Diffusion de signaux horaires par radio ondes courtes du CNRC (CHU)

AVIS:

À propos des nouveaux messages sur CHU – Octobre, 2006

Les nouveaux messages sont :

"On April 1, 2007, CHU needs to stop operating, change frequencies, or re-licence. Contact radio.chu@nrc.gc.ca or mail CHU Canada K1A 0R6," et

« En avril 2007, CHU doit soit cesser ses opérations, soit changer de fréquence, soit renouveler sa licence. Contactez radio@chu.cnrc.gc.ca ou écrivez à CHU Canada, Conseil national de recherches, K1A 0R6. »

Nous voulons rejoindre les utilisateurs de CHU afin de nous aider à formuler des recommandations à propos des modifications que doit subir CHU avant avril 2007.

En avril 2007, la licence pour 7.335 MHz sera modifiée selon la nouvelle allocation de la bande de fréquence décrétée par l'Union internationale des télécommunications. Cette fréquence passe de « service fixe » à « diffusion ». (Cette décision n'affecte pas les fréquences 3.33 MHz et 14.67 MHz.) Quelques alternatives s'offrent à nous :

• Redéfinir 7.335 MHz comme une « diffusion », il peut être possible de renouveler la licence.
• Cesser d'émettre à 7.335 MHz (la plus utilisée des trois fréquences de CHU). C'est la solution la plus facile mais elle peut créer des problèmes pour certains clients qui comptent sur ce signal en particulier.
• Utiliser une fréquence de service-fixe rapprochée. Changer la fréquence nécessiterait un investissement de notre part. De plus, les clients auraient à s'habituer à une nouvelle fréquence et il se peut que toutes les radios ne soient pas capables de syntoniser cette fréquence.
• Cesser toutes les opérations de CHU. Voir discussion suivante :

En comparant à la possibilité de fermer CHU complètement, chacune des alternatives précédentes devrait idéalement avoir une incidence nulle sur notre budget afin d'être prise au sérieux. CHU a besoin d'investissement majeur pour de nouveaux émetteurs si nous voulons maintenir le service. En l'absence de preuves quant à l'importance de la contribution de CHU dans notre monde moderne de la part de la communauté des usagers, la possibilité de fermer CHU est envisageable.

Le code CHU est aussi utilisé comme horloge radio de référence pour des serveurs NTP. Les logiciels ont été écrits pour obtenir la date et l'heure à partir du code diffusé et pour ajuster automatiquement la fréquence du récepteur radio à la meilleure des trois fréquences de CHU. Il est fort probable que les utilisateurs de ce service n'écoutent pas les messages de CHU et ne soient pas au courant des changements possibles.

Nous vous prions de bien vouloir faire connaître les changements possibles à quiconque utilise le CHU et de leur demander de nous expliquer l'importance de l'usage qu'ils en font. Si vous avez une utilisation importante pour les signaux CHU, faites le nous savoir.

Nous voulons bien garder CHU en opération, et avec votre aide, nous monterons le meilleur dossier possible afin de le présenter aux gens responsables de la décision.

Les services de l'heure CHU

Une précision de l'heure supérieure à celle qui est décrite ci-dessus est disponible partout au Canada et dans beaucoup d'autres pays en captant les signaux horaires émis de façon continue par la station radio ondes courtes CHU du CNRC. Si on peut faire les corrections pour le délai de propagation entre CHU et l'usager, ainsi que pour les délais dans le récepteur, une exactitude meilleure que la milliseconde peut être obtenue. L'accès de l'usager au signal dépend des conditions ionosphériques. CHU diffuse aussi un code temporel pouvant être décodé par des ordinateurs et des modems usuels.

Trois fréquences sont utilisées : 3 330, 7 335 et 14 670 kHz. Le mode de transmission, à bande latérale unique supérieure avec porteuse réinsérée, fournit le signal horaire sans avoir à utiliser une radio à bande latérale unique et fournit aussi trois fréquences étalons. Ces fréquences proviennent d'une seule des trois horloges atomiques étroitement synchronisées l'une à l'autre et se trouvant à la station émettrice. On emploie trois horloges afin de les vérifier par la logique de la majorité. Les signaux horaires CHU sont également dérivés de ces horloges, qui sont à la station CHU, à environ 20 km du laboratoire du temps du CNRC. Elles sont comparées quotidiennement avec les horloges primaires au césium du CNRC.

Normalement, l'heure émise par CHU est exacte à 10^-4 s avec une exactitude de la fréquence porteuse à 5x10^-12, par rapport aux horloges primaires du CNRC, elles-mêmes exactes par rapport à l'UTC à 10 microsecondes près et 1x10^-13 respectivement. L'UTC est la référence internationale officielle de temps. Elle est construite par le Bureau international des poids et mesures sur la base de la moyenne d'horloges atomiques de laboratoire et commerciales du monde entier. Elle est pilotée en fréquence par des étalons primaires au césium (comme ceux du CNRC) situés dans quelques importants laboratoires du temps. L'UTC suit vaguement les irrégularités de l'échelle de temps astronomique UT1 nécessaire pour les observations astronomiques et pour la navigation céleste. Des secondes intercalaires gardent l'UTC à moins de 0,9 s d'UT1. La différence [UT1 - UTC] appelée DUT1 est diffusée au moyen d'un code reconnu internationalement. Pour la décoder, l'usager compte le nombre de traits sonores accentués, correspondant à la valeur de DUT1 en dixièmes de seconde, à l'intérieur d'une minute. Pour CHU, les traits sonores accentués sont divisés, de telle sorte qu'un trait sonore double est entendu. Si l'accentuation se fait sur les secondes 1 à 8, DUT1 est positive; quand elle est négative, on utilise les secondes 9 à 16.

La séquence complète des signaux horaires CHU est la suivante. La première minute de chaque heure commence par une impulsion complète d'une seconde de 1000 Hz, suivie par 9 secondes de silence et ensuite par la série normale d'impulsions de 0,3 s de 1000 Hz chaque seconde. La série normale pour les 59 minutes suivantes comprend une impulsion initiale de 0,5 s de 1000 Hz, suivie du code DUT1 des impulsions dédoublées et des impulsions normales de 0,3 s jusqu'à la 28e seconde. L'impulsion à la 29e seconde est omise. Après l'impulsion normale à la 30e seconde, il y a pendant 9 secondes une série d'impulsions de 0,01 s de 1000 Hz suivies chacunes du code CHU de l'heure numérique FSK décrit dans les Code de diffusion CHU. Les impulsions entre la 40e et la 50e secondes sont normales. Durant la dernière période de 10 secondes de chaque minute, il y a une annonce bilingue de l'identification de la station CHU et de l'heure; les impulsions des secondes de 1000 Hz sont raccourcies à des « tics ». L'heure annoncée coïncide avec le début du trait sonore qui suit. Depuis le 1er avril 1990, l'heure annoncée est toujours l'UTC.

La station CHU est située à 15 km au sud-ouest d'Ottawa à 45º 17' 47" N et 75º 45' 22" O. Les puissances des émetteurs principaux sont de 3 kW à 3 330 et à 14 670 kHz, et de 10 kW à 7 335 kHz. chaque fréquence correspond une antenne. Tous les systèmes électroniques des émetteurs sont doublés pour plus de sûreté et sont alimentés par une source protégée par un accumulateur et par une génératrice. La génératrice peut aussi alimenter les transmetteurs. Les annonces sont faites par une horloge parlante utilisant la voix enregistrée numériquement.

L'histoire de CHU

La station radio CHU est gérée par l'Institut des étalons nationaux de mesure du Conseil national de recherches du Canada.

Les lettres d'appel CHU ont été utilisées pour la diffusion de l'heure pour la première fois en 1938, sur les fréquences modernes de 3330 KHz, 7335 KHz et 14670 KHz. Avant cette date, les lettres attribuées à essentiellement les mêmes émissions étaient VE9OB. La fréquence porteuse est assignée depuis 1934. Avant cette date, les oscillateurs au quartz avaient été syntonisés à des longueurs d'ondes étalons. La diffusion continue à une longueur d'onde de 20,4 m avait débuté en 1933, se joignant aux émissions de 40,8 m et de 90 m, qui avaient débuté en 1929 (pendant le jour seulement). La diffusion quotidienne avait débuté en 1928 à une longueur d'onde de 52,5 m, sous les lettres 9CC (plus tard VE9CC), mais avait été discontinuée lorsque les émissions à 40,8 m avaient débuté. La station 9CC avait diffusé l'heure de façon expérimentale en 1923 à une longueur d'onde de 275 m, et la licence 3AF avait été exploitée en 1922. Il est donc possible d'assigner tout un éventail de dates possibles pour l'établissement de la station CHU. Nous tendons à partager l'opinion que le début de la diffusion quotidienne de l'heure, à des fréquences essentiellement modernes, remonte à 1929. Il est évident que l'équipement et l'exactitude des émissions ont beaucoup changé au cours des années, mais la plus grande amélioration a eu lieu lorsqu'on a adopté l'horloge atomique au césium en 1967. En 1970, la responsabilité pour l'exploitation de la station CHU avait été transférée des astronomes de l'Observatoire fédéral aux physiciens du Conseil national de recherches.

Depuis 1970, le Conseil national de recherches du Canada est chargé du maintien de l'heure officielle pour le Canada. Le poste radio à ondes courtes CHU n'est qu'une des nombreuses façons dont nous diffusons l'heure officielle partout au Canada.

Suivant les recommandations internationales acceptées, les échelles de temps du Canada et d'autres pays concordent les unes avec les autres à 10µs près. Puisque les émissions de la station CHU sont bien en deçà de 100µs de l'heure canadienne officielle, pour tous les utilisateurs éloignés de CHU, la principale source d'erreur dans le temps est la réflexion des ondes radio sur l'ionosphère sur leur trajet de l'émetteur (à Ottawa, Ontario, Canada) à l'utilisateur. Le délai temporel est de 3,3µs par km de trajet, et varie ordinairement moins de 1ms, en raison des incertitudes de la longueur du trajet, incluant l'incertitude dans le nombre de fois que l'onde radio est réfléchie (onde de l'ionosphère réfléchissant sur la surface de la Terre pour retourner à l'ionosphère). Pour un récepteur fixe, si le nombre de réflexions ne change pas, la variation du délai de trajet est ordinairement inférieure à 100µs. Le récepteur radio contribue un petit délai additionnel, qui peut être significatif.

Avant le 1er avril 1990, la station CHU diffusait l'heure normale de l'Est (HNE). Depuis, cette date, elle diffuse le temps universel coordonné (UTC). Ce changement a été effectué pour respecter les recommandations du Comité consultatif international de radio qui précise que « l'heure officielle émise à des fréquences étalons doit être exprimée en UTC ». Dans un sens restreint, étant donné que la station ne diffuse pas l'heure sur les fréquences allouées pour les étalons de fréquence, on pourrait soutenir que ces recommandations ne s'appliquent pas nécessairement à la station CHU. Cependant, étant donné que la station CHU diffuse dans les 6 fuseaux horaires du Canada et partout dans le monde, nous avons fait le changement lorsqu'il est devenu techniquement possible de changer de l'HNE au UTC sans difficulté.

La tonalité modulée émise aux secondes 31 à 39 permet à n'importe quel ordinateur possédant un modem de 300 octets par seconde compatible Bell 103 de recevoir et de décoder une source précise de temps. Les détails du code de diffusion de la station CHU se trouvent ici.

Les rapports de réception sont acceptés avec plaisir des auditeurs partout dans le monde. Nous répondrons par une carte QSL. Veuillez faire parvenir les rapports de réception à l'adresse suivante :

Station radio CHU
Conseil national de recherches du Canada
Édifice M-36
1200, ch. Montréal
Ottawa (Ontario)
K1A 0R6
CANADA

Ou par courriel : radio.chu@nrc-cnrc.gc.ca