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:
造型精美卡西歐電波錶
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。
美國德拉瓦大學網路時間服務器時間信號校正設備
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:
GPS 雲端計時
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手錶
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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