Время от NPL (MSF)
Сигнал времени передается с радиостанции Anthorn Radio Station недалеко от города Anthorn, графство Камбрия.
Время от NPL (MSF) находится в Камбрии
Время от NPL (MSF)
класс=notpageimage|
Карта, показывающая расположение передатчика Anthorn VLF в Камбрии.

The Time from NPL — это радиосигнал, транслируемый с радиостанции Anthorn Radio Station около Anthorn , Камбрия , которая служит национальным эталоном времени Соединенного Королевства. [1] Сигнал времени выводится с трех атомных часов, установленных на месте передатчика, и основан на стандартах времени, поддерживаемых Национальной физической лабораторией Великобритании (NPL) в Теддингтоне . [2] Услуга предоставляется Babcock International (которая приобрела бывших поставщиков VT Communications ) по контракту с NPL. Она финансировалась бывшим Департаментом бизнеса, инноваций и навыков ; [1] [3] по состоянию на 2017 год [обновлять]NPL Management Limited (NPLML) принадлежала Департаменту бизнеса, энергетики и промышленной стратегии (BEIS), а NPL действовала как публичная корпорация. [4]

Сигнал, также известный как сигнал MSF (и ранее часы Rugby ), транслируется на высокоточной частоте 60 кГц и может быть принят по всей Великобритании, а также в большей части северной и западной Европы. Несущая частота сигнала поддерживается на уровне 60 кГц с точностью до 2 частей в 10 12 , контролируемая цезиевыми атомными часами на радиостанции. [1]

История

Получено на острове Лесбос во время переезда из Рагби в Анторн.

Радиостанция в Рагби впервые эксплуатировалась почтовым отделением с 1926 года с позывным GBR. С 19 декабря 1927 года она транслировала сигнал времени 15,8 кГц из Королевской обсерватории , который можно было принимать по всему миру. Он состоял из 306 импульсов в течение пяти минут до 10:00 и 18:00 по Гринвичу включительно , с более длинным импульсом в начале каждой минуты. Частотная манипуляция была добавлена ​​в 1967 году, что сделало сигнал более сложным для использования в качестве опорной частоты. Сигналы времени, которым предшествовал позывной «GBR GBR TIME» в коде Морзе , передавались в течение 5 минут, предшествующих 03:00, 09:00, 15:00 и 21:00. Передатчик GBZ на 19,6 кГц использовался в качестве резерва, когда GBR был выключен для технического обслуживания. [5] В конце концов, сигналы времени от GBR были прекращены в ноябре 1986 года, и он больше не используется в качестве опорной частоты. [6]

Сигналы MSF начали передаваться в 1950 году, следуя схеме передачи, описанной ниже. Первоначально они предназначались для предоставления частотных ссылок на 2,5, 5 и 10 МГц, первоначально только изредка в течение дня. Сначала объявления передавались каждые пятнадцать минут, начиная с представления кодом Морзе "MSF MSF MSF" (MSF - это "-- ··· ··-·" в коде Морзе), за которым следовала речь "Это MSF, Рагби, Англия, передаю ...". [7] С мая 1953 года сигнал транслировался 24 часа в сутки, но с регулярными пятиминутными перерывами, чтобы обеспечить прием других сигналов. Сигнал 60 кГц, наконец, стал непрерывной круглосуточной службой в 1966 году, а частотные ссылки были прекращены в феврале 1988 года. [6]

27 февраля 2007 года Национальная физическая лаборатория начала испытания новых передач сигналов времени с Анторна54°55′с.ш. 3°17′з.д. / 54,91°с.ш. 3,28°з.д. / 54,91; -3,28 . [8] Станция Анторн эксплуатировалась компанией VT Communications с момента ее открытия в 2007 году до 2010 года, когда ее приобрела компания Babcock International . [9]

Официальное открытие перенесенного объекта состоялось 1 апреля 2007 года, когда название службы стало «Время из NPL», а сигнал из Рагби был навсегда отключен. [10] [11] Изменение местоположения и последующее изменение силы сигнала могут привести к тому, что некоторое оборудование, предназначенное для использования сигнала MSF, не сможет продолжать делать это. Это чаще встречается в бытовом оборудовании, не рассчитанном на оптимальную чувствительность и расположенном беспорядочно. [ необходима цитата ] В настоящее время сигнал из Анторна все еще можно использовать в районе Средиземного моря, хотя он слабее, чем сигнал из Рагби.

«Сигнал MSF» и «Часы для регби»

С момента открытия сигнала времени в 1950 году до 1 апреля 2007 года он передавался с радиостанции Rugby Radio Station около города Рагби, графство Уорикшир . [6] [12] Первоначальное местоположение передатчика означало, что часы назывались «часами Rugby». [13] После переезда в 2007 году в Камбрию, NPL теперь официально называет сигнал «Время из NPL». [12]

Позывной передатчика Rugby был MSF, где «M» — один из префиксов ITU, выделенных Соединенному Королевству, а буквы «SF» были выделены без какой-либо задокументированной причины. Это привело к появлению общей терминологии «сигнал MSF», которая до сих пор используется NPL. [6] Официальная история службы гласит, что «Rugby получил дополнительное обязательство по передаче опорных модулированных стандартных частот », но никаких фактических объяснений позывного «MSF» не дано. [14] Согласно NPL, позывной был выбран таким образом, чтобы его можно было запомнить как «главная стандартная частота», но MSF не планировалось как сокращение. [15]

Передача и прием

Передаваемый сигнал имеет эффективную излучаемую мощность 17 кВт на частоте 60 кГц с точностью до 2 частей на 10 12 . [1] Сила сигнала превышает 10 мВ/м на расстоянии 100 км (60 миль); она превышает 100 мкВ/м на расстоянии 1000 км (600 миль) от передатчика и, таким образом, может быть принят с силой не ниже этой по всей Великобритании. [12] Сигнал также может быть принят и широко используется в северной и западной Европе. [1]

В то время как в Рагби передатчик генерировал 60 кВт радиочастотной мощности (используя 70 кВт мощности сети ). 180-метровая (590') Т-образная антенна имела 500 метров (1640') в поперечнике наверху. Вертикальная часть антенны излучала сигнал, так что принимаемая сила была одинаковой во всех направлениях (она была приблизительно всенаправленной ). [6]

Использует

Помимо профессионального использования, где требуется точное время, широко используются радиоуправляемые часы (включая наручные) как с цифровыми, так и с аналоговыми дисплеями, использующие сигнал NPL. (Аналогичные часы доступны в других регионах с передачей стандартного времени.) С точки зрения пользователей, это просто часы с теми же функциями и настройками, что и у других, но всегда показывающие правильное время и автоматически переходящие на 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 для указания времени. 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 выключается на короткие интервалы ( вкл.-выкл. манипуляция ) около начала каждой секунды для кодирования текущего времени и даты. Время нарастания и спада несущей 60 кГц определяется комбинацией антенны и передатчика. [17]

Каждая секунда UTC начинается с 100 мс «выкл.», которым предшествует не менее 500 мс несущей. Второй маркер передается с точностью лучше ±1 мс относительно всемирного координированного времени (UTC), которое само по себе всегда находится в пределах ±0,9 секунд всемирного времени (UT1), которое является средним солнечным временем, которое фактически наблюдалось бы на долготе 0°.

Первая секунда минуты , обозначенная как секунда 00, начинается с периода 500 мс при выключенной несущей и служит минутным маркером.

Остальные 59 (или, в исключительных случаях, 60 или 58) секунд минуты всегда начинаются с паузы не менее 100 мс, за которой следуют два бита данных по 100 мс каждый, и заканчиваются несущей длительностью не менее 700 мс.

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

Сигнализация бита отрицательной полярности

  • Carrier ONпредставляет собой битовое значение 0.
  • Carrier OFFпредставляет собой битовое значение 1.

Если рассматривать каждую секунду как десять отрезков по 100 мс, то минутный маркер передается как 1111100000, а все остальные секунды передаются как 1AB0000000.

Хотя в секунду передаются два бита данных, временной код (в том виде, в котором он передается в настоящее время) обладает свойством, что только один из них является переменным; ненулевые биты B передаются только тогда, когда соответствующий бит A имеет фиксированное значение. Однако в официальной документации NPL указано, что эти «биты фиксированного значения» 01A-16A, 17B-51B, 52B и 59B в настоящее время установлены на «0», но они могут быть использованы в будущем.

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

Информация о коде времени и даты начинается за 43 секунды до соответствующей минутной отметки (17-я секунда предыдущей минуты, если нет дополнительных секунд ) и всегда указывается по гражданскому времени Великобритании, которое составляет UTC зимой и UTC+1 час, когда действует летнее время .

Временной код MSF
Затененные биты фиксированы
 Кусочек  А  Б Значение Кусочек  А  Б Значение Кусочек  А  Б Значение
0011Минутная отметка20100Год
(00–99)		40100Час
(00–23)
010+0.1DUT1
(0,1–0,8)
Унарное кодирование ,
бит устанавливается, если
DUT1 ≥ Вес		21804180
020+0.222404240
030+0.323204320
040+0,424104410
050+0,525100Месяц
(01–12)		45400Минута
(00–59)
060+0,6268046200
070+0,7274047100
080+0,828204880
090−0,1DUT1
(−0,1–−0,8)
Унарное кодирование,
бит устанавливается, если
DUT1 ≤ Вес		29104940
100−0,230200День месяца
(01–31)		5020
110−0,3311005110
120−0,432805200Минутный маркер 01111110
130−0,53340531СТВПредупреждение о переходе на летнее время.
140−0,63420541П1Год (17A–24A)Нечетный
паритет
по
150−0,73510551П2День (25A–35A)
160−0,83640День недели
Воскресенье=0
Суббота=6		561П3ДОУ (36А–38А)
17800Год (00–99)3720571П4Время (39A–51A)
184003810581СТДействует летнее время.
1920039200Час (00–23)5900Неиспользованный, всегда 0.

Последовательные биты от 01B до 08B устанавливаются в 1 для указания положительных значений DUT1 от +0,1 с до +0,8 с. Например, бит 05B устанавливается, если DUT1 ≥ 0,5 с. Последовательные биты от 09B до 16B устанавливаются в 1 для указания отрицательных значений DUT1 от −0,1 с до −0,8 с. Например, бит 11B устанавливается, если DUT1 ≤ −0,3 с.

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

Биты 17A–51A кодируют время следующей минуты в двоично-десятичном коде , старший бит идет 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 другой способ определения границ минут. Эта последовательность 01111110никогда не появляется в других местах битов A; из-за кодировки BCD максимум пять последовательных битов 1 могут появиться в других местах битов 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 битов 1 однозначно определяют конец минуты.

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

Бит 58B указывает, что время вещания — летнее время. Бит 53B предупреждает о том, что бит летнего времени скоро изменится. Он устанавливается на 61 последовательную минуту, 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 (точнее, за 1,7–1,8 секунды) до момента изменения времени.

Недостатки текущего формата сигнала

MSF не транслирует никаких явных предварительных предупреждений о предстоящих високосных секундах , которые происходят в среднем реже одного раза в год. [3] Единственным признаком является изменение количества битов заполнения перед временным кодом в течение минуты перед високосной секундой. Поэтому, если объявление о високосной секунде не введено вручную в приемник заранее, может потребоваться некоторое время, пока автономный приемник MSF восстановит синхронизацию с UTC после високосной секунды (особенно если прием ненадежен во время високосной секунды).

Как и DCF77, сигнал времени обеспечивает предупреждение о переходе на летнее время только за 1 час. [17]

Отключения

MSF обычно вещает непрерывно, но иногда выводится из эксплуатации для планового или внепланового обслуживания. Сайт Time from NPL сообщает о предстоящих плановых отключениях для обслуживания и информацию о внеплановых отключениях. [9]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcde "NPL Time Metrology". Национальная физическая лаборатория, Великобритания. Архивировано из оригинала 27 июня 2013 года . Получено 8 февраля 2012 года .
  2. ^ "MSF The Time from NPL" (PDF) . Национальная физическая лаборатория, Великобритания. Архивировано из оригинала 31 октября 2007 г. Получено 6 апреля 2007 г.
  3. ^ ab Thomas, Roger (июль 2014 г.). «MSF и NPL». Radio User . Борнмут, Великобритания: PW Publishing Ltd: 47– 49. ISSN  1748-8117.
  4. ^ "Что такое NPL?". Национальная физическая лаборатория . Архивировано из оригинала 26 июня 2015 года . Получено 9 октября 2017 года .
  5. ^ Герд Клавиттер (1980). Список станций сигналов времени (9-е изд.). С.  30–31 .
  6. ^ abcde "NPL T&F: FAQs". Национальная физическая лаборатория, Великобритания. Архивировано из оригинала 6 июня 2009 года . Получено 23 января 2008 года .
  7. ^ "NPL Time Reference FAQ". NPL. Архивировано из оригинала 22 апреля 2014 года . Получено 20 января 2014 года .
  8. ^ Келли Ив (28 февраля 2007 г.). «Время начинается в деревне Анторн». News & Star . Карлайл. Архивировано из оригинала 10 августа 2007 г. Получено 28 февраля 2007 г.
  9. ^ ab "MSF Radio Time Signal". Национальная физическая лаборатория . Архивировано из оригинала 2019-07-05 . Получено 1 мая 2022 .Общая и техническая информация, советы по проблемам приема, а также актуальная информация об отключениях сигнала и плановом техническом обслуживании.
  10. ^ Паллаб Гхош (10 мая 2006 г.). «Времена меняются для радиосигнала». BBC News Online . Архивировано из оригинала 2 января 2007 г. Получено 28 марта 2007 г.
  11. ^ "Изменение времени знаменует конец эпохи". BBC News Online . 25 марта 2007 г. Архивировано из оригинала 27 марта 2007 г. Получено 28 марта 2007 г.
  12. ^ abc "Time Has Moved". Национальная физическая лаборатория, Великобритания. Архивировано из оригинала 27 сентября 2007 года . Получено 6 апреля 2007 года .
  13. ^ "ARM+FPGA based Rugby clock". Компьютерная лаборатория Кембриджского университета. Архивировано из оригинала 2 июня 2007 года . Получено 6 апреля 2007 года .
  14. ^ "Официальная история радиостанции Rugby". Архивировано из оригинала 2004-12-14 . Получено 2005-01-05 .
  15. ^ "NPL FAQ "Что означает MSF?"". Архивировано из оригинала 2014-04-22 . Получено 2014-01-20 .
  16. ^ Национальная физическая лаборатория (25 марта 2010 г.). «Что такое быстрый код MSF? (FAQ-Time)». Архивировано из оригинала 22 сентября 2018 г. Получено 22 сентября 2018 г.
  17. ^ abc "MSF 60 kHz Time and Date Code" (PDF) . Службы времени и частоты NPL . Национальная физическая лаборатория. Июль 2007 г. TAF001v06. Архивировано (PDF) из оригинала 28 июля 2008 г. Получено 26 мая 2008 г.
  • Официальная история радиостанции Rugby
  • История регбийного радио, М. Джонстон, 1976 г. История с 1910 г.
  • Пресс-релиз о переезде MSF в Анторн
  • Национальная физическая лаборатория – информационная брошюра для общественности о переезде
  • Национальная физическая лаборатория – Радиосигнал времени MSF
  • Национальная физическая лаборатория – MSF Сбои
Получено с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Время_от_NPL_(MSF)&oldid=1271130019"