2.1real instituto y observatorio de la armada en...

Capıtulo 2

Teorıa

2.1 Real instituto y Observatorio de la Armada enSan Fernando (ROA)

Figura 2.1: Real Observatorio de la Armada.

El Real Instituto y Observatorio de la Armada (abreviado como ROA)es un centro cientıfico de investigacion y difusion cultural perteneciente a laArmada Espanola y situado en la localidad de San Fernando (Cadiz).

Se remonta al siglo XVIII. El insigne marino y cientıfico Jorge Juan,Capitan de la Companıa de Guardias Marinas desde 1751, propuso la ideade instalar un observatorio en el Castillo de la Villa (Cadiz), sede de la Aca-demia de Guardias Marinas. Con ello se pretendıa que los futuros oficialesde la Marina aprendiesen y dominasen una ciencia tan necesaria para lanavegacion como era entonces la astronomıa.

Cumple las funciones especıficas de observatorio astronomico y geofısico,ademas de ser un centro de formacion superior para el personal cientıficode la Armada Espanola y de contar con una biblioteca que alberga 30.000

3

REAL INSTITUTO Y OBSERVATORIO DE LA ARMADA ENSAN FERNANDO (ROA) 4

volumenes. Considerado el centro cientıfico moderno mas antiguo de Espanay uno de las mas importantes del mundo, el Real Instituto y Observatoriode la Armada constituyo uno de los mas importantes ejemplos de la arqui-tectura neoclasica en el entorno de Cadiz.

En 1798, el Observatorio fue trasladado a la Isla de Leon, donde habıasido construido, segun los planos del Marques de Urena, el magnıfico edi-ficio que ha llegado hasta la actualidad. A partir de 1804, desaparecerıa ladependencia organica de la Academia de Guardias Marinas y comenzarıala andadura cientıfica del Real Observatorio de la Isla de Leon (desde 1814San Fernando)

Durante sus 250 anos de funcionamiento se fueron anadiendo a sus ori-ginales tareas astronomicas misiones tan importantes para la Armada ypara la ciencia espanola, como el calculo de las efemerides y la publicaciondel Almanaque Nautico, el Curso de Estudios Superiores, el Deposito deCronometros e Instrumentos de la Marina, las observaciones meteorologi-cas, sısmicas y magneticas, y la determinacion cientıfica de la hora. [1],[2],[3]

2.1.1 Seccion Hora

La Seccion Hora del Real Instituto esta constituıda por tres Servicios:Hora, Cronometrıa Naval y Electronica y Calibracion.

Tiene como mision principal el mantenimiento de la unidad basica deTiempo, declarado a efectos legales como Patron Nacional de dicha unidad,ası como el mantenimiento y difusion oficial de la escala ”Tiempo UniversalCoordinado”(UTC(ROA)), considerada a todos los efectos como la base dela hora legal en todo el territorio nacional. Ademas, su laboratorio esta de-clarado asociado al Centro Espanol de Metrologıa”. [4]

Las actividades de los tres servicios de la Seccion estan interrelacionadasy se indican a continuacion:

1. Mantenimiento del patron de Tiempo y de la hora legal espanola.Difusion de la hora legal espanola. Para llevar a cabo el mantenimientodel patron nacional y de la escala de tiempo UTC(ROA), dispone de:

Baterıa constituıda por siete patrones de frecuencia de haz decesio.

Instrumentacion para adquisicion automatica y control de datosgenerados por los patrones propios (tambien empleada para laadquisicion automatica y control de datos de sistemas primariosde Tiempo y Frecuencia de laboratorios externos sometidos a ca-libracion).

Otra instrumentacion: Osciloscopios, matrices de conmutacion,contadores de intervalos, registradores de diferencia de fase, etc.

Sistemas de transferencia de tiempo y/o frecuencia: Para ello usadiferentes tecnicas y elementos, la tecnica Two Way Satellite Ti-me and Frequency Transfer con dos estaciones VSAT y cuatroreceptores GPS dedicados a la transferencia de tiempo emplean-do diferentes tecnicas alternativas: CV (common View), AV (All


in View, o todos a la vista), y PPP (tecnica geodesica con resulta-do temporal, Precise Point Positioning).Todo esto principalmentese hace para desarrollar la escala Tiempo Atomico InternacionalTAI, esta escala, base de la escala UTC, esta constituıda a partirde unos 400 patrones atomicos mantenidos por unos 70 centrosmetrologicos de tiempo. Para ello necesita efectuar medidas com-parativas respecto de otros patrones del conjunto que participanen la generacion del TAI. Las comparaciones de patrones a distan-cia se llevan a cabo empleando principalmente estas dos tecnicas.(esta comenzando a ganar terreno, aunque fundamentalmente enel Centro de Europa, la fibra optica).

2. Difusion de la hora legal espanola.

La difusion de la hora legal se efectua siguiendo diferentes procedi-mientos:

Transmision de senales horarias en HF. Temporalmente fuera deservicio.

Protocolo NTP a traves de INTERNET.

Vıa telefonica (Tfno.: +34 956 599429).

Certificacion horaria- ’Tiempo marca ROA’.

El ROA mantiene un servicio de certificacion de la trazabilidadde tiempo a clientes, que a su vez ofrecen servicios de certifica-cion, firma electronica y sellado de tiempos, al que ha denominado’Tiempo marca ROA’.

Al objeto de ayudar a que el ciudadano pueda comprobar la ve-racidad de las declaraciones de trazabilidad de las Agencias decertificacion, sellado de tiempo y firma electronica a los que pue-da tener acceso, el ROA mantiene el listado de aquellos clientesde este servicio en la pagina oficial de la Casa de la moneda ytimbre [5], que han expresado su deseo y conformidad a dichapublicacion.

3. Participacion en foros cientıficos internacionales.

Debido a su condicion de depositario del Patron Nacional de Tiempoy de la hora legal espanola, habitualmente representa a Espana endiferentes foros de ambito internacional

4. Actividades de ambito nacional.

Calibracion de sistemas primarios de Tiempo y Frecuencia proce-dentes de la Industria u otros Laboratorios.

Asistencia a la Entidad Nacional de Acreditacion en las auditoriasde reevaluacion o acreditacion en el area de Tiempo y Frecuenciaen laboratorios nacionales.

Asesoramiento en diferentes foros, como el NTP-RedIRIS.


5. Otros cometidos asignados.

Asesoramiento sobre el material de relojerıa y cronometrıa parauso en la Armada.

Homologacion de cronometros y certificacion de utilidad de losmismos a efectos de navegacion.

Adquisicion, conservacion, reconocimiento, clasificacion, repara-cion y estudio de los equipos cronometricos destinados al serviciode la Armada y reparacion y estudio del material cronometricode los buques mercantes que a tal fin le sea confiado.

Diseno y desarrollo de sistemas primarios de Tiempo y Frecuenciapara uso en buques de la Armada.[6][4]

SENALES HORARIAS Y CODIGOS DE TIEMPO 7

2.2 Senales horarias y codigos de tiempo

La senal horaria es una senal audible, visible, mecanica o electronicaque se utiliza como referencia para determinar la hora del dıa.[7] En esteproyecto en general nos referiremos a una senal electrica emitida vıa radio.Siguiendo esta definicion tambien se considera senal horaria al protocolo deinternet Network Time Protocol NTP.

Difusion de senales horarias.

La difusion de senales de tiempo telegrafiadas se quedo obsoleta conel uso de senales AM,FM, de onda corta, servidores del protocolo NTP yrelojes atomicos en satelites GPS. Desde 1905, las senales de tiempo se hanretransmitido vıa radio. Hay estaciones dedicadas a la emision de senaleshorarias por todo el mundo.

Las senales horarias pueden ser transmitidas en codigo de tiempo prepa-rado para maquina de forma que puede ser usado por relojes controlados vıaradio. algunas transmisiones, como por ejemplo parte de la difusion WWVy WWWVH (EEUU) tambien pueden ser recibidas por el telefono. Nor-malmente, usando cables, el retraso suele ser de menos de 30 ms. Cuandose usan moviles suele aumentar a mas de 100 ms debido a los metodos deacceso que utilizan. Las raras veces que se use un telefono vıa satelite elretraso puede aumentar de entre 250 ms a 500 ms.[8],[9],[7]

De entre las senales horarias mas importantes describiremos la DCF77,que es de las mas usadas en Europa, y las demas en base a esta:

2.2.1 DCF77 - Deutch Ca Fly 77 times

La senal DCF77 es una de las mas conocidas en el continente europeo.Desde finales de la decada de los 80 en el centro de Europa se han hechopopulares los relojes de radiofrecuencia, estos suelen usar la senal DCF77para sincronizar.

Situada en Mainflingen, a unos 25 Km al sureste de Frankfurt en Ale-mania. La encargada de la senal es una empresa privada , Media BroadcastGmbH, bajo supervision del Physikalisch-Technische Bundesanstalt, PTB,el laboratorio aleman de fısica. La senal DCF77 lleva siendo emitida desde1959 como una senal de radio estandar, la hora y el dıa se le anadieron apartir de 1973, emite tanto en UTC+1 o UTC+2 dependiendo del horarioque sea (horario estandar o de verano).


Figura 2.2: Cobertura de la senal DCF77.

La senal de 77.5 kHz se genera en relojes atomicos locales unidos alos relojes atomicos maestros de la localidad de Braunschweig. Con unapotencia relativamente alta, de unos 50kW, la estacion es recibida desdegran parte de Europa, puede llegar hasta los 2000km de distancia desdeFrankfurt e incluso mas dependiendo de la propagacion de la senal y lasinterferencias locales. Es posible recibirla incluso en la provincia de Cadiz,durante la noche, cuando las condiciones son mas propicias.

Las iniciales DCF77 vienen de D=Deutschland (Alemania), C=Senal degran longitud de onda, F=Frankfurt, 77=Frecuencia: 77.5 kHz. En alemanDeutch Ca Fly 77 times.

Tipo de modulacion:La senal DCF77 tiene dos posibles modulaciones:


Figura 2.3: Ejemplo de modulacion DCF77

Modulacion en amplitud:

La senal DCF77 generalmente se usa como una modulacion ASK. Paraello reduce su amplitud en un 15 % (-16 dB) por 0.1s o 0.2s por bit alprincipio de cada segundo. Por tanto transmite a un regimen binariode 1 b/s. Una reduccion de 0.1s (7750 ciclos de portadora) significanun 0, mientras que 0.2s quieren decir un 1. Como caso especial al finalde cada segundo no se transmite nada, no se reduce la amplitud, comosenal para indicar el comienzo del siguiente segundo.

Constaba de una identificacion en codigo morse, pero se desecho apartir de 2006, se trataba de una senal de identificacion pero en simisma la senal era conocida suficientemente como pare ser identificada.

Modulacion en fase:

Como hemos dicho antes la senal tambien fue codificada en fase. Ademasde la modulacion de amplitud, empezando en 200 ms y por 793 ms losbits son codificados usando espectro expandido (DS-SS). Para ello elbit se multiplica por una secuencia pseudoaleatoria de 512 chips usan-do una codificacion de fase de +/- 13 ○.

Cada chip dura 120 ciclos de la portadora, luego la codificacion de espectroocupa 15500 ciclos (entre el 76940 y el 77500). Los ultimos 560 ciclos (7.22ms) de cada segundo no son modulados en fase. Al ser pseudoaleatoria lafase sigue siendo la misma.


La secuencia aleatoria es generada por un LFSR que se repite cada segundoy comienza con 0000010001100001001110010101011000. Se puede obteneruna secuencia similar empleando un LFSR de Galois.

La senal por tanto, aparte de la modulacion en amplitud, codificada con 1bit/s, se modula en la fase de la portadora mediante DS-SS.

Cada minuto se transmite la misma informacion:

Fecha y hora.

Bit de aviso de “leap second”.

Bit de horario de verano.

Bit de identificacion de transmisor primario/auxiliar.

Bits de paridad.

Figura 2.4: Esquema: codigo del DCF77

El codigo de la senal usa una representacion binaria. Muestra la horapara la poblacion civil en Alemania, e incluye los cambios de hora invierno-verano. Lo que transmite es la informacion del siguiente minuto y al finalmarca el comienzo de este. Por ejemplo, a las 23:59 transmite el minuto00:00.

Los 20 primeros segundos son banderas especiales, entre ellas los bits sinusar. Los minutos son codificados en los bits 21-28, las horas durante lossegundos 29-34 y la fecha durante los segundos 36-58.


Desde 2004 los catorce primeros bits, que no eran usados, sirven paratransmitir senales de emergencia civil. Este servicio sigue siendo experimen-tal, pretende algun dıa reemplazar la red civil de sirenas de defensa.

De entre el resto de bits-banderas, dos avisan sobre cambios que ocurrenal final de la hora: cambio en la zona horaria, insercion del segundo intercalar(segundo extra que se anade para ajustar la hora cada cierto tiempo). Estasbanderas se activan durante toda la hora previa al evento. Esto incluye elultimo minuto antes del evento, durante el cual los otros bits de codificacionde la hora (incluyendo los de zona horaria ) codifican el primer minutodespues del evento.

En el caso de que se anada un segundo intercalar, se inserta un 0 duranteel segundo 59 (normalmente este segundo no transmite nada como balizapara el comienzo del siguiente minuto), mientras que el bit que falta setransmitira durante el propio segundo intercalar.

El codigo de zona horaria puede ser considerado como una representa-cion binaria del offset de UTC posible, UTC+1 y UTC+2 (usa dos bitsdiferentes)

La modulacion en fase codifica en principio la misma informacion que lamodulacion en amplitud, pero difiere entre los bits 59 y 14 (ambos inclusive).El bit 59 sencillamente no se modula en amplitud, mientras que en fase semodula como un 0. Los bits 0-9 son modulados en fase como 1 s, mientrasque los bits 10-14 son modulados en fase como 0s. Por tanto la senal deemergencia civil no se incluye en la modulacion en fase.

La senal no se genera en el PTB de Braunschweig sino en el mismo puntode emision Mainflingen, el PTB lo que hace es que controla la generacionvıa radio y compara los resultados con sus relojes atomicos.

El orden de sincronismo deseado de la senal dependera de la distancia,por ejemplo un receptor a 1000 km la recibira con unos 3 ms de retraso. Estono suele ser un problema pero es importante dependiendo de la precisionque se desee. Tambien dependera del receptor y otros factores, si la ondaes espacial o terrestre. Si se recibe como onda espacial, las fluctuacionesde tiempo variaran directamente con la altura de la capa reflectante de laionosfera. Tambien hay problemas cuando la senal terrestre se entrelaza conla espacial. Receptores adecuadamente situados pueden recibir la senal conuna error de sincronismo incluso mas pequena que ±2ms.[10], [11]


2.2.2 Otras senales horarias.

Similar a la senal alemana DCF77 hay muchas otras senales horariascomo referencia distribuidas por el mundo. Aquı se expone una lista delas senales horarias existentes y sus autoridades responsables del BureauInternacional de Pesos y Medidas[12][10]:

Tabla 2.1: Senales horarias y autoridades

Senal Autoridad

BPM National Time Service Center, NTSCChinese Academy of Sciences3 East Shuyuan Rd, Lintong District, XianShaanxi 710600, China

CHU National Research Council of CanadaInstitute for National Measurement StandardsFrequency and Time StandardsBldg M-36, 1200 Montreal RoadOttawa, Ontario, K1A 0R6, Canada

DCF77 Physikalisch-Technische BundesanstaltTime and Frequency Department, WG 4.42Bundesallee 100D-38116 BraunschweigGermany

EBC Real Instituto y Observatorio de la ArmadaCecilio Pujazon s/n11.110 San FernandoCadiz, Spain

HBG METAS Federal Office of MetrologyTime and Frequency LaboratoryLength, Optics and Time SectionLindenweg 50CH-3003 Bern-WabernSwitzerland

HLA Center for Time and FrequencyDivision of Physical MetrologyKorea Research Institute ofStandards and Science267 Gajeong-Ro, Yuseong, Daejeon 305-340Republic of Korea

JJY Space-Time Standards GroupNational Institute of Information and Communications Technology4 -2- 1, Nukui-kitamachiKoganei, Tokyo184-8795 Japan

LOL Servicio de Hidrografıa NavalObservatorio Naval Buenos AiresAv. Espana 2099C1107AMA Buenos Aires, Argentina


Tabla 2.2: Senales horarias y autoridades

MIKES Centre for Metrology and AccreditationTekniikantie 1FI-02150 EspooFinland

MSF National Physical LaboratoryTime Quantum and Electromagnetics DivisionHampton RoadTeddington, Middlesex TW11 0LWUnited Kingdom

RAB-99, RBU, All-Russian Scientific Research Institute for PhysicalRJH-63, RJH-69, Technical and Radiotechnical MeasurementsRJH-77, RJH-86, FGUP VNIIFTRIRJH-90,RTZ,RWM Meendeleevo, Moscow Region

141570 Russia

STFS National Physical LaboratoryDr. K.S. Krishnan RoadNew Delhi - 110012, India

TDF CFHMChambre francaise de lhorlogerie et des microtechniques22 avenue Franklin Roosevelt75008 Paris, FranceandLNELaboratoire national de metrologie et dessais1 rue Gaston Boissier75724 Paris Cedex 15, France

WWV, WWVB, Time and Frequency Division, 847.00WWVH National Institute of Standards and

Technology - 325 BroadwayBoulder, Colorado 80305, U.S.A.

Estas senales presentan muchas similitudes a la DCF77 ya explicadaanteriormente. Pueden variar en en la transmision, aunque suelen ser pormodulacion de amplitud.

Por ejemplo Las senales americanas WWV, WWVB :

Frecuencias usadas: 2500, 5000, 10000, 15000, WWV tambien en 20000kHz

Modulacion: AM. Varios tonos y anuncios. Pulsos de segundo: 1000Hz, 5 ms de duracion. Pulsos de minuto: 1000 Hz, 800 ms. Pulsos dehora: 1500 Hz, 800 ms. Cada pulso de segundo va precedido por 10 msde silencio y termina con otros 25 ms de silencio. Un codigo de tiempose transmite en una subportadora a 100Hz. El nivel de modulado esdel 100 % para los pulsos de segundo, minutos y hora, 50 % para lostonos permanentes, 50 % para el codigo BCD y 75 % para los anunciosde voz.

El codigo DUT1 se transmite entre los segundos 1 y 16 de cada minutodoblando los tics. El valor del DUT1 (Es la diferencia entre el tiempo


astronomico UT1 y UTC) se determina por el numero de dobles ticsconsecutivos. Si los tics doblados se producen durante los 8 primerossegundos, el DUT1 es positivo; si se encuentran en los segundos 9-16,DUT1 es negativo.

Tiempo de codigo: Subportadora a 100 Hz , codigo BCD, un bit porsegundo. Los pulsos empiezan 30 ms despues del origen de un segundo.Un pulso de 170 ms representa un 0, un pulso de 470 ms representa un1. Durante el primer segundo de un minuto ningun pulso se transmite.Un identificador de posicion que dura 770 ms se transmite cada 10 sec.

Figura 2.5: Diagrama de codigo de la senal WWV/WWVH

De la misma forma se comportan otras senales importantes como la senalinglesa MSF, JJY de Japon, RBU en Rusia e incluso senales no emitidas vıaradio como el formato de codigo de tiempo europeo (European telephonetime code format)

En concreto muchas de estas senales se ajustan a un formato de codigo detiempo provisto por el grupo americano de instrumentacion de interacciona distancia (Inter-Range Instrumentation Group).

CODIGOS IRIG Y EL ESTANDAR AFNOR 15

2.3 Codigos IRIG y el estandar AFNOR

El grupo IRIG (Inter-Range Instrumentation Group), ha disenado ungrupo de codigos que considera necesarios para la sincronizacion entre ma-quinas y manejo de la informacion, sobre todo aquellas que necesitan rela-cionar el tiempo de la maquina con el usuario. Son codigos pensados parafines militares sobre todo, pero que se usan en un ambito muy amplio.

En este proyecto no podemos incluir el estandar AFNOR NF S87-500 porrazones derivadas del derecho de propiedad de la norma y las limitacionespara reproducir parcial o totalmente su contenido, pero dado que es el quees muy similar al utilizado por nuestro transmisor, se opta por explicar lomas cercano, en este caso, al estar basado en los codigos IRIG intentaremosseleccionar el mas parecido.

El estandar definido por el grupo contiene seis tipos de codigos seriesactualmente usados por el gobierno de EEUU y la industria privada. Seclasifican en A,B,D,E,G y H:

Codigo A: Tiempo de trama de 0.1s con un periodo de 1 ms y contienela informacion de dıa del ano y ano en BCD, y los segundos del dıa enSBS.

Codigo B: Tiempo de trama de 1s, periodo de 10 ms y contiene lainformacion de dıa del ano y ano en BCD, y los segundos del dıa enSBS.

Codigo D: Tiempo de trama de 1 hora, periodo de 1 min y contiene lainformacion de dıa del ano en dias y horas codificadas en BCD.

Codigo E: Tiempo de trama de 10 sec, un periodo de 100 ms y contienela informacion en el ano en BCD.

Codigo G: Tiempo de trama de 0.01 sec, periodo de 0.1 ms informaciondel ano en dıas, horas, minutos, segundos , fracciones de segundo einformacion del ano en BCD.

Codigo H: Tiempo de trama de 1 min, periodo de un segundo e infor-macion del ano en dıas, horas y minutos en BCD.

Estos codigos pueden venir dados por una modulacion por ancho de pul-sos, una modulacion en amplitud o una codificacion manchester.[13][14][15]


Figura 2.6: Modulacion en amplitud IRIG

Muchos relojes parecidos a los que tratamos en el trabajo son capaces dedecodificar AFNOR NF S87-500 y codigo IRIG-B por tanto hablaremos deeste aquı y explicaremos las diferencias que nos encontramos con el AFNORpara poder dar una idea de a que codigo nos enfrentamos.

IRIG B - AFNOR NF S87-500

El codigo IRIG B al igual que el formato de la senal DCF77 se pare-ce al formato del estandar AFNOR. Sin embargo sı que tiene diferenciasimportantes, que explicamos aquı.

1. Los tiempos de trama: la senal estipulada en el codigo AFNOR es masrapida: se emite varias veces por segundo.

2. La codificacion usada: Despues de la correcta demodulacion correspon-diente, la senal usa una codificacion diferente, en este caso el tipo debit, principio o fin de trama, cero, uno, etc. viene dada por el tiempoentre cambio de nivel de la senal. Por ejemplo un ’1’se indicarıa conuna espera de 400 ns entre cambios de nivel.

3. La manera de sincronizar: Los codigos IRIG, igual que la senal DCF77utilizan una referencia de tiempo absoluta. Marcan el momento exactodel minuto o segundo que quieren describir. El estandar AFNOR lohace relativo al momento del que se envıa la trama. Por ejemplo unatrama puede venir con el dato offset de 500 ns, lo que significa que elsegundo al que hace referencia la trama se produjo 500ns antes de quese comenzase a emitir la trama (mas posibles retrasos que el codigo nocontemple).


Figura 2.7: Ejemplo de codigo IRIG-B

Aunque no sea exactamente la senal que veremos en la practica, sı queda una idea del formato de la trama AFNOR y de la de nuestra estacion,se mezclan en la trama los datos esenciales, como el dıa del ano, horas deldıa, minutos, segundos, con secuencias de control, bits reservados etc.

Ademas tambien se hace uso de ambos sistemas, datos codificados enSBS(Straight binary seconds) y BCD(Binary code decimal).

Para tratar este tipo de senales se podrıa dividir el receptor en trespartes bien diferenciadas: un demodulador que se encargue de extraer lasenal de tiempo, un decodificador de la senal, que la traduzca a un formatodigital por ejemplo leyendo manchester y un procesador que decodifique losdiferentes campos para poder trabajar con ellos adecuadamente.[13][14][15]

Network Time Protocol 18

2.4 Network Time Protocol

Tanto para el transmisor, como en general para el Observatorio, es im-portante el Network Time Protocol:

El NTP es un protocolo para sincronizacion entre sistemas de ordena-dores mediante un circuito de conexion orientada a paquetes (Internet), enredes de valores de retrasos variables.

Se constuyo en 1985 y es uno de los protocolos de internet mas antiguosen uso. NTP fue disenado por David L.Mills de la universidad de Delaware,quien lo sigue desarrollando y manteniendo con un equipo de voluntarios.

En el ambito de nuestro proyecto es de vital importancia ya que unade las partes claves del transmisor es calcular el retraso entre este y elorigen de la senal (la referencia horaria nacional generada y a difundir porel Observatorio) y la emision. En este caso se emplea el servidor de tiempoNTP que ya dispone el observatorio, se conecta el transmisor a la red internay se sincroniza a traves de NTP. La capacidad del protocolo para controlarlos retrasos es muy importante.

NTP provee UTC incluyendo informacion avanzada sobre ajustes desegundo intercalar (leap second). En cambio no informa sobre zonas horariaso cambio de hora, esta informacion esta fuera del enfoque y debe ser obtenidaseparadamente. NTP usa el algoritmo de Marzullo y esta disenado pararesistir los efectos de un retraso variable. Normalmente puede mantener eltiempo a unas decenas de milisegundos sobre el Internet publico y sobre 1milisegundo en una red local con condiciones ideales.

Este protocolo usa UDP en el puerto 123.

2.4.1 Caracteristicas:

Jerarquıa de niveles

El protocolo usa una jerarquıa de niveles de relojes, que sirve para saberla distancia desde el origen.

Nivel 0: Origen de la senal, relojes atomicos, etc. No se incluyen en elprotocolo ya que suelen estar conectados a otro ordenador que es elque actua como servidor .

Nivel 1: Ordenador al que esta conectado la fuente de origen, im-plementan un servidor NTP usando el reloj fuente como referenciatemporal.

Nivel 2: Primeros clientes del protocolo, estos piden la informacion alos servidores de nivel uno. Y tambien se la pasan continuamente entreellos promediando de esta forma la hora. Desprecian a las fuentes queconsideran no eficaces o con problemas.

Nivel 3: Clientes de los servidores de nivel tres. A su vez servidores delnivel cuatro.

...


De esta forma puede llegar a incorporar 256 niveles, aunque generalmentesolo se usen los 16 primeros.

Timestamp

Utiliza etiquetas de tiempo (timestamps) de 64 bit, que se dividen en 32bits para segundos y 32 para fracciones de segundo, llegando a 136 anos ycon una resolucion de 233 ps. NTP usa un epoc (origen de tiempo) en el1 de Enero de 1900. La primera vuelta ocurrira en 2036 dos anos antes delmismo problema con el ano UNIX (2038).

Futuras versiones de NTP puede que extiendan la representacion deltiempo en 128 bits, 64 para los segundos y 64 para las fracciones.

Algoritmo de sincronizacion

Para hacerlo eficiente necesita calcular el tiempo de ida y vuelta y eloffset.

El tiempo de ida y vuelta (Round trip delay) se calcula como: δ = (t3 −t0) − (t2 − t1)

Siendo:

t0 tiempo emision de peticion de paquete.

t1 tiempo de recepcion de la peticion.

t2 tiempo de emision de la respuesta.

t3 tiempo de recepcion de la respuesta.

Por tanto, (t3 - t0) se puede interpretar como el tiempo que pasa en elcliente entre la emision de una peticion y la recepcion de la respuesta, luego(t2 - t1) es el tiempo que espera el servidor antes de enviar la respuesta.

El offset viene dado por: θ = (t1−t0)+(t2−t3)2

La sincronizacion se considera correcta cuando ambas, la ruta entrantey saliente entre cliente y servidor son simetricas nominales. Si las rutas notienen un retraso comun , la sincronizacion entonces tiene una tendencia deerror sistematica de la mitad de la diferencia entre tiempo de ida y vuelta.

Segundo intercalar

El protocolo NTP entrega la hora UTC. Esta es influenciada por lossegundos intercalares para sincronizar el tiempo a la rotacion de la tierra.Cuando se anade un segundo intercalar NTP se suspende por un segundo.Como NTP no tiene mecanismo para recordar el historial de segundos, lossegundos intercalares ocasionan un retraso de un segundo en toda la escalade tiempo.


Seguridad

Solo unos pocos problemas de seguridad han sido identificados en laimplementacion de NTP. Su codigo se revisa continuamente. Desde Enerode 2011 no hay revisiones de seguridad y no se envıan informes al CERT.La base de codigo actual ha sido auditada por muchas fuentes desde hace yavarios anos, no se conocen grandes riesgos de vulnerabilidad en el softwareactual.[16][17]

CUADRO NACIONAL DE ATRIBUCIONES 21

2.5 Cuadro nacional de atribuciones

Figura 2.8: Bandas 3230 kHz - 5003 kHz. CNAF.

El Cuadro Nacional de Atribucion de Frecuencias, en adelante CNAF,es una pieza basica del ordenamiento del espectro en Espana, debido alcontenido regulador y marcadamente tecnico de su informacion en cuanto autilizacion del espectro radioelectrico se refiere, en el CNAF se indican lasatribuciones a los servicios radioelectricos y los usos de las distintas bandasde frecuencia en Espana.[18]

Su contenido se comprende, en primer lugar, de las notas del Artıculo 5del Reglamento de Radiocomunicaciones que complementa la constitucion yel convenio de la Union Internacional de Telecomunicaciones UIT, seguidasde la atribucion de bandas de frecuencias segun dicho artıculo (izquierda),en segundo lugar la atribucion nacional hasta el valor de 105 GHz, seguidade observaciones donde se insertan notas del Reglamento de Radiocomuni-caciones sobre aplicacion, notas de Utilizacion Nacional y finalmente usosque se corresponden ordenadamente con la atribucion nacional (derecha).Ademas tambien estipula los canales dentro de cada banda con su corres-pondiente frecuencia portadora, potencia maxima y demas parametros detransmision.

En el CNAF tambien se incluyen las atribuciones de las bandas de fre-cuencias de las tres regiones en las que esta dividido el mundo, segun laUnion Internacional de Telecomunicaciones. Espana pertenece a la region1.[19]

RECOMMENDATION ITU-R P.1546-4 22

2.6 Recommendation ITU-R P.1546-4

Esta recomendacion es una forma de predecir el comportamiento parasistemas terrenales de punto-a-area entre los rangos 30 MHz y 3000 MHz.Dado que nuestro proyecto se halla en los 869,5 MHz entra en este rango.

Esta recomendacion hace uso de unas graficas de campo electrico ob-tenidas en casos reales que luego permiten su interpolacion a casos masgenerales siempre que se realicen las correcciones adecuadas. Se basa en unseguimiento de una serie de pasos que ajustan los datos para que se puedanusar hasta que finalmente obtiene una prediccion adecuada sobre el propiocaso.

Explicaremos en detalle los pasos que hemos seguido en el proyecto enla seccion de desarrollo de la solucion, en el estudio de la cobertura. [20][21]

Figura 2.9: Ejemplo curva de campo electrico.

PROGRAMAS EMPLEADOS 23

2.7 Programas empleados

2.7.1 Radio Mobile

Figura 2.10: Imagen 3D del Mont Blanc

Radio mobile es una herramienta gratuita, creada para uso humanitarioy de aficionados para calculo de coberturas y radioenlaces. Es util pararepresentar los patrones de radiacion y predecir la eficacia de los sistemasde radio. Al usarlo junto a informacion gratuita del terreno es capaz deproducir mapas virtuales en escala de grises, multicolor y rayos. Es inclusocapaz de producir imagenes estroboscopicas y animaciones de vuelo. Permitamezclar imagenes de fondo con los mapas para incrementar la precision.[22]

Figura 2.11: Cobertura AT&T Germany


2.7.2 GVsig

Figura 2.12: GVsig.

gvSIG Desktop es un Sistema de Informacion Geografica (SIG), esto es,una aplicacion de escritorio disenada para capturar, almacenar, manipular,analizar y desplegar en todas sus formas, la informacion geograficamentereferenciada con el fin de resolver problemas complejos de planificacion ygestion. Se caracteriza por disponer de una interfaz “amigable”, siendo ca-paz de acceder a los formatos mas comunes, tanto vectoriales como raster,y cuenta con un amplio numero de herramientas para trabajar con informa-cion de naturaleza geografica (herramientas de consulta, creacion de mapas,geoprocesamiento, redes, etc.) que lo convierten en una herramienta idealpara usuarios que trabajen con la componente territorial.

En nuestro caso, se ha usado para poder modelar el terreno y comprobarla cobertura de los posibles enlaces. Nos permite sacar la curva a nivel dela zona de la Bahıa y trazar el perfil.[23]


2.7.3 CCS y C Aware IDE

Figura 2.13: logo CCS.

CCS. Custom Computer Services, Inc. ha provisto una herramienta com-pleta para desarrollar y depurar el codigo en aplicaciones de sistemas em-bebidos que usen PICs de Microchip. El nucleo de esta herramienta dedesarrollo es la optimizacion inteligente de codigo C que el compilador dela companıa provee.

En un principio se uso el compilador High-Tech de la marca Microchip,pero la ventaja del CCS es que es de mas alto nivel. No hace falta controlar ymodificar todos los registros sino que mediante configuraciones y librerıas escapaz de liberar al programador de trabajar a un nivel muy bajo. De todasformas, al igual que con el MPLAB de Microchip, se puede programar enensamblador si es necesario.

En el trabajo, estos elementos se han usado para disenar el decodifi-cador. Para ello se ha empleado codigo C, mas general y sencillo que elensamblador, y el procesador PIC16F886.[24]

Figura 2.14: Ejemplo de codigo en CCS.


2.7.4 Real PIC simulator

Figura 2.15: Real Pic simulator

El Real Pic Simulator es un simulador profesional para microcontrola-dores pic de Microchip(tm).El proceso de simulacion esta hecho en tiemporeal y permite la interaccion con el usuario mediante diferentes componen-tes visuales. El primer objetivo de este simulador es la velocidad, se puededecir que es el simulador mas rapido del mercado.

Es vital para hacer el diseno a un ritmo aceptable. Para poder com-probar su funcionamiento y depurar el codigo conforme se desarrolla, tenerun simulador en el que comprobarlo es vital. Nosotros hemos usado estedurante el proyecto.[25]

2.1real instituto y observatorio de la armada en...

Documents