Precyzyjny światłowodowy transfer czasu i częstotliwości w relacji GUM-AOS (420 km)

• Autorzy: Czubla A. , Osmyk R. , Szterk P. , Śliwczyński Ł. , Krehlik P. , Buczek Ł. , Lipiński M. , Nawrocki J. , Nogaś P. , Lemański D. , Dunst P.

Warianty tytułu

EN

Precise time and frequency transfer over optical fiber between GUM-AOS (420 km)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono najnowsze wyniki, prowadzonych w GUM i AOS (Obserwatorium Astrogeodynamiczne CBK PAN) w ścisłej współpracy z AGH, badań nad precyzyjnym transferem czasu i częstotliwości przez włókna światłowodowe w oparciu o uruchomione pomiędzy GUM i AOS operacyjne łącze światłowodowe ze stabilizacją opóźnienia, o łącznej długości optycznej około 420 km. Dokonano kalibracji łącza na poziomie niepewności rozszerzonej 0,25 ns. Uzyskano zgodność wyników z wynikami uzyskanymi z metody GPS CV i GPS PPP. Ponadto potwierdzono poprawność przyjęcia poprawek kalibracyjnych w użytkowanych w GUM i AOS systemach TTS-4 i potwierdzono ogromną przydatność metod światłowodowych do rozwoju i oceny stabilności i dokładności satelitarnych metod transferu czasu i częstotliwości.

EN

In this paper there are presented the newest results of investigation carried on at Central Office of Measures (GUM - Główny Urząd Miar) and Astrogeodynamical Observatory of Space Research Center PAS (AOS) in close cooperation with AGH Technical University (Akademia Górniczo-Hutnicza), in the scope of precise time transfer over optical fibers [1-9]. Since January 2012 the constant operational optical link with stabilization of propagation delay for time and frequency transfer has been run between two UTC(k) time and frequency laboratories: GUM – maintaining UTC(PL), and AOS – maintaining UTC(AOS), over 420 km of optical link [10]. Si-multaneously, there are carried on continuous time transfer with TTS-4 dual-frequency GNSS systems and comparison of measure-ment results obtained from the fiber method and GPS CV or GPS PPP method is possible. It allows to verify calibration results and assess the relative accuracy and stability of the all methods. Calibration of the optical link was performed on the base of local measurements with expanded uncertainty of 0,25 ns, with no need of usage of other time transfer systems or travelling standards or receivers. Calibration results agreed with satellite methods: GPS CV and GPS PPP within the range of about ± 1 ns (Fig. 4, Section 4), which confirms the correctness of adopted calibration method in practice. Simultaneously, this confirms the correctness of adopted calibration corrections in TTS-4 systems used at GUM and AOS for remote time transfer. The obtained results confirmed also the huge useful-ness of our optical method of time and frequency transfer for development and investigation accuracy and stability of satellite methods within this domain (Fig. 5 and 6, Section 4).

Słowa kluczowe

PL

metrologia czasu i częstotliwości; metoda GPS CV; metoda GPS PPP; światłowody; optyczny transfer czasu i częstotliwości

EN

time and frequency metrology; GPS CV method; GPS PPP method; optical fibers; optical time and frequency transfer

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 59, nr 6
• Strony: 518--522
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Czubla A.

• Główny Urząd Miar, ul. Elektoralna 2, 00-139 Warszawa

autor

Osmyk R.

• Główny Urząd Miar, ul. Elektoralna 2, 00-139 Warszawa

autor

Szterk P.

• Główny Urząd Miar, ul. Elektoralna 2, 00-139 Warszawa

autor

Śliwczyński Ł.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Krehlik P.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Buczek Ł.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Lipiński M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Al. Mickiewicza 30, 30-059

autor

Nawrocki J.

• Obserwatorium Astrogeodynamiczne CBK PAN w Borowcu, ul. Drapałka 4, 62-035 Kórnik

autor

Nogaś P.

• Obserwatorium Astrogeodynamiczne CBK PAN w Borowcu, ul. Drapałka 4, 62-035 Kórnik

autor

Lemański D.

• Obserwatorium Astrogeodynamiczne CBK PAN w Borowcu, ul. Drapałka 4, 62-035 Kórnik

autor

Dunst P.

• Obserwatorium Astrogeodynamiczne CBK PAN w Borowcu, ul. Drapałka 4, 62-035 Kórnik

Bibliografia

• [1] Śliwczyński Ł., Krehlik P., Buczek Ł., Lipiński M.: Active propagation delay stabilization for fiber optic frequency distribution using controlled electronic delay lines. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 60, str. 1480-1488, 2011.
• [2] Krehlik P., Śliwczyński Ł., Buczek Ł., Lipiński M.: Fiber optic joint time and frequency transfer with active stabilization of the propagation delay. IEEE Transaction on Instrumentation and Measurement, vol. 61, str. 2844-2851, 2012.
• [3] Śliwczyński Ł., Krehlik P., Buczek Ł., Lipiński M.: Frequency transfer in electronically stabilized fiber optic link exploiting bidirectional optical amplifiers. IEEE Transaction on Instrumentation and Measurement, vol. 61, no. 9, str. 2573-2580, 2012.
• [4] Czubla A., Konopka J., Górnik M., Adamowicz W., Struś J., Pawszak T., Romsicki J., Lipiński M., Krehlik P., Śliwczyński Ł., Wolczko A.: Comparison of precise time transfer with usage of multi-channel GPS CV receivers and optical fibers over distance of abort 3 km. Proc. 38th Annual Precise Time and Time Interval (PTTI) Systems and Time Applications Meeting, Reston, VA, USA, 2006.
• [5] Czubla A., Konopka J., Górnik M., Adamowicz W., Struś J., Romsicki J., Lipiński M., Krehlik P., Śliwczyński Ł., Wolczko A.: Dwukierunkowa transmisja sygnałów czasu poprzez światłowód. Pomiary Automatyka Kontrola (PAK), 53 bis (2007), nr 9/2007, str. 289-292.
• [6] Czubla A., Osmyk R., Szterk P.: Porównanie transferu czasu metodą GPS CV i metodą dwukierunkową z zastosowaniem włókien światłowodowych, Pomiary Automatyka Kontrola (PAK), Vol. 56/09, str. 1012-1015, 2010.
• [7] Czubla A., Śliwczyński Ł., Krehlik P., Buczek Ł., Lipiński M., Nawrocki J.: Stabilization of the propagation delay in fiber optics in a frequency distribution link using electronic delay lines: first measurement results. Proceedings of 42nd Annual Precise Time and Time Interval (PTTI) Meeting, 2010, str. 389-396.
• [8] Śliwczyński Ł., Krehlik P., Buczek Ł., Lipiński M., Kołodziej J.: Fiber optic RF frequency transfer on the distance of 480 km with active stabilization of the propagation delay. Proceedings of 2012 European Frequency and Time Forum, Goethenburg, Sweden, April 23-27, 2012, str. 424-426.
• [9] Czubla A., Osmyk R., Szterk P., Adamowicz W., Marszalec M., Śliwczyński Ł.: Optical Fiber Time and Frequency Transfer inside Urban Telecom Network in Warsaw – Results of Initial Tests, Proceedings of 2012 European Frequency and Time Forum, Göteborg, Szwecja, April 23-27, 2012, str. 371-374.
• [10] Śliwczyński Ł., Krehlik P., Czubla A., Buczek Ł., Lipiński M.: Dissemination of time and RF frequency via stabilized fiber optic link over the distance of 420 km, Metrologia, vol. 50 (2013), str. 133-145.
• [11] Kihara M., Imaoka A.: SDH-based time and frequency transfer system. 9th European Frequency and Time Forum, Besançon Francja, (1995), str. 317-322.
• [12] Imaoka A., Kihara M.: Accurate time/frequency tranfer method using biderectional WDM transmission, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 47, str. 537-542, 1998.
• [13] Fujieda M., Kumagai M., Gotoh T., Hosokawa M.: Ultrastable Frequency Dissemination via Optical Fiber at NICT, IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement, Vol. 58, (2009), nr 4, 1223-1228.
• [14] Piester D., Fujieda M., Rost M., Bauch A.: Time Transfer Through Optical Fibers (TTTOF): First Results of Calibrated Clock Comparisons. In Proc. 41st Annual Precise Time and Time Interval (PTTI) Meeting, p. 89-99, November 2009.
• [15] Rost M., Piester D., Yang W., Feldmann T., Wübbena T., Bauch A.: Time transfer through optical fibres over a distance of 73 km with an uncertainty below 100 ps. Metrologia, vol. 49, str. 772-778, 2012.
• [16] Emardson R., Hedekvist P. O., Nilsson M., Ebenhag S.C., Jaldehag K., Jarlemark P., Johansson J., Pendrill L., Rieck C., Löthberg P., Nilsson H.: Time and Frequency Transfer in an Asynchronous TCP/IP over SDH-network Utilizing Passive Listening. Proceedings of the IEEE, (2005), str. 908-913.
• [17] Ebenhag S.-C., Hedekvist P. O., Rieck C., Skoogh H., Jarlemark P., Jaldehag K.: Evaluation of Out-put Phase Stability in an Fiber-Optic Two-Way Frequency Distribution System, Proc. 40th Annual Precise Time and Time Interval (PTTI) Systems and Time Applications Meeting, Reston, VA, USA, 2008.
• [18] Jaldehag K., Ebenhag S.-C., Hedekvist P.O., Rieck C.: Time and Frequency Transfer Using Asynchronous Fiber-Optical Networks: Progress Report., In Proc. 41st Annual Precise Time and Time Interval (PTTI) Meeting, p. 383-395, November 2009.
• [19] Smotlacha V., Kuna A., Mache W.: Time Transfer Using Fiber Links. In Proc 24th European Frequency and Time Forum, Noordwijk, The Netherlands, April 2010.
• [20] Smotlacha V., Kuna A.: Two-Way Optical Time and Frequency Transfer between IPE and BEV, Proceedings of 2012 European Frequency and Time Forum, Göteborg, Szwecja, April 23-27, 2012, str. 375-378.
• [21] Azoubib J., Lewandowski W.: Uncertainties of time links used for TAI. Proc. 34th Annual Precise Time and Time Interval (PTTI) Systems and Time Applications Meeting, Reston, VA, USA, 2002.
• [22] Dobrogowski A.: Sygnał czasu, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2003.
• [23] Audoin C., Guinot B.: The measurement of time. Cambridge University Press, 2001.
• [24] Circular T, ftp://ftp2.bipm.org/pub/tai/publication/, dostępny on-line.
• [25] Symmetricom, 5071A Primary Frequency Standard. Operating and Programming Manual, Rev. C, October 24, 2006.
• [26] Lewandowski W., Tisserand L.: Relative characterization of GNSS receiver delays for GPS and GLONASS C/A codes in the L1 frequency band at the OP, PTB, AOS, GUM and SU. BIPM Report, 2011.
• [27] Petit G., Jiang Z.: Precise Point Positioning for TAI computation, International Journal of Navigation and Observa-tion, vol. 2008, DOI 10.1155/2008/562878, 2008.
• [28] Jiang Z., Petit G.: Combination of TWSTFT and GNSS for accurate UTC time transfer. Metrologia 46, 305–314, 2009.