Synkronoituneisuus

Synkronoituneisuus tarkoittaa tilaa, jossa useat komponentit, signaalit tai tapahtumat noudattavat yhteistä ajoitusta. Tämä voi tarkoittaa samaa kellonaikaa tai tarkkaa suhdetta niiden välillä. Sitä tarvitaan, jotta järjestelmät toimivat johdonmukaisesti: tapahtumat tapahtuvat oikeassa järjestyksessä, ja aikaleimat ovat luotettavia.

Konteksteja ovat esimerkiksi hajautetut tietoverkot ja järjestelmät, joissa laitteet ovat erillään, sekä biologiset ja bioinspiroidut järjestelmät, joissa solu- tai yksilörytmit sopeuttavat toimintansa toistensa kanssa. Myös laboratoriotutkimuksissa ja mittauksissa pyritään tarkkaan ajoitukseen.

Käytännössä synkronointia voidaan toteuttaa keskitetysti tai hajautetusti. Keskitetty malli jakaa yhden referenssikellon kullekin laitteelle. Hajautetussa mallissa käytetään protokollia kuten NTP (Network Time Protocol) tai PTP (IEEE 1588) sekä konsensusmenetelmiä, joiden avulla verkon osat sovittavat oman aikansa referenssiin ja vähentävät mittausvirheitä.

Mittareita ovat aikaero (offset) kellojen välillä, viive (latenssi), jitter sekä kellotaajuuden poikkeama. Tavoitteena on minimoida offset ja virheet, jolloin synkronointi täyttää sovelluksessa vaaditun tarkkuuden, usein mikro- tai nanosekunttitasolla joissakin kriittisissä järjestelmissä.

Esimerkkejä sovelluksista ovat Internetin kellojen synkronointi NTP:n avulla, teollisuus- ja telekommunikaatiojärjestelmien synkronointi PTP:n kautta sekä audiovisuaalisen sisällön lip-sync ja monikanavainen tallennus. Sähköverkotkin hyödyntävät vaiheensynkronointia varmistaakseen vakaan ja turvallisen tuotannon.

Historiaan liittyy varhaisempia havaintoja rytmien yhteensopivuudesta sekä teoreettinen kehitys hajautetuissa järjestelmissä; nykyään synkronointia tutkitaan ja sovelletaan laajasti tietoliikenteessä, tietojärjestelmissä ja biotieteissä.