Valokuitulinkillä tietoverkon tahdistus nanosekunnin tarkkuuteen

19.12.2016

VTT on tutkinut ajan siirtoa tietoliikenneverkoissa tarkkaakin tarkemmalla, ns. White Rabbit -tekniikalla yhdessä Alankomaiden ja Ruotsin metrologialaitosten, VSL:n ja SP:n kanssa. VTT myös mittasi maailman pisimmän, 1000 kilometrin White Rabbit -valokuituyhteyden CSC:n FUNET DWDM -verkossa Espoosta Kajaaniin ensimmäisen kerran kaksi vuotta sitten. Valokuitulinkillä voidaan synkronoida tietoverkko alle nanosekunnin epävarmuudella sekä verrata atomikelloja toisiinsa tarkemmin kuin nykyään laajasti käytössä olevilla satelliittivertailuilla.

VTT:n MIKES Metrologian ylläpitämää Suomen aikaa UTC(MIKE) jaetaan pääasiassa täsmällisen aikatiedon välittämiseen tarkoitetun NTP-protokollan kautta tietoverkoissa/internetissä - näin päästään parhaimmillaan 1 millisekunnin epävarmuuteen.

Uudempi CERN:in kehittämä White Rabbit -teknologia perustuu PTP (Precision Time Protocol) -protokollaan, ja sillä päästään jopa 1 nanosekuntiin tai pienempään epävarmuuteen. White Rabbit -yhteys vaatii valokuituyhteyden WR-päätelaitteiden välille.

"1000 kilometrin, Espoosta Kajaaniin olevan WR-yhteyden epävarmuudeksi arvioidaan 2 nanosekuntia sadan päivän mittausjakson aikana", kertoo erikoistutkija Anders Wallin VTT:ltä.

Virallinen aika, jota ylläpidetään Espoossa, pysyy tyypillisesti n. +/-5 nanosekuntia laskennallisesta UTC-maailmanajasta.

Uudet 5G-verkot tulevat vaatimaan synkronointia yhden mikrosekunnin tai pienemmällä epävarmuudella. Myös älykkäät sähköverkot edellyttävät synkronointia mikrosekunnin tai pienemmällä epävarmuudella.

Eurooppalaisten metrologiainstituuttien yhdistyksen, EURAMETin rahoittamassa, jo päättyneessä NEAT-FT -hankkeessa selvitettiin valokuidussa tapahtuvan ajan ja taajuuden siirron suorituskyvyn rajat. Lisäksi rakennettiin aika- ja taajuuslinkkejä Euroopassa valittujen laboratorioiden välille sekä mitattiin näiden suorituskykyä. Suomen lisäksi toinen WR-yhteys, 137 kilometriä, toteutettiin Delftin ja Amsterdamin välille Hollantiin.

Käytetyn White Rabbit -teknologian tarkka ajansiirto perustuu edestakaisen viiveen mittaukseen ja tästä yhdensuuntaisen viiveen arvioon. Mittaus perustuu tarkkaan raudalla toteutettuun pakettien aikaleimaukseen sekä päätelaitteiden taajuussiirtoon. White Rabbit -käyttäjiä löytyy nykyään useilta eri tieteenaloilta, missä tarvitaan tarkkaa aikasynkronointia tiedonkeruuseen tai ohjaukseen.

VTT on seuraavaksi rakentamassa WR-synkronointiverkkoa tarkkaa aikaa vaativille asiakkaille ja yhteistyökumppaneille, esimerkiksi Aalto-yliopiston Metsähovin radio-observatorioon. Synkronointiverkon sovelluksia voivat olla myös synkronoituun tukiasemaverkkoon perustuva, satelliittivapaa-navigointi tai hajautettu passiivitutka.

Julkaisu verkossa: http://dx.doi.org/10.1109/TUFFC.2016.2518122

Asiakaspalvelu
Sähköpostiinfo@vtt.fi
Puhelin020 722 7070
Avoinna arkisin klo 9.00 - 11.00 ja 12.00 - 15.00