60 kHz (2022): समय का प्रसारण करने वाला WWVB
(ben.page)- कोलोराडो का WWVB एक रेडियो प्रसारण स्टेशन है जहाँ NIST 60 kHz पर लगातार वर्तमान समय प्रसारित करता है, और यही वह आधार है जिस पर रेडियो घड़ियाँ अपने आप समय सेट करती हैं
- 60 kHz low frequency में bandwidth बहुत कम होती है, इसलिए प्रति सेकंड लगभग एक binary digit ही भेजी जा सकती है, और वर्तमान समय भेजने में 1 मिनट लगता है
- अमेरिका की रेडियो घड़ियाँ दिन में लगभग एक बार 1 मिनट का प्रसारण प्राप्त करके अपना आंतरिक समय सेट करती हैं, और फिर उपयोगकर्ता द्वारा चुने गए time zone के अनुसार उसे समायोजित करती हैं
- WWVB को रिसीवर की लोकेशन या time zone का पता नहीं होता, इसलिए सटीक दिखाया गया समय प्रसारण सिग्नल और घड़ी की time zone setting के संयोजन से बनता है
- automatic clock की सुविधा उस infrastructure पर निर्भर करती है जहाँ सरकार लगातार समय प्रसारित करती है, और उस पर बने अदृश्य योगदानों पर भी
WWVB समय कैसे प्रसारित करता है
- कोलोराडो में एक रेडियो प्रसारण स्टेशन है जो वर्तमान समय प्रसारित करता है
- यह स्टेशन WWVB है, और National Institute of Standards and Technology इसका उपयोग वर्तमान समय प्रसारित करने के लिए करता है
- प्रसारण आवृत्ति 60 kHz है, और यह प्रसारण दिन-रात लगातार चलता रहता है
- 60 kHz low frequency band है, इसलिए इसकी bandwidth बहुत कम है
- इसमें प्रति सेकंड लगभग एक binary digit भेजी जा सकती है
- वर्तमान समय प्रसारित करने के लिए पूरे 1 मिनट की आवश्यकता होती है
रेडियो घड़ियाँ समय कैसे मिलाती हैं
- अमेरिका की रेडियो घड़ियाँ समय मिलाने के लिए WWVB प्रसारण का उपयोग करती हैं
- घड़ी दिन में लगभग एक बार 1 मिनट का प्रसारण पढ़ती है और उसी समय के आधार पर खुद को सेट करती है
- WWVB को यह पता नहीं होता कि उपयोगकर्ता किस time zone में है
- घड़ी उपयोगकर्ता द्वारा सेट किए गए time zone के अनुसार प्रसारण समय को समायोजित करती है
- लोगों को हाथ से समय सेट न करना पड़े, फिर भी रेडियो घड़ियों को सही वर्तमान समय पता होता है, क्योंकि वे हवा में प्रसारित समय सिग्नल को पढ़ती हैं
रोजमर्रा की समय अवसंरचना
- यह तरीका उस समस्या का समाधान है कि घड़ियाँ खुद अपना समय कैसे मिलाएँ; इसके लिए एक रेडियो प्रसारण स्टेशन लगातार वर्तमान समय प्रसारित करता है
- हमारी रोजमर्रा की दुनिया का कामकाज उन अदृश्य योगदानों पर टिका है जो पहले आए लोगों ने बनाकर छोड़े हैं
1 टिप्पणियां
Hacker News की राय
मैं खास तौर पर बहुत ज़्यादा देशभक्त नहीं हूं, लेकिन ऐसी प्रतिक्रिया ही मुझे काफी अमेरिकी लगती है
शायद उसी देशभक्ति की वजह से अमेरिकी यह जांचने की भी ज़हमत नहीं उठाते कि कोई चीज़ अमेरिकी आविष्कार है या नहीं, और बस उसे अपना बता देते हैं। क्योंकि वे सीमाओं के बाहर की लिखी चीज़ें शायद ही पढ़ते हैं: https://en.wikipedia.org/wiki/Time_from_NPL_(MSF)
Radio 4 भी शायद कुछ कहना चाहेगा: https://en.wikipedia.org/wiki/Greenwich_Time_Signal
ज़्यादातर स्रोत प्रसारण-स्थल को New Jersey का Navesink मानते हैं, लेकिन reference clock Washington, DC के United States Naval Observatory(USNO) में था। नियमित time broadcasts 9 अगस्त 1904 को Boston Navy Yard से शुरू हुए, और 1905 के अंत तक Norfolk, Newport, Cape Cod, Key West, Portsmouth, California के Mare Island जैसे कई शहरों के ठिकानों से भी नौसेना time signals भेज रही थी
PDF: https://tf.nist.gov/general/pdf/2131.pdf
कुछ दूसरे स्रोत इसे 9 अगस्त 1905 भी बताते हैं
इस सिग्नल को receive करना काफी मज़ेदार है। 198KHz receiver बनाना आसान है, और उदाहरण के लिए 200KHz सिग्नल के साथ mix करके निकले 2Khz audio tone को process करें तो data stream और time signal recover किए जा सकते हैं
[0] https://www.bbc.co.uk/rd/publications/rdreport_1984_19
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Radio_teleswitch
अगर यह आधुनिक अमेरिकी होता, तो शायद private ownership में और profit के लिए होता, quality लगातार गिरती जाती, और कई incompatible service providers अपने-अपने closed ecosystems में लोगों को खींचने के लिए मुकाबला कर रहे होते
https://en.wikipedia.org/wiki/Packet_switching
यह सही है कि अमेरिका ने चंद्रमा पर उतरने या पहला backward-compatible colour TV standard जैसे कमाल के काम किए हैं, लेकिन इसे उन मामलों में रखना मुश्किल है
यूरोप में तो लगता है सबको पता था कि wristwatch तक radio waves से समय sync करती हैं। कम से कम Germany में 80s से ऐसी watches बहुत आम थीं, और बुज़ुर्ग लोग TV पर आने वाले Junghans ads को साफ़ याद करते होंगे। संबंधित signal उससे कई दशकों पहले से broadcast हो रहा था, जो हैरानी की बात नहीं है अगर यह सोचें कि railways और aviation networks को common time चाहिए था: https://en.wikipedia.org/wiki/DCF77
उस समय इसमें कोई खास “latest technology” भी नहीं थी। असल में उस दौर में उपलब्ध सबसे simple तरीके से समस्या हल की गई थी, और इससे ज्यादा simple तरीका सोचना भी मुश्किल है। और यह भी जानना चाहूंगा कि “जिसे हाथ से छुआ नहीं जा सकता या जो radio waves पर भनभनाता नहीं” ऐसी technology का उदाहरण क्या होगा
इसलिए लगा कि यह idea अलग-अलग जगहों पर स्वतंत्र रूप से भी पैदा हुआ हो सकता है। “forever” शब्द भी मुझे सोचने पर मजबूर करता है। signal खुद तो बहुत robust होगा, लेकिन क्या पता अमेरिकी राजनीति किसी दिन तय कर ले कि wireless time broadcasts अब मूल्यवान नहीं हैं और उन्हें बंद कर दे
यह बात और जिज्ञासा जगाती है कि bandwidth इतनी है कि हर सेकंड सिर्फ़ एक binary digit ही broadcast हो पाता है
साफ़ लगता है कि 60kHz signal में 1bps से ज़्यादा encode किया जा सकता है, लेकिन उत्सुकता इस बात की है कि उन्होंने वही encoding क्यों चुनी. विस्तार यहां है: https://en.wikipedia.org/wiki/WWVB#Modulation_format
आम तौर पर 70kW ERP वाला WWVB 60kHz carrier UTC के हर सेकंड की शुरुआत में 17dB कम होकर 1.4kW ERP हो जाता है, और उसी सेकंड के भीतर किसी समय फिर maximum power पर लौट आता है. Low power कितनी देर तक बनी रहती है, वही तीन symbols में से एक को encode करता है. 0.2 सेकंड हो तो data bit 0, 0.5 सेकंड हो तो data bit 1, और 0.8 सेकंड हो तो framing के लिए non-data “mark”
यह 50 के दशक की IRIG H encoding लगती है, और लगता है कि इसे आसानी से decode होने के लिए design किया गया था; जिज्ञासा है कि इसे किससे decode करना सोचा गया था
Signal को जितनी तेज़ी से modulate करेंगे, वह spectrum में उतना ज़्यादा फैलता है. यह frequency-time tradeoff है. Time signals longwave band के lower हिस्से में काम करते हैं, लगभग 40~120kHz के आसपास, इसलिए नीचे की तरफ़ करीब 100kHz spectrum है
लेकिन ऐसे wideband longwave signal को broadcast करना आसान नहीं है. यूरोप में AM broadcast को 5~10kHz जितनी bandwidth के साथ बड़े क्षेत्र तक पहुंचाने के लिए 1~2MW transmitters इस्तेमाल होते हैं. पूरे continent को 100kHz wideband digital signal से cover करने के लिए 10~50MW और शायद करीब 3 transmitter sites की ज़रूरत पड़ सकती है. संभव तो लगता है, और शायद उसमें लगभग 1 megabit per second तक डाला जा सके
कम महत्वाकांक्षी तरीके से प्रति सेकंड कुछ सौ bytes, लगभग 1kHz spectrum इस्तेमाल करने वाला तरीका भी संभव लगता है. यह lift के अंदर या basement parking की गहराई में भी काम करेगा, और emergency digital alert stream व time signals वगैरह भेज सकेगा. यह time-signal transmitter से बहुत ज़्यादा जटिल नहीं होगा, बस modulation अधिक sophisticated चाहिए
लगता है कि इस तकनीक से synchronize होने वाले कुछ पुराने industrial applications भी थे
दिलचस्प बात यह है कि आजकल PC sound cards इतने तेज़ हो गए हैं कि WWVB, DCF77, MSF जैसे signals को sound card से सीधे receive किया जा सकता है. बस sound card input में लंबा wire या tuned circuit जोड़कर थोड़ा digital signal processing कर लें. 192KHz पर sampling करने से ऐसे signals receive करना आसान हो जाता है
[0] https://en.wikipedia.org/wiki/Communication_with_submarines
आम तौर पर “atomic clocks” नाम से बिकती है
आजकल अमेरिका में time के बारे में सोचते ही सबसे पहले GPS याद आता है
पहले WWVB, DCF77, JJY जो भूमिका निभाते थे, अब वह GPS का time synchronization feature निभा रहा है. Precision कहीं ज़्यादा है, लेकिन receiver complexity भी स्वाभाविक रूप से ज़्यादा है [1]
WWVB और JJY का नहीं पता, लेकिन Germany का DFC77 AM modulation के साथ-साथ FM modulation भी करता है, जिससे बेहतर accuracy मिल सकती है
[1] https://www.hopf.com/dcf77-gps_en.php#chapter3
ऐसे कई stations हैं, और NIST उन्हें maintain और operate करता है. उनमें से दो हाल में budget समस्याओं के कारण लगभग बंद होने वाले थे
https://www.radioworld.com/global/why-wwv-and-wwvh-still-mat...
https://www.nist.gov/pml/time-and-frequency-division/time-di...
Citizen “AT” wristwatch [1] रोज़ पहनता हूं. यह हर दिन सुबह 2 बजे WWVB से synchronize होती है, इसलिए time perfect रहता है; साथ ही light से self-charge होती है, इसलिए battery replacement की ज़रूरत भी नहीं
इन दोनों वजहों से मेरे लिए यह perfect maintenance-free watch है, और design भी शानदार है
[1] https://www.citizenwatch.com/us/en/collection/mens-atomic-ti...
GPS, कई sensors, और सच में काम आने वाली flashlight तक होने के कारण, थोड़ी-सी खूबसूरती जोड़ने के लिए वह कीमती wrist space छोड़ना मुश्किल है. अच्छी बात है कि aftermarket strap लगा दें तो दिखने में भी ठीक लगती है
दुर्भाग्य से WWVB को नुकसान हुआ है. 7 अप्रैल 2024 की मध्यरात्रि को, तेज़ हवा से हुए नुकसान के कारण south antenna inactive हो गया
अभी north antenna ही इस्तेमाल करके 30kW की reduced power पर broadcast हो रहा है. Repair budget की कमी की वजह से शायद यह स्थिति “indefinitely” जारी रहने की उम्मीद थी
20 मई 2024 के update के मुताबिक south antenna के triatic repair के लिए ज़रूरी parts अभी बन रहे हैं और ship किए जा रहे हैं. Repair पूरा होने का संभावित समय फिलहाल जून 2024 के अंत तक रखा गया है. हालांकि यह अनुमानित schedule है और कई factors के हिसाब से बदल सकता है
अगर आप wireless उपकरण खरीदे बिना यह आवाज़ सुनना चाहते हैं, तो ऐसी कई public KiwiSDR साइटें हैं जहाँ 60khz सुना जा सकता है। AM decoding चुनें और उस frequency पर tune कर दें
http://kiwisdr.com/public/
इनमें से काफी साइटों पर users की संख्या और time limit होती है। WWVB को 2.5mhz, 5mhz, 10mhz, और 15mhz पर भी सुना जा सकता है
मेरा एक दोस्त है जिसके पास 300-foot की long-wire antenna है। कुछ हफ्ते पहले VLF पकड़ने वाला एक पुराना receiver ठीक करने के बाद, उस दोस्त ने मेरे लिए WWVB tune किया और मेरी bucket list की एक चीज़ पूरी हो गई
अलग-अलग लंबाई की beep आवाज़ें सुनना दिलचस्प था, और Chicago के उपनगरों से signal उम्मीद से कहीं ज्यादा साफ था। खासकर तब भी, जब उधर antenna में समस्या आ गई थी
किशोर उम्र में मुझे याद है कि मेरे पिता ने एक solar wristwatch खरीदी थी, जो WWVB के पश्चिमी यूरोपीय version DCF77 को receive करके खुद अपना समय set कर लेती थी। लोकेशन Germany थी, और यह daylight saving time भी अपने-आप apply कर लेती थी
मेरी quartz watch को battery खत्म होने या time बहुत गलत होने की वजह से अक्सर परेशानी तो नहीं होती थी, लेकिन वह feature मुझे हमेशा वाकई शानदार लगता था :)