Projekt OPTIME. Artur Binczewski

Transkrypt

1 Projekt OPTIME Artur Binczewski

2 Sieć PIONIER siecią usług Wzorce czasu i częstotliwo ści Chmury Multimedia Komunika cja Telekonfe rencje Bezpieczeń stwo

3 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.

4 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

5 Astronomia Very Long Baseline Inferferometry Interferometria wielkobazowa, w której dane odbierane są przez niezależne, oddalone od siebie radioteleskopy, a następnie są synchronizowane i porównywane Toruń Mapa z mapy.google.pl Low Frequency Array For Radio Astronomy Wieloantenowy radioteleskop wykorzystujący zjawisko interferencji fal radiowych. Stacje będą zlokalizowane: Borowiec (w okolicy Poznania), Łazy (w okolicy Krakowa), Bałdy (w okolicy Olsztyna),

6 26-27 września 2015 / Poznań Fizyka 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. Weryfikacja teorii fizycznych doświadczalne weryfikowanie teorii dostarczanych przez fizykę teoretyczną. Zegary optyczne następna generacja zegarów atomowych (UMK Toruń - FAMO), Zegar pulsarowy koncepcja bazująca na pomiarach pulsarów (Gdańsk)

7 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

8 Czas urzędowy Art 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.)

9 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 Public Key Infrastructure Time-Stamp Protocol (TSP) Konieczność użycia czasu z Głównego Urzędu Miar.

10 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!

11 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),

12 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

13 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.

14 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: Pierwsza łącząca GUM i CBK o długości 420 km Druga łącząca CBK i FAMO o długości 330 km. Połączenie GUM - CBK Laboratoria wzorcowe Regeneratory sygnału Sieć PIONIER Połączenie CBK - FAMO Lokalne Repozytorium

15 Projekt Laboratoria referencyjne 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. Lokalne repozytoria 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. Sieć przesyłowa 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

16 Projekt - uzyskiwane wyniki Pierwsze rezultaty porównań sygnału 10 MHz z masera wodorowego umiejscowionego w CBK Borowiec i zegara optycznego 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 czasie rzeczywistym 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: października 2015 / Poznań

17 Projekt - schemat repozytorium Linia Światłow. Kierunek I Linia Światłow. Kierunek II Odbiornik Optycznego Systemu Czasu i Częstotliwości Odbiornik Optycznego Systemu Czasu i Częstotliwości 10MHz 10MHz Dystrybucja i Wzmocnienie sygnału Dystrybucja i Wzmocnienie sygnału M U L T I P L E K S E R 10MHz Dystrybucja i Wzmocnienie sygnału 10MHz 10MHz Dystrybucja i Wzmocnienie sygnału 10MHz Nadajnik Optycznego Systemu Czasu i Częstotliwości Dopełnienie Sekundy Linia Światłow. TTS MHz Wzorzec Czasu i Częstotliwości 10MHz Microstepper 10MHz SIS GPS/ GLONASS/ Galileo Licznik Wielokanałowy Większość urządzeń jest zaprojektowana i wytwarzana w Polsce!

18 Projekt - demonstracja na konferencji TNC 2015 W ramach konferencji TNC 2015 odbywającej się w Porto w dniach czerwca 2015 r. PCSS zademonstrowało działanie systemu OPTIME przedstawiając na swoim stoisku kompletne lokalne repozytorium czasu.

19 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.

20 Ultra-precyzyjny Rozporoszony października 2015 / Poznań Stabilny Polski Projekt Projekt OPTIME stworzył system dystrybucji wzorców czasu i częstotliwości. Najważniejsze cechy systemu: dokładność systemie na poziomie najlepszych ośrodków na świecie przesyłanie sygnału na znaczne odległości wykorzystanie kilku laboratoriów wzorcowych usługa dostępna dla środowiska naukowego (PCSS) oraz komercyjnego (ORANGE Polska) wykorzystuje zasoby sprzętowe lokalne (Polskie)

21 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

22 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

23 Współpraca międzynarodowa

24 Dziękuję za uwagę! października 2015 / Poznań

25 Poznańskie Centrum Superkomputerowo - Sieciowe afiliowane przy Instytucie Chemii Bioorganicznej PAN, ul. Noskowskiego 12/14, Poznań, tel : (+48 61) , fax: (+48 61) , office@man.poznan.pl,