Il sistema GPS è un sistema militare statunitense per fornire informazioni di posizionamento in tutto il mondo per scopi di navigazione. Il sistema è gestito per l';esercito dall';USNO, l';Osservatorio Navale degli Stati Uniti. Il sistema è implementato da 24 satelliti in orbita, ciascuno con riferimenti temporali di precisione utilizzati per triangolare la posizione. Con l';aumento delle apparecchiature di navigazione GPS a basso costo, le antenne e i ricevitori GPS economici possono fornire un preciso riferimento di tempo e frequenza per la sincronizzazione della rete di computer.
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Questo articolo presenta una introduzione all';uso del sistema GPS per le applicazioni di temporizzazione del computer. Descrive l';apparecchiatura che può essere utilizzata per fornire una precisa risorsa temporale per computer e reti di computer.
Tutti i satelliti orbitanti hanno riferimenti di temporizzazione precisi a bordo che possono essere utilizzati dai server del tempo per fornire un tempo preciso. Ogni satellite trasmette continuamente informazioni precise sul tempo e sul posizionamento. Questa informazione può essere ricevuta da un ricevitore GPS e un';antenna GPS montata esternamente. Le informazioni di temporizzazione ricevute sono riferite all';ora UTC. Il sistema è un servizio gratuito che non richiede costi di installazione o abbonamento.
Molti sistemi server NTP (Network Time Protocol) utilizzano il tempo GPS come riferimento temporale esterno per sincronizzare Windows, LINUX, UNIX e altri sistemi operativi e infrastrutture di rete. Il GPS è una fonte ideale di tempo e frequenza perché può fornire tempi estremamente precisi in qualsiasi parte del mondo utilizzando componenti relativamente economici.
Ogni satellite GPS trasmette un segnale radio a bassissima potenza a due frequenze; L1 e L2. L1 è la banda di frequenza civile trasmessa a 1575 MHz, mentre L2 è utilizzata per scopi di posizionamento militare. Il segnale radio trasmesso da ciascun satellite può facilmente passare attraverso materiali come vetro e plastica, ma sono bloccati materiali più sostanziali utilizzati negli edifici. I segnali viaggiano per linea di vista. La posizione ideale per un';antenna GPS è su un tetto con una buona vista del cielo.
I segnali radio possono essere ricevuti da un';antenna GPS a basso costo. L';antenna è essenzialmente un amplificatore ad alto guadagno, che viene utilizzato per amplificare e trasmettere i deboli segnali radio lungo un cavo coassiale a un ricevitore GPS.
La lunghezza del cavo che può essere utilizzata tra un';antenna GPS e un ricevitore è fondamentale. La distanza del cavo è determinata dalla qualità relativa del cavo utilizzato e dal guadagno dell';antenna GPS. Il guadagno dell';antenna elevata e il cavo coassiale di alta qualità consentono tirature molto più lunghe.
Amplificatori di segnale GPS possono essere montati in linea sul cavo coassiale per aumentare il segnale e aumentare la lunghezza del cavo. Gli amplificatori GPS sono generalmente alimentati dal cavo coassiale. Maggiore è l';amplificazione, o il guadagno, fornito dall';antenna, più lunga è la lunghezza del cavo che può essere utilizzata.
Le antenne montate sul tetto possono essere soggette a lampi di luce o altri picchi di tensione. Un fulmine fino a un quarto di miglio di distanza può danneggiare i componenti elettronici. Pertanto, si raccomanda di installare un limitatore di sovratensione. I parafulmini o i limitatori di sovratensione sono installati in linea sul cavo GPS e reindirizzano eventuali picchi verso terra. Sono disponibili vari tipi di soppressori di sovracorrente, dai dispositivi a scarica di gas ai dispositivi multi-colpo a stato solido.
I ricevitori GPS decodificano il segnale ricevuto dall';antenna e forniscono informazioni facilmente leggibili in un formato seriale. La maggior parte dei sistemi operativi, inclusi Microsoft Windows, LINUX e UNIX, nonché i sistemi time server possono utilizzare l';uscita del tempo fornita dal ricevitore GPS per una sincronizzazione accurata. Vengono utilizzati molti protocolli GPS diversi, il più popolare è NMEA. Il protocollo NMEA è stato sviluppato dalla National Marine Electronics Association. Il protocollo specifica una serie di frasi che contengono informazioni sul tempo e sul posizionamento ottenute dal ricevitore GPS. I messaggi GPS possono essere facilmente decodificati da un PC standard o server NTP per fornire informazioni precise sulla temporizzazione.
Riassumendo, il sistema GPS è un';eccellente fonte di tempo preciso per i sistemi server NTP o per la sincronizzazione di PC standalone, LINUX e UNIX. Utilizzando componenti a costo relativamente basso, il Global Positioning System è in grado di fornire applicazioni time-sensitive con informazioni di timing precise.