Семен
Наумович Каган,
Владимир Васильевич Борисочкин
Первые передачи по радио сигналов точного времени в России состоялись в 1914 г. через радиотелеграфный передатчик Русского общества беспроводных телеграфов и телефонов в Петербурге.
Государственная служба времени и частоты (ГСВЧ) начала создаваться в нашей стране в первые годы советской власти. С декабря 1920 г. служба времени Пулковской обсерватории начала регулярные передачи сигналов точного времени через Петроградскую радиостанцию «Новая Голландия». Они были организованы пулковским астрономом Н.И. Днепровским и продолжались до 1923 года. С 25 мая 1921 г. начались регулярные передачи сигналов времени через московскую Ходынскую радиостанцию, на которую они передавались по проводам из Пулкова. В 1923 г. вступила в строй Детско-сельская радиостанция, через которую передавались секундные сигналы звездных часов, сигналы времени и ритмические сигналы. Эта радиостанция с позывными PET передавала сигналы времени 18 лет до 23 июня 1941 г. В 1937 г. Московский институт связи Наркомата связи СССР начал передавать сигналы высокостабильной частоты 90 кГц через радиостанцию с позывным РЕС.
В результате деятельности Комитета службы времени, созданного Постановлением Совнаркома СССР от 24 июня 1924 г. при Пулковской обсерватории, в 1940 г. в Советском Союзе регулярно стало действовать 7 служб времени, что составляло треть общего числа служб времени, работавших тогда во всем мире. Сигналы точного времени передавались радиостанциями 7 раз в сутки: из Москвы, Ленинграда и из Ташкента. Погрешность передач временных сигналов образцовых частот составляла ±1. 10-6.
Великая Отечественная война 1941 — 1945 гг. явилась серьезным испытанием и для службы времени. Была разрушена Пулковская обсерватория, прекратили работу службы времени в Харькове и Николаеве. Эвакуировались на восток московские службы времени. Но продолжала свою работу в Ленинграде служба времени ВНИИМ, обеспечивая нужды ближайших сухопутных и морских фронтов. В труднейших условиях оставшиеся в Москве сотрудники ГАИШа ежесуточно вели передачи сигналов проверки времени для авиации, армии и флота. Ташкентская астрономическая обсерватория передавала ритмические сигналы 3 раза в сутки. С 7 ноября 1941 г. начала передавать сигналы точного времени эвакуированная в Свердловск служба времени ГАИШ. С августа 1942 г. начала работу в Джамбуле служба времени ЦНИИГАиК.
Новый этап в развитии системы передач и ГСВЧ в целом начался в 1947 г. Постановлением № 3816 Совета Министров СССР от 16.11.47 г. «Об организации единой службы времени» было создано Центральное научно-исследовательское бюро единой службы времени (ЦНИБ), организована Межведомственная комиссия единого времени при Комитете стандартов. Деятельность Межведомственной комиссии и ЦНИБ способствовала интенсивному развитию ГСВЧ, повышению точностных характеристик работы и расширению сети передающих радиостанций, широкому внедрению радиоэлектронной аппаратуры.
В 1948 г. была организована ретрансляция московских сигналов времени иркутским коротковолновым передатчиком РБТ для обеспечения сигналами времени Восточной Сибири и Дальнего Востока. Контроль осуществляла Иркутская служба времени ЦНИБ. Постановление Совмина № 484-217С от 11.05.50 г. «Об обеспечении территории СССР передачами эталонных и образцовых частот» обязывало, в частности Минсвязи СССР, обеспечить с 01.01.1962 г. передачи ЭСЧВ из Москвы, Иркутска и Ташкента.
В 1955 г. на базе ЦНИБ был создан ВНИИФТРИ. С этого времени одно из подразделений которого - Главный метрологический центр - возглавляет Государственную службу времени и частоты по сей день. И с основания ВНИИФТРИ работы по созданию и совершенствованию системы передач сигналов точного времени и образцовых частот вела лаборатория под руководством Г.Н. Палия.
В 1956 г. на Московском Октябрьском радиоцентре, а с 1962 г. и на Иркутском радиоцентре в качестве задающего генератора была установлена образцовая мера частоты, и с этого времени передатчик РВМ начинает передавать образцовые частоты 10 и 15 МГц по одному сеансу в сутки. Погрешность передаваемых частот не более 2. 10-8.
4 октября 1957 г., в день запуска первого искусственного спутника Земли, Служба времени ВНИИФТРИ начала передавать через широковещательные радиостанции сигналы времени в виде шести точек и через специальные радиостанции - секундные, минутные и пятиминутные сигналы для обеспечения станций наблюдения ИСЗ взамен сигналов старого типа, передававшихся два раза в сутки службой времени ГАИШ. С этого года начались и регулярные круглосуточные передачи образцовых частот 10 и 15 МГц радиопередатчиками РВМ и образцовой частоты 100 кГц передатчиком РЕС. В 1959 г. ретрансляция московских сигналов иркутским радиопередатчиком была заменена передачами сигналов от аппаратуры Иркутской службы времени.
С 12 апреля 1961 г. начала регулярную работу мощная широковещательная иркутская радиостанция РВ-166 с высокой стабильностью несущей частоты 200 кГц.
С 1964 г. для передач сигналов точного времени и образцовой частоты начинает использоваться коротковолновый передатчик Новосибирского радиоцентра, на который сигналы передаются из службы времени НГИМИП, а с 1965 г. три радиопередатчика в Москве (РВМ), Иркутске (РИД) и Новосибирске (РТА) переходят на круглосуточный режим работы.
В августе 1965 г. в отделе Палия был организован сектор средств и методов передачи сигналов времени и частоты в СДВ- и КВ-диапазонах под руководством Г.Т. Черенкова. Научное направление сектора - исследование и разработка методов повышения точности и эффективности передачи размеров единиц времени и частоты и шкал времени, а также создание, совершенствование и внедрение в народное хозяйство средств передачи размеров единиц времени и частоты через радиостанции и сеть радиовещания. В период 1965-74 гг. были выполнены работы по вводу в эксплуатацию передающего пункта ГСВЧ на радиоцентре №11 (Москва), по модернизации радиостанции РЕС/РБУ, перевод РБУ на новое значение несущей частоты 66,(6) кГц; Борисочкиным В.В., Федоровым Ю.А. - по разработке аппаратуры и организации опытных передач СЧВ по телевидению из Останкино и из Киева и ряд других работ. Завершилось создание сети передающих радиостанций ГСВЧ, связанных оперативной системой синхронизации. С 1976 г. в круглосуточном режиме ЭЧВ передавали 7 радиостанций (14 радиопередатчиков). По сети всесоюзного радиовещания ежечасно передавались сигналы проверки времени «шесть точек» и передавались сигналы времени по телевизионным каналам в период показа электронных часов.
В 1975-80 гг. был разработан, изготовлен и введен в эксплуатацию на радиоцентре № 11 новый аппаратурный комплекс для синхронизации, формирования и передачи ЭСЧВ через радиостанции РБУ и РВМ, РТЗ и РИД в Иркутске и РЦХ в Ташкенте, что позволило значительно повысить точность и надежность передачи эталонных сигналов через эти радиостанции. Погрешность излучаемых сигналов по частоте снизилась до 5. 10-12 для радиостанций РБУ и РТЗ и 5. 10-11 для радиостанций РВМ, РИД, РТА и РЦХ. В Минске был введен в эксплуатацию комплекс аппаратуры передач размеров единиц частоты через Белорусский телевизионный центр.
Для повышения эффективности передач Черенковым была разработана новая форма ЭСЧВ, основанная на амплитудно-фазовой модуляции несущих колебаний и обеспечивающая одновременную передачу эталонных сигналов частоты, меток шкалы времени и кодированной информации о текущих значениях времени, календарной и юлианской датах. Передачи сигналов новой формы были начаты в 1978 г. через радиостанцию РБУ. Были разработаны радиочасы, работающие от сигналов новой формы, и начат серийный выпуск радиочасов «Автохрон» на Харьковском заводе «Прибор». В 1979 г. под руководством Борисочкина В.В. разработан, изготовлен комплекс аппаратуры «Хронос», а в 1980 г. к открытию олимпийских игр в «Останкино» он был введен в эксплуатацию. Это позволило передавать в составе шестой строки ТВ-сигнала эталонные сигналы частоты 1 МГц, метки времени 1 Гц и код текущих значений времени с высокой точностью широкому кругу потребителей. Для приема и регистрации ЭСЧВ была разработана приемо-компарирующая аппаратура.
В 1984 г. впервые для контроля метрологических характеристик ЭСЧВ была использована вычислительная техника - разработан, изготовлен и введен в эксплуатацию комплект аппаратуры для автоматического контроля ЭСЧВ, передаваемых через радиостанцию РБУ. Для этого была использована одна из первых отечественных микроЭВМ - ДВК. В дальнейшем эта аппаратура была модернизирована, и в 1992 г. был введен в эксплуатацию автоматизированный комплекс аппаратуры контроля ЭСЧВ, излучаемых через радиостанцию РБУ и каналы телевидения. При контроле ЭСЧВ, излучаемых через радиостанцию и каналы телевидения, аппаратура контроля стала обеспечивать проведение фазовых и временных измерений в соответствии с суточным расписанием, регистрацию полученных данных с предварительной проверкой качества, отбраковкой и усреднением, контроль наличия ЭСЧВ в эфире, контроль правильности передачи кодовой информации, регистрацию всех видов нарушений, регистрацию проведения коррекций, математическую обработку и хранение результатов измерений. Аппаратура контроля позволила в реальном масштабе времени вести контроль метрологических характеристик ЭСЧВ, статистическую обработку данных измерений и построение графиков.
В 1992-95 гг. велись работы по дальнейшей модернизации аппаратуры формирования ЭСЧВ для радиостанции № 11 в Москве. В 1995 г. была введена в эксплуатацию новая аппаратура для радиостанций РБУ и РВМ. В качестве источника опорных частот при формировании ЭСЧВ стали использоваться водородные стандарты частоты «Сфера». С 1996 г. по настоящее время погрешность излучаемых сигналов по времени не превышает ±10 мкс для радиостанции РБУ и ±20 мкс для радиостанции РВМ. Относительная суточная погрешность по частоте не превышает 2. 10-12 для радиостанции РБУ и 1. 10-11- для радиостанции РВМ. В 1997 г. была разработана, изготовлена и введена в эксплуатацию в Минске аппаратура формирования сигналов проверки времени для передачи их через радиовещательные станции Белоруссии.
С 2000 г. под руководством Кагана С.Н начались работы по созданию нового автоматизированного комплекса аппаратуры формирования, контроля и управления ЭСЧВ для радиостанций РТЗ, РБУ и РВМ, не требующего обслуживающего персонала на передающих пунктах, и с 2004 г. РТЗ вышла в эфир с информативными сигналами DXXXW, аналогичными сигналам РБУ. В 2000 г. была разработана, изготовлена и введена в эксплуатацию в Алма-Ате аппаратура формирования и контроля сигналов проверки времени для передачи их через радиовещательные станции Казахстана.
К сожалению, развал СССР и резкое ухудшение финансирования ГСВЧ привели к сокращению числа радиостанций, обеспечивающих передачу эталонных сигналов частоты и времени потребителям. Оказалась за пределами России и прекратила свое существование КВ-радиостанция РЦХ (Ташкент), РТА (Новосибирск), с 1997 г. - КВ-радиостанция РИД (Иркутск), с 2004 г. РВ-166 (Иркутск). В настоящее время в распоряжении ГСВЧ есть только две специализированные ДВ-радиостанции (РБУ, 66,(6) кГц, Москва и РТЗ, 50,0 кГц, Иркутск) и единственная КВ-радиостанция РВМ (Москва), работающая на трех частотах, т.е. остались 5 передатчиков из 14-ти ранее работавших.
Широкое распространение компьютерных систем привело к появлению нового класса потребителей точного времени, которым нужна точность от нескольких миллисекунд до секунды. В их число входят самые различные технические системы, использующие компьютеры и требующие синхронизации их системного времени с точностью порядка от нескольких миллисекунд до секунды. Это - системы электронной регистрации финансовых операций, синхронизации локальных компьютерных сетей, требующие обязательную оцифровку времени совершения сделки, системы синхронизации многочисленных локальных компьютерных сетей, регистрации продолжительности телефонных переговоров в обычных и сотовых телефонных системах, регистрации временного трафика в сети Интернет, коммерческого учета электроэнергии и др. В 2003 г. в ИМВП ФГУП «ВНИИФТРИ» были начаты работы по созданию системы передачи точного времени по глобальной сети Интернет и с апреля 2005 г. в сети Интернет доступны официально зарегистрированные три первичных и один вторичный тайм-серверы ФГУП «ВНИИФТРИ». За прошедшие два года популярность наших серверов резко выросла. Если в начале эксплуатации от потребителей поступало 100-200 запросов на синхронизацию в сутки, то в настоящее время - 200000. И сейчас работы по совершенствованию передач ЭСЧВ продолжаются - идут работы в рамках Федеральной программы ГЛОНАСС по модернизации радиостанций РБУ, РМВ и переносу их из Купавны в Талдом по разработке методов передачи ЭСЧВ по цифровым каналам связи и ТВ-вещания и др.