Несколько десятков лет назад узнать точное время было не так-то и просто. Существовали телефонные службы точного времени (наверное, и сейчас существуют), также передавали время и различные радиостанции. Кто-то голосом, т. е. о времени говорил диктор, кто-то звуковыми сигналами.
Именно так решила поступить и радиостанция CBC Radio One, которая начала транслировать сигналы точного времени 9 октября 1939 года. За прошедшее время этой услугой воспользовались миллионы канадцев — как на работе, так и дома. Но ничто не вечно, и сейчас радиостанция решила прекратить работу службы. Причём из-за того, что станция начала вещать в цифровом формате. Почему так случилось и насколько точны интернет-сервисы точного времени — под катом.
Что случилось со станцией?
На днях CBC Radio One и NRC назвали точность причиной остановки 84-летнего ритуала. CBC сообщил своим репортёрам, что теперь CBC можно услышать по спутниковым и интернет-соединениям, а не только по обычному эфирному радио. Но из-за цифровизации трансляция передаётся с задержками, актуально это и для сигнала точного времени. Соответственно, люди слышат его с задержками и часто путаются, думая, что сигнал соответствует текущему времени. Представитель радиостанции признал любовь канадцев к ежедневному ритуалу, но заявил, что «больше не может гарантировать, что объявление времени будет точным».
Проблемы возникли в 2014 году — тогда впервые сигнал стал запаздывать примерно на секунду. В 2018 году состоялся переход на HD-радио, что вызвало появление временного лага трансляции вплоть до 9 секунд.
Стоит отметить, что «сигнал времени» появился в Канаде одним из первых, чуть позже стали вводить аналогичные передачи у себя и другие страны и радиостанции. Изначально сигнал времени передавался по КВ-каналу CHU, объявляя время, которое указывали маятниковые часы в студии. Вот одна из трёх вышек, которые передают сигнал до сих пор.
Часы были весьма точными, поскольку сотрудники радиостанции внимательно следили за их ходом.
Служба точного времени была очень востребованной в удалённых регионах и за пределами страны — станцию слушали, например, научные экспедиции, военные и т. п. Сначала уведомление состояло из тире и точек, т. е. сигналов азбуки Морзе. Но потом появились и голосовые уведомления дикторов, а затем и «цифра». О популярности сигнала может говорить хотя бы тот факт, что этот звук стал звуком радара Альянса повстанцев в «Звёздных войнах», а именно в «Империя наносит ответный удар».
Сигнал не умер, он живой
Кстати, сам сигнал ещё можно послушать, но не по канадскому радио, а по КВ-каналу CHU, который принадлежит Службе времени Канады. Вот, кстати, штаб-квартира этой службы.
Сейчас в штаб-квартире почти никто не бывает, лишь изредка здание навещает обслуживающий персонал, проверяя, чтобы всё оборудование работало должным образом.
После того как сигнал перестал транслироваться CBC Radio One, многие слушатели стали писать по поводу того, что для них значила служба точного времени. Кто-то планировал свой день и рассчитывал на сигнал в качестве индикатора того, что всё идёт по плану. Кто-то приучил собаку получать еду исключительно в момент звука сигнала. Ну а кто-то просто чувствовал себя хорошо и спокойно, услышав его, понимая, что всё в порядке, всё хорошо.
Хорошо, а что насчёт точности современных сервисов?
Большинство получает информацию о времени от атомных часов — с наиболее точными хронометрами в мире. В таких системах используются лазеры для измерения колебаний атомов постоянной частоты. Лучшие атомные часы в мире отсчитывают время с такой точностью, что, если бы они шли с момента зарождения Вселенной, сегодня отклонились бы только на полсекунды.
«Сердце часов — это система обратной связи, поддерживающая частоту генератора в резонансе с атомами. Можно сказать и по-другому: частота генератора стабильна на коротких промежутках времени (меньше секунды), но может плавать на длинных. А атомный резонанс стабилен всегда, но бесполезен на коротких промежутках: одно измерение резонансной частоты занимает около секунды. Поэтому вместе генератор и атомы дополняют друг друга, позволяя сохранять стабильную частоту в течение любого времени», — говорится в одной из работ специалистов по атомным часам.
Для повышения точности учёные решили использовать запутанность атомов. Физики из Массачусетского технологического института утверждают, что если атомы запутаны, то отдельные их колебания будут соответствовать общей частоте с меньшим отклонением, чем в случае отсутствия запутанности.
Реализуется это путём охлаждения атомов с последующим их захватом в оптическом резонаторе при помощи двух зеркал. После этого через резонатор пропускается лазерный луч, отражающийся от зеркальных поверхностей. Соответственно, этот луч несколько раз взаимодействовал с захваченными атомами, за счёт чего достигалась квантовая запутанность атомов. Затем используется ещё один лазерный импульс для измерения их средней частоты.
Такие часы примерно в четыре раза более точные, чем обычные атомные. Такая точность обычному обывателю не нужна, но учёным и инженерам необходима для решения целого ряда задач.
Ещё учёным с инженерами всегда приятно слышать «тёплый, ламповый» сигнал радиослужб точного времени.
Комментарии (33)
fedorez
23.10.2023 15:13+12В доме у родителей есть точка, откуда слышно три телевизора, подключенных к трем разным источникам - эфирное цифровое ТВ, примитивная приставка кабельного ТВ Ростелеком, получающая ТВ по кабелю, продвинутая приставка кабельного ТВ того же Ростелеком, получающая ТВ через установленное приложение по wifi.
Разница между самым передовым и самым "отстающим" эфиром составляет порядка 20 секунд. Верно как для ТВ эфиров, так и для имеющихся в списке каналов цифровых радиостанций.
То есть служба точного времени на прежних принципах "начало шестого сигнала соответствует... в Петропавловске-Камчатском 24 часа" - принципиально не функциональна в новых условиях.
johnfound
23.10.2023 15:13+11Так выходит и новый год отмечаем с запозданием!
MinimumLaw
23.10.2023 15:13+8При чем давно. Даже эфирное телевидение было не моментальным. Сигнал до местного ретранслятора доставлялся самыми разными путями - от релейных линий до спутника. Каждая давала запоздание. Потом НТВ+/Триколор - цифра + спутник, теперь DVB T2 - тот же спутник + цифровой эфир с буферизацией.
Так что если хотите точно, то Linux + GPS в качестве сигнала точного времени. На крайний случай NTP от нескольких серверов.
А по теме статьи - жаль. Станция обеспечивала точность при прямом приеме. Знаменитый DCF-77, который можно принимать в Питере и почти по всей Европейской части России используется многими радио-контролируемыми часами и принимается довольно хорошо на простые любительские приемники. Часы с коррекцией по этой радиостанции часто являются частью метеостанции (а, как известно что из процессорной платы не делай - всегда выходит или сигнализация, или метеостанция). Так что помимо утилитарного - помимо точного времени, эти станции несут огромную образовательную составлющую. И жалко именно ее, а не точное время. Последнее нынче можно получить другими путями с большей точностью. А вот простой путь в радио...
iggr63
23.10.2023 15:13+2Да DCF77 очень полезная штука. Даже в быту. У меня все настенные часы синхронизируются по ее сигналам. Всеж таки радиофизик.
vadimk91
23.10.2023 15:13Нет, я конечно допускаю, что у радиофизика дома только специально обученные часы, но все же, "как это, Холмс?"
Stalker_RED
23.10.2023 15:13+2"часы с синхронизацией купить".
Можно и самостоятельно сделать на детальках с али.
MinimumLaw
23.10.2023 15:13+1Именно так. Но можно и самому намотать катушку на сердечник, собрать приемник и обработать его выход контроллером.
Nansch
23.10.2023 15:13+5Это роботы пусть по сигналами точного времени новый год отмечают. Обычные люди празднуют дня три, а перед началом ещё и разминаются, что делает ошибку времени даже в 30 секунд совершенно ничтожной!
Semy
23.10.2023 15:13+22которая начала транслировать сигналы точного времени 9 октября 2023 года.
Не долго же она отработала.
Не ужели так трудно прочитать разок перед публикацией?
iggr63
23.10.2023 15:13Атомные часы с лазерным охлаждением и без квантовой запутанности показывают среднюю частоту перехода между атомными уровнями поскольку речь идет о ансамбле атомов. Другое дело что ширина перехода значительно уменьшена благодаря благодаря лазерным фотонам которые гасят вращательные, колебательные, и поступательное перемещения атомов. Включая вызванные гравитацией.
Paultino
23.10.2023 15:13+1А зачем нам знать про чужое, давайте историю о нашей службе на 66,6. Почему вот тут пишут про немецкую на 77кГц, а не про российскую на 66,6 kГц?
MinimumLaw
23.10.2023 15:13Почему?
На это, как водится, есть несколько причин. Но самая главная проста как мычание. Отечественная электроника озадачена выпуском чипов для банковских карт (ибо там деньги), но категорически не заинтересована в выпуске модулей синхронизации для бытовых часов, типа тех что в комментарии выше. В итоге сервис доступен только тем, кто сам в состоянии собрать приемник и запрограммировать контроллер. А в стране дикий дефицит специалистов не только в области больших данных, искусственного интеллекта и блокчейна, но и радиолюбителей - embedder'ов. При чем дефицит последних сильно больше.
Мои, персональный опыт говорит - что даже если собрать систему синхронизации по RBU, то... Результат будет хуже, чем с DCF-77, хотя, казалось бы, должно быть наоборот. Особенно если на табло рядом выводить часы с приемника GPS и обработкой секундной метки. Не знаю. То ли приемник должен быть строго ГЛОНАСС, то ли мне не очень повезло. То ли сам где-то в проекте наврал...
Тут есть радисты. Я бы их статью почитал. А то про жужжалку, она же buzzer, она же УВБ-76 пишут, а про станции точного времени как-то не очень.
artyomsoft
23.10.2023 15:13+3Жалко, что технологии уходят в прошлое. Уникальность канадского сигнала точного времени CHU среди остальных сигналов точного времени в том, что он совместим с модемным Bell 103. Только действительно ли радиостанция точного времени прекращает свое существование, как написано в заголовке статье? Как я понял из содержания статьи, сигнал точного времени прекращают транслировать на одной из радиостанций Канады, транслирующей новости, из-за перехода в цифровой формат.
fio
23.10.2023 15:13из-за перехода в цифровой формат.
Фактически, это означает конец радиостанции. Устройства, которые могли синхронизировать часы по ее РАДИОсигналу, больше не смогут это делать.
А в цифровом формате есть много каких сервисов, которые обеспечат нормированную ошибку (а не 3-20 секунд)
MiraclePtr
23.10.2023 15:13+2Фактически, это означает конец радиостанции.
Я так понял, CBC Radio One - это обычная голосовая/музыкальная радиостанция, и сигналы точного времени не являются их основной специализацией - так, бесплатное дополнение.
А та станция, что специализируется именно на точном времени (CHU) на цифру не переходит.
johnfound
То есть, надо понимать, что современные цифровые коммуникации имеют неустранимые изъяны. 9 секунд запоздания – это вообще за пределами добра и зла... До Луны и обратно пинг равен 3 секунды.
PuerteMuerte
Мне кажется, что чтобы сделать любые мыслимые преобразования и колдунство над аудиопотоком, и отправить его куда надо через цифровые каналы, 9 секунд, это все равно слишком много, и проблема там в чём-то другом.
MiraclePtr
Возможно буферизация, чтобы не было прерываний при нестабильном канале связи.
makkarpov
Пусть отправляют поток на 30 секунд раньше реального времени, буферизуют уже на месте и отправляют его в эфир, синхронизируя с локальными часами. Так что в любом случае не на зеркало надо пенять, а на кривые руки.
czz
Если прямой эфир, то как его отправить раньше реального времени? А если передача в записи - то какая разница на сколько она запаздывает?
SergeyMax
Комментатор выше отвечает только за стратегию.
makkarpov
Я могу ответить и за тактику, раз такие саркастичные комментарий пошли. Не очень, правда, понимаю, что из этой тактики было неочевидно.
Станция вещает технический сигнал, судя по приложенному видео. Содержание этого сигнала известно не то, что за 30 секунд, а возможно и за 10 лет. Нет никакой проблемы сгенерировать сигнал не для времени T, а для времени T+30
Если там есть прямые эфиры или еще какой-то живой контент - он идет с задержкой, да. Он и сейчас это делает. Если 30 секунд неприемлемо - выбирается компромисс между отзычивостью и устойчивостью к нестабильности канала.
Станция получает точное время по какому-нибудь NTP, PTP, через GPS или еще как-нибудь.
Станция принимает входящий поток и передает его в радиоэфир по временным меткам этого потока.
czz
Буферизация есть и на оконечном устройстве, то есть, оно тоже вносит задержку, а значит, синхронизация потока с реальным временем должна выполняться на нем.
Из этого следует, что на оконечном устройстве должны быть точные часы.
А если они есть, то зачем ему сигналы точного времени? :)
В целом, можно предположить сценарии, когда такую схему можно использовать для каких-то более сложных технических трансляций, привязанных ко времени — например, расписаний и т.п. Но не для бытовых сетей ТВ/радио.
makkarpov
Тут есть три возможных сценария:
Вещание в классическом аналоговом формате путем классических радиоволн. Эти передатчики можно синхронизировать очень точно, и приемники обычно тоже никакой буферизации не содержат. Предполагаю, что множества пользователей, синхронизирующих часы на слух по радио, и пользователей, пользующихся дедушкиными приемниками, должны сильно пересекаться.
Вещание на обычные компьютеры через обычные протоколы. Тут, конечно, всё плохо, особенно если речь идет о классическом аудио-стриминге. Можно попытаться через WebRTC передать сигнал, и в целом развлекаться с RTP - тогда задержка будет сильно меньше секунды (если только речь не идет о какой-то совсем уж плохой связи).
Другое дело, что компьютеры обычно не испытают недостатка информации в точном времени. Если уж совсем заморачиваться (чтобы не дезинформировать юзеров) - можно заменять в этом стриме кусок с "пип-пип-пип-пип-пииииип" на обычную отбивку радиостанции.
Вещание в цифровом формате путем классических радиоволн (DAB, DMR, ...). Я не смотрел конкретно радио-протоколы, но в DVB точное время передается в сигнале отдельно. Приставка его знает без всякой внешней синхронизации. Остается вопрос длины буфера.
С одной стороны, буферизация там довольно бессмыслена. Сигнал приходит так, как приходит, и если ты пропустил часть - ты её пропустил, всё. Это не сеть с переменной задержкой. С другой стороны - есть какая-то задержка на коды коррекции ошибок. Все подобные эфирные протоколы проектируются так, чтобы жертвовать задержкой в пользу качества приема. Но это не 30 и не 10 секунд - для эксперимента можно отключить антенну и включить обратно - синхронизация восстанавливается за секунду-две, еще некоторое время требуется для получения опорного кадра видеокодеком. С третьей стороны - никто не знает, что наворотили китайские мастера в своем софте.
Остается только вопрос экономической целесообразности этого всего вот.
makkarpov
Так жалуются на то, что метки точного времени запаздывают. Полагаю, что их контент известен куда заранее, чем за 30 секунд.
Tyusha
Да, пускай вообще пользователь сам запускает записанную трансляцию сигналов точного времени, ориентируясь по своим часам.
MiraclePtr
Весьма вероятно, что для реализации подобного потребуется перенастройка, а возможно даже переделка/обновление всего оборудования на пути следования сигнала от студии до конечного передатчика (при том что путь сигнала может быть разный в зависимости от разных обстоятельств), а возможно даже и самих абонентских приемников (у которых тоже может быть буфер, причем у каждого со своими параметрами).
Никто такие огромные вложения ради простой передачи времени делать не будет.
saege5b
Множественная буферизация, плюс накопление данных для сжатия, плюс наверняка там переконвертация есть.
Paulus
Нет, с цифровыми коммуникациям всё в порядке. Тот же GPS позволяет определить не только координаты, но и время притом с погрешность на много порядков меньше этих теплых и ламповых секунд. Может в этом дело? ;)