Nie mamy czasu (w systemach teleinformatycznych)

Pogodzenie zróżnicowanych wymagań użytkowników systemu teleinformatycznego prowadzi do jego podziału na wyspecjalizowane podsystemy, w dodatku niejednokrotnie obsługiwane przez osobny, specjalizowany sprzęt.

Pogodzenie zróżnicowanych wymagań użytkowników systemu teleinformatycznego prowadzi do jego podziału na wyspecjalizowane podsystemy, w dodatku niejednokrotnie obsługiwane przez osobny, specjalizowany sprzęt.

Współczesna informatyka zapewnia spójność działania takiego systemu - nawet przy zróżnicowanych platformach technicznych - przez wprowadzenie standardów przesyłania danych między komputerami. Oznacza to jednak wysokie wymagania dotyczące koordynacji współdziałania poszczególnych elementów systemu, wyodrębnionych z uwzględnieniem ww. przesłanek. Dla instytucji, która ten system powołała do życia, i dla jej otoczenia, konieczne jest m.in. ustalenie wzorca czasu o wysokiej dokładności, który będzie wspólny dla wszystkich użytkowników systemu, niezależnie od ich usytuowania geograficznego. Coraz częściej bowiem w systemie teleinformatycznym kolejność obsługi zgłoszeń użytkowników i porządkowanie ich poleceń musi być w pełni zgodne z czasem, w jakim zostały złożone, niezależnie od miejsca, gdzie tego dokonano.

Potrzeba określenia wzorca czasu i znalezienia rozwiązania technicznego jego stosowania jest wręcz warunkiem sine qua non dla systemów czasu rzeczywistego. Zastanówmy się bowiem nad prawdopodobnym sporem między klientem a bankiem o to, czy przekaz elektroniczny realizowany o północy odbył się ułamek sekundy przed nią czy też po niej. Może to mieć wpływ na wielkość odsetek, zobowiązania podatkowe itp. Podobnie giełda wyznaczająca graniczny termin składania zleceń powinna móc tę granicę czasową weryfikować bezspornie i obiektywnie dla wszystkich uczestników obrotu. Jeszcze donioślejsze potrzeby istnieją w energetyce, lotnictwie, komunikacji itd. Oczywiście można przyjąć, że takim wzorcem jest czas generowany przez zegar wewnętrzny głównego komputera systemu, ale nie jest to czas obiektywny wobec otoczenia systemu, a i jego propagacja wewnątrz systemu nastręcza problemy i niejednoznaczności.

Współcześnie, każde rozwinięte społeczeństwo i każda gospodarka odczuwają potrzebę takiego wzorca i - jak łatwo się domyślić - w niejednym kraju znaleziono sposób jej zaspokojenia. Właściwie powszechnie tam, gdzie prawnie przyjęto wzorzec czasu, jest to czas atomowy o niezwykle wysokiej dokładności, sięgającej rzędu 10-14 sekundy. Jednak równie istotne jest propagowanie sygnału tego czasu tak, aby był dostępny w każdym miejscu danego kraju. Przeprowadza się to zasadniczo na dwa sposoby: generowania cyfrowego sygnału radiowego oraz usługi „zegarynki” cyfrowej w publicznych sieciach telekomunikacyjnych. Przeważnie obu technik równocześnie.

Dla każdego rozległego systemu o wielu dość autonomicznych elementach składowych oznacza to możność synchronizacji każdego elementu z osobna z wzorcem czasu. Dzięki temu obowiązuje on w całym systemie. Umowną absolutność wzorca zapewnia niebywale wysoka, z punktu widzenia potrzeb systemów gospodarczych i publicznych, dokładność nieosiągalna dla większości urządzeń funkcjonujących w tych systemach. Dla tych urządzeń oraz dla systemów informatycznych oznacza ona konieczność cyklicznego sięgania po wzorzec w celu synchronizowania od nowa ich zegarów wewnętrznych tj. korygowania ich niedoskonale, w porównaniu z dokładnością wzorca, funkcjonujących liczników czasu.

Innym sposobem, pozostawiającym większą odpowiedzialność na administratorze systemu, jest synchronizowanie tylko jednego (kilku) elementu systemu tzw. serwera czasu, który następnie propaguje w sieci informację o czasie obowiązującym.

Aspekt prawny

Czas wzorcowy jest jednak nie tylko kwestią techniczną. W Polsce w dużo większym stopniu stanowi on otwarty problem prawny, mający charakter istotnej luki w realizacji wszelkich obowiązujących przepisów: od ustaw począwszy, a na regulaminach wewnętrznych różnych instytucji skończywszy. Polski Komitet Normalizacyjny „przechowuje” na mocy decyzji Prezesa Głównego Urzędu Miar etalon (wzorzec) czasu i częstotliwości oraz emituje sygnał czasu na podstawie czasu atomowego, tzw. Międzynarodowego Czasu Koordynowanego. Oznacza to, że faktyczny wzorzec czasu pochodzi spoza granic Rzeczypospolitej Polskiej.

Jest to spostrzeżenie o doniosłych konsekwencjach praktycznych. W takiej bowiem sytuacji, wobec braku jakichkolwiek unormowań na temat obowiązku stosowania wzorca, w tym braku wskazania wzorca obowiązującego, nic nie stoi na przeszkodzie, aby korzystać z usług sygnału czasu realizowanego poza granicami Polski, a dostępnego na jej obszarze. Warunkiem powinno być jedynie odbieranie określonego sygnału wzorcowego we wszystkich potrzebujących tego punktach sieci teleinformatycznej bądź możliwość koordynacji punktów tej sieci z czasem generowanym przez jeden wzorcowy punkt sieci np. komputer główny lub specjalny serwer czasu wzorcowego dla danej sieci.

Możliwości praktyczne

Jak wspomniałem, w wielu krajach znaczących gospodarczo oferowane są usługi wzorca czasu atomowego udostępnianego drogą radiową, co zapewnia jednoczesne docieranie sygnału czasu do wszystkich punktów kraju i poszczególnych krajowych systemów teleinformatycznych. Najbardziej znane z nadajników przedstawia tabela.

Na teren praktycznie całej Polski dociera sygnał DCF77 emitowany z Mainflingen k. Frankfurtu nad Menem. Podstawą emisji jest jeden z kilkunastu na świecie zegarów atomowych oparty na pomiarze czasu trwania okresów promieniowania powstałego przy zmianie poziomu energetycznego atomów izotopu cezu 133. Tolerancja błędu dla takiego zegara wynosi 1 sekundę na milion lat. W Mainflingen pracują dwa takie zegary oraz dwa (główny i zapasowy) nadajniki sygnału o częstotliwości 77,5 kHz (fale długie) o mocy 50 kW. Zasięg takiego nadajnika wynosi ok. 1500 km. Nadajnik DCF77 zapewnia informację o czasie: dacie, roku kalendarzowym, miesiącu, godzinie i minucie. Pełny czas odczytu informacji z odbiornika wynosi 60 sekund.

Są producenci, którzy dostarczają rozwiązania odbiorcze systematycznie synchronizujące się według sygnału DCF77, a w przypadku chwilowego zakłócenia sygnału ustalające czas według własnego oscylatora kwarcowego.


TOP 200