New Prezentacja programu PowerPointtime.pcss.pl/wp-content/uploads/2015/11/Projekt-OPTIME.pdf ·...

Projekt OPTIME

Artur Binczewski

[email protected]

Sieć PIONIER siecią usług

Bezpieczeństwo

Telekonferencje

MultimediaKomunika

cja

Chmury

Wzorce czasu i

częstotliwości

26-27 października 2015 / Poznań

Synchronizacja czasu i częstotliwości - zastosowanie


Aspekt naukowy

• Nauki o Ziemi,

• Astronomia,

• Fizyka,

• Nauki techniczne.

Aspekt komercyjny

• Czas urzędowy,

• Stempel czasowy,

• Synchronizacja sieci komórkowych LTE,

• Wyznaczanie UTC.

Nauki o Ziemi


Ziemia

•Pomiary rotacji

•Wyznaczanie położenia geocentrum

•Pomiar rozkładu masy

•Struktura i ewolucja wnętrza ziemi

•Ruchy płyt tektonicznych

Atmosfera

•Zmiany klimatu

•Modelowanie pogody

•Struktura tropopauzy

•Rozkład wiatrów i turbulencji

Jonosfera

•Obserwacja

•Obrazowanie 3D

•Dynamika zmian

•Interakcje pomiędzy jono, termo i atmosferą

•Powstawanie i ewolucja burz

Oceany

•Wyznaczanie geoidy oceanu

•Pomiary globalnej cyrkulacji

•Pomiary stanu morza i wiatrów

Astronomia


Very Long Baseline InferferometryInterferometria wielkobazowa, w której daneodbierane są przez niezależne, oddalone od siebieradioteleskopy, a następnie są synchronizowane iporównywane

– Toruń

Low Frequency Array For Radio AstronomyWieloantenowy radioteleskop wykorzystujący zjawiskointerferencji fal radiowych. Stacje będą zlokalizowane:

– Borowiec (w okolicy Poznania),

– Łazy (w okolicy Krakowa),

– Bałdy (w okolicy Olsztyna),

Mapa z mapy.google.pl

Fizyka

26-27 września 2015 / Poznań

Badania nad nowymi zagadnieniami fizycznymi:• Fale grawitacyjne – wynikające z ogólnej teorii względności

przemieszczające się z prędkością światła „zmarszczka” w

czasoprzestrzeni.

• Bozon Higgsa – cząstka elementarna przewidywana przez Model

Standardowy odpowiadająca za pole Higgsa dzięki któremu inne

cząstki posiadają masę.

Zegary optyczne – następna generacja zegarów atomowych (UMK

Toruń - FAMO),

Zegar pulsarowy – koncepcja bazująca na pomiarach pulsarów

(Gdańsk)

Weryfikacja teorii fizycznych – doświadczalne weryfikowanie teorii

dostarczanych przez fizykę teoretyczną.

Nauki techniczne


Elektronika:• Budowa specjalistycznych urządzeń pomiarowych:

• Mikrostepperów

• Liczników wielokanałowych

Informatyka:• Prace nad synchronizacją systemów komputerowych,

• Network Time Protocol

• Precision Time Protocol

Metrologia:• Porównywanie odległych zegarów atomowych

• Wyznaczanie UTC

Czas urzędowy


„Art. 4. 1. Organem uprawnionym do utrzymywania czasu urzędowego i

uniwersalnego czasu koordynowanego UTC(PL) oraz do rozpowszechniania

sygnałów tych czasów jest Prezes Głównego Urzędu Miar.”

USTAWA z dnia 10 grudnia 2003 r.

o czasie urzędowym na obszarze Rzeczypospolitej Polskiej

(Dz. U. z dnia 4 lutego 2004 r.)

Stempel czasowy

• Stempel czasowy – potwierdza istnienie określonych danych w konkretnym momencie

czasowym. Dokumenty urzędowe powinny być znakowane stemplem czasowym w oparciu

o czas urzędowy.

• Zapytanie o wystawienie stempla czasowego oraz odpowiedź serwera jest zdefiniowana w

dokumencie RFC 3161 - Public Key Infrastructure Time-Stamp Protocol (TSP)

• Konieczność użycia czasu z Głównego Urzędu Miar.


Wyznaczanie UTC

Uniwersalny czas koordynowany UTC (Universal Time Coordinated) – wzorcowy czas

wyznaczany na podstawie obserwacji kilkudziesięciu najlepszych laboratoriów czasu na

świecie.

W Polsce istnieją dwa laboratoria:

• Główny Urząd Miar – generuje UTC(PL) – czasu urzędowy na terenie Polski,

• Obserwatorium Astrogeodynamiczne CBK – generuje UTC(AOS).

Kluczowym elementem jest porównywanie wskazań zegarów!


Wzorce czasu i częstotliwości - usługi

Dostęp do precyzyjnych sygnałów wzorcowych czasu i częstotliwości daje możliwość

stworzenia nowoczesnych usług sieciowych takich jak:

• Wirtualny zegar atomowy,

• Ultra-prezycyjny czas urzędowy,

• Stempel czasowy,

• Porównywanie czasu i częstotliwości

• NTP o zwiększonej dokładności,

• Nowe protokoły synchronizacji czasu (PTP),


Transmisja czasu przez łącza światłowodowe w Europie

Na podstawie materiałów z prezentacji „Time and Frequency metrology: e-Infrastractures for Science and Society” –

Davide Calonico, Optics Division, Istituto Nazionale Di Ricerca Metrologica, November, 2014


Projekt

SYSTEM DYSTRYBUCJI ATOMOWYCH WZORCÓW CZASU I CZĘSTOTLIWOŚCI

• Początek: 1 grudnia 2012 r.

• Czas trwania: 36 miesięcy

• Strona www: optime.org.pl

Projekt jest współfinansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach Programu

Badań Stosowanych.


Transmisja czasu przez łącza światłowodowe w Polsce

Projekt OPTIME stawia sobie za cel opracowanie architektury i wdrożenie usługi dystrybucji

ultra-precyzyjnej skali czasu i wzorcowych sygnałów częstotliwości w sieciach

telekomunikacyjnych. W chwili obecnej istnieją już dwie linie do przesyłania czasu i

częstotliwości:

Połączenie GUM - CBK

Laboratoria wzorcowe

Regeneratory sygnału

Sieć PIONIER

Połączenie CBK - FAMO

Lokalne Repozytorium

• Pierwsza łącząca GUM i CBK o długości 420 km

• Druga łącząca CBK i FAMO o długości 330 km.


Projekt

Dostarczają wzorcowe sygnały czasu i częstotliwości dla całego systemu. Laboratoria te

powinny być wiodącymi ośrodkami metrologicznymi charakteryzującymi się wysoką

dokładnością i niezawodnością dostarczanych sygnałów. Parametry całego systemu są ściśle

uzależnione od parametrów sygnałów dostarczanych przez te laboratoria.

W naszym systemie laboratoria wzorcowe to CBK oraz GUM.

Są synchronizowane z laboratoriami referencyjnymi i pełnią rolę rezerwowego źródła

sygnału czasu i częstotliwości podczas awarii sygnału otrzymywanego z laboratoriów

referencyjnych. Struktura repozytorium umożliwi automatyczne wykrywanie awarii i

przejścia na rezerwowe źródła czasu i częstotliwości.

Takie rozwiązanie zapewnia większą niezawodność całego systemu.

Repozytoria znajdować się będą w PCSS oraz w FAMO.

Łączy laboratoria referencyjne, lokalne repozytoria oraz użytkowników końcowych.

Najbardziej zaawansowani użytkownicy będą podłączeni przez sieć światłowodową, która

zapewnia największą dokładność otrzymywanych sygnałów. Rozpatruje się także połączenia

użytkowników o mniejszych wymaganiach przy wykorzystaniu innych metod.

Sieć przesyłowa należy do dwóch operatorów PCSS oraz TPSA, wykorzystywane są także

urządzenia stworzone przez partnerów z AGH

Laboratoria referencyjne

Lokalne repozytoria

Sieć przesyłowa


Projekt - uzyskiwane wyniki


Pierwsze rezultaty porównań sygnału 10 MHz z maserawodorowego umiejscowionego w CBK Borowiec i zegaraoptycznego znajdującego się w KL FAMO w Toruniu.

Zielone punkty przedstawiają dewiację Allana dla dwóch zegarów

optycznych w KL FAMO,

Czerwone punkty przedstawiają dewiację Allana dla grzebienia

optycznego podłączonego w KL FAMO do sygnału 10 MHz z CBK w

Borowcu i jednego z zegarów optycznych.

Optyczny link o długości 420 km pomiędzy Głównym Urzędem Miar

(GUM) w Warszawie a Obserwatorium Astrogeodynamicznym CBK w

Borowcu pod Poznanie, który jest w pełni operacyjny i ciągle

wykorzystywany od ponad 3 lat do porównywania w czasierzeczywistym skal czasu UTC (PL) i UTC (AOS).Dokładność pojedynczego pomiary z próbkowaniem 5-sekundowym

wynosi 30 ps. Dla okresu 0,5 godziny rośnie do 25 ps.

Dla dłuższych interwałów szum zegara cezowego umiejscowionego w

GUM zaczyna wpływać na dokładność porównań.

Porównania te można także śledzić on-line w czasie rzeczywistym na

stornie projektu OPTIME: http://optime.org.pl/pl/node/71

Projekt - schemat repozytorium


Odbiornik Optycznego

Systemu Czasu i Częstotliwości

Dystrybucja i Wzmocnienie

sygnału 10MHz

Dystrybucja i Wzmocnienie sygnału 1PPS

Nadajnik Optycznego

Systemu Czasu i Częstotliwości

Dopełnienie Sekundy

TTS - 4

Licznik Wielokanałowy

10MHz

1PPS

Odbiornik Optycznego

Systemu Czasu i Częstotliwości 1PPS

1PPS

10MHz10MHz

1PPS 1PPS

1PPS

1PPS

1PPS

1PPS

1PPS

10MHz

1PPS 1PPS

10MHz

10MHz

1PPS

Linia Światłow.Kierunek I

Linia Światłow.Kierunek II

Linia Światłow.

1PPS

SIS GPS/GLONASS/

Galileo



10MHzMicrostepper

MULTIPLEKSER

10MHz

Wzorzec Czasu i Częstotliwości

Większość urządzeń jest zaprojektowana i wytwarzana w Polsce!

Projekt - demonstracja na konferencji TNC 2015


W ramach konferencji TNC 2015 odbywającej się w Porto w dniach 15-18

czerwca 2015 r. PCSS zademonstrowało działanie systemu OPTIME

przedstawiając na swoim stoisku kompletne lokalne repozytoriumczasu.

Projekt - demonstracja na konferencji TNC 2015


Na repozytorium składało się:

• Multiplekser stworzony przez PCSS,

• Urządzenia transmisyjne dostarczone przez AGH,

• Zegar atomowy dostarczony przez CBK,

• Licznik wielokanałowy dostarczony przez WAT,

• Odbiornik TTS-4 dostarczony przez PIKTIME.

Projekt


Projekt OPTIME stworzył system dystrybucji wzorców czasu i częstotliwości.

Najważniejsze cechy systemu:

Ult

ra-p

recy

zyjn

y • dokładność

systemie na

poziomie

najlepszych

ośrodków na

świecie Ro

zpo

rosz

on

y • przesyłanie

sygnału na

znaczne

odległości

• wykorzystanie

kilku

laboratoriów

wzorcowych

Sta

biln

y • usługa

dostępna dla

środowiska

naukowego

(PCSS) oraz

komercyjnego

(ORANGE

Polska)

Po

lski

• wykorzystuje

zasoby

sprzętowe

lokalne

(Polskie)

Co dalej?

• Stworzenie ogólnopolskiego systemu sieciowych usług czasu i częstotliwości w ramach

sieci PIONIER,

• Nawiązanie współpracy z partnerami zagranicznymi w celu światłowodowej synchronizacji

czasu i częstotliwości pomiędzy,

• Testowanie i wdrażanie nowych technologii transferu czasu i częstotliwości w sieciach

światłowodowych w celu zwiększenia zarówno jakości jak i zasięgu usługi


Budowa ogólnopolskiego systemu sieciowych usług czasu i częstotliwości

W ramach projektu PIONIER-LAB znajdującego się na Polskiej Mapie Drogowej Infrastruktury Badawczej planujemy rozszerzyć system na cały kraj

Współpraca międzynarodowa

Dziękuję za uwagę!


Poznańskie Centrum Superkomputerowo - Sieciowe

ul. Noskowskiego 12/14, 61-704 Poznań,

tel : (+48 61) 858-20-00, fax: (+48 61) 852-59-54,

e-mail: [email protected], http://www.pcss.pl

afiliowane przy Instytucie Chemii Bioorganicznej PAN,

New Prezentacja programu PowerPointtime.pcss.pl/wp-content/uploads/2015/11/Projekt-OPTIME.pdf ·...

Documents

Transcript of New Prezentacja programu PowerPointtime.pcss.pl/wp-content/uploads/2015/11/Projekt-OPTIME.pdf ·...