Powered by Blogger.

GNSS Receiver ใน NTP Server สำคัญอย่างไร

Posted by C at 12:30 PM | 0 comments


GNSS Receiver ใน NTP Server สำคัญอย่างไร

วันนี้ เราจะมาทำความรู้จักกับ การรับสัญญาณอ้างอิงของ NTP Server จากระบบ GPS และ GNSS กัน
เดิมที NTP Server จะมีการรับสัญญาณอ้างอิงเวลามาตรฐานจาก ระบบดาวเทียม GPS เพียงระบบเดียว แต่ในช่วงเวลา 3-4 ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีของอุปกรณ์ประเภท NTP Server และ PTP Server ก็ได้มีการพัฒนาให้มีการรับสัญญาณจากระบบดาวเทียม GNSS เพิ่มเติมขึ้นมา
GNSS (Global Navigation Satellite System) ได้เข้ามาแทนที่ GPS ซึ่ง GNSS โดยทั่วไปจะครอบคลุมถึงระบบดาวเทียมหลัก 4 ระบบได้แก่

  • GPS   ของ สหรัฐอเมริกา
  • GLONASS  ของ รัสเซีย
  • Galileo   ของ สหภาพยุโรป
  • BeiDou   ของ จีน




อุปกรณ์ NTP Server ที่รับสัญญาณอ้างอิงเวลาจาก GNSS มีสมรรถนะ และประสิทธิภาพการทำงานที่สูงขึ้น เหนือชั้นกว่าการรับสัญญาณ GPS แต่เพียงอย่างเดียว

หน้าที่หลักของอุปกรณ์ NTP Server กล่าวคือ ตัวอุปกรณ์จะต้องทำการรับสัญญาณดาวเทียม (Tracking) ตลอดเวลา เพื่อนำสัญญาณที่ได้มาประมวลผล และได้ผลลัพธ์ออกมาเป็นเวลามาตรฐาน ทั้งในรูปแบบ โปรโตคอล NTP หรือ โปรโตคอล PTP เมื่อใดก็ตามที่ NTP Server ไม่ได้รับสัญญาณดาวเทียม ตัว NTP Server ก็จะจ่ายเวลามาตรฐาน โดยใช้ฐานเวลาจากแหล่งกำเนิดสัญญาณภายใน (Oscillator) ซึ่งทำงานในโหมดนี้ เรียกว่า Holdover mode หรือ Free running
ถึงแม้ว่า NTP Server จะจ่ายเวลามาตรฐานต่อเนื่องได้ตามปกติ แต่ค่าความแม่นยำ (Accuracy) ก็ยังด้อยกว่า เวลาที่ประมวลผล ออกมาจากสัญญาณดาวเทียมโดยตรง
โดยเฉพาะในปัจจุบัน ที่ได้เริ่มมีการใช้งาน โปรโตคอล PTP เข้ามาทดแทน โปรโตคอล NTP  ค่าความแม่นยำของเวลาที่ PTP Server จ่ายออกมา มีคุณภาพที่สูงกว่าเดิมมาก โดยค่า Accuracy ตามมาตรฐานของ PTP จะมีค่าอยู่ในระดับของ “nanosecond” หรือในบางกรณี จะกล่าวถึงในช่วงกว้างขึ้น ในระดับที่เรียกว่า sub-microsecond ดังนั้นการรับสัญญาณดาวเทียมของ Receiver ของ NTP Server และ PTP Server จึงมีความสำคัญมาก

ภาพแสดงตัวอย่างการรับสัญญาณจากดาวเทียม GPS เพียงระบบเดียว จากการทดสอบรับสัญญาณจริง
การรับสัญญาณดาวเทียมในบางช่วงเวลา ได้สัญญาณดาวเทียม น้อยกว่า 4 ดวง
ส่งผลให้ Receiver เกิดการหลุดของการ  Lock สัญญาณดาวเทียม


* หมายเหตุ การทำงานของ Receiver มาตรฐานที่ต้องการความแม่นยำสูง จะต้องได้รับสัญญาณดาวเทียม อย่างน้อย 4 ดวง ตลอดเวลา ถ้ารับได้น้อยกว่า 4 ดวง ก็จะอยู่ในช่วงเวลาที่หลุดการ Lock สัญญาณ

เปรียบเทียบกับการรับสัญญาณจากดาวเทียม GPS + GLONASS
สัญญาณจาก GLONASS จะช่วยเสริมการรับสัญญาณ  ช่วยอุดช่องว่างในช่วงเวลาที่ GPS เฟดหายไป



เมื่อมาถึงจุดนี้ ในการเลือกติดตั้งอุปกรณ์ NTP Server และ PTP Server ครั้งต่อไป เราจึงควรจะเลือกอุปกรณ์ที่รองรับระบบ GNSS แทนอุปกรณ์ที่รองรับ GPS เพียงอย่างเดียว ซึ่งจะทำให้เรามั่นใจได้ว่า NTP Server และ PTP Server ที่เราเลือกใช้งานนั้น ทำงานได้ถูกต้องตรงตามมาตรฐานอย่างแท้จริง

NTP Server SecureSync จาก Spectracom เป็นอุปกรณ์ที่รองรับ การทำงาน GNSS ได้อย่างสมบูรณ์



ถ้าต้องการข้อมูลเพิ่มเติม หรือต้องการคำปรึกษาเกี่ยวกับการออกแบบระบบ ก็สามารถติดต่อมาได้ เรายินดีที่จะถ่ายทอดความรู้ที่เป็นประโยชน์ เพื่อให้สามารถนำไปใช้ออกแบบในการติดตั้ง


ติดต่อ
คุณยุทธนา  Tel: 089-136 6399
info@netsync.co.th    
yutthana@netsync.co.th





Read more
Labels: , , , , , , , ,

GNSS Jamming and Spoofing

Posted by C at 12:18 PM | 0 comments


GNSS Jamming and Spoofing


เมื่อเทคโนโลยีของ GNSS  มีการใช้งานแพร่หลายมากขึ้น ในกลุ่มอุตสาหกรรมสาขาต่างๆ กลุ่มสถาบันการเงิน ธนาคาร กลุ่มสาธารณูประโภค โรงไฟฟ้า การขนส่ง กลุ่มสื่อสารโทรคมนาคม ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ ระบบวิทยุโทรทัศน์ หน่วยงานต่างๆที่กล่าวมา จะมีการใช้สัญญาณ GNSS เพื่อเป็นสัญญาณอ้างอิง และนำมาประมวลผลเพื่อใช้ในอุปกรณ์ เช่น NTP server สำหรับเวลามาตรฐาน ระบบ Time & Frequency reference สำหรับเวลาและความถี่ของอุปกรณ์สื่อสาร ระบบติดตามตำแหน่งยานพาหนะ และเมื่อสัญญาณ GNSS มีความสำคัญมากขึ้น ก็ย่อมจะมีปัญหาที่เกิดขึ้นตามมา


 Jamming (Interference)

 Jamming คือสัญญาณรบกวน หรือที่เรียกกันอีกคำหนึ่งว่า interference ในกรณีของสัญญาณที่เข้ามารบกวนการรับสัญญาณ GNSS มีต้นกำเนิดมาได้จาก
สัญญาณที่ตั้งใจให้เกิดขึ้น (Intended Jamming signal) คือสัญญาณที่สร้างขึ้นมาโดยเฉพาะ ซึ่งผลิตสัญญาณขึ้นมาในย่านความถี่ GPS ที่ต้องการที่จะขัดขวางการทำงาน เช่น สัญญาณรบกวนจาก GPS Jammer
GPS Jammer เป็นอุปกรณ์ถูกผลิตขึ้นมาเพื่อตัดสัญญาณ GPS ยกตัวอย่าง เช่น GPS Jammer ขนาดเล็ก ที่ใช้กับที่จุดบุหรี่ในรถยนต์ (cigarette lighter plug) ผลิตขึ้นมาเพื่อตัดสัญญาณ เช่น รถยนต์ของบริษัทขนส่ง รถยนต์ที่ต้องวิ่งตามเส้นทาง มักจะมีการติดตั้ง GPS tracking equipment เพื่อให้ทราบว่า รถยนต์ของบริษัท วิ่งไปในเส้นทางที่กำหนด ไม่ออกนอกเส้นทาง แต่พนักงานขับรถ เมื่อเสร็จสิ้นภารกิจและมีความต้องการ ที่จะนำรถไปใช้ในกิจอื่นๆ และไม่ต้องการให้บริษัททราบ ก็จะนำอุปกรณ์ดังกล่าวมาต่อใช้งาน ซึ่ง GPS Jammer ก็จะรบกวนสัญญาณ GPS ทำให้ระบบติดตาม ไม่สามารถบันทึกเส้นทางได้ พนักงานขับรถจึงสามารถเอารถไปใช้ได้ โดยไม่มีการบันทึกว่าไปไหน



 

กรณี GPS Jammer แบบนี้ ทำให้เกิดปัญหามากมายใน ประเทศสหรัฐอเมริกา เพราะเมื่อมีรถยนต์ที่ติดตั้ง Jammer วิ่งผ่านอาคาร สนามบิน หรือบริเวณหน่วยงาน ที่ต้องรับสัญญาณ GPS ตัวอุปกรณ์ดังกล่าว ก็จะแพร่คลื่นออกมา ทำให้ระบบต่างๆ ของหน่วยงานล้มเหลว ไม่สามารถใช้งานอุปกรณ์สื่อสารได้ในระหว่างที่รถคันดังกล่าววิ่งผ่าน ระบบเวลาผิดพลาด ดังนั้นจึงได้มีการแบน หรือห้ามใช้งานอุปกรณ์ดังกล่าว และถือเป็นสิ่งผิดกฎหมายในสหรัฐอเมริกา แต่ถึงกระนั้นอุปกรณ์ Jammer ทั้งหลายก็ยังสามารถหาซื้อได้โดยง่าย เช่น สั่งซื้อจากเว็บไซต์ในอินเตอร์เน็ต

ถึงแม้อุปกรณ์ Jammer ตัวเล็กๆ ที่แพร่คลื่นด้วยกำลังส่งไม่มาก แต่ก็ยังสามารถรบกวนสัญญาณ GPS ได้ เพราะว่า สัญญาณ GNSS ที่ส่งมาจากดาวเทียม มีค่าความแรงของสัญญาณที่ต่ำมาก โดยสัญญาณ GPS ที่รับได้บนพื้นผิวโลกจะมีค่าความแรงสัญญาณเพียงแค่ -130 dBm ดังนันอุปกรณ์ Jammer ดังกล่าว เมื่ออยู่ในระยะที่ไม่ห่างกันมาก ก็ถือว่ามีความแรงมากพอที่จะบดบังสัญญาณดาวเทียมได้โดยง่าย

สัญญาณรบกวน ที่เกิดโดยไม่ได้ตั้งใจ (Unintended Jamming signal) คือสัญญาณรบกวน ที่เกิดขึ้นจากระบบสื่อสารอื่นๆ ที่แพร่ความถี่ข้างเคียงออกมา ซึ่งอาจเกิดจากระบบการทำงานที่ไม่สมบูรณ์ เช่น ความถี่ Harmonic ของวิทยุสื่อสาร สัญญาณ Spurious ต่างๆ และนี่ก็เป็นอีกต้นเหตุหนึ่งของสัญญาณ Jamming

ในบางกรณีสัญญาณแบบ Unintended Jamming เกิดจากการติดตั้งอุปกรณ์สื่อสาร ที่อยู่ใกล้กัน และมีการแผ่คลื่นออกมาจากสายอากาศ ในทิศทางรอบข้าง ที่เรียกว่า Sidelobes ซึ่งสัญญาณรบกวนในลักษณะนี้ สามารถทำการแก้ไขโดยการย้ายตำแหน่งสายอากาศของอุปกรณ์สื่อสาร ที่มีความถี่ที่อาจจะคาบเกี่ยวกัน ไม่ให้อยู่ใกล้กันก็จะสามารถหลีกเลี่ยงการรบกวนได้



 Spoofing

Spoofing คือสัญญาณ GNSS ที่ปลอมแปลงขึ้น หรือสัญญาณเท็จ โดยที่เครื่องรับ เมื่อ GNSS receiver รับสัญญาณดังกล่าวไปประมวลผลจะไม่ทราบว่า สัญญาณดังกล่าวเป็นสัญญาณที่ปลอมขึ้นมา เพราะสัญญาณ spoofing ดังกล่าว จัดทำขึ้นในรูปแบบเดียวกันกับสัญญาณ GNSS จริงทุกประการ แต่มีจุดมุ่งหมาย ที่จะใช้ข้อมูลที่คลาดเคลื่อน เช่น ตำแหน่งพิกัดปลอม เวลาปลอม ให้กับเครื่องรับสัญญาณ โดยกรณีของ spoofing เป็นการจงใจที่จะหลอกให้เครื่องรับสัญญาณ ทำงานผิดพลาด เช่นเหตุการณ์ การเดินเรือใน Black sea ในทวีปยุโรป (Spoofing attack in Black sea) เมื่อวันที่ 22 มิถุนายน 2017 ซึ่งการทำงานของระบบพิกัดการเดินเรือจำนวนหลายสิบลำ ทำงานผิดพลาด โดยมีการคาดคะเนว่า สัญญาณดังกล่าวอาจมาจากการทดสอบระบบป้องกันทางทหารของทางรัสเซีย

https://maritime-executive.com/editorials/mass-gps-spoofing-attack-in-black-sea

 สัญญาณ spoofing ก็ได้มีการนำมาใช้ในเรื่องเกี่ยวกับความมั่นคง เช่น การกวนสัญญาณของอากาศยานไร้คนขับ Drone โดยการทำงานของโดรนจะอ้างอิงถึงพิกัดที่ได้จากดาวเทียม GNSS โดรนจะบินไปยังตำแหน่งที่บังคับหรือตั้งค่าไว้ ดังนั้นเครื่องมือที่ใช้สำหรับ ต่อต้านโดรนก็ใช้หลักการ ส่งข้อมูลพิกัดที่ต้องการไปยังโดรน บังคับให้การเคลื่อนที่ของโดรนไปในทิศทางที่ต้องการ หรือลงจอดยังตำแหน่งที่ควบคุม

สำหรับการสร้างสัญญาณ spoofing ในปัจจุบันก็สามารถทำได้โดยอาศัยอุปกรณ์ เช่น GNSS Simulator และอุปกรณ์ Software Defined Radio ซึ่งแน่นอนว่าสัญญาณจาก GNSS Simulator จะมีความเหมือนกับสัญญาณดาวเทียมจริง และ Simulator ก็เป็นอุปกรณ์สำหรับการทดสอบการรับสัญญาณ GNSS ซึ่งสามารถหาซื้อได้จากผู้ผลิตอุปกรณ์ทดสอบ เช่น GSG-5 ของ Spectracom



ลิ้งต่อไปนี้แสดงตัวอย่างสัญญาณที่สร้างจาก Simulator   GPS Simulation demonstration - Driving on motorway

 GPS receiver เมื่อรับสัญญาณ จะเหมือนกับการออกไปขับรถบนถนน โดยวิ่งไปตามเส้นทางต่างๆ โดยที่ในสภาพจริงอุปกรณ์รับสัญญาณตั้งอยู่กับที่ในห้องทดสอบ
ส่วนอุปกรณ์ SDR ก็เป็นอุปกรณ์ ที่ใช้หลักการของ Digital Signal Processing โดยการสร้างสัญญาณ GPS ผ่านโปรแกรมคอมพิวเตอร์ และมีภาคของเครื่องส่งที่จ่ายสัญญาณคลื่นวิทยุออกมา และในปัจจุบันมีเว็บไซด์ที่แนะนำเกี่ยวกับการใช้งาน การเขียนโปรแกรมสำหรับ SDR ค่อนข้างแพร่หลาย และราคาของอุปกรณ์ SDR ก็ไม่สูงอย่าง Simulator ซึ่งผู้ที่ศึกษาเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมก็สามารถใช้ SDR เพื่อสร้างสัญญาณ spoofing ได้


แม้กระทั่ง ในช่วงเวลาที่เกมส์ Pokemon Go กำลังโด่งดัง ก็มีผู้ใช้งานสมัครเล่น สร้างสัญญาณ spoofing จาก Software Defined Radio เพื่อหลอกให้ตำแหน่งของเครื่องรับ GPS ผิดพลาด โดยไม่ต้องออกไปเดินในภาคสนามจริง แต่สามารถเก็บ item ในเกมส์เหมือนกับว่าได้ออกไปในบริเวณนั้น

Jamming และ Spoofing ถือเป็นภัยคุกคามต่ออุปกรณ์ GNSS เพราะเมื่อมีการรบกวน ระบบที่ใช้สัญญาณ GNSS ก็จะไม่สามารถใช้งานได้ หรือทำงานผิดพลาดไปซึ่งส่งผลเสียอย่างมหาศาลในทางเศรษฐกิจ และอาจส่งผลให้ระบบที่ต้องการความปลอดภัย เช่น ระบบนำร่องของอากาศยาน เสี่ยงต่อความล้มเหลว


Talen-X ได้มีผลิตภัณฑ์ สำหรับการตรวจจับสัญญาณ Jamming และ Spoofing ที่ชื่อว่า BroadSense ออกมา โดย BroadSense เป็นอุปกรณ์ที่ได้มีการพัฒนาและใช้งานจริงในหน่วยงานต่างๆ ของประเทศสหรัฐอเมริกา มาตั้งแต่ปี 2008 จากช่วงระยะเวลา 10 ปีที่ได้มีการพัฒนาต่อยอด อุปกรณ์ BroadSense ได้มีกระบวนการตรวจสอบสัญญาณรบกวนในรูปแบบต่างๆ ที่มากถึง 75 algorithm

จากเหตุการณ์ที่เคยเกิดขึ้น BroadSense เคยตรวจพบกรณีของ spoofing ซึ่งเกิดจากความผิดพลาดของระบบดาวเทียม GPS เอง โดยเหตุการณ์ดังกล่าวศูนย์ควบคุมระบบของ GPS ส่งข้อมูลเวลาที่ผิดพลาด ขึ้นไปยังดาวเทียม GPS และดาวเทียม GPS ได้แพร่ข้อมูลเวลาที่ผิด ออกมาในช่วงเวลานานถึง 12 ชั่วโมง เมื่อวันที่ 25 มกราคม 2516 ในครั้งนั้น บริษัทใหญ่หลายแห่งในสหรัฐอเมริกา และยุโรป เกิดความโกลาหล ระบบเวลาของคอมพิวเตอร์ทำงานผิดพลาด เวลามีการเปลี่ยนแปลงแบบกะทันหัน โดย BroadSense ได้ตรวจพบข้อผิดพลาดดังกล่าว ก่อนที่ผู้ดูแลระบบ GPS ของ US Air Force จะออกมาแถลงถึงความผิดพลาดหลังจากที่เกิดเหตุการณ์ผ่านไปแล้วหลายชั่วโมง

 https://www.bbc.com/news/technology-35491962


 BroadSense จึงเป็นอุปกรณ์ตรวจจับ สัญญาณรบกวน Spoofing และ Jamming ที่มีความสำคัญมากในอนาคตอันใกล้ เพราะหน่วยงานสำคัญ ที่จะต้องใช้สัญญาณ GNSS เช่น โรงไฟฟ้า สถาบันการเงิน สนามบิน เครือข่ายระบบสื่อสาร ถ้าสัญญาณ GNSS ถูกรบกวนย่อมส่งผลเสียหาย อันมิอาจประเมินค่า

 โดย BroadSense ที่มีการผลิตออกมาจะมีในลักษณะ 2 รูปแบบ ทั้งแบบ Tablet  ซึ่งจะความเหมาะสมในการนำออกไปใช้ได้ในภาคสนามจริง และแบบ Standalone เพื่อติดตั้งในสถานี บริเวณการรับสัญญาณ GNSS


BroadSense สามารถตรวจสอบสัญญาณ Jamming และ Spoofing ได้ดังต่อไปนี้
Detect Jamming
•       Continuous Wave (CW)
•       Swept CW
•       Pulsed CW
•       AWGN
•       BPSK
•       Etc.
Detect Spoofing
•       GNSS simulators
•       Anomalies in GPS data
•       Jumps in position and time
•       And everything in between




อุปกรณ์ตัวนี้ได้ถูกจัดอยู่ในหมวดของสินค้าที่เกี่ยวข้องกับทางด้านความมั่นคง ดังนั้นจึงไม่มีการขายให้กับต่างชาติ และแม้กระทั่งผู้ซื้ออุปกรณ์ดังกล่าว จะต้องเป็น US Citizen เท่านั้น ซึ่งเจ้าของผลิตภัณฑ์ Talen-X จะมีการตรวจสอบผู้ซื้อก่อนที่จะขายสินค้าให้ ดังนั้นในอดีตอุปกรณ์ดังกล่าวจึงถูกจำกัดวงให้ใช้อยู่ในประเทศสหรัฐอเมริกาเท่านั้น เพื่อป้องกันไม่ให้เทคโนโลยีรั่วไหลออกไปยังต่างชาติ

 ปัจจุบัน Talen-X ซึ่งเป็นผู้ผลิดอุปกรณ์ Jamming and Spoofing Detection ได้มาเป็นบริษัทในเครือของ Orolia Group ดังนั้น เราจึงสามารถซื้ออุปกรณ์ดังกล่าวได้ โดยผ่านช่องทางของ Spectracom ซึ่งเป็นผู้นำทางด้านสินค้า Positioning Navigation and Timing เช่น NTP server ยอดนิยมอย่าง SecureSync ที่มีการใช้งานแพร่หลายในประเทศไทย

 https://www.talen-x.com/broadsense


บริษัท NetSync (Thailand) Limited มีความยินดีที่จะให้คำปรึกษาเรื่องระบบ Master Clock, NTP Server, Time & Frequency system


ติดต่อ คุณยุทธนา  Tel: 089-136 6399
info@netsync.co.th    
yutthana@netsync.co.th

Read more
Labels: , , , , , , , , , ,

Big Data และ Precision Time

Posted by C at 4:15 PM | 0 comments


              ในยุค 4.0 นี้เราจะได้ยินการกล่าวถึงคำว่า Big Data กันบ่อยๆ Big Data คืออะไร และมันจะใหญ่มหึมาขนาดไหน บทความนี้ ผู้เขียนจะอธิบายความหมายของ Big Data ให้เข้าใจกัน

Big Data ชื่อก็บอกตรงตัวอยู่แล้วว่าคือข้อมูลขนาดใหญ่ ในชีวิตประจำวันของเราปกติเราก็จะมีการใช้ข้อมูล การเข้าถึงข้อมูลต่างๆ อยู่ทุกๆวัน ข้อมูลขนาดใหญ่มหาศาลเป็นสิ่งที่เราไม่สามารถมองเห็นหรือจับต้องได้เป็นรูปธรรม ดังนั้นจะทำการเปรียบเทียบ Big Data ให้เห็นเป็นรูปธรรมมากขึ้น โดยเปรียบเทียบกับขนาดของธนบัตรดังต่อไปนี้

อันดับแรก เรามาเริ่มต้นกันด้วยธนบัตร 100 ดอลลาร์



$100

       
      
       

ต่อไปเมื่อเปรียบเทียบขนาดของธนบัตรจำนวน 1 ล้านดอลลาร์ (1 million;  1,000,000)  เมื่อเทียบกับขนาดร่างกายคน ก็ยังดูไม่ใหญ่มาก





$1 million

       


และเมื่อเปรียบเทียบขนาด ธนบัตร 1 พันล้านดอลลาร์ (1 billion;  1,000,000,000)  ซึงมีขนาดเป็นหนึ่งพันเท่าจากเดิม จะเห็นว่ามีขนาดที่ใหญ่กว่าตัวคนหลายเท่านัก




$1 billion

       

และเมื่อเพิ่มขนาดอีกหนึ่งพันเท่า ซึ่งก็คือขนาด 1 ล้านล้านดอลลาร์ (1 trillion;  1,000,000,000,000)
ร่ายกายของเราก็เล็กลงไปถนัดตา (ลูกศรชี้)






$1 trillion

       



เมื่อเพิ่มเลขศูนย์ไปอีกสามหลัก ก็จะมีขนาดเป็น 1 พัน ล้านล้านดอลลาร์ 
(1 quadrillion;  1,000,000,000,000,000) จะเห็นว่าธนบัตรมีขนาดใหญ่กว่าเครื่องบินจัมโบ้ เป็นหลายร้อยเท่า








$1 quadrillion

     


Big Data ก็คือข้อมูลขนาดมหาศาล ที่มีการใช้งาน การเก็บข้อมูล การประมวลผลข้อมูล ที่ใหญ่มหาศาลกว่าข้อมูลในอดีตที่เรารู้จัก ตัวอย่างของหน่วยงานที่จัดได้ว่ามีข้อมูลในระดับ Big Data เช่น
  • Google โดย Google มีการติดตั้งเครื่องเซิฟเวอร์ จำนวนมากที่เรียกว่า server farm ใน data center 12 แห่งทั่วโลกซึ่งมีจำนวนเครื่องเซิฟเวอร์รวมทั้งหมด เป็นจำนวนมากกว่า 900,000 เครื่องทั่วโลก
  • Amazon มีการติดตั้งเครื่องเซิฟเวอร์ ในระดับ server farm เช่นกัน ใน data center 9 แห่งทั่วโลก และมีจำนวนเครื่องเซิฟเวอร์รวมทั้งหมด เป็นจำนวนมากกว่า 450,000 เครื่องทั่วโลก
  • Cloud storage และ Cloud computing อื่นๆ เช่น iCloud และ Microsoft OneDrive ซึ่งมีการให้บริการกับผู้ใช้งาน หลายร้อยล้าน user ทั่วโลก โดยเริ่มที่ free account จะให้โควตาการเก็บข้อมูลขั้นต่ำที่ 5GB และสำหรับ subscription account ที่คิดค่าบริการจะได้โควตาสูงถึง 1TB

ถ้าลองคำนวณตัวเลขแบบคร่าวๆ เช่น สมมุติว่ามีจำนวนผู้ใช้งาน OneDrive แบบ subscription account จำนวน 10 ล้านคนทั่วโลก ซึ่งแต่ละคนได้โควตา storage คนละ 1TB ดังนั้นทางบริษัท Microsoft ก็จะต้องจัดเตรียมเซิฟเวอร์ ให้รองรับการเก็บข้อมูลได้ถึง 10 ล้านเทราไบต์  

เมื่อมาถึงตรงนี้เราก็ได้เห็นภาพของ Big Data แล้ว ต่อไปก็จะกล่าวถึงโครงสร้างพื้นฐาน (infrastructure) ที่จะสนับสนุนให้ Big Data ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ 

Big Data ที่มีการใช้งานอยู่ในปัจจุบัน มีการขยายขนาดในอัตราที่สูงมาก การติดตั้งระบบอุปกรณ์เน็ตเวิร์ค ก็มีการติดตั้งในลักษณะแบบคู่ขนานและกระจาย (parallel and distributed systems) เพิ่มขึ้นตามการขยายตัวของระบบ ซึ่งเมื่อมีการขยายเน็ตเวิร์ค ก็จะมีการติดตั้งฮาร์ดแวร์ เช่น router และ switch เพิ่มขึ้นตามจำนวนที่ต้องการการรองรับ

แต่เมื่อมาถึงจุดหนึ่งการเพิ่มจำนวนของฮาร์ดแวร์เพียงอย่างเดียวก็ไม่สามารถที่จะทำให้ระบบเน็ตเวิร์คมีประสิทธิภาพที่ดีตามที่คาดหวัง เพราะเน็ตเวิร์คมีโครงสร้างที่สลับซับซ้อนมากขึ้น และเมื่อยิ่งมีการขยายฮาร์ดแวร์มากขึ้น ก็จะมีปัจจัยอื่นเพิ่มตามมา เช่น ต้องการพื้นที่สำหรับการวางอุปกรณ์ ต้องการกำลังไฟฟ้าที่สูงขึ้น ต้องการระบบทำความเย็นที่มากขึ้น ซึ่งทำให้ผู้วางระบบต้องมาพิจารณาถึงแนวคิดใหม่ๆว่าจะทำอย่างไร ให้ระบบที่ใหญ่และซับซ้อนสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ถูกต้องและรวดเร็ว 
  • สิ่งหนึ่งที่จะช่วยให้การทำงานของระบบเน็ตเวิร์คโดยรวมทำงานได้ดี ก็คือจะต้องมีการตรวจสอบประสิทธิภาพของระบบ (performance monitoring) ซึ่งผู้ดูแลระบบจะต้องทำการวัดหรือตรวจสอบปริมาณ traffic เพื่อทราบจำนวนข้อมูลการใช้งานของอุปกรณ์ในเน็ตเวิร์คต่างๆ ที่เชื่อมต่อกัน ซึ่งในการวัดและตรวจสอบ จะต้องอาศัยฐานเวลาที่มีความแม่นยำสูง ที่เรียกว่า precision time สำหรับการบันทึกและประมวลผลของอุปกรณ์ที่ทำงานสัมพันธ์กันจากหลากหลายที่ และถ้าฐานเวลามีความคลาดเคลื่อนไม่สอดคล้องกัน ข้อมูลจากอุปกรณ์เน็ตเวิร์คแต่ละตัวที่ใช้ในการวิเคราะห์ระบบก็จะมีความคลาดเคลื่อนไป ทำให้ไม่สามารถแก้ปัญหาได้ตรงจุด
  • นอกจากนี้ precision time ยังมีความสำคัญในการเป็นแหล่งอ้างอิงสำหรับการจัดเก็บข้อมูล เพราะจากแนวคิดในการออกแบบระบบแบบกระจาย (distributed system) ข้อมูลที่เก็บใน cloud จะทำการจัดเก็บหรือบันทึกไปยังเซิฟเวอร์หลายตัว หรือแม้กระทั่งเซิฟเวอร์ที่ตั้งอยู่ต่างสถานที่กัน และเมื่อมีการเรียกใช้ไฟล์หรือข้อมูลจาก cloud ข้อมูลเดียวกันก็จะถูกนำกลับออกมาจากหลายเซิฟเวอร์ และเพื่อป้องกันการชนกันที่เรียกว่า data conflict ดังนั้น precision time จึงถูกนำมาใช้เป็นแหล่งอ้างอิง เพื่อให้ทราบว่าข้อมูลที่เรียกกลับมาจากเซิฟเวอร์ตัวไหน เป็นข้อมูลที่ถูกบันทึกล่าสุด และเหมาะสมสำหรับนำกลับมาใช้งาน เพราะข้อมูลที่จัดเก็บในแต่ละเซิฟเวอร์ จะมีการบันทึกเวลา (timestamps) เอาไว้ การใช้ฐานเวลาอ้างอิงเพื่อตรวจสอบ จึงทำให้ระบบ cloud สามารถทำงานได้อย่างรวดเร็ว และลดการทำงานของระบบประมวลผลทำให้ประสิทธิภาพของระบบสูงขึ้น ข้อมูลต่างๆ ใน Big Data ถึงแม้จะเป็นข้อมูลที่มีขนาดเล็ก แต่เมื่อรวมข้อมูลเล็กๆ จากหลายๆแหล่ง ในเน็ตเวิร์คที่มีจำนวนมากมายมหาศาล ก็สามารถสะสมจนมีขนาดใหญ่โตมโหฬาร 

ท้ายที่สุด เมื่อระบบเน็ตเวิร์คมีการพัฒนาและขยายระบบ อุปกรณ์ time server หรือ NTP server จะมีบทบาทสำคัญมากขึ้น precision time จาก NTP server จะช่วยทำให้การทำงานของระบบเน็ตเวิร์คขององค์กร ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ถูกต้อง และแม่นยำ


ข้อมูลหลักของบทความนี้ได้ทำการแปลมาจาก บทความต้นฉบับของ Spectracom ซึ่งสามารถเข้าไปดาวน์โหลดข้อมูลอ้างอิงตามลิงค์ดังต่อไปนี้

https://spectracom.com/resources/blog/jeremy-onyan/2018/big-data-and-time-what%E2%80%99s-connection

บริษัท NetSync (Thailand) Limited มีความยินดีที่จะให้คำปรึกษาเรื่องระบบ Master Clock, NTP Server, Time & Frequency system

ติดต่อ คุณยุทธนา  Tel: 089-136 6399

Read more
Labels: , , , , , , ,

NTP Redundancy

Posted by C at 5:03 PM | 0 comments


ปัจจุบันเมื่อการใช้งานเทคโนโลยีก้าวเข้าเข้าสู่ยุคดิจิตอล การใช้งาน IT ได้เข้ามามีบทบาทในชีวิตประจำวันมากขึ้น IOT (Internet of Things) เริ่มมีการใช้งานที่แพร่หลายในอุปกรณ์ต่างๆ รอบตัวเรา การค้าขายใน e-commerce มีการขยายตัวสูงขึ้นเรื่อยๆ การทำธุรกรรมแบบ online ก็ได้รับการส่งเสริมทั้งจากภาคราชการและภาคเอกชน ระบบเน็ตเวิร์คได้อำนวยความสะดวกในชีวิตประจำวัน จากในอดีตที่เราต้องเดินทางไปซื้อสินค้า จองตั๋ว ไปธนาคาร เราสามารถทำธุรกรรมต่างๆ ได้โดยง่ายผ่านคอมพิวเตอร์หรือโทรศัพท์ และทั้งหมดนี้กระทำโดยผ่านระบบเน็ตเวิร์ค

NTP Sever ก็เป็นอุปกรณ์หลักตัวหนึ่งที่มีความจำเป็น สำหรับเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของระบบเน็ตเวิร์ค NTP Server เป็นแหล่งอ้างอิงของเวลาของระบบเน็ตเวิร์ค โดยในแต่ละ transaction ของการทำงานจะมีการบันทึกเวลา เพื่อใช้อ้างอิงในภายหลัง NTP Server จึงเป็นอุปกรณ์ที่ขาดไม่ได้ สำหรับองค์กรหรือหน่วยงาน ทั้งการใช้งานภายในหน่วยงานเอง หรือรองรับการให้บริการแก่ภายนอก

คุณสมบัติในการทำ NTP Redundancy ถือได้ว่าเป็นคุณสมบัติหนึ่งที่มีความสำคัญต่อภาพรวมของระบบเน็ตเวิร์ค  โดยปกติอุปกรณ์หลักต่างๆ ในเน็ตเวิร์ค ล้วนต้องการระบบสำรอง เพื่อป้องกันความผิดพลาด ในกรณีที่อุปกรณ์หลัก (primary) เกิดการขัดข้อง อุปกรณ์รอง (backup) ก็จะรับภาระทำหน้าแทน เพื่อไม่ให้การทำงานของระบบเกิดการสะดุด  อุปกรณ์สำคัญๆ เช่น router  core switch ก็มักจะมีการติดตั้งแบบ redundancy เพื่อรองรับเหตุการณ์ หรือแม้กระทั่งภายในตัวอุปกรณ์เน็ตเวิร์คเอง ก็ยังต้องการคุณสมบัติของ redundant power supply ซึ่งรองรับแหล่งจ่ายไฟจาก 2 แหล่ง เพื่อป้องกันไม่ให้การทำงานของตัวอุปกรณ์ล้มเหลว ในกรณีระบบไฟฟ้าขัดข้อง




NTP over Anycast



NTP over Anycast เป็นโปรโตคอลที่รองรับการทำงานของ NTP redundancy โดยในเน็ตเวิร์คของหน่วยงานใดๆ อาจจะมี NTP Server จำนวนมากกว่าหนึ่งตัว แต่ทางด้าน NTP client ที่ไปขอซิงค์เวลา จะเห็นเพียงค่า IP address ค่าเดียว ซึ่งจะไปรับเวลามาจากตัว NTP Server ที่อยู่ใกล้ที่สุดในวง

จากหลักการทำงานที่ client จะไปรับเวลาจาก NTP Server ที่อยู่ใกล้สุดในวง ทำให้ค่าหน่วงเวลาที่เกิดขึ้น (Latency) มีค่าน้อย และมีค่า availability ของการไปซิงค์เวลาที่ดี

การจัดการสำหรับตัว client ก็ง่ายและสะดวก เพราะการใช้ IP address เพียงค่าเดียว จะทำได้ง่ายกว่าการที่จะต้องตั้งค่า IP address สำหรับการไปขอซิงค์เวลาจากหลายๆ NTP Server  ซึ่งถ้าในกรณีที่หน่วยงานมีจำนวนเครื่องของ client เป็นจำนวนมาก เช่น 1,000 เครื่อง การตั้งค่าให้รับเวลาเพียง IP address เดียว จะประหยัดเวลากว่าการที่จะต้องตั้งค่าให้ client ทั้งหมด จำนวน 1,000 เครื่องไปรับเวลาจากหลายๆ NTP Server ใช้เวลาในการตั้งค่าสั้นลง และไม่ต้องกังวลว่า NTP Server จะตัวไหนจะให้บริการ ซึ่งระบบจะเป็นตัวจัดการให้เองโดยอัตโนมัติ

นอกจากนั้นในบางกรณี client ในเน็ตเวิร์คบางชนิด อาจจะมี client software ที่ไม่ซับซ้อนโดยสามารถใส่ค่าของ NTP Server ได้เพียงค่าเดียว อุปกรณ์ดังกล่าวก็จะไม่สามารถทำการซิงค์เวลาได้เลยในกรณีที่ NTP Server ตัวหลักเกิดเสีย (จะไปซิงค์เวลาจากตัวสำรองก็ไม่ได้ เพราะตัวสำรอง มีค่า IP address ทีต่างค่ากัน)





การทำงานของ NTP Server จะทำงานตามการจัดการของโปรโตคอล Open Shortest Path First (OSPF) ซึ่งเป็นโปรโตคอลพื้นฐานของตัวอุปกรณ์ router ทั่วไป โดยจะไปซิงค์เวลาจากตัวที่ใกล้ที่สุดในเวลาปกติ และเมื่อ NTP Server ในวงเกิดขัดข้อง โปรโตคอล OSPF ก็จะทำการ route การซิงค์เวลาจาก client ไปยัง NTP Server ตัวที่อยู่ใกล้กันตัวถัดไป (next nearest)



client สามารถซิงค์เวลาจาก NTP Server ได้ตามปกติจากตัวที่อยู่ใกล้กันตัวถัดไป โดยไม่จำเป็นต้องรับรู้ถึงความผิดปกติของ NTP Server ที่อยู่ในวง การทำงานจึงต่อเนื่องไม่เกิดการสะดุดใดๆ และเมื่อ NTP Server ในวงเดียวกัน กลับมาให้บริการได้อีกครั้ง client ก็จะกลับมาซิงค์เวลาจาก NTP Server ตัวเดิมตามการทำงานของ OSPF

หลักการการทำงานของ NTP over Anycast คือให้ NTP Server ทำงานร่วมกันกับ โปรโตคอล OSPF ซึ่ง Spectracom เป็นผู้ผลิต NTP Server รายแรกที่ประยุกต์ใช้คุณสมบัติดังกล่าว โดย NTP Server จากผู้ผลิตรายอื่นในท้องตลาด ก็ยังไม่รองรับการทำงานนี้ นับว่า Spectracom เป็นผู้นำในวงการของ NTP Server อย่างแท้จริง


บทความนี้ได้ทำการแปลมาจาก บทความต้นฉบับของ Spectracom ซึ่งสามารถเข้าไปดาวน์โหลดข้อมูลต้นฉบับตามลิงค์ดังต่อไปนี้

https://spectracom.com/sites/default/files/document-files/NTP_over_Anycast_TB12-101_revA.pdf



บริษัท NetSync (Thailand) Limited มีความยินดีที่จะให้คำปรึกษาเรื่องระบบ Master Clock, NTP Server, Time & Frequency system

ติดต่อ คุณยุทธนา  Tel: 089-136 6399 



Read more
Labels: , , , , ,