همزمان سازی سیستم ها و سازمان ها

ابزارهای اندازه گیری وسایلی هستند که یک سیستم کنترل اندازه گیری را تشکیل می دهند و کل این سیستم زمانی قابل اطمینان خواهد بود که کلیه ابزارهای اندازه گیری در محدوده مشخصات تعیین شده صحت داشته و عمل کند.

با توجه به تعاریف فوق زمان‌سنج یا تایمر برای اندازه‌گیری بازه‌های زمانی به کار می‌رود.سازوکار به کار رفته در زمان سنج ها ا ممکن است مکانیکی یا الکترومکانیکی یا کاملاً الکترونیکی با استفاده از شمارش سیکل‌های یک نوسان‌ساز باشد. قابلیت زمان‌سنجی ممکن است توسط یک نرم‌افزار فراهم شده باشد که در این صورت برنامهٔ نوشته ‌شده برای این کار تایمر نامیده می‌شود.

در سازمانها و سیستم های بزرگ همیشه زمان یک نقطه اتکا بوده است به همین دلیل اهمیت زیای وجود دارد که اجزای مختلف سیستم با یک دیگر همزمان باشند. برای جلوگیری از خطا نیاز است تمام سازمان و یا سیستم زمان خود را از یک جا دریافت کنند. همزمان بودن اجزا آنقدر با اهمیت است که حتی گاهی اوقات درست بودن زمان این قدر با اهمیت به نظر نیست و فقط همزمان بود از خطا جلو گیری می کند. کشیدن زمان به عقب یا جلو در یک روز از سال تایید موضوع است با اینکه زمان کشور یک ساعت خطا دارد ولی به دلیل هماهنگی همه سیستم کار خود را درست انجام می دهد.

در این جا اهمیت همزمانی و همچنین انواع روش های که در دنیا امروزه استفاده می شود را بیان می کنیم که شما بتوانید با این اطلاعات سیستم مورد نیاز خود را از بهینه سازید.

باسپاس

شرکت ساعت

 

 

1.     اهمیت همزمانی

در هر سازمانی با توجه به نوع عمکرد سازمان، نیاز به همزمانی متفاوت است ولی این نیاز می تواند از این قبیل باشد:

1-     مشتری مداری

2-     حفاظت از سیستم

3-     سنجش میزان خدمات

4-     تحلیل رخ داد ها جهت بهینه سازی

5-     تحلیل رخ داد ها جهت جلو گیری از خطا

6-     ارایه آمار

7-     کاهش هزینه

این موارد می توان جزیی از نیاز سازمان شما باشد و ممکن است یکی از موارد فوق مورد نیاز باشد در هر صورت نیاز یک سازمان غیر قابل انکار است. این همزمانی به هر دلیل که نیاز باشد بسته به نوع نیاز، دقت خاص خود را می طلبد، در بعضی سازمانها این دقت در حد یک دقیقه و در برخی سازمان ها حتی به حدود نانو ثانی نیز می رسد.

برای روشن شدن موضوع یک مثال را بررسی می کنیم. به عنوان مثال در یک کارخانه نیاز به ثبت ورود خروج افراد(اتوماسیون اداری)،ثبت تصویر دوربین های حفاظتی(حراست)، ثبت عملکرد خط تولید، ثبت خطا و رخ دادهای سیستم های صنعتی (نگهداری و تعمیرات) و ... می باشد.هر کدام از این موارد دقت خاص خود را دارد بعنوان مثال ورود خروج نیاز به دقت در حد دقیق دارد ولی اگر خطایی در سیستم صنعتی اتفاق بافتد برای تحلیل این خطا نیاز به ثبت رخ داد ها با دقت میلی ثانیه می باشد.اگر در سیستم ها به همزمانی اهمیت داده نشود نه تنها باعث عدم پیشرفت بلکه در برخی موارد هزینه های سیستم را نیز بالا خواهد برد.

 

2.     منابع تامین کننده زمان

از دیر باز بشر نیاز به اندازه گیری زمان را حس کرده وبه همین دلیل منابع ای را برای اندازه گیری و زمان انتخاب و ابداع نموده است که ازجمله آن می توان از ماه و خورشید نام برد. بسته به نوع نیاز بشر این روش های و ابزار اندازه گیری زمان نیز تغییر کرد. بطور مثال در ایران باستان برای اندازه گیری زمان از زمان سنج های آبی جهت اندازه گیری زمان استفاده می شده و تا کنون هم مورد استفاده دارد که کاربرد آن در تقسیم آب کشاورزی می باشد. ولی با پیشرفت بشر نیاز به اندازه گیری زمان در ابعاد بزرگ تر از سال و کوچک تر از روز و ساعت و ثانیه ... احساس شد.

         

 

ساعت آفتابی ، شنی ، آبی ،ساعت قایق اژدها، ساعت شمعی ،ساعت روغنی،ساعتهای آبی مکانیکی ، ساعت آبی کلیپسیدرا،ساعت آبی پنگان،ساعت های وزنه ای،ساعت های فنری ،ساعت‌های آونگی،ساعت جیبی، ساعت‌های مچی، ساعت‌های الکتریکی،ساعت‌های اتوماتیک، ساعت‌های کوارتز،ساعت‌های اتمی از انواع مختلف ساعتهایی هستند که بشر تاکنون اختراع کرده است.

مرجع زمان در تمامی این ساعت ها اهمیت خاص خود را دارا است. در ساعت های قدیمی معمولا توسط شخص و با یک مرجع طبیعی تنظیم می شد.ولی بشر همواره به دنبال ایجاد یک مرجع برای ایجاد هماهنگی زمان بوده است. این هماهنگی با ارسال یک نشانه زمانی معمولا همراه بوده است. در ایران باستان از بوق و شیپور برای ارسال اطلاعات زمانی در جوامع شهری باستان وجنگ ها استفاده می شده. پس از ظهور مسیحیت و اسلام نیز یکی از شاخص ترین این روشها ارسال یک صدا از مراکز مذهبی بصورت یک زنگ یا صدای انسان بود. در قرن 19 استفاده از صدای توپ برای برخی از پایانه های دریایی نیز مرسوم بود. با پیدایش سیستم مخابرات و امکان ارسال زمان از طریق روش­های مخابراتی، راه آهن اولین سیستمی بود که برای هماهنگی سیر و حرکت از این طریق خود را همزمان ساخت. امروزه با توجه به کوچک شدن جامعه جهانی، پیشرفت علم و دانش فنی و نیاز به همزمانی معمولا کشورهای پیشرفته از یک منبع زمان خیلی دقیق استفاده کرده واین مرجع زمانی  را توسط امواج رادیویی یا سامانه مرجع زمان در اختیار کل کشور و سازمانها مرتبط با آن کشور قرار می دهند. اهمیت این موضوع در سیستم های مخابراتی بسیار مشخص و قابل احساس است.

انواع منابع زمان که امروزه استفاده می گردد اینجا معرفی می گردند.

 

2.1.  ساعت های اتمی

ساعت اتمی گونه‌ای از ساعت است که بسامد تشدید  نوسان ساز داخلی خود را از از ارتعاشات الکترون اتم عنصر خاصی ساخته و به عنوان تجهیز نگهداری یا مرجع زمان به کار می‌گیرد.این ساعت‌ها دقیق‌ترین ساعت بسامدی شناخته شده‌اند و به عنوان استانداردهای اولیه برای سرویس جهانی پخش زمان، برای کنترل بسامد پخش برنامه‌های تلویزیونی و سیستم‌های موقعیت یاب جهانی همانند جی پی اس به کار می‌روند.ساعت‌های اتمی از از موج­ها دقیق مایکروویو منتشر شده از الکترون استفاده می‌کنند و موج‌های مذکور هنگامی تولید می‌شوند که الکترون‌ها در اتم‌ها سطح انرژی خود را تغییرمی دهد و به این دلیل نور منتشر می‌شود.

چند کشور دارنده این دانش فنی عبارتند از :

 

البته لازم به ذکر است مواردی نیز می باشد که در این لیست وجود ندارد (ساعت های کار گذشته شده در ماهواره ها). از روسیه و آمریکا به عنوان بزرگترین سازنده های این ساعت ها می توان نام برد.

    

2.2.  سامانه موقعیت‌یاب ماهواره ای جهانی(GNSS) 

سامانه ماهواره‌ای ناوبری جهانی (GNSS یا Global Navigation Satellite System) سیستم‌هایی هستند که به گیرنده‌های کوچک اجازه می‌دهند تا موقعیت خود را (زمان،طول، عرض و ارتفاع جغرافیایی) با خطای کم مشخص کنند. این قابلیت از طریق انتقال امواج رادیویی بین دستگاه و ماهواره صورت می‌گیرد.برای این کاربرد به سیگنال بیش از سه ماهواره نیاز است ولی ایستگاه­های ثابت زمینی می‌توانند برای دریافت محاسبه  بسیار دقیق زمان فقط از سیگنال یک ماهواره بهره بگیرند. این زمان نوسط یک ساعت اتمی تولید شده و از این طریق قابل دریافت است. با این توضیح بدون در نظر گرفتن مسایل امنیتی و نظامی، سامانه ماهواره‌ای ناوبری جهانی را می توان به عنوان یک مرجع با اعتبار فنی بالا معرفی کرد.

نقطه نظرهای نظامی امنیتی باعث شده کشورها هر کدام بصورت جداگانه برای پیاده سازی آن اقدام نمایند. در حال حاضر، تنها سامانه موقعیت‌یاب جهانی (GPS) با حداقل 24 ماهواره بصورت کامل فعال بوده که متعلق به کشور آمریکاست که NAVSTAR نیز نام دارد. ماهواره­های روسی که گلوناس (GLONASS) نام دارد با 31 ماهواره که 24 عدد در حال استفاده می باشد و باقی آن به بهره برداری نرسیده­اند. کشور چین اعلام کرده تا سال ۲۰20 سیستم موقعیت یاب محلی Beidou یا سیستم ناوبری جهانی خود را یعنی COMPASS تکمیل می‌کند. سیستم ناوبری اتحادیه اروپا با نام گالیلئو (Galileo) در مرحله توسعه ‌است و طبق برنامه باید تا ۲۰20 فعال شود.لازم به ذکر است گلوناس و سامانه موقعیت‌یاب جهانی (GPS) در تمام نقاط زمین قابل دریافت است.

 

2.3.  ساعت رادیویی (Radio Clock)

ساعت رادیویی ساعتی است که توسط یک ایستگاه فرسنده رادیویی تنظیم و کنترل می­شود که مرجع آن معمولا یک ساعت اتمی می باشد. ساعت ردیویی برای اولین بار به نام Heathkit در اواخر سال 1983 ارائه شده است. مدل GC -1000 سیگنال زمان خود را از اموج کوتاه ایستگاه های رادیویی WWV در کلرادو ، ایالات متحده آمریکا دریافت می کرد.سیکنال زمان توسط ایستگاه فرسنده و بسته به موقعیت جغرافیایی کد ومدوله و ارسال می شود وبطور کلی هر ایستگاه سیگنال منحصر به فرد خود را دارد و بصورت موج کوتاه و بلند، به طور معمول به روش مودولاسیون دامنه ارسال می­شود.

نام چند فرسنده معروف در دنیا                         

 

امروزه ساعت های فراوانی وجود دارد که از این طریق کنترل و تنظیم می شود. در ایران به دلیل عدم وجود یک ایستگاه رایوساعت این نوع ساعت ها وجود ندارند. در چند سال گذشته استفاده از ساعت های دریافت کننده موج ماهواره ای در حال متدوال شدن است.

2.4.   رایانه سرویس دهنده مرجع زمانی  (NTP Server)

پس از پیشرفت امکانات رایانه ای و نیاز به همزمانی این سیستم ها  روشی در شبکه های رایانه ای اجرا وهمه گیر شد. در این روش زمان ارسال دریافت توسط محاسباتی در گیرنده حذف می شود و دقت بالایی را ایجاد می کند. بر این اساس رایانه هایی ایجاد شد که سرویس دهنده های زمان بودند.

یکی از معروف ترین آن که همگی از آنها استفاده کرده ایم time.windows.com یا time.nist.gov می باشد که در تنظیم ساعت سیستم عامل ویندوز استفاده می شود.

در بعضی سازمان ها برای اطمینان بیشتر از یک رایانه داخلی برای ایجاد این سرویس استفاده می کنند. این رایانه یا دارای یک ساعت اتمی است یا به یک رایانه ای با همین روش متصل است.

در برخی از موارد ورودی این رایانه با یک دریافت کننده سیگنال ماهوارهای، که خود را از این راه با شبکه جانی همزمان می سازد.

3.     راه حل همزمانی

برای ایجاد همزمانی در یک سازمان یا بطورکلی یک سیستم راه های زیادی وجود دارد ولی قبل از هرچیز نیاز است میزان وابستگی سیستم به زمان را بررسی کنیم. بعنوان مثال در یک سازمان ساعات ورود خروج خطا کمتر یک دقیقه لازم است و در غیر اینصورت سیستم های ادارای دچار مشکل می شود ولی در یک کارخانه شیمیایی برای بررسی دقیق خطا ها و رفتارهای مجزا از هم نیاز به دقت ملی ثانیه برای ثبت وقایع می باشد.

3.1.  ایجاد رایانه سرویس دهنده مرجع زمانی  (NTP Server)

این راه حل برای سازمان هایی می باشد که به شبکه جهانی متصل نبوده یا نیاز به اطمینان زیاد جهت ایجاد مرجع زمان دارند. در این سیستم یک مادر ساعت (Master Clock) زمان را از GPS دریافت و به رایانه سرویس دهنده ارسال می کند. و زمان از طریق این سیستم به دیگرسیستم ها به صورت مستقیم یا غیر مستقیم ارسال می گردد.

3.2.  ایجاد رایانه سرویس دهنده زمان با اطمینان بالا

درصورتی که نیاز به یک سرویس دهنده با اطمینان بالا می­باشد پیشنهاد می شود سرویس دهنده به دو مادر ساعت متصل شده تا در صورت بروز مشکل در یکی از آنها زمان در دیگری قابل دریافت باشد.

 

3.3.   ایجاد سرویس دهنده زمان اقتصادی

در سازمان های کوچک می توان از یک مادر ساعت به عنوان یک مرجع زمانی استفاده کرد ولی در صورت حجم زیاد درخواست زمان، امکان پاسخ دادن به همه آنها نیست.