雲端計時服務器
雲計時既然是透過雲端來提供時間,那麼就像Google提供許多服務器作為Gmail的雲端運算提供,雲計時也同樣需要有能夠提供標準時間的"服務器",而這雲端計時"服務器"不一定是電腦服務器。
雲計時主要是透過三種方式來提供雲端時間傳遞:
A. 電波對時
電波自動對時(Radio Controlled Clock)這已經是發展超過30年的技術,但近年來由於日系廠商卡西歐/精工/星辰推出許多造型精美,功能齊全的電波對時手錶,因此讓電波對時開始流行起來。除了手錶之外,在日本跟德國也早已普及電波自動對時時鐘。
透過電波對時的雲計時,技術核心在於功率強大發射範圍廣泛的對時信號發射台,這便是雲計時的雲端時間"服務器"。對時信號發射站的時間信號來源,是等同於國家實驗室等級的原子鐘,並定期與全球各國原子鐘做時間校正,時間精確度非常高。透過此一雲計時"服務器",所發射出的對時信號是採用等同光速的電波信號傳遞,這電波信號是用0與1的數位方式記錄,自動對時電波手錶或是電波時鐘接收到這數位信號後,解碼之後便知道當時正確時間,再顯示成指針讓使用者能夠查看時間。此種雲端計時適合在與對時發射站距離1500公里範圍之內使用,目前全球已有日本、美國、德國、英國與中國架設此種雲端計時發射站。
由於電波以光速傳遞,光速每秒可以運行30萬公里,因此傳遞1500公里等於完全沒有時間差,讓自動對時電波錶可以一秒不差的精準顯示標準時間。
雲端計時採用電波對時方式有它優缺點,優點是對時精確度高,電波手錶與電波時鐘透過每天定時與雲端計時發射站校正,可以保持時間正確度。同時接收解碼晶片設計並不複雜,因此適合作為單價低的個人家庭消費市場計時產品。但是缺點就是受到地理環境限制,只能夠在發射站1500公里之內,而由於發射站佔地廣大發射功率高,也無法普遍架設,全球目前也僅有六座此種雲端計時的電波發射站。
B. 網路對時(NTP)
傳統計時設備如時鐘、鬧鐘、手錶可以透過雲端計時發射站做精確對時,而行動上網裝置如手機、平板電腦則可以透過雲計時由網路對時。此種網路對時技術稱為Network Time
Protocol (NTP)。此種方法更接近人們熟知的雲端運算,時間來源仍然是國家實驗室等級的原子鐘,之後把時間信號傳送給網路時間服務器,此處的時間服務器就真的是高速運算電腦,這是雲端運算時間設備,主要功能就是處理各種用戶端如電腦所提出的時間校正需求,這就如同穀歌架設了郵件服務器,提供用戶端電腦所提出的郵件閱讀需求。
具有上網能力的手機/平板電腦/桌上電腦/筆記本電腦,可以透過網路連線到雲計時服務器,服務器提供目前正確時間做校正,之後由用戶端顯示供讀取。這些上網設備會定期自動與雲計時服務器校正時間,以確保時間精準無誤。整個時間對正過程,跟你透過Gmail到穀歌的郵件服務器,或是Facebook服務器概念相同,你不需要知道Gmail服務器在哪裡,你也不需要知道Facebook服務器在哪裡,透過雲端運算你不管用哪種上網設備,都能夠從雲端服務器獲得你需要的Gmail跟Facebook朋友動態。網路對時也是同樣道理,你不需要知道雲計時服務器位在哪裡,也不需要知道它如何與原子鐘連結,這些雲計時服務器都是國家級單位在提供作為國家標準,包含美國海軍實驗室或是台灣國家時間與頻率標準實驗室,你只要用上網設備去獲取這些雲端時間即可。
透過網路對時的雲計時也有它優缺點,優點在於只要能夠上網,就能夠正確接收時間,這也同時是它的缺點,雖然要能夠連網這對時髦的行動通訊族不是什麼問題,但雖然老阿嬤不上Facebook但卻還是要看時間,網路連線的雲計時就沒辦法使用,這部份不連網的時鐘/鬧鐘,就可以用雲計時電波發射接收來解決。
C. GPS對時:
雲計時若採用電波發射接收有與發射站1500公里內限制,若採用網路對時則有需要連網限制,在地球表面這麼廣大的地方,不能夠僅靠這兩種雲端計時方式來解決,因此還有透過衛星定位系統的GPS雲計時。
GPS我們習慣利用在汽車導航,對衛星定位來說,同時需要有三顆衛星,透過三角定位原理,GPS設備量測衛星信號的傳輸時間來量測距離與定位。高中課本都學過,距離=時間x速度,而這速度是光速,因此只要知道彼此傳送時間就能夠知道距離(也就是位置)。所以在GPS衛星上都具備高精密度原子鐘,這些原子鐘也會定期與地面相關機構做校正,因此時間精確度非常高。
GPS導航設備接收衛星定位同時也接收到GPS原子鐘傳送的時間,因此可以利用這時間做顯示。每一個裝載有衛星導航系統的汽車,它不需要知道導航衛星在哪裡,也不需要知道導航衛星的原子鐘怎麼校正,只要能夠接收衛星定位,就能夠從這比"雲端"還更高更遠的"太空端"收到對時信號。
導航設備已經普遍應用在許多地方,除了熟悉的汽車導航,不同形式的定位系統,可以用在登山、野外探險、船隻定位等。而採用GPS雲端對時手錶,也能作為一般人配戴之用,相較於使用雲計時電波接收的手錶,利用GPS對時手錶更能克服對時電波1500公里範圍地理限制,而達到只要是在地表都能夠接收到時間信號。
GPS雲端計時同樣有優缺點,優點在於可以在地表不管是高山還是沙漠,都能夠接收到雲端(其實是太空端)傳來的計時信號,而且由於衛星導航接收器是直接與衛星信號接收,透過光速傳遞的信號直接得到原子鐘時間,因此GPS信號精準度也相當高。但缺點就在於如果是位於室內,就無法接收到GPS信號,傳統的時鐘/鬧種都沒法使用GPS雲計時,所以居家跟辦公大樓並不適用。
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