White Rabbit: Jagten på den perfekte tid

”Oh dear! Oh dear! I shall be late!”

Sådan udbryder den hvide kanin i Lewis Carrolls Alice i Eventyrland fra 1865, mens den haster afsted med sit lommeur som et absurd symbol på det moderne samfunds optagethed af effektivitet og punktlighed. 

I dag, mere end 150 år senere er lommeure for længst afløst af atomure, satellitsystemer og globale digitale netværk, som regulerer den kritiske infrastruktur i vores samfund ned på nanosekunder – altså milliarddele af et sekund. For alt fra mobiltelefoni og digitale betalinger til lufttrafik og avancerede forskningsanlæg er ultrapræcis synkronisering af tid afgørende for, at systemerne kan samarbejde, udveksle data og reagere på hændelser i den rigtige rækkefølge.

Skal tiden ned på jorden? 

I de fleste lande ligger ansvaret for at levere den officielle præcise tid hos nationale metrologiinstitutter. Tiden baseres typisk på atomure og er traditionelt blevet distribueret via radiosignaler og senere gennem satellitbaserede tjenester som GPS.

Men både radio- og satellitsignaler er sårbare over for forstyrrelser og manipulation. Derfor har de nordiske forsknings- og uddannelsesnetværk (NREN'er), de nationale metrologiinstitutter og NORDUnet indledt et pilotprojekt, der skal undersøge, om optiske fibernet kan bruges til at distribuere højpræcis tid mere robust og sikkert på tværs af landegrænser.

– NREN’erne er unikt positioneret til at drive udviklingen af innovative teknologier som terrestrisk distribution af højpræcis tid. Vi driver allerede omfattende fibernet og har stor erfaring med grænseoverskridende samarbejde og koordinering på tværs af forskellige standarder og geografiske forhold, siger Raimena Veisllari fra det norske forskningsnet Sikt, der er teknisk leder af det nordiske pilotprojekt.

White Rabbit ændrer spillereglerne

Muligheden for at distribuere tid med ekstrem præcision over lange afstande har rod i den såkaldte ”White Rabbit-Teknologi”, som er udviklet af partikelfysikere på CERN i 2008. Teknologien blev skabt som redskab til at synkronisere eksperimenter med ekstrem nøjagtighed og gør det muligt at synkronisere systemer med en præcision på under ét nanosekund.

I de senere år er teknologien blevet videreudviklet til brug på lange fiberforbindelser mellem lande. Det har fået NORDUnet, de nordiske NREN’er og metrologiinstitutterne i Danmark, Sverige, Norge og Finland til at gå sammen om at afprøve White Rabbit til grænseoverskridende distribution af præcis tid. Formålet er både at undersøge teknologiens muligheder og begrænsninger og at vurdere potentialet for at etablere en netværksbaseret tidsservice. Stadig flere forskningsområder er nemlig afhængige af præcis tidsstempling af data, og NREN’ernes internationale fibernet giver en oplagt platform til at distribuere højpræcis tid mellem forskningsinstitutioner og infrastrukturer på tværs af landegrænser. Et godt eksempel er EISCAT, en fællesnordisk forskningsinfrastruktur, hvor radaranlæg flere steder i Norden overvåger atmosfæren og nordlyset. Når flere radarer observerer det samme fænomen samtidig, er præcis tidsstempling afgørende for at kunne kombinere målingerne og forstå de processer, forskerne undersøger.

Hvis teknologien viser sig robust, vil den på sigt kunne bruges til at distribuere højpræcis tid til en lang række andre sektorer, herunder energi, telekommunikation, transport og sundhedsvæsen. For at nå så langt kræver det dog, at man først løser en række tekniske udfordringer.

Kan tid og data dele fiber?

Ved traditionel internettrafik bliver data opdelt i pakker, som kan omdirigeres eller gensendes efter behov. Det gør dataforsendelse robust over for fejl og afbrydelser, men betyder også, at den præcise rejsetid for hver pakke er mindre vigtig. 

Når man distribuerer tid med en præcision på under ét nanosekund, bliver selv mikroskopiske forsinkelser imidlertid afgørende, og derfor kan White Rabbit ikke bruge fibernettet på samme måde som almindelig internettrafik. Teknologien kræver en langt mere kontrolleret transport af signalerne for at bevare præcisionen og en vigtig del af pilotprojektet er at undersøge, om højpræcis tidsdistribution kan integreres i den eksisterende fiberinfrastruktur uden at påvirke den almindelige internettrafik.

Frem og tilbage er lige langt – og det er vigtigt

Normalt sendes internettrafik gennem et fiberpar, hvor den ene fiber håndterer trafik i den ene retning og den anden i den modsatte. Til almindelig datatrafik gør det ingen forskel, at de to fibre ikke er fuldstændig identiske. Men når præcisionen måles i nanosekunder, bliver selv små variationer afgørende. Hvis to fibre mellem København og Stockholm f.eks. afviger blot én meter i længde, vil signalerne opleve en tidsforskel på omkring fem nanosekunder. Det er uden betydning for almindelig internettrafik, men ikke for en tidsservice, der sigter mod en præcision på under ét nanosekund.

For at eliminere denne usikkerhed sender White Rabbit tidssignaler i begge retninger gennem den samme fiber. På den måde kan teknologien opnå den ekstremt høje præcision, som er nødvendig for at distribuere tid over lange afstande.

På vej mod en ny tidsinfrastruktur

Pilotprojektet løber gennem hele 2026 og involverer både de nordiske NREN’er, NORDUnet og de nationale metrologiinstitutter. Per juni 2026 er der allerede etableret en White Rabbit-baseret tidsinfrastruktur på mere end 2.600 kilometer, der forbinder forskningsnettene og metrologiinstitutterne i Danmark, Sverige, Norge og Finland. Infrastrukturens næste skridt er en udvidelse mod forskningsnet og tidsinfrastrukturer i resten af Nordeuropa.

I løbet af året vil partnerne gennemføre en række test og use cases, som skal give en bedre forståelse af teknologiens muligheder og bane vejen for en fremtidig permanent infrastruktur til distribution af højpræcis tid.

Adgang til stabile og præcise tids- og frekvenssignaler har mange anvendelser. Det spænder fra det forskningsnære (spektroskopi, geodæsi, geologi) til det mere praktiske, der handler om samfundets robusthed (lokalisering af GPS-jammere og overvågning af søkabler). Den nuværende pilot er det første skridt hen imod et mål om drift af en landsdækkende infrastruktur med tids- og frekvensdistribution, således som man har i landene omkring os. Martin Bech, Konstitueret Direktør i DeiC

Artiklen er skrevet på baggrund af artiklen: "Introducing a new paradigm for accurate time" som er udgivet af NORDUnet.