Sloti ajastus

Stsenaariumi liik slot-timing vastab kolmele küsimusele kella kohta, mis töötab sünkroniseerimiste vahel vabalt ja peab hoidma liikluse ajaindekseeritud pesa piires: marsruutimis-, ülesandestamis- või kontaktipesa, mille kaitsevahe (guard) on suurim absoluutne ajaviga kummalgi pool, mille korral pesa veel töötab.

1. Millal kaitsevahe katkeb? Sekundid viimasest lahendist, kuni prognoositav ajaviga jõuab kaitsevaheni, iga panustav liige eraldi välja toodud ja domineeriv nimetatud.
2. Kui palju aega on praegu alles? Sama näitaja miinus lahendist möödunud aeg.
3. Kui sageli peab kell lahendi võtma? Suurim lahendite vaheline intervall, mis hoiab vea kaitsevahe piires, lahutatud viivitus, enne kui lahend jõustub.

Valikuline jaotis spoofing lisab ajastuse kaitsetaseme (TPL) orbiidil olevale vastuvõtjale; vt Orbiidil oleva vastuvõtja spuufimine.

Kaasasolevat näidet saab käivitada käsuga kshana example slot-timing-ocxo-leo.

Lühendid: GNSS, ülemaailmne satelliitnavigatsioonisüsteem (Global Navigation Satellite System); TCXO, temperatuuri-kompenseeritud kvartsostsillaator; OCXO, ahjuga stabiliseeritud kvartsostsillaator; RAFS, rubiidiumi aatomsageduse etalon; CSAC, kiibimõõtmes aatomkell; USO, ülistabiilne ostsillaator; DSAC, kaugkosmose aatomkell; ADEV, Alani hälve; FM, sagedusmodulatsioon (siin kella sageduse müra); PM, faasimodulatsioon (selle faasi müra); IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers; ITU-T, Rahvusvahelise Telekommunikatsiooni Liidu telekommunikatsiooni standardimise sektor; TIE, ajaintervalli viga; MTIE, maksimaalne ajaintervalli viga; TDEV, ajahälve; max|TE|, maksimaalne absoluutne ajaviga; CUSUM, kumulatiivse summa muutuse tuvasti; TPL, ajastuse kaitsetase; LEO, madal Maa orbiit; NIST SP, National Institute of Standards and Technology Special Publication; UFFC, Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control (IEEE Transactions); IGS, Rahvusvaheline GNSS-teenistus; GPS, Global Positioning System; Block IIF, GPS Block II Follow-on satelliidid; SHA-256, 256-bitine turvaräsialgoritm (Secure Hash Algorithm); PPS, impulss sekundis.

Veamudel#

Prognoositav ajaviga pärast t sekundit lahendist libisemist on

E(t) = k·√(σ₀² + (σ_f·t)² + σ_x²(t))  +  (|y₀| + |c_T·ΔT|)·t  +  ½·|D|·t²
σ_x²(t) = σ_PM² + q_wf·t + h_F·t² + q_rw·t³/3 + q_rr·t⁵/20

Iga FM liige võrdub väärtusega t²·σ_y²(t) oma müratüübi jaoks, kusjuures σ_y²(τ) = 3σ_PM²/τ² + q_wf/τ + h_F + q_rw·τ/3 + q_rr·τ³/20 (Zucca ja Tavella, IEEE Trans. UFFC 52(2), 2005). Valge, juhusliku kõnni ja juhusliku jooksu FM puhul on see seos täpne. Flicker-FM puhul on see aja prognoosivea tavapärane hinnang (Riley, NIST SP 1065): flicker-FM-il pole suletud kuju ilma madalsageduslõikeni. Sageduse nihked liituvad absoluutväärtuselt, sest nende märgid on teadmata, seega on deterministlik osa halvima juhu hinnang. Iga liige on mittenegatiivne ja kasvab väärtuse t suhtes mittekahanevalt, seega on funktsioonil E(t) = guard üks juur, mis leitakse haarates ja poolitades.

Kust kell pärineb#

Versioonis 0.28.0 lisatud kolm klassi viitavad igaüks ühele avalikule andmelehele:

EndRuni pika keskmistamisaja read koonduvad selles tabelis (4e-13 kõigil ostsillaatoritel peale TCXO, 8e-13, kohal 10 000 s, ja 6e-14 kõigil kohal 100 000 s), mis viitab, et need kirjeldavad distsiplineeritud toodet, mitte vabalt töötavat ostsillaatorit, seega neid ei kasutata.

Kirje sobitus on kaalutud. Alani dispersiooni hinnangul, mille ekvivalentsed vabadusastmed on edf, on dispersioon umbes 2σ⁴/edf, nii et iga punkt siseneb jäägiga √(edf/2)·(model/σ² − 1). Kaalumata sobitus lasi lühikestel keskmistamisaegadel otsustada pikkade keskmistamisaegade liikmed: valge-FM testkirjel tekitas see võltsi flicker-põhja, mis lühendas 2 000 s rikke 30 % võrra. Andmeleht või kirje toetab ainult keskmistamisaegu kuni oma pikima punktini; sellest kaugemal olev rike märgitakse extrapolated.

Valideerimine: pöördülesanne suletud reaalsel kellal#

tests/slot_timing_cs5071a_holdout.rs kasutab 5071A tseesiumietaloni 556 990-valimilist kirjet, mõõdetuna vesinikmaseri vastu (A. Wallin, levitatud koos allantools; sama kirje, mida kasutab hinnangu sõltumatu etalon tests/cs5071a_reference.rs). Maseriga etalonina on kirje 6,4-päevane vabajooks.

1. Müramudel sobitatakse ainult kirje esimesele kolmandikule.
2. Selle mudeli põhjal prognoositakse libisemisaeg, mil ühe sigma ajaviga jõuab väärtusteni 0,5, 0,75, 1, 1,5, 2 ja 2,5 ns.
3. Ülejäänud kahel kolmandikul libistakse sünkroonipunktist iga 997 s järel, sagedusega, mis on hinnatud eelnevast kolmandikust, ning mõõdetakse, kus ruutkeskmine libisemisviga jõuab igale lävele.

Läbimise lävi, mis on kindlaks määratud enne testi esimest käivitust, on iga prognoositud rike mõõdetud riketest teguri 1,5 piires. Kontroll, ühesekundiline ADEV, loetud valge FM-ina, peab selle läve ebaõnnestuma, et lävi suudaks eristada head mudelit halvast. Test trükib oma tabeli; mutatsioon, mis poolitab valge-FM taseme, ebaõnnestub. Toorkirje on git-ignoreeritud kolmanda osapoole andmed: scripts/fetch_cs5071a.sh tõmbab selle alla ja töövoog realdata-clock käivitab testi väärtusega KSHANA_REQUIRE_REALDATA=1, nii et puuduv fail ebaõnnestub seal, mitte ei jäeta vahele.

Mida see kinnitab: sobita-ja-pööra tee valge-FM-domineeritud aatomietaloni peal kuni umbes 50 000 s libisemiste korral. Mida mitte: andmelehe ja klassi allikaid, deterministlikke liikmeid ja kvartsostsillaatorit (järgmine jaotis).

Sama prognoos päris kvartsostsillaatoril: konservatiivne, mitte kinnitatud#

tests/slot_timing_ocxo_holdout.rs kasutab mõõdetud OCXO-d: 19 982 ühesekundilist sageduslugemit HP impedantsanalüsaatori 10 MHz ostsillaatorist, vesinikmaseri vastu (A. Wallin, 2015, levitatud koos allantools; scripts/fetch_ocxo.sh). Müramudel ja lineaarne triiv sobitatakse esimesele kolmandikule; iga libisemine ülejäänud kahel kolmandikul algab sagedusest, mis on hinnatud eelneva 100 s peale, ja mudel kannab selle hinnangu ebakindlust (fix_frequency_sigma, mudeli enda Alani hälve 100 s juures).

Ostsillaatori müratase poolenes kirje jooksul: esimese kolmandiku Alani hälve tasandub umbes väärtusel 7.5e-12, ülejäänu umbes väärtusel 3.5e-12. Varakult sobitatud mudel ülehindab müra, mis on ohutu suund. Kvartsjuhtum seega ei ole kinnitatud ja jääb MODELLED. Kvartsi puhul tuleb sobitada settinud kirjele ja osa vananedes uuesti sobitada.

Kuidas protokoll valiti, esitatud, sest see ei olnud pime. Esimene uuriv käivitus kasutas tseesiumi protokolli (sagedus eelnevast kolmandikust, sageduse liiget pole) ja prognoosis rikked 1,4 kuni 2,5 korda hilisemad kui mõõdetud: optimistlik, ohtlik suund. Kvartsi sagedus rändab, nii et mitu tundi enne lahendit hinnatud sagedus on aegunud ning mudelil polnud liiget selle kohta, kui hästi sagedus lahendi hetkel teada on. Liige fix_frequency_sigma lisati just selle pärast ja see protokoll kinnitati enne testi kirjutamist; läbimise lävi ei liikunud. Test kontrollib ka seda, et ilma selle liikmeta on valimisisene prognoos igal lävel optimistlik, seega kannab liige koormat.

Sama prognoos orbiidil olevatel aatomkelladel: 8 10-st, mitte kinnitatud#

tests/slot_timing_igs_holdout.rs kasutab IGS lõplikke kombineeritud kellasid sammuga 30 s 14 päeva jooksul (17 kuni 30 august 2025; scripts/fetch_igs_clocks.sh, iga fail kinnitatud SHA-256-ga): iga GPS Block IIF satelliidi kell IGS ajaskaala vastu. Protokoll (satelliidikomplekt, tühimiku reegel, sobitusaken, sünkroonimine iga 3 570 s järel sagedusega eelnevast tunnist, läved 1 kuni 20 ns, lävi 1,5 ja reegel, et klass läbib ainult siis, kui iga satelliit läbib) kirjutati üles enne, kui ühtegi andmeid alla laaditi.

Kaheksa kümnest on kasulik tõend, kuid kahe satelliidi puhul prognoositakse, et need peavad vastu kauem kui tegelikult, mis on ohtlik suund, ja protokoll nõuab, et iga satelliit läbiks. Orbitaaljuhtum jääb seega MODELLED. Block IIF satelliitidel on nii rubiidiumi kui tseesiumi etalonid ja IGS failid ei ütle, milline on aktiivne, seega on tulemus esitatud satelliitide, mitte ühe kellatüübi kohta. Miks G25 ja G30 erinevad, ei ole uuritud.

Bench-käivitus lennuesindusliku osa jaoks (kavandatud, tegemata)#

Avalik OCXO kirje on 5,5 tundi pikk, ühest laboriinstrumendist, ostsillaatori veel settides. Kvartsjuhtumi kinnitaks lennuesindusliku OCXO või CSAC pikem mõõdetud vabajooks etaloni vastu:

• ajaintervalli loendur, mis võrdleb ostsillaatori 1 PPS-i GNSS-iga distsiplineeritud või maseretaloniga, vähemalt 10 päeva ühe valimiga sekundis, temperatuur logitud;
• sama suletud protokoll: sobitada esimesele kolmandikule, prognoosida rikked, mõõta ülejäänul, sama lävi ja kontrolliga;
• kirje ja selle räsi avaldatud testi kõrval, et rida oleks reprodutseeritav.

See sõltub juurdepääsust etalonriistvarale ja seda ei lubata.

Millise hälbemõõdiku vastu peaks pesa vastu võtma?#

Ajastusstandardid pakuvad kolme mõõdikuperekonda. Ajaindekseeritud pesa jaoks mõõdab ainult üks neist seda, mis pesa rikub.

• MTIE (ITU-T G.810) on suurim tipust tipuni TIE mis tahes antud pikkusega aknas. See on pime konstantse nihke suhtes: kell, mis on 1 µs nihkes, kuid täiesti püsiv, annab MTIE peaaegu nulli ja jätab iga pesa vahele. See mõõdab, kui palju viga muutub, mitte kus see on.
• TDEV (ITU-T G.810) on ehitatud keskmistatud faasi teistest vahedest. See eemaldab konstantse nihke ja konstantse sagedusvea, mis on täpselt need liikmed, mis libisemist domineerivad. See iseloomustab müratüüpi; see ei ole absoluutse ajastuse vastuvõtumõõdik.
• max|TE| (ITU-T G.8260; G.8271 eelarvemõõdik) on suurim absoluutne ajaviga etalonajaskaala suhtes. See on otse võrreldav kaitsevahega (guard).

Järeldus. Pesa tuleb vastu võtta max|TE| suhtes võrgu etalonajaskaalaga, hinnatuna prognoositud mähisjoonena viimasest lahendist esitatud katteteguril. Just see on E(t): kuna iga liige kasvab väärtusega t, on maksimum pikkusega T libisemisel E(T). MTIE ja TDEV jäävad kasulikuks diagnostikana: TDEV, et tuvastada, millist müraliiget rünnata, MTIE(L), et piirata, kui palju viga pikkusega L pesa ajal liigub.

Kaks täpsustust, mida mõõdiku valik eeldab:

• Kaitsevahe kehtib kahe sõlme suhtelise vea kohta. Kui saatja ja vastuvõtja mõlemad libisevad sõltumatult, liituvad nende stohhastilised vead ruutkeskmiselt ja deterministlikud vead absoluutväärtuselt. Kui stohhastiline osa domineerib, võib igale sõlmele anda guard/√2; kui vananemine või temperatuur domineerib, guard/2.
• Kattetegur on kavandi valik, mitte kella omadus. k = 3 piirab umbes 99,7 % Gaussi vigadest ühel ajahetkel, mitte iga pesa üle päevas; marsruutimiskava, millel on päevas palju pesasid, vajab pesapõhist riski, mida see suudab taluda.

Orbiidil oleva vastuvõtja spuufimine#

Jaotis spoofing hindab sama kella jaoks orbital_timing::orbital_timing:

• Geomeetria. Maapealne spuuf ulatub LEO satelliidini ainult siis, kui satelliit on selle horisondi kohal: kõrgusel 550 km kuni umbes kaksteist minutit ühe ülelennu kohta. Spuuf, mis tõuseb kiirusega ρ, saab seega kella tõmmata kuni ρ korda selle akna võrra või järgmise sõltumatu kontrollini jääva vahe võrra, kui see on lühem (ramp_limited_pull_ns).
• Dünaamika. Ühine ajatõmme nihutab iga pseudovahemaad võrdselt ja neeldub kella nihkesse, mitte positsiooni, nii et orbiidilevitaja positsioonikontroll ei loe ajastuse ristkontrolliks.
• Ristkontrollid. Satelliidil on harva teine sõltumatu ajastusvastuvõtja. Tal on oma kella libisemine (väljade tpl seire), kahesuunaline aja edastamine maajaamaga kontaktide ajal ja ajavõrdlused satelliitidevaheliste linkide kaudu. Ristlink on sõltumatu ühest maapealsest spuufist ainult siis, kui naaber on samal hetkel selle spuufi jalajäljest väljas, mida aruanne kontrollib satelliitide arvust tasandi kohta.
• Tingimuslik piir. Seirepõhi pluss kella libisemine CUSUM tuvastusviivituse jooksul, taandudes täpselt väärtuseks tpl::timing_protection_level_ns, kui kellal pole flicker-, valge faasi ega juhusliku jooksu liiget. Nagu see piir, kehtib see ainult tuvastamise korral.

Kõik see on MODELLED: sfääriline, mittepöörlev Maa, ülelend otse pea kohal, üks maapealne spuuf esitatud maksimaalse tõusukiirusega. Signaalide saabumissuund zeniiti suunatud antennis on tegelik ristkontroll, mis vajab antennimustrit ja ei ole modelleeritud. DECEIVED-TIME.md selgitab, miks allkirjastatud juhtsõnum seda ohtu ei kõrvalda.

Modelleerimata#

Sageduse hüpped, kiirguse mõjud ja relativistlikud sageduse nihked; termiline mudel (temperatuurimuutus on lahendi hetkel samm); sünkroonimisprotokoll ise (lahend lähtestab vea väärtusele fix_sigma_ns).