Новата парадигма за синхронизацията на времето
На Световната конференция по радиосъобщения ITU (WRC-23), която се организира в Дубай от 20-ти ноември до 15-ти декември, бе разисквана замяната на високосните секунди с високосни минути. Експертите за следващ път отложиха решението „ за по-късно “. Но едно е несъмнено: рано или късно спомагателните секунди ще би трябвало да бъдат отстранени. Нека се спрем по-подробно.
Трите времеви скали: UT1, TAI и UTC
Всяко събитие може да бъде несъмнено посредством три пространствени и една времева координата – затова времето би трябвало да бъде нормативно несъмнено и световно синхронизирано, освен това с висока акуратност. Времевата канара всъщност съставлява спретнат набор от уместно номерирани знаци.
Понастоящем се употребяват три времеви скали: UT1 (универсално време), TAI (международно атомно време) и UTC (координирано универсално време). Нека разгледаме разликите сред тях.
UT1
Универсалното време (UT1) се дефинира от наблюденията на въртенето на Земята. То е съразмерно на ъгъла на завъртане на планетата към оста ѝ. Коефициентът е определен по този начин, че 24-те часа на UT1 да са близки до междинната дълготрайност на деня. А етапа – по този начин, че нулевият час на UT1 да подхожда на среднощ на линията на меридиана в Гринуич.
Под секунда при UT1 се схваща 1/86400 от междинния безоблачен ден. До 1960 година тя е била равна на една секунда в Международната система единици (SI). До 1972 година UT1, която се пресмята и поддържа от IERS, е общоприетата референтна канара за време.
TAI
TAI е времева канара, която се дефинира в атомни секунди – период, еднакъв на 9 192 637 770 интервала на лъчение на атома цезий-133. На първи януари 1958 година е в съгласие TAI да съответствува с UT1.
Оттогава TAI се дефинира от Международното бюро за ограничения и теглилки, което събира и обработва показанията на 450 атомни часовника, ситуирани в 85 страни. Скоро обаче се появява концепцията да се комбинират другите скали, с цел да се увеличи точността. Това докара до приемането на нов съгласуван международен стандарт за времето, което стана факт през 1972 година
UTC
Колебанията в скоростта на въртене на Земята водят до разминаване сред скалите UT1 и TAI. IERS поправя това противоречие с спомагателни секунди. Комбинацията им с UI1 и TAI дава UTC, координираното универсално време.
Въпреки че BIPM пресмята и популяризира общоприетата канара за време UTC, потребителите по целия свят имат достъп до локалните стойности на UTC, избрани от националните лаборатории. Те са координирани както с UTC, по този начин и между тях.
Защо е значима синхронизацията без спомагателни секунди
В днешните 5G мрежи синхронизацията е по-важна от всеки път, а в бъдеще ще играе още по-голяма роля. Така да вземем за пример в системите за ръководство на роботи в заводите.
Синхронизацията е значима и за работата на центровете за данни. Времето оказва помощ да се съпоставят и провеждат едновременни събития в стотици сървъри. В бранша за сигурност отчитането на времето е належащо да вземем за пример за инспекция на документите с къс период на годност и за разкриване на пробиви.
Непрекъснатият темперамент на UTC, който постанова от време на време да се прибавят спомагателни секунди, визира стопанската система, киберсигурността и актуалните промишлености, основани на архитектурата на разпределените системи.
По-подробно за проблемите
Автоматизацията и разпределените системи не могат да работят поредно заради разликите във времето, които се появяват поради спомагателната секунда. Ситуацията се утежнява от неналичието на стандарти в „ услугата за високосни секунди “, бавния разговор сред общността на ИТ експертите и метролозите. Освен това липсва обединен метод за даване на услуги, употребяващи световните навигационни сателитни системи като GPS, Galileo, GLONASS, DORIS и BeiDou, както и районните системи като IRNSS.
Несъответствията водят до сривове в софтуера за интернет на нещата и за устройства, основани на Windows, Linux и Unix. Фърмуерът на всеки датчик е основан на една от тези системи. Внезапните промени във времето провокират неточности в хронологията на събитията на ниско равнище, която дефинира ръководството на многозадачните и други процеси в системата.
Несъответстващата последователност може да докара до „ суматоха на ядрото “ (kernel panic) – компютърна неточност, от която системата не може да се възвърне бързо:
При такива сюжети една спомагателна секунда в UTC може да докара до резултата на доминото: спиране на телекомуникациите, на електропреносната мрежа, спиране на железопътния превоз и всичко друго, което можете да си визиите. Вероятно в бъдеще спомагателната секунда от UTC за първи път ще бъде негативна. Трудно е да се каже по какъв начин ще реагират системите на това.
Новата парадигма за синхронизация на времето
Съществуват два разновидността за обработка на събитията, свързани с въвеждането на спомагателна секунда: прескачане на времето или размазване на прескачането. В множеството случаи се избира вторият вид – методът на разпространяване през период от няколко часа.
Въведената спомагателна секунда се отбелязва като 23:59:60, време, което не се дава в множеството модерни цифрови системи. Това несъгласие докара до необятното потребление на специфични способи, които все по-често се употребяват като опция на спомагателната секунда. Така да вземем за пример Гугъл размазва спомагателната секунда за предходните 24 часа, Фейсбук – за идващите 18 часа, Microsoft – за предходните две секунди, а Alibaba – за 24-часов период, в средата на който попада спомагателната секунда.
От 1972 година насам UTC е обновен 27 пъти. Последната дата е 31 декември 2016 година Днес разликата сред UTC и TAI е 37 секунди.
Високосната секунда може да е била напълно задоволително решение през 1972 година, когато то е удовлетворявало както научната общественост, по този начин и сферата на телекомуникациите, само че през днешния ден UTC пречи по идентичен метод и на цифровите приложения, и на учените, които вместо него към този момент употребяват TAI или UT1.
Последиците и рисковете от корекциите доведоха до от ден на ден апели за промяна на UTC и унищожаване на спомагателните секунди. Темата за бъдещето на координираното универсално време беше сложена на разискване от Международния съюз по далекосъобщения (ITU) още през 1999 година По това време Китай предложи да изследва по-добре въпроса и да вземе решение.
По-късно страните и организациите продължиха да разискват въпроса за спомагателната секунда на Световната конференция по радиосъобщения през 2015 година, на която беше взето решение да не се вършат никакви промени в UTC до 2023 година Днес промяната закупи незабавен темперамент.
Разбира се, потребителите би трябвало да имат време да преценяват и да създадат нужните актуализации на своите системи и програмен продукт, преди високосната минута да влезе в действие. В същото време връзката сред UTC и UT1 би трябвало да бъде непокътната по някакъв метод. Някои области и браншове, като астрономията, геодезията, галактическите проучвания, към момента употребяват UT1. Ето за какво не е допустимо да си затворим очите за това.
Универсалната еталонна канара на времето
Въпросът за въвеждането на еталонна времева канара е повдиган неведнъж. Основната цел е UTC да стане непрекъсната, а не стъпаловидна атомна канара на времето, както е в този момент.
На 27-ата среща на Генералната конференция по ограничения и теглилки през ноември 2022 година беше решено да се резервира съществуващото равнене на UTC с въртенето на Земята. Това значи, че ще би трябвало да се употребява по-широк диапазон от възможни отклонения от 0,9 секунди. Съответно да се вкарат по-големи корекции. Но тази втора мярка ще бъде по-рядка, тъй че UTC да може да се употребява през идващите 100 години.
Днес BIPM, ITU-R и други организации създават нова процедура, която ще влезе в действие през 2035 година В нея се приканва за установяване на ново задоволително отклоняване UT1-UTC, тъй че UTC да продължи да работи в актуалните и бъдещите приложения за премерване на времето.
За да се приспособяват към смяната на UTC, редица консуматори, в това число астрономическите, морските навигационните, мобилните и въздушните служби, се нуждаят от в допълнение време, с цел да актуализират своите системи.
