SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut SP, Swedish ICT och Innventia går samman i RISE för att bli en starkare innovationspartner för näringsliv och

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut SP, Swedish ICT och Innventia går samman i RISE för att bli en starkare innovationspartner för näringsliv och"

Lovisa Håkansson
för 7 år sedan
Visningar:

1 SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut SP, Swedish ICT och Innventia går samman i RISE för att bli en starkare innovationspartner för näringsliv och samhälle. Vi fortsätter samtidigt att utveckla dagens tjänster inom provning, certifiering, kalibrering och verifiering. Vid årsskiftet byter vi namn till RISE.

2 Hur realiseras spårbar tid i Sverige? Per Olof Hedekvist SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut

3 Tid, den äldsta enheten? (skapad den fjärde dagen) Mänsklig uppfattning om tid är knutet till solens rörelse över himlen. Referens i berättelser, för att beskriva i vilken ordning saker har hänt.

4 Lite historik 1761, Harrissons klocka gör Atlantsegling, drog sig 5 s över 81 dagar 1879, Svensk normaltid införs (referens mot soltid mitt emellan Göteborg och Stockholm) Borgerlig tid, järnvägstid 1900, Svensk normaltid justeras till GMT + 1 timme 14 s justering Samma som Centraleuropa 1979, Svensk normaltid bestäms till UTC + 1 timme Baseras på atomur Samma referens som GMT. Sommartid infördes på prov 1916, har sedan tillämpats sedan 1980 Källa: Wikipedia

5 Greenwich Mean Time Bygger på medelsoldygnet vid Greenwich Meridianen Deltagande länder styr sin tid till hela (eller halva) timmar räknat från Greenwich. Tidsskalan realiseras av solur på känd geografisk position Internationell tidsskala 1884 till 1972

6 Atomklockor Energiövergång i Cesium väldigt stabil Cesium 133-isotop hettas upp i en ugn och ångan skickas genom två elektromagnetiska fält. Den frekvens som ger störst utslag är Hz, vilket delas ner till 1 pps (puls per sekund) Genom att utgå från Cesiumklockor blir tidsskalan mycket mer stabil

7 Universell koordinerad tid (UTC) Ett 70 tal lab med ca 500 klockor jämförs med varandra och rapporteras in till BIPM En månads data samlas in i början av nästa Mätningar med hjälp av satellit (GPS eller kommunikationssatellit) Det viktade medelvärdet av samtliga klockor utgör Internationella Atomtidsskalan (TAI) Skottsekunder läggs till för att anpassa tidsskalan till jordens rotation, och UTC skapas.

8 RELATIVE WEIGHTS (IN PERCENT) OF THE CLOCKS (CONT.) LAB. CLOCK Universell koordinerad tid (UTC) Det viktade medelvärdet av samtliga klockor utgör Internationella Atomtidsskalan (TAI) Klockors vikt bestäms bl.a. av klocktyp, historisk stabilitet och länk-kvalitet Primära referenser (Rb och Cs fontäner) Vätemaser High Performance Cesium Standard Performance Cesium SP SP SP SP SP SP SP SP SP SP SP SP SP SP SP SP SP SP SP SP SP SP SP SP SP ***** ***** ***** ***** SP ***** ***** ***** ***** SP ***** ***** ***** ***** ***** 0.000

9 SPs klockor SP Borås 4 High performance Cesium, 2 Active Hydrogen Masers SP Stockholm 6 High Performance Cesium, 2 Active Hydrogen Masers STUPI, Stockholm 2 High Performance Cesium, 5 Standard Performance Cesium, 3 active Hydrogen Masers Onsala Space Observatory 1 Standard Performance Cesium, 2 Active Hydrogen Maser

10 Distribuerat över Sverige Högprecisions-klockor i Borås, Stockholm och Onsala Standardklockor i Stockholm, Göteborg, Malmö och Sundsvall Tillsammans med knutpunkter för Internet Sammankopplade med GNSS och fiber Robust om enstaka noder faller bort Alla noder realiserar en tidsskala spårbar till UTC Ambition att minimera osäkerheter Regelbunden kalibrering av kommunikationslänkar

11 Allmän nytta av svensk tid Koppla upp datorn mot spårbar ntp-server Fröken Ur Referens för mobiloperatörens tid Referens till radio och tv-sändningar Reservtid till Galileo

12 Realisering av tidsskala UTC(k) UTC beräknas i efterhand, med en angivelse var 5 dag Lokala realiseringar, UTC(k), utgör tidsskalor i realtid Justeras i nutid med anpassning mot beräknade datapunkter i UTC UTC(SP) är en sammanvägning med tillgång till 28 atomklockor på 4 olika platser. Olika vikter beroende på klockprestanda och avstånd

13 UTC(SP) Klassisk UTC realisering Clock 1 SP Correction Clock 2 SP Group Clock UTC(SP) GNSS/TWSTFT Clock N SP Time Interval Counter UTC(SP) GNSS/TWSTFT UTC(SP) UTC f(clk x ) f(tai) UTC(SP) clk x BIPM

14 UTCr - rapid Färre deltagande tidsnoder Snabbare återkoppling 1 dagars data beräknas 1 gång/vecka Avviker från UTC < 2 ns Ytterligare förbättringar All tidsdata tillgänglig för alla deltagare Kombinera flera olika länkar Kan realisera tidsskalan med samma input och samma algoritmer

15 Realisering av STC(k) Svensk koordinerad tid Clock1..N LAB L Clock1..N LAB T Clock1..N LAB O Clock 1 LAB k Correction Clock 2 LAB k Group Clock TS(k) GNSS/OTW Clock N LAB k Time Interval Counter TS(k) GNSS/OTW TS(k) UTC f( k clk x ) f(tai) TS(k) k clk x UTC -SP(UTC) via BIPM

16 Utmaning med tid Krav på kontinuerlig drift Säkras med batterier och dieselgeneratorer. Avstånd (fördröjning) från klocka måste bestämmas Tidsfördröjningen varierar Sammanställning av data från flera klockor kräver avancerade modeller Viktning av data Prediktioner Samma sak med atomklocka som med armbandsur

17 Reflektioner om Spårbar tid Spårbarhet innebär att det alltid finns en kvantifierad osäkerhet Det är skillnad på att ställa klockan mot en spårbar tidsskala, och att klockans tid är spårbar När man ansluter sin dator till en NTP server eller GPSmottagare till GPS-systemet så justeras tiden mot dessa. Detta innebär inte en kalibrering eller spårbarhet. Hur kontrolleras den egna klockan? Jfr en avstängd mekanisk klocka med visare som visar rätt tid två gånger om dygnet. Nolluppdrag på Chalmers 1988, omprogrammering av klocka i föreläsningssal. Två extremexempel på att klockan kan ställas mot en spårbar tidsskala men ändå inte ge en spårbar tid.

18 Behovet av Spårbar tid När kravet på ordningsföljd är viktigt krävs en gemensam referenstid Intern datorklocka räcker om endast lokal loggning behövs Om ordningsföljden i händelser hos två eller fler externa system är viktig krävs spårbarhet i tid Spårbarhet till UTC den internationella gemensamma nämnaren. Hög precision är inte detsamma som hög noggrannhet En cesiumklocka är aldrig bättre än noggrannheten vid starttillfället. Spårbar tid måste inte ha hög noggrannhet, men noggrannheten måste vara utredd och dokumenterad

19 Spårbarhet, att veta hur osäker tiden är Spårbarhet i tidsangivelser är en momentan information En tidsskala är helst en klocka som inte justeras, följt av en avstämbar fördröjningskrets. Hur kan du skapa en spårbar tidsskala? 1. Jämför din egen tidsskala med en känd, spårbar tidsskala UTC(k) 2. Gör en uppskattning av felkällor och mätosäkerheter 1. Dokumentera varje del av anslutningen, med modeller för felkällor och beräkningsdata för mätosäkerheten 2. Bättre precision kan kräva samarbete med operatören av UTC(k) 3. Korrigera den egna tidsskalan 4. Upprepa regelbundet. 5. Efter en längre tid och många mätningar kan den egna klockans stabilitet beräknas och osäkerheten mellan jämförelsen uppskattas

20 GPS, toppen när allting fungerar Komplettera med nätverkstid, spårbart till UTC(SP) Välj en pålitlig tidsserver på kort avstånd SP eller Netnod Välj specifika servers, aldrig server-pool. NTP / PTP i asymmetriskt nät användbart som komplement till GPS GPS krävs för kalibrering, nätverkstid för upprätthållande

21 Framtiden på SPs tidlab Monitorering av Netnods tidsskalor/klockor Dokumentation och kvalitetssystem enligt ISO för legal spårbarhet Fortsatt utveckling/implementering av algoritmer för gruppklockor Förbättrad realisering av UTC(SP) relativt UTC Nationell tidsskala baserad på alla Sveriges klockor och som genereras och distribueras från flera ställen Spårbar, autentiserad (NTS) NTP Uppbyggnad av PTP för anslutning av enskilda användare TSA (Time Stamp Authority) (Tidsstämpling av digitala signaturer) Etablering av fiberoptiska tidslänkar

22 Tack för uppmärksamheten!

Relevanta dokument

Rätt tid i informationssamhället Verksamheten inom tid och frekvens vid SP

Rätt tid i informationssamhället Verksamheten inom tid och frekvens vid SP Kenneth Jaldehag SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut, Borås Internetdagarna 07 5-6 november 2007 Stockholms Folkets Hus Innehåll