Время из NPL (MSF) - Time from NPL (MSF)

Time from NPL (MSF) находится в Камбрии.
Время из NPL (MSF)
Карта, показывающая местоположение передатчика ОНЧ Anthorn в Камбрии.

В Время из NPL это радиосигнал, транслируемый из Радиостанция Anthorn возле Anthorn, Камбрия, который служит эталоном времени в Великобритании.[1] Сигнал времени получается из трех атомные часы установлен на площадке передатчика и основан на стандарты времени поддерживается британской Национальная физическая лаборатория (NPL) в Теддингтон.[2] Услугу предоставляет Babcock International (которая приобрела бывших поставщиков VT Communications ), по контракту с NPL. Его профинансировал бывший Департамент бизнеса, инноваций и навыков;[1][3] по состоянию на 2017 год NPL Management Limited (NPLML) принадлежала Департамент бизнеса, энергетики и промышленной стратегии (BEIS), а NPL действовали как открытая корпорация.[4]

Сигнал, также известный как Сигнал MSF (и ранее Часы для регби), транслируется с высокоточной частотой 60 кГц и может приниматься по всей Великобритании, а также в большей части северной и западной Европы. несущая частота поддерживается на 60 кГц с точностью до 2 частей из 1012, контролируемый атомные часы цезия на радиостанции.[1]

История

Получено на острове Лесбос во время перевозки из Регби в Анторн.

Радиостанция в Регби впервые эксплуатировалась Почта России с 1926 г., с позывным GBR. С 19 декабря 1927 года он транслировал сигнал времени 15,8 кГц от Королевская обсерватория которые можно было получить по всему миру. Он состоял из 306 импульсов за пять минут до 10:00 и 18:00 включительно. время по Гринвичу, с более длинным пульсом в начале каждой минуты. Частотная манипуляция была добавлена ​​в 1967 году, что делает сигнал труднее использовать в качестве опорной частоты. Сигналы времени, которым предшествует позывной "GBR GBR TIME" в азбука Морзе, были переданы в течение 5 минут до 03:00, 09:00, 15:00 и 21:00. Передатчик GBZ на 19,6 кГц использовался как резерв, когда GBR был отключен для обслуживания.[5] В конце концов, сигналы времени от GBR были прекращены в ноябре 1986 года, и он больше не используется в качестве эталона частоты.[6]

Сигналы MSF начались в 1950 году по схеме передачи описано ниже. Первоначально они предназначались для обеспечения эталонных частот 2,5, 5 и 10 МГц, первоначально только изредка в течение дня. Сначала объявления появлялись каждые пятнадцать минут, начиная с представления кода Морзе «MSF MSF MSF» (MSF - это «- ··· ·· - ·» в коде Морзе), за которым следовала речь: «Это MSF, регби. , Англия, передающая ... ".[7] С мая 1953 года сигнал транслировался 24 часа в сутки, но с регулярными пятиминутными перерывами для приема других сигналов. В 1966 году сигнал 60 кГц, наконец, стал непрерывным круглосуточным обслуживанием, а в феврале 1988 года использование эталонных частот было прекращено.[6]

27 февраля 2007 года NPL приступила к тестированию новых передач сигналов времени от AnthornКоординаты: 54 ° 55' с.ш. 3 ° 17'з.д. / 54,91 ° с.ш.3,28 ° з. / 54.91; -3.28.[8] Станция Anthorn обслуживалась VT Communications с момента открытия в 2007 г. до 2010 г., когда он был приобретен Babcock International.[9]

Официальное открытие перемещенного объекта состоялось 1 апреля 2007 года, когда служба получила название «Время из NPL» и сигнал от Rugby был навсегда отключен.[10][11] Изменение местоположения и, как следствие, изменение мощности сигнала может привести к тому, что некоторое оборудование, предназначенное для использования сигнала MSF, не сможет продолжать это делать. Это чаще встречается в домашнем оборудовании, не рассчитанном на оптимальную чувствительность и размещенном случайно.[нужна цитата ]В настоящее время сигнал от Anthorn все еще можно использовать в районе Средиземного моря, хотя он слабее, чем Rugby.

Сигнал MSF и часы регби

С момента инаугурации сигнала времени в 1950 году до 1 апреля 2007 года он передавался с Радиостанция регби возле Регби, Уорикшир.[6][12] Первоначальное расположение передатчика означало, что часы назывались «часами для регби».[13] После переезда в 2007 году в Камбрию, NPL теперь официально называет сигнал «Время от NPL».[12]

Передатчик регби позывной был MSF, где "М" - одна из Префиксы ITU выделены Соединенному Королевству, а буквы «SF» были выделены без документально подтвержденных причин. Это привело к появлению общей терминологии «сигнал MSF», которая до сих пор используется в NPL.[6] Официальная история службы гласит, что «Регби было дано дополнительное обязательство по передаче справочной информации. Модулированные стандартные частоты", но фактического объяснения позывного" MSF "не дается.[14] Согласно NPL, кажется, что позывной был выбран так, чтобы его можно было запомнить как «Основная стандартная частота», но MSF не задумывалась как сокращение.[15]

Передача и прием

Переданный сигнал имеет эффективная излучаемая мощность из 17 кВт, на частоте 60 кГц с точностью до 2 частей в 1012.[1] Уровень сигнала превышает 10 мВ / м на 100 км; она превышает 100 мкВ / м на расстоянии 1000 км от передатчика и, таким образом, может приниматься не менее этой силы по всей Великобритании.[12] Сигнал также может приниматься и широко используется в Северной и Западной Европе.[1]

Во время регби передатчик выработал 60 кВт радиочастота мощность (используя 70 кВт сетевое питание ). 180 м высотой Т-образная антенна антенна имела диаметр 500 м в верхней части. Вертикальная часть антенны излучала сигнал, так что принимаемая мощность была одинаковой во всех направлениях (примерно всенаправленный ).[6]

Использует

Помимо профессионального использования, когда требуется точное время, радиоуправляемые часы с цифровыми и аналоговыми дисплеями, использующими сигнал NPL, широко используются (аналогичные часы доступны в других регионах со стандартной передачей времени). Что касается пользователей, это просто часы с теми же функциями и настройками, что и другие, но всегда отображающие правильное время и корректирующие себя для летнее время.

Протокол

Быстрый код

Когда MSF был впервые представлен в 1950 году, он состоял только из секундных и минутных маркеров без кодированных данных. В 1974 году короткий пакет двоичного кода со скоростью 100 бит / с был вставлен в минутный маркер, чтобы указать время. В 1977 году был введен медленный код, который кодировал время со скоростью 1 бит / с в течение всей минуты (как подробно описано ниже). В 1998 году исходный быстрый код был удален, оставив медленный код и простой минутный маркер.[16]

Медленный код

В настоящее время сигнал кодируется следующим образом:

Передатчик MSF отключается на короткие промежутки времени (включение-выключение ) в начале каждой секунды, чтобы кодировать текущее время и дату. Время нарастания и спада несущей 60 кГц определяется комбинацией антенны и передатчика.[17]

Каждая секунда UTC начинается со 100 мс «выключено», которым предшествует не менее 500 мс несущей. Второй маркер передается с точностью лучше ± 1 мс относительно Всемирное координированное время (UTC), которое всегда находится в пределах ± 0,9 секунды от Всемирное время (UT1), которое представляет собой среднее солнечное время, которое фактически наблюдалось бы на долготе 0 °.

Первый второй из минута, обозначенный как секунда 00, начинается с периода 500 мс с выключенной несущей, чтобы служить маркером минут.

Остальные 59 (или, в исключительных случаях, 60 или 58) секунд минуты всегда начинаются как минимум с 100 мс 'off', за которыми следуют два бита данных по 100 мс каждый, и заканчиваются как минимум 700 мс несущей.

  • Бит А передается от 100 до 200 мс после второго
  • Бит B передается от 200 до 300 мс после второго

Битовая сигнализация отрицательной полярности

  • Перевозчик ВКЛ представляет битовое значение 0.
  • Перевозчик выключен представляет битовое значение 1.

Если каждая секунда рассматривается как десять отрезков по 100 мс, маркер минут передается как 1111100000, а все остальные секунды передаются как 1AB0000000.

Хотя в секунду передаются два бита данных, временной код обладает тем свойством, что только один из них является переменным; ненулевые биты B передаются только тогда, когда соответствующий бит A имеет фиксированное значение.

Секунды 01–16 несут информацию для текущей минуты о разнице (DUT1) между атомным и астрономическим временем, а оставшиеся секунды передают код времени и даты.

Информация о коде даты и времени начинается с 43 секунд. перед соответствующий минутный маркер (секунда 17 предыдущей минуты, при отсутствии високосные секунды ), и всегда указывается в единицах гражданского времени Великобритании, которым является UTC зимой и UTC + 1 час, когда Летнее время действует.

Временной код MSF
Затененные биты фиксированы
Кусочек А BСмысл Кусочек А BСмысл Кусочек А BСмысл
0011Минутная отметка20100Год
(00–99)		40100Час
(00–23)
010+0.1DUT1
(0.1–0.8)
Унарная кодировка,
бит установлен, если
DUT1 ≥ Вес		21804180
020+0.222404240
030+0.323204320
040+0.424104410
050+0.525100Месяц
(01–12)		45400Минуты
(00–59)
060+0.6268046200
070+0.7274047100
080+0.828204880
090−0.1DUT1
(−0.1–−0.8)
Унарная кодировка,
бит установлен, если
DUT1 ≤ Вес		29104940
100−0.230200День месяца
(01–31)		5020
110−0.3311005110
120−0.432805200Минутный маркер 01111110
130−0.53340531STWПредупреждение о летнем времени.
140−0.63420541P1Год (17A – 24A)Странный
паритет
над
150−0.73510551P2День (25–35)
160−0.83640День недели
Воскресенье = 0
Суббота = 6		561P3DOW (36A – 38A)
17800Год (00–99)3720571P4Время (39A – 51A)
184003810581STДействует летнее время.
1920039200Час (00–23)5900Не используется, всегда 0.

Последовательные биты от 01B до 08B устанавливаются в 1, чтобы указать положительные значения DUT1 от + 0,1 до + 0,8 с. Например, бит 05B устанавливается, если DUT1 ≥ 0,5 с. Последовательные биты от 09B до 16B устанавливаются в 1, чтобы указать отрицательные значения DUT1 от -0,1 до -0,8 с. Например, бит 11B устанавливается, если DUT1 ≤ -0,3 с.

В случае дополнительной секунды между 16 и 17 секундами вставляется нулевой бит.[17] В случае отрицательной дополнительной секунды, секунда 16 будет удалена. Поскольку отрицательные дополнительные секунды могут возникать только тогда, когда DUT1 положителен, биты с 9B по 16B будут нулевыми.

Биты 17A – 51A кодируют время следующей минуты в двоично-десятичный, старший бит первым. Начиная с бита 17A, идут 4 бита десятков лет, 4 бита лет, 1 бит десятков месяцев, 4 бита месяцев, 2 бита десятков дней, 4 бита дней, 3 бита дня недели (0 = Воскресенье), 2 бита десятков часов, 4 бита часов, 3 бита десятков минут и 4 бита минут.

Биты 52A – 59A предоставляют еще один способ определения минутных границ. Эта последовательность 01111110 никогда не появляется где-либо еще в битах A; из-за кодирования BCD не более пяти последовательных битов 1 могут появиться в другом месте в битах A (биты 27A – 31A, 30 или 31 июля, или биты 33A – 37A, если день, заканчивающийся на 7, приходится на субботу). Таким образом, эти шесть последовательных 1 битов однозначно определяют конец минуты.

Биты 54B – 57B обеспечивают нечетная четность по временному коду. 4 бита четности охватывают годы (8 бит), месяцы и дни (11 бит), день недели (3 бита) и время дня (13 бит) соответственно.

Бит 58B указывает, что время вещания - летнее время. Бит 53B предупреждает, что бит летнего времени скоро изменится. Он устанавливается на 61 минуту подряд, начиная за 1 час 7 секунд до изменения и заканчивая за 7 секунд до изменения, за 5 секунд до первого измененного бита 58B, который сам передается за 2 секунды (1,7–1,8 секунды, если быть более точным. ) до момента изменения времени.

Недостатки текущего формата сигнала

MSF не транслирует никаких явных предварительных предупреждений о предстоящем високосные секунды, которые происходят в среднем менее одного раза в год.[3] Единственная индикация - это изменение количества битов заполнения перед временным кодом в течение минуты перед дополнительной секундой. Следовательно, если объявление о дополнительной секунде не введено вручную в приемник заранее, может пройти некоторое время, пока автономный приемник MSF не восстановит синхронизацию с UTC после секунды координации (особенно, если прием не является устойчивым во время дополнительной секунды. ).

Сигнал времени обеспечивает предупреждение о переходе на летнее время только за 1 час.[17]

Отключения

MSF обычно ведет непрерывную трансляцию, но иногда ее выводят из строя для планового или внепланового обслуживания. NPL поддерживает веб-страницу, на которой перечислены предстоящие плановые отключения и информация о внеплановом обслуживании.[18]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е "NPL Time Metrology". Национальная физическая лаборатория, Великобритания. Получено 8 февраля 2012.
  2. ^ «MSF Время от NPL» (PDF). Национальная физическая лаборатория, Великобритания. Архивировано 31 октября 2007 года.. Получено 6 апреля 2007.CS1 maint: неподходящий URL (ссылка на сайт)
  3. ^ а б Томас, Роджер (июль 2014 г.). «MSF и НПЛ». Радио Пользователь. Борнмут, Великобритания: PW Publishing Ltd: 47–49. ISSN  1748-8117.
  4. ^ "Что такое NPL?". Национальная физическая лаборатория. Получено 9 октября 2017.
  5. ^ Герд Клавиттер (1980). Список станций сигналов времени (9-е издание). С. 30–31.
  6. ^ а б c d е «NPL T&F: FAQs». Национальная физическая лаборатория, Великобритания. Получено 23 января 2008.
  7. ^ «Часто задаваемые вопросы о справке по времени NPL». НПЛ. Получено 20 января 2014.
  8. ^ Келли Ив (28 февраля 2007 г.). «Время начинается в деревне Антхорн». Новости и звезды. Карлайл. Архивировано из оригинал 10 августа 2007 г.. Получено 28 февраля 2007.
  9. ^ «Радиосигнал времени MSF». Национальная физическая лаборатория.
  10. ^ Паллаб Гош (10 мая 2006 г.). «Времена меняются для радиосигнала». BBC News Online. Получено 28 марта 2007.
  11. ^ «Смена времени знаменует конец эпохи». BBC News Online. 25 марта 2007 г.. Получено 28 марта 2007.
  12. ^ а б c «Время перешло». Национальная физическая лаборатория, Великобритания. Архивировано 27 сентября 2007 года.. Получено 6 апреля 2007.CS1 maint: неподходящий URL (ссылка на сайт)
  13. ^ «Часы регби на базе ARM + FPGA». Компьютерная лаборатория Кембриджского университета. Получено 6 апреля 2007.
  14. ^ Официальная история радиостанции регби
  15. ^ NPL FAQ «Что означает MSF?»
  16. ^ Национальная физическая лаборатория (25 марта 2010 г.). «Что такое быстрый код MSF? (FAQ-Time)». Получено 22 сентября 2018.
  17. ^ а б c «Код времени и даты MSF 60 кГц» (PDF). NPL Time and Frequency Services. Национальная физическая лаборатория. Июль 2007. TAF001v06. Получено 26 мая 2008.
  18. ^ Отключения MSF

внешняя ссылка