρησιμοποιεί 64 bit για τα πακέτα συγχρονισμού.
      • Ακέραιο - δεκαδικό μέρος εξίσου.
      • 32 bit (δεκαδικό) μέρος -> 1/2 32 = 233 ps ανάλυση.
      • 32 bit -> 1/1/1900 0:00 + 2 32 =7/2/2036 06:28:16 UTC
        • 7/2/2036 6:28:17 το πρώτο δευτερόλεπτο του έτους NTP 1.
  • 17. Λειτουργικό Μοντέλο
    • Ο χρόνος ενός Η/Υ σε σχέση με τον διακομιστή με τον οποίο συγχρονίζεται μια χρονική στιγμή είναι:
      • R είναι η συχνοτική απόκλιση των δύο ρολογιών.
      • D είναι η γραμμική μετατόπιση (drift) του ρολογιού του Η/Υ.
    • Στόχος: Εκτίμηση T(t o ) και R -> ελαχιστοποίηση T(t).
  • 18. Συγχρονισμός
    • Χρονική Απόκλιση:
    • Χρόνος Διαδρομής:
    • Αναγκαία υπόθεση: Χρόνος Μετάβασης = Χρόνος Απάντησης
  • 19. Ανάπτυξη Διακομιστή
    • OS: X (UNIX, LINUX)
      • Windows? Copyright + αδυναμία PPS discipline + .
    • Παραμετροποίηση λειτουργικού
      • Απαλλαγή από οτιδήποτε δεν είναι αναγκαίο.
    • Εγκατάσταση – παραμετροποίηση υπηρεσίας NTP.
      • Logfiles, ρυθμίσεις κτλ.
    • Ενεργοποίηση εξωτερικού 1 PPS discipline.
      • Επέμβαση στον πυρήνα.
      • Λογισμικό υλοποίησης.
  • 20. Μετρήσεις
    • Σύγκριση 1 PPS – UTC(EIM)
    • Απευθείας Μέτρηση
            • Μέτρηση με χρήση NTP
  • 21. Μέτρηση 1 PPS
    • Εκκίνηση με τον Η/Υ εκτός συγχρονισμού.
      • Ζητώντας παλμό κάθε 0,9998 s: πλατώ < 1 μHz.
  • 22. Μέτρηση 1 PPS Κυρίαρχη συνεισφορά Flicker FM noise Κυρίαρχη συνεισφορά White FM noise
  • 23. Μέτρηση 1 PPS
    • Ταυτόχρονη παρατήρηση μέσω NTP από άλλο H/Y.
  • 24. Παρατήρηση PPS Discipline
    • Παρατήρηση μέσω NTP από άλλο H/Y.
  • 25. Διακομιστές ΕΙΜ
    • Η δομή του συστήματος διάδοσης του Εθνικού Χρόνου μέσω διαδικτύου εξασφαλίζει ακρίβεια και ευελιξία.
    10 MHz Discipline UTC(EIM) NTP Discipline NTP Discipline 1-5-10 MHz utility hercules.eim.gr private EIM utility
  • 26. Επίδραση Φόρτου Δικτύου
    • Φόρτος στο τοπικό υποδίκτυο του διακομιστή.
  • 27. Επίδραση Φόρτου Δικτύου
    • Φόρτος στο τοπικό υποδίκτυο του διακομιστή.
  • 28. Επίδραση Φόρτου Δικτύου
    • Φόρτος στο τοπικό υποδίκτυο του πελάτη.
  • 29. Επίδραση Φόρτου Δικτύου
    • Φόρτος στο τοπικό υποδίκτυο του πελάτη.
  • 30. Συμπεράσματα
    • Ένας απλός Η/Υ είναι τελείως αναξιόπιστο σύστημα μέτρησης χρόνου.
      • Βελτίωση αν ρυθμιστεί σωστά ως πελάτης NTP.
    • Υπάρχουν απλές λύσεις χαμηλού κόστους για την παροχή σχετικά πιο αξιόπιστης χρονικής πληροφορίας σε ένα υποδίκτυο.
      • Προσεκτικός σχεδιασμός αλλιώς υπάρχουν κίνδυνοι.
    • Προϋπόθεση σε κάθε περίπτωση η αξιοπιστία της αρχικής πηγής.
      • Εθνικό Πρότυπο > διακριβωμένος δέκτης GPS > δικτυακή σύνδεση με Εθνικό Πρότυπο > σύνδεση με διακομιστή NTP > δεν πείραξα τίποτε ...