Tiempo desde NPL (MSF)

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Mapa que muestra la ubicación del transmisor Anthorn VLF en Cumbria.

La hora de NPL es una señal de radio transmitida desde la estación de radio Anthorn cerca de Anthorn , Cumbria , que sirve como referencia horaria nacional del Reino Unido. ^[1] La señal horaria se deriva de tres relojes atómicos instalados en el sitio del transmisor y se basa en estándares de tiempo mantenidos por el Laboratorio Nacional de Física (NPL) del Reino Unido en Teddington . ^[2] El servicio es proporcionado por Babcock International (que adquirió a los antiguos proveedores VT Communications ), bajo contrato con el NPL. Fue financiado por el antiguo Departamento de Negocios, Innovación y Habilidades ; ^{[1] [3]} a partir de 2017, ^[actualizar]NPL Management Limited (NPLML) era propiedad del Departamento de Negocios, Energía y Estrategia Industrial (BEIS), y NPL operaba como una corporación pública. ^[4]

La señal, también conocida como señal MSF (y anteriormente llamada reloj de Rugby ), se transmite a una frecuencia de alta precisión de 60 kHz y se puede recibir en todo el Reino Unido y en gran parte del norte y oeste de Europa. La frecuencia portadora de la señal se mantiene a 60 kHz con una precisión de 2 partes en 10 ¹² , controlada por relojes atómicos de cesio en la estación de radio. ^[1]

En 1926, la oficina de correos puso en funcionamiento una estación de radio en Rugby con el indicativo GBR. A partir del 19 de diciembre de 1927, transmitió una señal horaria de 15,8 kHz desde el Observatorio Real que podía recibirse en todo el mundo. Consistía en 306 pulsos en los cinco minutos hasta las 10:00 y las 18:00 GMT inclusive , con un pulso más largo al comienzo de cada minuto. En 1967 se añadió la modulación por desplazamiento de frecuencia , lo que dificultaba el uso de la señal como referencia de frecuencia. Las señales horarias, precedidas por el indicativo "GBR GBR TIME" en código Morse , se transmitieron durante los 5 minutos anteriores a las 03:00, 09:00, 15:00 y 21:00. El transmisor GBZ en 19,6 kHz se utilizó como reserva, cuando GBR estaba fuera del aire por mantenimiento. ^[5] Finalmente, las señales horarias de GBR se terminaron en noviembre de 1986 y ya no se utilizan como referencia de frecuencia. ^[6]

Las señales MSF comenzaron en 1950, siguiendo el patrón de transmisión descrito a continuación. Originalmente, estaban destinadas a proporcionar referencias de frecuencia a 2,5, 5 y 10 MHz, en un principio sólo ocasionalmente durante el día. Al principio, había anuncios cada quince minutos, comenzando con la representación en código Morse de "MSF MSF MSF" (MSF es "-- ··· ··-·" en código Morse), seguido de un discurso "Aquí MSF, Rugby, Inglaterra, transmitiendo...". ^[7] A partir de mayo de 1953, la señal se transmitió las 24 horas del día, pero con interrupciones regulares de cinco minutos para permitir la recepción de otras señales. La señal de 60 kHz finalmente se convirtió en un servicio ininterrumpido de 24 horas en 1966, y las referencias de frecuencia se interrumpieron en febrero de 1988. ^[6]

El 27 de febrero de 2007, la NPL inició las pruebas de las nuevas transmisiones de señales horarias desde Anthorn54°55′N 3°17′O / 54.91, -3.28 . ^[8] La estación de Anthorn fue operada por VT Communications desde su apertura en 2007 hasta 2010, cuando fue adquirida por Babcock International . ^[9]

La inauguración oficial de la instalación reubicada tuvo lugar el 1 de abril de 2007, cuando el nombre del servicio pasó a ser "The Time from NPL" y la señal de Rugby se apagó de forma permanente. ^{[10] [11]} El cambio de ubicación y el consiguiente cambio en la intensidad de la señal pueden hacer que algunos equipos diseñados para utilizar la señal MSF dejen de hacerlo. Esto se encuentra más en equipos domésticos que no están diseñados para una sensibilidad óptima y que están ubicados al azar. ^{[ cita requerida ]} Actualmente, la señal de Anthorn todavía se puede utilizar, en la ubicación del Mediterráneo, aunque es más débil que la de Rugby.

Desde la inauguración de la señal horaria en 1950 hasta el 1 de abril de 2007, se transmitió desde la estación de radio de Rugby, cerca de Rugby, Warwickshire . ^{[6] [12]} La ubicación original del transmisor hizo que el reloj fuera conocido como "el reloj de Rugby". ^[13] Tras su reubicación en 2007 en Cumbria, la NPL ahora llama formalmente a la señal "La hora de la NPL". ^[12]

El indicativo de llamada del transmisor de Rugby era MSF, donde 'M' es uno de los prefijos de la UIT asignados al Reino Unido, y las letras 'SF' se asignaron sin ninguna razón documentada. Esto dio lugar a la terminología común "señal MSF", que todavía utiliza la NPL. ^[6] La historia oficial del servicio dice que "Rugby recibió un compromiso adicional para la transmisión de frecuencias estándar moduladas de referencia ", pero no se da ninguna explicación real para el indicativo de llamada "MSF". ^[14] Según la NPL, parece que el indicativo de llamada se eligió para que pudiera memorizarse como "frecuencia estándar maestra", pero MSF no estaba destinado a ser una abreviatura. ^[15]

La señal transmitida tiene una potencia radiada efectiva de 17 kW , en una frecuencia de 60 kHz con una precisión de 2 partes en 10 ¹² . ^[1] La intensidad de la señal es mayor que 10 mV/m a 100 km (60 millas); es mayor que 100 μV/m a 1.000 km (600 millas) del transmisor y, por lo tanto, se puede recibir con no menos de esta intensidad en todo el Reino Unido. ^[12] La señal también se puede recibir, y se usa ampliamente, en el norte y oeste de Europa. ^[1]

Durante su estancia en Rugby, el transmisor generó 60 kW de potencia de radiofrecuencia (utilizando 70 kW de la red eléctrica ). La antena en forma de T de 180 metros de altura (590') tenía 500 metros (1640') de ancho en su parte superior. La parte vertical de la antena irradiaba la señal, de modo que la intensidad recibida era similar en todas las direcciones (era aproximadamente omnidireccional ). ^[6]

Además de los usos profesionales en los que se requiere una hora exacta, se utilizan ampliamente los relojes radiocontrolados (incluidos los relojes de pulsera) con pantallas tanto digitales como analógicas que utilizan la señal NPL. (Existen relojes similares disponibles en otras regiones con transmisiones de hora estándar). En lo que respecta a los usuarios, son simplemente relojes con las mismas características y configuraciones que otros, pero siempre muestran la hora correcta y se corrigen automáticamente para el horario de verano .

Cuando se introdujo por primera vez el sistema MSF, en 1950, consistía únicamente en marcadores de segundos y minutos, sin datos codificados. En 1974, se insertó una breve ráfaga de código binario a 100 bit/s en el marcador de minutos para especificar la hora. En 1977, se introdujo un código lento, que codificaba la hora a 1 bit/s durante todo el minuto (como se detalla a continuación). En 1998, se eliminó el código rápido original, dejando el código lento y un simple marcador de minutos. ^[16]

Actualmente, la señal está codificada de la siguiente manera:

El transmisor MSF se apaga durante breves intervalos ( activación y desactivación ) cerca del comienzo de cada segundo para codificar la hora y la fecha actuales. Los tiempos de subida y bajada de la portadora de 60 kHz están determinados por la combinación de antena y transmisor. ^[17]

Cada segundo UTC comienza con 100 ms de "desactivación", precedidos por al menos 500 ms de portadora. El segundo marcador se transmite con una precisión mejor que ±1 ms en relación con el Tiempo Universal Coordinado (UTC), que a su vez siempre está dentro de ±0,9 segundos del Tiempo Universal (UT1), que es el tiempo solar medio que se observaría realmente a 0° de longitud.

El primer segundo del minuto , denominado segundo 00, comienza con un período de 500 ms con la portadora desactivada, para servir como marcador de minutos.

Los otros 59 (o, excepcionalmente, 60 o 58) segundos del minuto siempre comienzan con al menos 100 ms de 'apagado', seguidos de dos bits de datos de 100 ms cada uno, y terminan con al menos 700 ms de portadora.

• El bit A se transmite de 100 a 200 ms después del segundo
• El bit B se transmite de 200 a 300 ms después del segundo

Señalización de bits de polaridad negativa

• Carrier ONrepresenta un valor de bit de 0.
• Carrier OFFrepresenta un valor de bit de 1.

Si cada segundo se considera como diez piezas de 100 ms, el marcador de minutos se transmite como 1111100000, mientras que todos los demás segundos se transmiten como 1AB0000000.

Aunque se transmiten dos bits de datos por segundo, el código de tiempo tiene la propiedad de que solo uno de ellos es variable; los bits B distintos de cero solo se transmiten cuando el bit A correspondiente tiene un valor fijo.

Los segundos 01 a 16 transportan información para el minuto actual sobre la diferencia (DUT1) entre el tiempo atómico y astronómico, y los segundos restantes transmiten el código de hora y fecha.

La información del código de fecha y hora comienza 43 segundos antes del marcador de minutos correspondiente (segundo 17 del minuto anterior, en ausencia de segundos intercalares ), y siempre se da en términos de hora civil del Reino Unido, que es UTC en invierno y UTC+1h cuando está vigente el horario de verano .

Los bits consecutivos de 01B a 08B se establecen en 1 para indicar valores positivos de DUT1 de +0,1 s a +0,8 s. Por ejemplo, el bit 05B se establece si DUT1 ≥ 0,5 s. Los bits consecutivos de 09B a 16B se establecen en 1 para indicar valores negativos de DUT1 de −0,1 s a −0,8 s. Por ejemplo, el bit 11B se establece si DUT1 ≤ −0,3 s.

En caso de un segundo intercalar, se inserta un bit cero entre los segundos 16 y 17. ^[17] En caso de un segundo intercalar negativo, se eliminará el segundo 16. Dado que los segundos intercalares negativos solo pueden ocurrir cuando DUT1 es positivo, los bits 9B a 16B serán cero.

Los bits 17A–51A codifican la hora del minuto siguiente en decimal codificado en binario , comenzando con el bit más significativo. A partir del bit 17A, se incluyen 4 bits de decenas de años, 4 bits de años, 1 bit de decenas de meses, 4 bits de meses, 2 bits de decenas de días, 4 bits de días, 3 bits de día de la semana (0=domingo), 2 bits de decenas de horas, 4 bits de horas, 3 bits de decenas de minutos y 4 bits de minutos.

Los bits 52A–59A proporcionan otra forma de identificar los límites de los minutos. Esta secuencia 01111110nunca aparece en otro lugar de los bits A; debido a la codificación BCD, pueden aparecer como máximo cinco bits 1 consecutivos en otro lugar de los bits A (bits 27A–31A, el 30 o 31 de julio, o bits 33A–37A, si un día que termina en 7 cae en sábado). Estos seis bits 1 consecutivos identifican de manera única el final del minuto.

Los bits 54B–57B proporcionan paridad impar en el código de tiempo. Los 4 bits de paridad cubren años (8 bits), meses y días (11 bits), día de la semana (3 bits) y hora del día (13 bits) respectivamente.

El bit 58B indica que la hora de transmisión es el horario de verano. El bit 53B advierte que el bit del horario de verano está a punto de cambiar. Se establece durante 61 minutos consecutivos, comenzando 1 hora y 7 segundos antes del cambio y terminando 7 segundos antes del cambio, 5 segundos antes del primer bit 58B modificado, que a su vez se transmite 2 segundos (1,7–1,8 segundos, para ser más precisos) antes del momento del cambio de hora.

MSF no transmite ninguna advertencia previa explícita de los segundos intercalares próximos , que ocurren menos de una vez al año en promedio. ^[3] La única indicación es un cambio en el número de bits de relleno antes del código de tiempo durante el minuto anterior al segundo intercalar. Por lo tanto, a menos que se ingrese manualmente un anuncio de segundo intercalar en un receptor con anticipación, puede llevar algún tiempo hasta que un receptor MSF autónomo recupere la sincronización con UTC después de un segundo intercalar (especialmente si la recepción no es robusta en el momento del segundo intercalar).

Al igual que DCF77, la señal horaria sólo proporciona una advertencia de una hora sobre los cambios en el horario de verano. ^[17]

Normalmente, MSF emite de forma continua, pero ocasionalmente se pone fuera de servicio por mantenimiento programado o no programado. El sitio web Time from NPL informa sobre las próximas interrupciones programadas de mantenimiento y sobre las interrupciones no programadas. ^[9]

• Señal horaria de Greenwich
• Tiempo Universal Coordinado

• La estación de radio oficial de la historia del rugby
• Una historia de la radio de rugby, M Johnston, 1976 Historia desde 1910.
• Nota de prensa sobre la reubicación de MSF en Anthorn
• Laboratorio Nacional de Física: folleto de información pública sobre la reubicación
• Laboratorio Nacional de Física – Señal horaria de radio MSF
• Laboratorio Nacional de Física – Interrupciones de MSF