การถ่ายทอดเวลามาตรฐานผ่านระบบ FM/RDS
7
12 Vol.12 No.57 July-August 2010 การถายทอดเวลามาตรฐานผานระบบ FM/RDS สมชาย นวมเศรษฐี, เทพบดินทร บริรักษอราวินท และ ทยาทิพย ทองตัน หองปฏิบัติการดานเวลาและความถี่ ฝายมาตรวิทยาไฟฟา สถาบันมาตรวิทยาแหงชาติ (ประเทศไทย) NIMT ARTICLE เรื่องของ “เวลา” นั้น สงผลกระทบในวงกวางกับประเทศ ประชาชน และวิถีชีวิต เนื่องจากเมื่อวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีในปจจุบันมีความกาวหนา เรามีเครื่องมือที่ สามารถวัดเวลาไดละเอียดขึ้นแมเศษเสี้ยวของวินาทีก็สามารถจะตรวจจับได และยัง สรางนาฬกาที่มีความพิเศษ สามารถเดินไดอยางเที่ยงตรงถึงขนาดที่วา กวานาฬกานี้ จะเดินผิดพลาดไป 1 วินาที ก็ไดเวลาเปนแสนปีเลยทีเดียวนาฬกาชนิดนี้ก็คือนาฬกา อะตอมซีเซียมนั่นเอง จากนั้นเมื่อมีนาฬกาที่มีความถูกตองแมนย�าสูงขนาดนี้แลว จึงน�าไปสู การก�าหนดมาตรฐานทางดานเวลาขึ้นและเวลามาตรฐานนี้เองถูกน�าไปใชใน ภาคสวนตางๆ ของสังคมมนุษยยกตัวอยางไดแก เวลามาตรฐานซึ่งถูกใชในระบบการเงิน จะสงผลตอความยุติธรรมในการด�าเนินธุรกรรมทางการเงิน เชน การสงค�าสั่งซื้อขาย หลักทรัพย การคิดเงินคาโทรศัพทตามเวลาที่ใชงาน การโอนเงินขามประเทศ การ ประมูลสินคา เปนตน ตอมาถาเวลามาตรฐานถูกน�าไปใชในภาคอุตสาหกรรมและ การผลิต จะสงผลกระทบตอคุณภาพของสินคาที่ผลิตไดเชน การทดสอบการท�างาน ของ Microchip วาสามารถท�างานไดที่ความเร็วเทาใด ก็จ�าเปนตองใชเครื่องมือวัด และมาตรฐานการวัดดาน “เวลา” เปนฐานดวย ถาหากมาตรฐานเวลาถูกน�าไปใชใน วงทางการแพทย เชนการวัดอัตราการเตนของหัวใจ หรือ อัตราการไหลของยาซึ่งถูก ปลอยเขาสูกระแสเลือดใหไดปริมาณที่ถูกตองในเวลาที่ก�าหนดก็ตองมีมาตรฐานที่ เชื่อถือไดเพื่อความปลอดภัยของผูปวย สิ่งตางๆ เหลานี้ลวนแตตองการความแมนย�า ตองการมาตรฐานในการวัดทางดาน “เวลา” ดวยกันทั้งสิ้น ในปจจุบันหองปฏิบัติการดานเวลาและความถี่ สถาบันมาตรวิทยาแหงชาติ ซึ่งมีหนาที่คือ การจัดหา รักษา และถายทอดมาตรฐานทางดานเวลาและความถี่ ไปสูภาครัฐ และเอกชน ไดมีการพัฒนาขีดความสามารถจนเปนที่ยอมรับใน ระดับสากลแลวดวยการรับรองมาตรฐาน ISO17025 จากประเทศเยอรมันนี และ ประเทศญี่ปุน และดวยความรวมมือจากกองทัพอากาศ กองทัพบก และบมจ. อสมท. จึงมี “โครงการพัฒนาระบบสงสัญญาณเวลามาตรฐานผานความถี่วิทยุ FM/RDS” ขึ้น เพื่อใหสวนราชการและประชาชน ไดเขาถึงเวลามาตรฐานและใชประโยชนจากเวลา มาตรฐานซึ่งเปนพื้นฐานส�าคัญที่สงผลตอกิจกรรมการใชชีวิตและพฤติกรรมทาง ดานการตรงตอเวลาของคนในสังคมตอไปดังนั้นเรื่องของเวลาและความถี่จึงนับวามี ความส�าคัญอยางยิ่งยวดและควรมีการพัฒนาและเผยแพรใหกวางขวางตอไป
Transcript of การถ่ายทอดเวลามาตรฐานผ่านระบบ FM/RDS
12Vol.12 No.57 July-August 2010
การถ�ายทอดเวลามาตรฐานผ�านระบบ FM/RDS
สมชาย นวมเศรษฐี, เทพบดินทร บริรักษอราวินท และ ทยาทิพย ทองตันหองปฏิบัติการดานเวลาและความถี่ ฝายมาตรวิทยาไฟฟา สถาบันมาตรวิทยาแห�งชาติ (ประเทศไทย)
NIMT ARTICLE
เรือ่งของ “เวลา” นัน้ สงผลกระทบในวงกวางกบัประเทศ ประชาชน และวถิชีวีติ
เนื่องจากเมื่อวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีในปจจุบันมีความกาวหนา เรามีเครื่องมือท่ี
สามารถวัดเวลาไดละเอียดขึ้นแมเศษเสี้ยวของวินาทีก็สามารถจะตรวจจับได และยัง
สรางนาฬกาที่มีความพิเศษ สามารถเดินไดอยางเที่ยงตรงถึงขนาดที่วา กวานาฬกานี ้
จะเดินผิดพลาดไป 1 วินาที ก็ไดเวลาเปนแสนปีเลยทีเดียวนาฬกาชนิดนี้ก็คือนาฬกา
อะตอมซีเซียมนั่นเอง จากนั้นเมื่อมีนาฬกาที่มีความถูกตองแมนย�าสูงขนาดนี้แลว
จงึน�าไปสูการก�าหนดมาตรฐานทางดานเวลาขึน้และเวลามาตรฐานน้ีเองถกูน�าไปใชใน
ภาคสวนตางๆ ของสงัคมมนษุยยกตวัอยางไดแก เวลามาตรฐานซึง่ถกูใชในระบบการเงนิ
จะสงผลตอความยุติธรรมในการด�าเนินธุรกรรมทางการเงิน เชน การสงค�าสั่งซื้อขาย
หลักทรัพย การคิดเงินคาโทรศัพทตามเวลาที่ใชงาน การโอนเงินขามประเทศ การ
ประมูลสินคา เปนตน ตอมาถาเวลามาตรฐานถูกน�าไปใชในภาคอุตสาหกรรมและ
การผลิต จะสงผลกระทบตอคุณภาพของสินคาที่ผลิตไดเชน การทดสอบการท�างาน
ของ Microchip วาสามารถท�างานไดที่ความเร็วเทาใด ก็จ�าเปนตองใชเครื่องมือวัด
และมาตรฐานการวัดดาน “เวลา” เปนฐานดวย ถาหากมาตรฐานเวลาถูกน�าไปใชใน
วงทางการแพทย เชนการวัดอัตราการเตนของหัวใจ หรือ อัตราการไหลของยาซึ่งถูก
ปลอยเขาสูกระแสเลือดใหไดปริมาณท่ีถูกตองในเวลาท่ีก�าหนดก็ตองมีมาตรฐานที ่
เชื่อถือไดเพื่อความปลอดภัยของผูปวย สิ่งตางๆ เหลานี้ลวนแตตองการความแมนย�า
ตองการมาตรฐานในการวัดทางดาน “เวลา” ดวยกันทั้งสิ้น
ในปจจุบันหองปฏิบัติการดานเวลาและความถี่ สถาบันมาตรวิทยาแหงชาติ
ซึ่งมีหนาที่คือ การจัดหา รักษา และถายทอดมาตรฐานทางดานเวลาและความถี่
ไปสู ภาครัฐ และเอกชน ไดมีการพัฒนาขีดความสามารถจนเปนท่ียอมรับใน
ระดับสากลแลวดวยการรับรองมาตรฐาน ISO17025 จากประเทศเยอรมันนี และ
ประเทศญี่ปุน และดวยความรวมมือจากกองทัพอากาศ กองทัพบก และบมจ. อสมท.
จงึม ี“โครงการพฒันาระบบสงสญัญาณเวลามาตรฐานผานความถีว่ทิยุFM/RDS”
ข้ึน เพ่ือใหสวนราชการและประชาชน ไดเขาถงึเวลามาตรฐานและใชประโยชนจากเวลา
มาตรฐานซ่ึงเปนพื้นฐานส�าคัญท่ีสงผลตอกิจกรรมการใชชีวิตและพฤติกรรมทาง
ดานการตรงตอเวลาของคนในสังคมตอไปดังน้ันเร่ืองของเวลาและความถี่จึงนับวามี
ความส�าคัญอยางยิ่งยวดและควรมีการพัฒนาและเผยแพรใหกวางขวางตอไป
13Vol.12 No.57 July-August 2010
ระบบสงสัญญาณเวลามาตรฐานผาน FM/RDS
จากรปูที ่1 ในสวนของ FM/RDS Broadcast System เครือ่ง GPS Receiver
ซึ่งผานการสอบเทียบแลวจะท�าการไดรับสัญญาณ 1PPS และขอมูลเวลา UTC ซึ่งถูก
สงมาจากดาวเทียม GPS ซึ่งในขั้นตอนนี้ท�าใหเวลาภายในเครื่อง GPS Receiver
สามารถสอบกลับไดไปสูเวลามาตรฐานประเทศไทย จากนั้น GPS Receiver จะแปลง
รหสัสญัญาณทีไ่ดรบัมาจากดาวเทยีม GPS ใหอยูในรปูแบบของ Network Time Protocol
พรอมทั้งท�าตัวเองใหเปน Time Server หรือ NTP Server ดวย จากนั้นขอมูล
ในรูปแบบของ Network Time Protocol จะถูกเขารหัสใหมโดย RDS Encoder เพื่อ
ใหขอมูลเวลามาตรฐานพรอมส�าหรับการสงผานระบบ RDS ของสถานีวิทยุ FM ซึ่งใน
ท่ีน้ีใชสถาน ี102.5 MHz ของกองทพัอากาศ โดยมาตรฐานการเขารหสัสญัญาณจะท�า
ในรูปแบบที่เรียกวา RDS Group 4A ซึ่งเปนสวนที่มีไวส�าหรับสงเวลามาตรฐาน
ออกอากาศโดยเฉพาะ เมื่อขอมูลเวลา ถูกเขารหัส เปน RDS Group 4A เรียบรอยแลว
จะถูกสงออกอากาศไปพรอมกับสัญญาณเสียง L-R Stereo Signal ตามที่เห็นในรูป
รูปที่ 1 แสดงใหเปนถึงระบบการรับ/สง สัญญาณเวลามาตรฐานผาน FM/RDS
FM/RDS Broadcast System
RDS Group 4A
Broadcast Station102.5 MHz RTAF
ExciterRDS Encoder
Network Time Protocol
GPSReceiver
L-R Stereo Signal
FM/RDS Receiver
AntenaL-R Stereo Signal
CT Clock Data
Signal Processing Module
Micro-ControllerModule
Digital SignalProcessing
Module
Time Code
Amp/Speaker
14Vol.12 No.57 July-August 2010
Modified Julian Day code(5 decimal digits)Spare bitsB0TP
Checkword+
offsetAPIcode
Grouptypecode
PTY Checkword+
offsetB
Checkword+
offsetC
Checkword+
offsetD
UTC
Hour Minute Local time offset
Modified Julian Day code
0 1 0 0 216 20 24 23 22 21 20 25 24 23 22 21 20 +- 24 23 22 21 20215 2140
Hour code Sense of local time offset0= +, 1= -
ตอมาในสวนของ FM/RDS Receiver เม่ือเคร่ืองรับที่สามารถถอดรหัส
สัญญาณระบบ FM/RDS ไดรับสัญญาณก็จะถูกสงไปใหสวนที่ท�าหนาที่ถอดรหัส
ในท่ีน้ีกค็อื Signal Processing Module จะท�าการถอดรรหสัสญัญาณวทิยโุดยแยกเอา
Main carrier และ Sub carrier ออกจากกนัจนในท่ีสดุจะไดขอมูลของเสยีง L-R Stereo
signal และ CT Clock Data เมื่อถึงขั้นตอนนี้ สัญญาณเสียงก็จะถูกสงไปยัง Speaker
หรือ Amplifier ตอไป สวนสญัญาณในสวนทีเ่ปน CT Clock Data นัน้จะถกูสงตอไปยงั
Micro-controller Module เพื่อท�าการแปลง CT Clock Data ใหอยูในรูปแบบที่
สามารถสงไปใหนาฬกาแสดงผลได ดังนั้นนาฬกาก็จะแสดงผลเวลามาตรฐานซึ่งมี
ความเชื่อถือไดและมีความถูกตองสูงมาก โดยนาฬกาจะไดรับขอมูลเวลามาตรฐาน
จากสถานีสงทุกๆ 1 นาที และมีความผิดพลาดไมเกิน 100 มิลลิวินาที
รูปที่ 2 แสดงรูปแบบการเขารหัสสัญญาณของ RDS Group 4A
15Vol.12 No.57 July-August 2010
รูปแบบในการสงสัญญาณเวลามาตรฐานผาน FM/RDS
รูปที่ 3 แสดงใหเห็นต�าแหนง Baseband Spectrum ของ RDS Subcarrier
จากรูปที่ 3 ขอมูลเวลามาตรฐานประเทศไทย จะถูกสงผานความถี่วิทยุ FM
โดยแทรกเขาไปในสวนของ RDS Subcarrier ความถี่ 57kHz และ Modulation ไมเกิน
10% เพื่อใหไดคุณภาพของสัญญาณที่ดีที่สุด ดังนั้นผูใชที่มีเครื่องรับซึ่งสามารถ
ถอดรหัสเวลาจาก RDS Subcarrier ไดก็จะไดรับขอมูลเวลามาตรฐานไปใชงาน
นอกจากนี้การสงขอมูลผานชองสัญญาณ RDS ยังสามารถใสพิกัดของเครื่องสงไป
พรอมกันดวย เพื่อผูใชจะสามารถค�านวณหาต�าแหนงของผูใชงานไดอีกดวย
RDSSubcarrier
- RDS 57kHz
ทอ.06:FM102.5MHzอสมท.:FM95.0MHz
FMBasebandSpectrum
PercentM
odulation
Frequency in kHz
MainChannel
StereoSubcarrier
67kHzSu
bcarrier
92kHzSu
bcarrier
RDS
Pilot
100
50
0
0 25 50 75 100
16Vol.12 No.57 July-August 2010
สวนของเครื่องรับจะประกอบไปดวยเครื่องมือตางๆ ดังตอไปนี้
รูปที่ 4 Receiver Equipment
จากรูปที่ 4 สามารถแบงตามลักษณะของเครื่องมือไดเปน 2 ประเภทคือ
1. ประเภททีเ่ปนเครือ่งรบัสญัญาณเวลาซ่ึงใชงานทัว่ๆ ไป เชน นาฬกาแขวน
นาฬกาขอมือ หรือ นาฬกาตัง้โต๊ะ อาจรวมไปถงึ อปุกรณบอกเวลา อืน่ๆ จะเปนอปุกรณ
ท่ีถูกออกแบบขึ้นเพื่อใหสามารถรับสัญญาณเวลามาตรฐานที่ส งมาพรอมกับ
สญัญาณวทิย ุFM/RDS ได เพือ่ท�าการปรบัเทยีบใหตรงกบัเวลามาตรฐานประเทศไทย
2. ประเภททีเ่ปนเครือ่งมอืวดัทีใ่ชในดานเวลาและความถี ่เชน Oscilloscope
Signal Generator หรือ Universal Counter จะน�าเอาสญัญาณ Standard Frequency
Output ท่ีไดมาจาก เครือ่งรบัวทิยแุบบพเิศษ ดงัแสดงในรปูที ่4 มาท�าการ Lock เขากบั
สัญญาณ Timebase ของเครื่องมือ สงผลใหความถูกตองของสัญญาณ Timebase
ของเครื่องมือวัดนั้นมีความถูกตองสูงขึ้น
Wrist WatchDigital Clock Radio Clock
Measurement Equipment
- Oscilloscope
- Signal Generator
- Universal Counter
- etc.
Special
FM Radio Receiver
Std. Freq. O/P
17Vol.12 No.57 July-August 2010
สิ่งที่คาดวาจะไดรับทันทีเมื่อเสร็จจบโครงการ
1. หนวยงานภาครัฐและเอกชนรวมถึงประชาชนทั่วไป สามารถเขาถึงเวลา
มาตรฐานที่มีความถูกตองและน�าไปใชประโยชนไดจริง และเวลามาตรฐานเปนที่
เชื่อถือไดตามมาตรฐานสากล
2. สนับสนุนประกาศกระทรวงเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสารเรื่อง
หลกัเกณฑการเกบ็รกัษาขอมลูจราจรทางคอมพวิเตอรของผูใหบรกิาร พ.ศ. 2550 ขอ 9
เพ่ือท่ีจะไดรับขอมูลจราจรทางคอมพิวเตอรที่มีความถูกตองและน�าไปใชประโยชน
ไดจริง เมื่อผูใหบริการตั้งนาฬกาของอุปกรณบริการทุกชนิด ไดตรงกับเวลาอางอิง
มาตรฐานสากล
3. อุตสาหกรรมทั่วไป สามารถน�าเวลามาตรฐานนี้ มาใชในการใหบริการ
การผลิต และงานวิจัยได
4. ในแงมมุของการทหาร สงผลใหระบบการวดัและเครือ่งมอืวดัทางดานเวลา
รวมถึงระบบอาวุธมีความถูกตองแมนย�าสูงเปนรากฐานอันน�าไปสูความม่ันคงของ
ประเทศ
5. สามารถน�าความรูท่ีไดไปพัฒนาระบบตรวจสอบต�าแหนงท่ีแมนย�าโดย
ไมตองพึ่งพาเทคโนโลยีของตางชาติ
6. ระบบสาธารณูโภค พื้นฐานที่ใชเวลามาเกี่ยวของมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น
(เชน ระบบรถไฟฟ้า ตารางการบนิ ระบบสญัญาณไฟจราจร ระบบการซือ้ขายหลกัทรพัย
การควบคุมขอมูลทางคอมพิวเตอร เปนตน ฯลฯ)
18Vol.12 No.57 July-August 2010
สรุป
การทีป่ระเทศไทยไดมรีะบบเวลามาตรฐานซึง่เปนทีย่อมรบัในระดบัสากลน้ัน
สงผลโดยตรงตอชีวิตของประชาชนและทรัพยสินของประเทศ และจากโครงการนี้
สถาบันมาตรวิทยาแหงชาติ กองทัพอากาศ และกองทัพบก ไดมีสวนผลักดันใหมี
การเผยแพรและถายทอดเวลามาตรฐานออกไปอยางกวางขวาง อีกทั้งโครงการนี้ยัง
สอดรับกับ “แผนงานวิจัยกับยุทธศาสตรการพัฒนาประเทศตามแผนพัฒนา
เศรษฐกิจและสังคมแหงชาติฉบับที่10(พ.ศ.2550-2554)” และ “แผนงานวิจัย
กับนโยบายและยทุธศาสตรการวจิยัแหงชาติ(พ.ศ.2551-2553)” รวมถงึสนบัสนนุ
ประกาศกระทรวงเทคโนโลยแีละสารสนเทศและการสือ่สาร เรือ่งหลกัเกณฑการเกบ็รกัษา
ขอมูลจราจรทางคอมพิวเตอรของผูใหบริการ พ.ศ.2550 นอกจากนั้นยังมีผลกระทบ
ในเชิงบวกกับการพัฒนาความรู ทางดานวิทยาศาสตร เทคโนโลยี ความมั่นคง
ทางดานการทหาร และ ระบบสารสนเทศ อยางยั่งยืนในอนาคตโดยมิตองพึ่งพา
เทคโนโลยีของตางชาติ และยังสงผลใหหนวยงานภาครัฐ เอกชน และประชาชนทั่วไป
สามารถเขาถึงเวลามาตรฐานและน�าไปใชในการพัฒนาระบบสังคมใหเกิดประโยชน
สูงสุดอีกดวย
ทั้งหมดนี้เกิดจากการที่ประเทศไทยมีองคความรูดานวิทยาศาสตรและ
เทคโนโลย ีซึง่องคความรูนัน้ไดถกูน�าไปใชจรงิในเชงิปฏบิตักิาร วจิยั และพฒันา จนน�า
ไปสูการมี “มาตรฐานแหงชาติทางดานเวลา” ซ่ึงเช่ือถอืได และเปนทีย่อมรบัในระดบั
สากลนั่นเอง
