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Der GPS Week Rollover bezieht sich auf die Art und Weise, wie das Global Positioning System (GPS) die Wochennummer darstellt und speichert. GPS verwendet eine 10-Bit-Wochennummer. Es sind also nur 1024 verschiedene Werte möglich (0 bis 1023). Danach kommt es zu einer Überlaufsituation. Wenn das GPS-System diese Grenze erreicht, beginnt es wieder bei Woche 0. Dieses Ereignis wird als „GPS Week Rollover“ bezeichnet.
Einige der Probleme, die durch den GPS Week Rollover entstehen können, sind:
- Falsche Datums- und Zeitangaben: Ältere GPS-Empfänger können falsche Datums- und Zeitangaben liefern.
- Einschränkungen bei der Navigation: GPS-Empfänger können nicht mehr in der Lage sein, genaue Standortinformationen zu liefern, was zu Einschränkungen bei der Navigation führen kann.
- Verlust der Konnektivität: Einige GPS-Geräte, können die Verbindung zum GPS-Satellitensystem oder zu anderen Netzwerken verlieren.
- Systemabstürze: Einige GPS-Empfänger können abstürzen oder Fehlfunktionen aufweisen, wenn sie nicht für den korrekten Umgang mit dem Überschlag ausgelegt sind. Dies kann zur Unterbrechung kritischer Systeme wie Notdienste, Transport- und Kommunikationsnetze führen.
- Betriebsausfälle: Unternehmen, die GPS zur Überwachung von Flotten oder für andere Anwendungen nutzen, können Betriebsausfälle erleiden.
Was kann man technisch dagegen tun? Das Pivot-Datum
Es gibt eine relativ einfache Möglichkeit, die Nutzungsdauer eines als Uhr verwendeten GPS zu verlängern. Dazu wählt man ein sogenanntes Pivot-Datum in GPS-Wochen (Pivot -> englisch für Dreh-, Angelpunkt). Wenn das Gerät eine Wochenzahl vor dem Pivot-Datum meldet, kann man davon ausgehen, dass ein GPS-Rollover stattgefunden hat und addiert 1024 Wochen zum Basisdatum.
Mit dieser Technik wird der Zählerüberlauf auf volle 1024 Wochen nach dem Pivot-Datum verschoben, da der Hersteller in der Regel das Veröffentlichungsdatum der Gerätefirmware als Basis nimmt.
Wo bin ich? Welches Jahr haben wir?
Erste konkrete Probleme gab es beim ersten Wochenzähler-Überlauf im Jahr 1999. Zum Beispiel traten bei einige GPS-Geräten des US-Verteidigungsministeriums falschen Zeit- und Datumsangaben auf. Dies führte zu Bedenken hinsichtlich der Auswirkungen auf militärische Operationen.
Der zweite Rollover Event im Jahr 2019 wurde ebenfalls von diversen Störungen begleitet. Beispielsweise traten bei einigen von der Stadt New York verwendeten GPS-Geräten nach dem Wochenwechsel Probleme mit dem 911-System der Stadt auf. Auch andere Notdienste mit GPS-basierten Ortungssystemen, die von der Verkehrsabteilung der Stadt verwendet werden, waren nicht mehr erreichbar (Offizieller Bericht).
In China gab es Zwischenfälle mit Boeing-Flugzeugen. Der GPS-Rollover führte laut Boeing dazu, dass „eine begrenzte Anzahl von 787-Flugzeugen“ das falsche Datum anzeigte, was zu einem vorübergehenden Flugverbot führte.
Die eingeführten Pivot-Daten lösen das Problem ebenfalls nicht wirklich, sondern verschieben es lediglich um ein paar Wochen. So ist das Datum der Ausfälle nicht mehr voraussagbar. Fehlverhalten von Systemen sind also jederzeit möglich.
Im Jahr 2016 verursachte der GPS-Wochenüberlauf Probleme für einige australische Landwirte, die für die Präzisionslandwirtschaft auf GPS-Technologie angewiesen sind. Das Problem betraf GPS-gesteuerte Traktoren, die aufgrund falscher Positionsdaten nicht mehr in der Lage waren, Felder genau zu navigieren. Das Problem konnte durch Firmware-Updates behoben werden.
Die Liste könnte beliebig erweitert werden. Insgesamt ist das Problem des GPS-Wochenüberlaufs ein bedeutendes Problem, das zu Unterbrechungen und Fehlern in einer Reihe von Systemen und Anwendungen führen kann, die sich auf die GPS-Technologie stützen. Es ist wichtig, dass sich Entwickler und Benutzer des Problems bewusst sind und Maßnahmen ergreifen, um die Auswirkungen zu verringern.
Der nächste GPS-Week-Rollover im Jahr 2038
Wie erwähnt ist der GPS Week Rollover ein Ereignis, das alle 1024 Wochen auftritt. Dies entspricht ungefähr 19,7 Jahren. Die GPS-Woche Null begann am 6. Januar 1980. Der Wochenzähler erreichte das erste Mal 1999 den maximalen Wert von 1023. Am 21. August 1999 gab es einen Zählerüberlauf und die Wochennummer viel auf 0 zurück. Dies wiederholte sich am 6. April 2019. Das nächste Rollover Ereignis findet am 20. November 2038 statt.
Das sagen die Hersteller
Auf betroffenen GPS-Geräten sind nach dem Rollover die Informationen für Datum und Uhrzeit falsch. Diese falsche Uhrzeit wird auch für Zeitstempel in Trackaufzeichnungen, zum Berechnen von Sonnenaufgang und -untergang und für andere Funktionen verwendet, für die richtige Datums- und Zeitangaben erforderlich sind…
…Unsere Tests haben gezeigt, dass die überwiegende Mehrheit der Garmin-GPS-Geräte den Week-Rollover ohne Probleme bewältigen werden.
Die GPS-Empfänger-Chips in bestimmten Geräten sind möglicherweise nicht auf diese Änderung vorbereitet und können entsprechend weder die aktuelle Zeit noch Ihre voraussichtliche Ankunftszeit anzeigen.Anhand der Taktung der Signale werden die Entfernung zum Satelliten und die Position Ihres Geräts ermittelt. Daher kann es sein, dass einige betroffene Geräte nach dem Rollover keinen GPS-Fix mehr erhalten bzw. nicht mehr navigieren können.
TomTom hat für die meisten betroffenen Geräte bereits Software-Updates veröffentlicht, mit denen die aus dem WNRO resultierenden Probleme verhindert werden. Falls Sie also Ihr Gerät regelmäßig aktualisieren, kann es gut sein, dass bereits ein Fix installiert worden ist.
Beim iPhone 5 ist ein Update erforderlich, um die präzise GPS-Ortung aufrechtzuerhalten und Funktionen zu nutzen, die auf dem korrekten Datum und der korrekten Uhrzeit basieren, einschließlich App Store, iCloud, E-Mail und Surfen im Internet.
Wenn du dein iPhone 5 nicht vor dem 3. November 2019 aktualisiert hast, musst du es vor dem Update mit einem Mac oder PC sichern und wiederherstellen, da Over-The-Air-Updates und iCloud-Backups nicht mehr funktionieren.
2038 – Ein Unglück kommt selten allein
War der erste GPS Rollover im Jahr 1999 noch ein Testfall für das Jahr 2000 Problem (y2k), ist der nächste Überlauf im selben Jahr wie das wahrscheinlich grösste Datumsproblem überhaupt, das Jahr 2038 Problem (y2k38). Bei GPS hatten wir schon zwei Zählerüberläufe, die Unixzeit wird im Jahr 2038 das erste mal an Grenzen stossen. Von dem her können wir dem GPS Week Rollover im Herbst ziemlich entspannt entgegenschauen, zuerst müssen wir den y2k38 Bug am 19. Januar 2038 „überleben“.