60 kHz (2022): WWVB, que transmite o tempo
(ben.page)- A WWVB, no Colorado, é uma estação de rádio que transmite continuamente a hora atual em 60 kHz pelo NIST, servindo de base para que relógios de rádio ajustem a hora automaticamente
- A baixa frequência de 60 kHz tem largura de banda muito pequena, então só é possível enviar cerca de um bit por segundo, e transmitir a hora atual leva 1 minuto
- Os relógios de rádio dos Estados Unidos recebem essa transmissão de 1 minuto cerca de uma vez por dia para ajustar seu horário interno, aplicando a correção correspondente ao fuso horário definido pelo usuário
- Como a WWVB não conhece a localização nem o fuso horário do receptor, a hora exibida corretamente resulta da combinação entre o sinal transmitido e a configuração de fuso horário do relógio
- A conveniência dos relógios automáticos depende da infraestrutura governamental que continua transmitindo a hora e das contribuições invisíveis acumuladas sobre ela
Como a WWVB transmite a hora
- No Colorado, existe uma estação de rádio que transmite a hora atual
- Essa estação é a WWVB, usada pelo National Institute of Standards and Technology para transmitir a hora atual
- A frequência de transmissão é 60 kHz, e a emissão continua de dia e de noite
- Como 60 kHz está na faixa de baixa frequência, a largura de banda é muito pequena
- É possível enviar cerca de um bit por segundo
- Transmitir a hora atual exige 1 minuto inteiro
Como os relógios de rádio acertam a hora
- Os relógios de rádio dos Estados Unidos usam a transmissão da WWVB para acertar a hora
- O relógio lê essa transmissão de 1 minuto cerca de uma vez por dia e se ajusta com base nela
- A WWVB não sabe em qual fuso horário o usuário está
- O relógio corrige a hora transmitida de acordo com o fuso horário definido pelo usuário
- A razão pela qual um relógio de rádio consegue saber a hora atual correta sem que uma pessoa precise ajustá-lo manualmente é que ele lê a hora pela transmissão aberta
Infraestrutura do tempo no cotidiano
- Esse método é um exemplo de como o problema de fazer o relógio ajustar a si mesmo foi resolvido com uma estação de rádio que transmite continuamente a hora atual
- O funcionamento do cotidiano é construído sobre as contribuições invisíveis deixadas por pessoas que vieram antes
1 comentários
Opiniões no Hacker News
Não sou particularmente patriótico, mas esse tipo de reação me parece bem americano
Talvez seja justamente por esse patriotismo que os americanos reivindiquem certas coisas como invenções americanas sem nem verificar se não são. Eles quase não leem textos de fora das próprias fronteiras: https://en.wikipedia.org/wiki/Time_from_NPL_(MSF)
A Radio 4 também provavelmente gostaria de dar seu pitaco: https://en.wikipedia.org/wiki/Greenwich_Time_Signal
A maioria das fontes indica Navesink, em New Jersey, como o local de transmissão, mas o relógio de referência ficava no United States Naval Observatory (USNO), em Washington, DC. As transmissões regulares de hora começaram em 9 de agosto de 1904 no Boston Navy Yard e, no fim de 1905, a Marinha já enviava sinais horários também a partir de bases em várias cidades, como Norfolk, Newport, Cape Cod, Key West, Portsmouth e Mare Island, na California
PDF: https://tf.nist.gov/general/pdf/2131.pdf
Outras fontes também citam 9 de agosto de 1905
Receber esse sinal é bem divertido. É fácil construir um receptor de 198 KHz e, por exemplo, ao misturar com um sinal de 200 KHz e processar o tom de áudio de 2 Khz resultante, dá para recuperar o fluxo de dados e o sinal horário
[0] https://www.bbc.co.uk/rd/publications/rdreport_1984_19
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Radio_teleswitch
Se fosse algo americano moderno, seria de propriedade privada e com fins lucrativos, a qualidade cairia continuamente, e vários provedores de serviços incompatíveis entre si competiriam para atrair as pessoas para seus próprios ecossistemas fechados
https://en.wikipedia.org/wiki/Packet_switching
É verdade que os EUA fizeram coisas incríveis, como o pouso na Lua ou o primeiro padrão de TV em cores com retrocompatibilidade, mas é difícil ver isso como um desses casos
Na Europa, acho que todo mundo sabia que até relógios de pulso ajustavam a hora por rádio. Pelo menos na Alemanha, esses relógios eram muito comuns desde os anos 80, e pessoas mais velhas devem se lembrar vividamente dos comerciais da Junghans que passavam na TV. O sinal em questão já era transmitido havia décadas antes disso, o que não surpreende se pensarmos que redes ferroviárias e aéreas precisavam de uma hora comum: https://en.wikipedia.org/wiki/DCF77
Na época, também não havia nada muito “de ponta” nisso. Na prática, resolveram do jeito mais simples possível para a época, e é difícil imaginar uma abordagem ainda mais simples. Também fico curioso sobre quais seriam exemplos de tecnologias que “não se pode tocar com as mãos ou que não zumbem por ondas de rádio”
Por isso pensei que essa ideia poderia ter surgido de forma independente em várias regiões. Também fiquei intrigado com a expressão “forever”. O sinal em si deve ser muito robusto, mas será que a política americana não poderia decidir um dia que transmissões horárias por rádio já não têm mais valor e encerrá-las?
A parte que me deixa mais curioso é a de a largura de banda ser tão pequena a ponto de transmitir só um dígito binário por segundo
Parece claro que dá para codificar mais do que 1 bps em um sinal de 60 kHz, então fico curioso sobre por que escolheram essa codificação. Há mais detalhes aqui: https://en.wikipedia.org/wiki/WWVB#Modulation_format
Normalmente, a portadora de 60 kHz da WWVB, com ERP de 70 kW, é reduzida em 17 dB no início de cada segundo UTC, passando para 1,4 kW ERP, e volta à potência máxima em algum momento dentro daquele segundo. A duração em que a potência baixa permanece codifica um de três símbolos: 0,2 s é o bit de dados 0, 0,5 s é o bit de dados 1, e 0,8 s é um “mark” sem dados usado para enquadramento
Isso parece ser a codificação IRIG H dos anos 50, aparentemente projetada para ser fácil de decodificar, mas fico curioso sobre com que pretendiam decodificá-la
Quanto mais rápido você modula o sinal, mais ele se espalha pelo espectro. É um compromisso entre frequência e tempo. Sinais horários operam na parte baixa da faixa de ondas longas, algo em torno de 40 a 120 kHz, então há cerca de 100 kHz de espectro na parte inferior
Só que transmitir um sinal de ondas longas de banda larga desse tipo não é nada trivial. Na Europa, para cobrir uma área ampla com rádio AM de uns 5 a 10 kHz, usam-se transmissores de 1 a 2 MW. Para cobrir um continente inteiro com um sinal digital de banda larga de 100 kHz, talvez fossem necessários de 10 a 50 MW e umas 3 estações transmissoras. Parece possível, e talvez desse para colocar algo como 1 megabit por segundo
Uma abordagem menos ambiciosa, de algumas centenas de bytes por segundo usando algo como 1 kHz de espectro, também parece possível. Funcionaria dentro de elevadores ou no fundo de estacionamentos subterrâneos, e poderia enviar um fluxo digital de alertas de emergência, sinais horários etc. Não seria muito mais complexo que um transmissor de sinal horário; só exigiria uma modulação mais sofisticada
Acho que também havia aplicações industriais mais antigas que se sincronizavam com essa tecnologia
O interessante é que hoje as placas de som de PCs ficaram rápidas o bastante para receber diretamente sinais como WWVB, DCF77 e MSF. Basta conectar um fio longo ou um circuito sintonizado à entrada da placa de som e fazer um pouco de processamento digital de sinais. Amostrar a 192 kHz facilita a recepção desses sinais
[0] https://en.wikipedia.org/wiki/Communication_with_submarines
Normalmente são vendidos com o nome de “atomic clocks”
Quando penso na hora nos EUA hoje em dia, a primeira coisa que vem à mente é GPS
A função de sincronização de tempo do GPS hoje cumpre o papel que WWVB, DCF77 e JJY desempenhavam antes. A precisão é muito maior, mas a complexidade do receptor obviamente também é maior [1]
Não sei quanto à WWVB e à JJY, mas a DFC77 da Alemanha usa não só modulação AM, mas também modulação FM, o que permite maior precisão
[1] https://www.hopf.com/dcf77-gps_en.php#chapter3
Existem várias estações desse tipo, mantidas e operadas pelo NIST. Duas delas quase foram fechadas recentemente por questões orçamentárias
https://www.radioworld.com/global/why-wwv-and-wwvh-still-mat...
https://www.nist.gov/pml/time-and-frequency-division/time-di...
Uso diariamente um relógio de pulso Citizen “AT” [1]. Ele sincroniza todo dia com a WWVB às 2 da manhã, então a hora fica perfeita, e ainda se recarrega com luz, sem precisar de troca de bateria
Por esses dois motivos, para mim ele é o relógio sem manutenção perfeito, e o design também é bonito
[1] https://www.citizenwatch.com/us/en/collection/mens-atomic-ti...
Com GPS, vários sensores e até uma lanterna realmente útil, não consigo abrir mão desse espaço precioso no pulso só para ganhar um pouco de estética. Felizmente, com uma pulseira aftermarket, ele fica visualmente aceitável
Infelizmente, a WWVB foi danificada. À meia-noite de 7 de abril de 2024, a antena sul foi desativada por danos causados por ventos fortes
Agora ela está transmitindo apenas com a antena norte, com potência reduzida de 30 kW. Talvez por falta de orçamento para reparos, esperava-se que esse estado continuasse “por tempo indeterminado”
Segundo a atualização de 20 de maio de 2024, as peças necessárias para reparar o triatic da antena sul estão atualmente sendo fabricadas e enviadas. A previsão provisória de conclusão do reparo é o fim de junho de 2024. No entanto, trata-se de um cronograma estimado e pode mudar conforme vários fatores
Se você quiser ouvir esse som sem comprar equipamento de rádio, há muitos sites públicos de KiwiSDR que conseguem captar 60 kHz. Basta escolher a decodificação AM e sintonizar nessa frequência
http://kiwisdr.com/public/
Muitos deles têm limite de usuários e limite de tempo. O WWVB também pode ser ouvido em 2,5 MHz, 5 MHz, 10 MHz e 15 MHz
Tenho um amigo com uma antena longwire de 300 pés. Algumas semanas atrás, depois de consertar um receptor antigo que pegava VLF, esse amigo sintonizou o WWVB para mim e eu risquei um item da minha lista de coisas para fazer
Foi interessante ouvir bipes de durações diferentes, e o sinal estava muito mais nítido do que eu esperava nos arredores de Chicago. Especialmente considerando que isso foi depois dos problemas com a antena de lá
Lembro que, quando eu era adolescente, meu pai comprou um relógio de pulso solar que recebia o DCF77, a versão da Europa Ocidental do WWVB, e ajustava a hora sozinho. Ele ficava na Alemanha e também aplicava automaticamente o horário de verão
Não é que meu relógio de quartzo sofresse com frequência por bateria descarregada ou por estar muito fora da hora, mas sempre achei esse recurso muito legal :)