TKK | Tietoverkkolaboratorio | Julkaisut

Antti Gröhn: Clock Synchronization of Computer Test Network

Abstract of Master's Thesis

Demands of clock synchronization accuracy increase directly proportional to network capacity. In addition to actual data transmission also precise network performance measurements are conditional on accurate synchronization. From data transmissions point of view it may be sufficient that the phase of clock signal is identical in every network component. Performance measurements may also require synchronization of absolute time in every network element participating in the actual measurement process.

The goal of this thesis is to synchronize clocks of a test network well within one micro second bound. This requires planning and construction of a new synchronization system. Also some methods for measuring the achieved accuracy have to be considered.

During this thesis it became apparent that this goal won’t be fully reached using off-the-self PC hardware. Also the measurement of relative time difference between computers appeared to be a very challenging task. This is because the time management is done in the operating system. The upper bound of time difference can be estimated with methods described in this thesis. Also some future work is suggested in order to increase the achieved accuracy.

Antti Gröhn: Testiverkon kellosynkronointi

Diplomityön tiivistelmä

Vaatimukset tietoverkon laitteiden välisen synkronoinnin tarkkuudelle kasvavat suoraan suhteessa verkon siirtonopeuteen. Varsinainen tiedonsiirron ohella myös verkon suorituskyvyn mittaaminen edellyttää tarkkaa synkronointia. Tiedonsiirron kannalta voi olla riittävää, että laitteissa käytettävän kellosignaalin vaihe on identtinen ja tarkasti toistettavissa jokaisessa verkon laitteessa.

Verkon suorituskyvyn mittaaminen puolestaan edellyttää usein, että myös laitteissa ylläpidettävä absoluuttinen aika on yhtenevä vähintäänkin mittausta suorittavien verkkokomponenttien osalta.

Tämän työn tavoitteeksi asetettiin tietoverkkolaboratorion tiloissa sijaitsevan testiverkon kellojen synkronointi mikrosekunnin tarkkuudella. Tavoite edellyttää tarvittavan synkronointijärjestelmän suunnittelua ja rakentamista sekä luotettavien mittausmenetelmien kehittämistä saavutetun synkronoinnin tarkkuuden toteamiseksi. Asetettu tavoite osoittautui kuitenkin liian tiukaksi peruskokoonpanon omaaville PCtietokoneille.

Myös koneiden välisen aikapoikkeaman mittaaminen osoittautui haastavaksi ongelmaksi, koska ajan ylläpito suoritetaan periaatteessa kokonaan käyttöjärjestelmän toimenpitein. Poikkeaman yläraja on kuitenkin estimoitavissa tässä työssä esitettyjen menetelmien avulla. Työn lopussa esitetään mahdollisia ratkaisuja saavutetun poikkeaman pienentämiseksi.

Tietoverkkolaboratorio on nyt osa Tietoliikenne- ja tietoverkkotekniikan laitosta. Tällä sivulla oleva tieto voi olla vanhentunutta.