ITU-R TF 1011-1 FRENCH-1997 Systems Techniques and Services for Time and Frequency Transfer《用于时间和频率传输的系统技术和业务》.pdf

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1、Rec. UIT-R TF.1011-1 1RECOMMANDATION UIT-R TF.1011-1TRANSFERT DE SIGNAUX HORAIRES ET DE FRQUENCES TALON:SYSTMES, TECHNIQUES ET SERVICES(Question UIT-R 102/7)(1994-1997)Rec. UIT-R TF.1011-1LAssemble des radiocommunications de lUIT,considranta) que lon a sans cesse besoin, partout dans le monde, de fr

2、quences talon et de signaux de rfrence de tempsfacilement utilisables;b) que diffrents niveaux de prcision et dexactitude, allant de la seconde la nanoseconde environ, sontncessaires pour les applications trs diverses lies au temps et aux frquences;c) que, dans de nombreuses applications lies au tem

3、ps et aux frquences, le choix dun systme ou dunetechnique optimal(e) de diffusion de signaux horaires et des frquences talon doit galement tenir compte dautresfacteurs comme la disponibilit, la fiabilit, les possibilits de fonctionnement automatique, la commodit dutilisation etle cot;d) quon a utili

4、s dans le monde entier avec succs de nombreux systmes, techniques et services diffrents poursatisfaire les besoins trs divers lis au temps et aux frquences;e) que les systmes, techniques et services spcialement conus pour satisfaire les besoins lis au temps et auxfrquences tout comme ceux qui sont c

5、onus en premier lieu pour dautres fonctions comme la navigation ou lestlcommunications, prsentent un grand intrt pour les applications lies au temps et aux frquences,recommande1 que, lors du choix dune source approprie de signaux de temps et de frquence de rfrence ou dunetechnique optimale de transf

6、ert de signaux horaires et de frquences talon, on examine tout dabord avec soin chaqueapplication, compte tenu des lments suivants: importance relative de lexactitude et/ou de la prcision, couverturegographique, disponibilit (par exemple, fraction de temps pendant lequel le signal est disponible au

7、niveau deperformance indiqu), commodit dutilisation et cot pour lutilisateur;2 que, partir dune analyse des besoins spcifiques et de leur importance relative, on choisisse ventuellementles systmes, techniques ou services appropris dans la liste de ceux figurant dans lAnnexe 1*et de dfinir leursprinc

8、ipales caractristiques._*On peut trouver des informations supplmentaires dans le Manuel de lUIT-R sur la slection et lutilisation des systmes defrquence et de temps de prcision.2 Rec. UIT-R TF.1011-1ANNEXE 1TABLEAU 1Dtails des diverses techniques de diffusion et de comparaison des signaux horaires e

9、t des frquences talonTypePrcision de tempstype, par rapport autemps universelcoordonn (UTC)Transfert defrquences: typeCouverture DisponibilitCommoditdutilisationCot approximatifrelatif pourlutilisateur(en $E.U, 1992)Exemple desystmeObservations (1992)Emissionen ondesdcamtriques1 10 ms 106 108(sur un

10、e journe)Mondiale En permanence,mais dpend delexploitant et delemplacementDpend descontraintes deprcision50-5 000 De nombreuxservices dans lemonde entierLa prcision dpend de la longueurdu trajet, de lheure de la journe, deltalonnage du rcepteur, etc.Emissionen ondeskilomtriques1 ms 1010 1011Rgionale

11、 En permanence Automatique 3 000-5 000 Voir laRecommandationUIT-R TF.768Dpend de la distance depuis la sourceet de la propagation diurne (hauteur delionosphre)Navigationen ondeskilomtriques(par impulsions)1 s1012Rgionale En permanence Automatique 12 000 LORAN-C Couverture de lhmisphre nord.La stabil

12、it et la prcision sont basessur la rception de londe de solEmissiontlvisuelleliaisons de Terre10 ns en modevisibilitcommune1012 1014(sur une journe)Locale Dpend delhoraire de radio-diffusion localAutomatique 5 000 Etalonnage ncessaire pour effectuerdes mesures de tempsSatellite denavigation,mission5

13、0 500 ns 1010 1012Mondiale En permanence Automatique 3 000-15 000 Systme mondialde positionnement(GPS) etGLONASSUne pondration sur une journe estncessaire pour assurer le transfert defrquences spcifi. Meilleur systmede diffusion actuellement disponible;des rcepteurs sont disponibles surle marchSatel

14、lite denavigation, vuecommune5 20 ns 1013 10151 50 joursIntercontinentale En permanence Acquisitionde donnesautomatique.Ncessite unpost-traitement10 000-20 000par emplacementGPS etGLONASSMthode de synchronisationtemporelle largement utilise, la plusprcise disponible aujourdhui (1992);il existe des r

15、cepteurs sur le marchpour des lignes de base infrieures 8 000 kmSatellite demtorologie,mission100 s Pas recommandpour le transfertde frquenceRgionale(empreintedu satellite)En permanence Automatique 4 000-5 000 Satellite gosta-tionnaire opra-tionnel dtude delenvironnement(GOES)Peut ne pas tre disponi

16、ble pendantune clipse du satelliteRec. UIT-R TF.1011-1 3TABLEAU 1 (suite)TypePrcision de tempstype, par rapport autemps universelcoordonn (UTC)Transfert defrquences: typeCouverture Disponibilit CommoditdutilisationCot approximatifrelatif pourlutilisateur(en $E.U, 1992)Exemple desystmeObservations (1

17、992)Autres satellitesgostationnairesde diffusion20 s5 1010Rgionale(empreintedu satellite)En permanence Automatique 4 000 INSAT Peut ne pas tre disponible pendantune clipse du satelliteSatellite detlcommuni-cation, dans lesdeux sens1 10 ns 1014 1015Rgionale(empreintedu satellite)En permanence(comme p

18、rvu)Lacquisition dedonnes peut treautomatique (selonle satellite). Unpost-traitementest ncessaire50 000 paremplacementUn rseau nordamricain et unrseau europenexistentMthode dexploitation la plus prcise ce jourCode horairediffus sur lerseau tlpho-nique dans lesdeux sens1 10 ms 108(sur une journe)Port

19、e dappeltlphoniqueEn permanence Automatique 100 Europe etAmrique du nordLa ligne tlphonique doit avoir lemme trajet dans les deux sens.On suppose quil existe un ordinateuret un logiciel disponiblesFibre optique 10 50 ps 1016 1017Locale, moins de50 kmEn permanence Automatique Emetteur et rcep-teur, 3

20、0 000 parposte plus cotdes cbles etdes installationssouterrainesSpcialis dansle domaine detransfert desfrquencesLa temprature du cble doit trestabilise (cble enterr 1,5 m deprofondeur)100 ns 1013 1014(sur une journe)Longue distance2 000 kmEn permanence Automatique Sans objet.Lquipementfait partie du

21、nsystme detlcommuni-cation spcifiqueHirarchienumriquesynchrone (HNS)Partie dun systme de tlcommuni-cation numriqueFaisceau hertzien 1 10 ns 1014 1015Locale En permanence Automatique 50 000-75 000 Sensible aux conditions atmosph-riques et aux effets de la propagationpar trajets multiples. Exploitatio

22、n dansles deux sens pour obtenir la prcisionet la stabilit requisesCble coaxial 1 10 ns 1014 1015Locale En permanence Automatique 5-30 par mtre Sensible la temprature, au tauxdondes stationnaires (TOS), lhumi-dit et la pression baromtrique4 Rec. UIT-R TF.1011-1Notes particulires concernant les diver

23、ses mthodes de diffusion/de comparaisonIl convient dappeler lattention sur le fait que ltalonnage de lquipement de lutilisateur est souvent ncessaire pourobtenir les prcisions voulues.Emissions en ondes dcamtriquesBon nombre de services de diffusion en ondes dcamtriques utilisent les frquences attri

24、bues cette fin au niveauinternational dans les bandes des 2,5, 5, 10, 15, 20 et 25 MHz. On utilise parfois des frquences dans dautres bandespour rduire les brouillages mutuels. La prcision obtenue est moyenne mais ces services offrent plusieurs avantages:large couverture gographique, commodit dutili

25、sation (pour un niveau dune prcision de 1 s), modicit du prix dqui-pement de lutilisateur. La Recommandation UIT-R TF.768 donne des prcisions sur les formats, les horaires de radio-diffusion de la plupart des services de diffusion des signaux horaires et des frquences talon en ondes dcamtriques.Emis

26、sions en ondes kilomtriquesLes missions de ce type, utiles pour les applications lies au temps et aux frquences sont assures notamment par: divers services spcialiss de diffusion des signaux horaires et des frquences talon fonctionnant dans labande 40-80 kHz; et des systmes de radionavigation, comme

27、 les stations Loran-C 100 kHz qui mettent des signaux trs stables etsynchroniss. Les services spcialiss de diffusion des signaux horaires et des frquences talon utilisent souventdes modulations de phase et/ou damplitude qui fournissent des informations dheure et de date compltes sousforme code. Les

28、stations Loran-C sont trs nombreuses et situes principalement dans lhmisphre nord. Parmi lesprincipaux avantages, on citera une bonne prcision tant pour le temps que pour la frquence, lexistence dercepteurs relativement peu onreux et la commodit dutilisation. Lapparition de glissements de cycle erra

29、tiques,qui nuisent la prcision, est un inconvnient. La Recommandation UIT-R TF.768 donne des prcisions sur lesformats, les horaires de radiodiffusion et dautres caractristiques de nombreuses transmissions en ondeskilomtriques.Emissions en ondes myriamtriquesLes missions en ondes myriamtriques dans l

30、a gamme de frquences 10-30 kHz sont utiles avant tout pour lesapplications lies aux frquences. Etant donn quelles prsentent des caractristiques de propagation stables et assurentune couverture longue distance, elles permettent deffectuer des comparaisons de frquences avec une prcisionsuprieure ou ga

31、le 1 1011. Les signaux mis en ondes myriamtriques ne contiennent pas, en rgle gnrale,dinformations horaires compltes. La Recommandation UIT-R TF.768 donne des prcisions sur les formats, les horairesde radiodiffusion et dautres caractristiques de certaines transmissions utiles en ondes myriamtriques.

32、Emissions de tlvisionUn certain nombre de mthodes faisant appel des missions de tlvision pour la diffusion et la comparaison designaux horaires et de frquences talon ont t testes et certaines sont actuellement utilises. Parmi celles-ci on peutciter linsertion dinformations de temps et de frquence co

33、des dans le signal de tlvision, le verrouillage de frquencesporteuses de tlvision sur un talon et la stabilisation des impulsions de synchronisation et enfin la rception en modevisibilit commune dune mission de tlvision en zone locale. La mthode la plus couramment utilise aujourdhuifait appel la mth

34、ode visibilit commune qui permet de comparer deux systmes de mesure du temps dans la zone decouverture dune station locale avec une prcision de lordre de 10 ns.Satellite de navigation (radiodiffusion)Cette technique utilise la rception directe dinformations de temps partir de systmes de navigation p

35、ar satellitecomme le systme mondial de radioreprage (GPS) et le systme GLONASS. Les informations sont contenues dans lessignaux mis par le satellite ce qui permet lutilisateur de compenser approximativement les temps de propagation et decorriger les diffrences entre lhorloge locale du satellite et l

36、e temps universel coordonn. On peut obtenir des prcisionssuprieures 500 ns pour les comparaisons de temps et 1 1012 pour les comparaisons de frquences mme en cas dedgradation intentionnelle des signaux lie la disponibilit slective. Cette technique offre plusieurs avantagesnotamment la disponibilit d

37、e rcepteurs, dans le monde entier, la couverture mondiale assure par plusieurs satellites(21 24 par systme), le fonctionnement automatique, la haute prcision et lutilisation dtalons atomiques intgrs ausatellite.Rec. UIT-R TF.1011-1 5Satellite de navigation (mode visibilit commune)Avec cette techniqu

38、e, le mme satellite GPS ou GLONASS est observ depuis deux sites de mesure de temps diffrentsau mme instant. Le calcul de la diffrence entre les mesures effectues sur les deux sites permet dliminer les erreurspropres lhorloge du satellite et compenser du moins partiellement, les erreurs lies aux phmr

39、ides. Une dgradationintentionnelle des signaux mis par le satellite peut ou non fausser les comparaisons de temps effectues en modevisibilit commune selon la faon dont elle est mise en uvre. Il est habituellement possible dobtenir des incertitudesde comparaisons de temps suprieures 20 ns pour des si

40、tes trs loigns les uns des autres. Cette mthode offre uneplus grande prcision que la mthode directe mais ncessite une coordination particulire entre les sites sur lesquelsportent les comparaisons. Le Bureau international des poids et mesures (BIPM) publie des calendriers qui permettentdassurer la co

41、ordination requise. Pour obtenir une incertitude de 1 1015, il faut des temps dintgration allant jusqu50 jours.Satellite de mtorologieDeux satellites gostationnaires du systme satellite gostationnaire oprationnel dtude de lenvironnement (GOES)ont t utiliss depuis 1974 pour diffuser un code horaire U

42、TC vers la rgion de lAmrique du Nord et de lAmrique duSud et les zones ocaniques environnantes. Des informations de temps et de date compltes sont transmises enpermanence ainsi que des informations sur la position du satellite, ce qui permet au rcepteur de lutilisateur deffectuerautomatiquement la c

43、ompensation du temps de propagation. On peut, en principe, obtenir des incertitudes infrieures 100 s. La couverture gographique assure par les satellites GOES risque dtre quelque peu limite au-del delAmrique du Nord et de lAmrique du Sud avant la mise en place de nouveaux satellites, prvue pour 1994

44、-1995.Autres satellites gostationnaires de diffusionOn a galement utilis dautres systmes satellites pour mettre des signaux horaires en mode unidirectionnel. A lheureactuelle, les satellites INSAT fonctions multiples mettent un code horaire destination dune zone qui couvre le sous-continent indien e

45、t les rgions voisines. Les informations relatives la position du satellite sont contenues dans leformat, ce qui permet aux utilisateurs disposant de rcepteurs automatiques de compenser le temps de propagation avecune prcision de lordre de 20 s.Satellites de tlcommunications (mode bidirectionnel)Lcha

46、nge bidirectionnel de signaux horaires via des satellites de tlcommunication est actuellement la technique la plusprcise permettant deffectuer des comparaisons entre sites de mesure du temps loigns les uns des autres. On a acquisaujourdhui une grande exprience de cette technique dans le monde entier

47、 et des centres de mesure du temps toujoursplus nombreux utilisent ou envisagent dutiliser cette technique pour diffuser des signaux horaires internationaux avecune prcision de lordre de la nanoseconde. Parmi les avantages, on peut citer la trs grande prcision, lexistence denombreux satellites de tlcommunication adapts partout dans le monde. Il y a aussi des inconvnients, par exemple lancessit pour les utilisateurs dmettre et de recevoir des signaux horaires et le cot relativement lev de lquipement.A des niveaux