60 kHz (2022): WWVB, yang Menyiarkan Waktu

 (ben.page)
1 poin oleh GN⁺ 2024-06-03 | 1 komentar | Bagikan ke WhatsApp
  • WWVB di Colorado adalah stasiun radio tempat NIST terus menyiarkan waktu saat ini pada 60 kHz, dan menjadi dasar bagi jam radio untuk menyesuaikan waktu secara otomatis
  • Frekuensi rendah 60 kHz memiliki bandwidth yang sangat kecil, sehingga hanya dapat mengirim kira-kira satu digit biner per detik, dan membutuhkan 1 menit untuk mengirimkan waktu saat ini
  • Jam radio di Amerika Serikat menerima siaran berdurasi 1 menit kira-kira sekali sehari untuk menyesuaikan waktu internalnya, lalu mengoreksinya sesuai zona waktu yang ditetapkan pengguna
  • WWVB tidak mengetahui lokasi atau zona waktu penerima, sehingga waktu tampilan yang akurat dihasilkan dari gabungan sinyal siaran dan pengaturan zona waktu pada jam
  • Kenyamanan jam otomatis bergantung pada infrastruktur pemerintah yang terus menyiarkan waktu, serta kontribusi tak terlihat yang dibangun di atasnya

Cara WWVB Menyiarkan Waktu

  • Di Colorado ada stasiun radio yang menyiarkan waktu saat ini
  • Stasiun radio ini adalah WWVB, dan digunakan oleh National Institute of Standards and Technology untuk menyiarkan waktu saat ini
  • Frekuensi transmisinya adalah 60 kHz, dan siarannya berlangsung terus-menerus siang dan malam
  • 60 kHz berada di pita frekuensi rendah, sehingga bandwidth-nya sangat kecil
    • Dapat mengirim kira-kira satu digit biner per detik
    • Diperlukan satu menit penuh untuk menyiarkan waktu saat ini

Proses Jam Radio Menyesuaikan Waktu

  • Jam radio di Amerika Serikat menggunakan siaran WWVB untuk menyesuaikan waktu
  • Jam membaca siaran berdurasi 1 menit kira-kira sekali sehari, lalu mengatur dirinya sendiri ke waktu tersebut
  • WWVB tidak mengetahui di zona waktu mana pengguna berada
    • Jam mengoreksi waktu siaran sesuai zona waktu yang ditetapkan pengguna
  • Alasan jam radio dapat mengetahui waktu saat ini secara akurat tanpa perlu diatur manual oleh manusia adalah karena jam tersebut membaca waktu dari siaran radio

Infrastruktur Waktu dalam Kehidupan Sehari-hari

  • Cara ini adalah contoh penyelesaian masalah bahwa jam perlu menyesuaikan waktunya sendiri dengan menggunakan stasiun radio yang terus menyiarkan waktu saat ini
  • Cara kerja kehidupan sehari-hari dibangun di atas kontribusi tak terlihat yang ditinggalkan orang-orang sebelumnya

Bacaan terkait

1 komentar

 
GN⁺ 2024-06-03
Komentar Hacker News

  • Saya bukan orang yang sangat patriotik, tetapi reaksi seperti ini justru terasa sangat khas Amerika
    Mungkin karena patriotisme itulah orang Amerika kadang langsung mengklaim sesuatu sebagai milik mereka tanpa repot mengecek apakah itu bukan penemuan Amerika. Mereka nyaris tidak membaca tulisan dari luar perbatasan: https://en.wikipedia.org/wiki/Time_from_NPL_(MSF)
    Radio 4 mungkin juga ingin ikut bicara: https://en.wikipedia.org/wiki/Greenwich_Time_Signal

    • Sinyal waktu nirkabel pertama yang dikirim dalam kode telegraf dipancarkan oleh Angkatan Laut AS pada September 1903
      Sebagian besar sumber menyebut lokasi pemancar di Navesink, New Jersey, tetapi jam acuannya berada di United States Naval Observatory (USNO) di Washington, DC. Siaran waktu reguler dimulai pada 9 Agustus 1904 di Boston Navy Yard, dan pada akhir 1905 Angkatan Laut juga mengirim sinyal waktu dari pangkalan di berbagai kota seperti Norfolk, Newport, Cape Cod, Key West, Portsmouth, dan Mare Island di California
      PDF: https://tf.nist.gov/general/pdf/2131.pdf
      Sumber lain juga menyebut 9 Agustus 1905
    • Radio 4 sangat menarik, terutama karena juga membawa data tambahan 25bps untuk pengoperasian Radio Teleswitch [0] [1]. Namun layanan ini tampaknya tidak akan bertahan lama
      Menerima sinyal ini cukup menyenangkan. Sangat mudah membuat penerima 198KHz, dan misalnya dengan memproses nada audio 2Khz yang muncul dari pencampuran dengan sinyal 200KHz, kita bisa memulihkan aliran data dan sinyal waktu
      [0] https://www.bbc.co.uk/rd/publications/rdreport_1984_19
      [1] https://en.wikipedia.org/wiki/Radio_teleswitch
    • Bill of Rights Amerika pada dasarnya nyaris menyalin hukum Inggris hampir kata demi kata: https://en.wikipedia.org/wiki/Bill_of_Rights_1689
    • Saya juga hendak mengatakan hal yang sama, tetapi pengamatan saya agak berbeda. Ini terasa benar-benar Amerika gaya lama
      Kalau yang benar-benar modern ala Amerika, mungkin ini akan dimiliki swasta, berorientasi laba, kualitasnya terus menurun, dan banyak penyedia layanan yang tidak saling kompatibel akan bersaing menarik orang ke ekosistem tertutup masing-masing
    • National Physics Laboratory di Teddington, London, atau NPL, juga menemukan packet switching, teknologi dasar internet
      https://en.wikipedia.org/wiki/Packet_switching

  • Memang benar Amerika melakukan hal-hal besar seperti pendaratan di bulan atau standar TV warna kompatibel-mundur pertama, tetapi sulit melihat ini sebagai salah satunya
    Di Eropa, sepertinya semua orang sudah tahu bahwa bahkan jam tangan pun menyetel waktu lewat radio. Setidaknya di Jerman, jam seperti itu sudah sangat umum sejak tahun 80-an, dan orang yang lebih tua mungkin masih sangat ingat iklan Junghans di TV. Sinyalnya sendiri telah disiarkan sejak beberapa dekade sebelumnya, yang tidak mengejutkan jika mengingat jaringan kereta dan penerbangan membutuhkan waktu bersama: https://en.wikipedia.org/wiki/DCF77
    Pada masa itu juga tidak terlalu ada yang bisa disebut “teknologi mutakhir”. Praktis ini diselesaikan dengan cara paling sederhana yang mungkin dilakukan saat itu, dan sulit membayangkan pendekatan yang lebih sederhana. Saya juga penasaran apa contoh teknologi yang “tidak bisa disentuh dengan tangan atau tidak berdengung lewat radio”

    • Dari pencarian singkat, tampaknya Amerika memang pelopor awal di bidang ini: https://timeandnavigation.si.edu/multimedia-asset/us-navy-wi...
    • Bukan tahun 80-an. Jam tangan koreksi radio pertama adalah Junghans Mega 1 yang dirilis pada 1990
    • Saya juga penasaran apakah ini memang berasal dari Amerika. Saya samar-samar ingat ada adegan kecil di novel Cryptonomicon ketika seorang letnan Angkatan Darat Kekaisaran Jepang pada Perang Dunia II menyetel jamnya menggunakan sinyal waktu radio
      Jadi saya sempat berpikir mungkin ide ini muncul secara terpisah di banyak tempat. Saya juga penasaran dengan kata “forever”. Sinyalnya sendiri mungkin sangat tangguh, tetapi bukankah mungkin suatu hari politik AS memutuskan bahwa siaran waktu nirkabel sudah tidak lagi bernilai dan menghentikannya?
    • Contoh teknologi yang tidak bisa disentuh dengan tangan atau tidak berdengung lewat radio adalah mikroprosesor dan cahaya/laser, dan masih banyak lagi lainnya
    • Komunikasi digital adalah hadiah Amerika bagi dunia. Cukup cari Claude Shannon

  • Bagian bahwa bandwidth-nya hanya cukup untuk menyiarkan satu digit biner per detik justru yang lebih membuat penasaran
    Jelas terlihat bahwa pada sinyal 60kHz dimungkinkan untuk mengenkode lebih dari 1bps, jadi saya penasaran kenapa skema enkode itu yang dipilih. Rinciannya ada di sini: https://en.wikipedia.org/wiki/WWVB#Modulation_format
    Biasanya, carrier WWVB 60kHz dengan ERP 70kW diturunkan 17dB pada awal setiap detik UTC sehingga menjadi ERP 1.4kW, lalu pada suatu titik dalam detik itu kembali ke daya maksimum. Lamanya daya rendah dipertahankan mengenkode salah satu dari tiga simbol. Jika 0,2 detik maka bit data 0, jika 0,5 detik maka bit data 1, dan jika 0,8 detik maka itu “mark” non-data untuk framing
    Ini tampaknya adalah enkode IRIG H dari era 1950-an, yang kelihatannya dirancang agar mudah didekode, tetapi saya penasaran alat seperti apa yang dimaksud untuk mendekodenya

    • Lebar sinyalnya bukan 60kHz, melainkan berada di 60kHz. Carrier murni tanpa modulasi mendekati delta dengan bandwidth yang tak terhingga sempit. Tentu saja tidak ada pemancar yang benar-benar sempurna di dunia nyata
      Semakin cepat sinyal dimodulasi, semakin lebar ia menyebar ke spektrum. Ada trade-off frekuensi-waktu. Sinyal waktu beroperasi di bagian bawah pita gelombang panjang, kira-kira sekitar 40~120kHz, jadi tersedia spektrum sekitar 100kHz di bagian bawah itu
      Namun menyiarkan sinyal gelombang panjang broadband seperti itu bukan perkara mudah. Di Eropa, untuk menutup wilayah luas dengan siaran AM selebar sekitar 5~10kHz diperlukan pemancar 1~2MW. Untuk menutup seluruh benua dengan sinyal digital broadband 100kHz mungkin dibutuhkan 10~50MW dan sekitar 3 lokasi pemancar. Sepertinya mungkin dilakukan, dan mungkin bisa memuat sekitar 1 megabit per detik
      Dengan target yang tidak terlalu ambisius, tampaknya juga memungkinkan mengirim beberapa ratus byte per detik menggunakan spektrum sekitar 1kHz. Itu akan tetap bekerja di dalam lift atau jauh di bawah area parkir basement, dan bisa mengirim aliran notifikasi digital darurat serta sinyal waktu. Tidak akan jauh lebih rumit daripada pemancar sinyal waktu, hanya modulasi yang perlu lebih canggih
    • Jam “atomic”, misalnya produk seperti https://www.amazon.com/Crosse-Technology-WT-3129B-Atomic-Ana... atau jam dari merek lama, mendekode ini
      Sepertinya dulu juga ada aplikasi industri yang lebih tua yang disinkronkan dengan teknologi ini
    • Memang ada sinyal berfrekuensi lebih rendah yang membawa data lebih banyak, dan biasanya dipakai untuk komunikasi kapal selam. Artikel Wikipedia itu menyebutkan bahwa pada VLF, yaitu sekitar 30KHz, “hingga 300bps” dimungkinkan
      Yang menarik, sound card PC modern sekarang sudah cukup cepat sehingga sinyal seperti WWVB, DCF77, dan MSF bisa diterima langsung dengan sound card. Cukup sambungkan kabel panjang atau rangkaian tuning ke input sound card lalu lakukan sedikit digital signal processing. Jika sampling di 192KHz, menerima sinyal-sinyal seperti ini menjadi lebih mudah
      [0] https://en.wikipedia.org/wiki/Communication_with_submarines
    • Dengan enkode simbol sepanjang itu, bahkan bisa didekode dengan tangan :)
    • Tidak perlu terlalu penasaran lagi. Teknologi ini dipakai pada jam dinding, peralatan observasi cuaca, dan jam tangan
      Biasanya dijual dengan nama “atomic clocks”

  • Kalau memikirkan waktu di Amerika sekarang, yang pertama terlintas justru GPS
    Peran yang dulu dijalankan WWVB, DCF77, dan JJY sekarang dilakukan oleh fungsi sinkronisasi waktu GPS. Presisinya jauh lebih tinggi, tetapi tentu kompleksitas penerimanya juga jauh lebih tinggi [1]
    Saya tidak tahu soal WWVB dan JJY, tetapi DFC77 dari Jerman selain memakai modulasi AM juga memakai modulasi FM sehingga bisa memberi akurasi yang lebih baik
    [1] https://www.hopf.com/dcf77-gps_en.php#chapter3

  • Ada beberapa stasiun seperti ini, dan NIST yang memelihara serta mengoperasikannya. Dua di antaranya baru-baru ini nyaris ditutup karena masalah anggaran
    https://www.radioworld.com/global/why-wwv-and-wwvh-still-mat...

  • Saya memakai jam tangan Citizen “AT” [1] setiap hari. Jam itu sinkron dengan WWVB setiap hari pukul 2 dini hari, jadi bukan hanya waktunya selalu sempurna, tetapi juga mengisi daya sendiri dengan cahaya sehingga tidak perlu ganti baterai
    Dua hal itu membuatnya menjadi jam bebas perawatan yang sempurna bagi saya secara pribadi, dan desainnya juga keren
    [1] https://www.citizenwatch.com/us/en/collection/mens-atomic-ti...

    • Jam yang bagus. Hanya saja, sejak memakai Garmin Instinct saya jadi agak sulit kembali ke jam tangan yang lebih klasik
      Karena ada GPS, berbagai sensor, dan bahkan senter yang benar-benar berguna, saya tidak bisa merelakan ruang berharga di pergelangan tangan itu hanya demi sedikit tambahan estetika. Untungnya, dengan strap aftermarket tampilannya tetap cukup bagus

  • Sayangnya WWVB mengalami kerusakan. Pada tengah malam 7 April 2024, antena selatan dinonaktifkan karena kerusakan akibat angin kencang
    Saat ini siaran dilakukan hanya dengan antena utara pada daya yang diturunkan menjadi 30kW. Karena kekurangan anggaran perbaikan, kondisi ini diperkirakan akan berlanjut “tanpa batas waktu”

    • Pembaruan itu penting
      Menurut pembaruan 20 Mei 2024, suku cadang yang diperlukan untuk perbaikan triatic antena selatan sedang diproduksi dan dikirim. Perkiraan sementara penyelesaian perbaikan adalah akhir Juni 2024. Namun itu hanya estimasi dan bisa berubah tergantung berbagai faktor
    • Ini tampak seperti kandidat yang bagus untuk crowdfunding

  • Jika ingin mencoba mendengar suara ini tanpa membeli peralatan radio, ada banyak situs KiwiSDR publik yang bisa menerima 60khz. Cukup pilih dekode AM dan setel ke frekuensi tersebut
    http://kiwisdr.com/public/
    Banyak di antaranya memiliki batas jumlah pengguna dan batas waktu. WWVB juga bisa didengar di 2.5mhz, 5mhz, 10mhz, dan 15mhz

    • Di menu ekspansi antarmuka KiwiSDR, jika memilih “timecode”, penerima juga bisa mendekode sinyal waktu secara real-time

  • Saya punya teman yang memiliki antena longwire sepanjang 300 kaki. Beberapa minggu lalu, setelah memperbaiki penerima lama yang bisa menangkap VLF, dia menyetel WWVB untuk saya dan itu mencoret salah satu hal dari daftar keinginan saya
    Menarik mendengar bunyi bip dengan panjang yang berbeda-beda, dan sinyalnya sangat jernih dari pinggiran Chicago, lebih baik dari yang saya perkirakan. Terutama karena itu terjadi setelah masalah pada antena di sana

  • Saya ingat saat remaja, ayah saya membeli jam tangan tenaga surya yang bisa menerima DCF77, versi Eropa Barat dari WWVB, lalu menyetel waktunya sendiri. Lokasinya di Jerman, dan penyesuaian waktu musim panas juga dilakukan otomatis
    Bukan berarti jam kuarsa saya sering bermasalah karena baterai habis atau waktunya melenceng parah, tetapi saya selalu merasa fitur itu benar-benar keren :)