Đồng hồ trên điện thoại thông minh thường đúng tới khoảng vài chục mili giây hoặc tốt hơn so với giờ chuẩn quốc tế, vì nó liên tục tự chỉnh qua mạng internet (giao thức NTP), qua mạng di động và có khi qua tín hiệu vệ tinh định vị. Nếu để máy ngoại tuyến lâu ngày, bộ dao động thạch anh bên trong có thể trôi vài giây mỗi tuần hay mỗi tháng. Con số hiển thị lại là chuyện khác: màn hình chỉ cập nhật theo nhịp riêng, nên giây trên màn hình có thể lệch thêm một chút.
Bên trong điện thoại có một chiếc đồng hồ thạch anh
Giống đồng hồ đeo tay điện tử, điện thoại có một tinh thể thạch anh dao động đều. Bộ đếm trong máy cộng dồn các nhịp ấy để tính giờ. Thạch anh rất ổn định so với đồng hồ cơ, nhưng không hoàn hảo: tần số của nó thay đổi nhẹ theo nhiệt độ, tuổi linh kiện, và mỗi tinh thể sai lệch một chút so với giá trị danh định.
Một đồng hồ thạch anh bình thường có thể lệch cỡ vài giây đến chục giây mỗi tháng. Đồng hồ đeo tay rẻ tiền lệch nhiều hơn, loại tốt có bù nhiệt lệch ít hơn. Nếu điện thoại chỉ dựa vào thạch anh, sau một năm nó có thể sai cả phút. Thực tế không như vậy, vì điện thoại liên tục "hỏi giờ" từ bên ngoài.
Ba nguồn giờ bên ngoài
| Nguồn | Cách hoạt động | Độ chính xác điển hình |
|---|---|---|
| Internet (NTP) | Máy hỏi giờ từ máy chủ thời gian, tính bù thời gian truyền | Vài mili giây đến vài chục mili giây |
| Mạng di động | Nhà mạng gửi giờ kèm tín hiệu sóng | Tuỳ nhà mạng, thường tới mức giây |
| Vệ tinh định vị | Tín hiệu vệ tinh mang giờ từ đồng hồ nguyên tử | Rất cao, nhưng điện thoại thường chỉ dùng để định vị |
Hệ điều hành kết hợp các nguồn này, chọn nguồn đáng tin nhất tuỳ lúc. Khi bạn bật chế độ "đặt giờ tự động", điện thoại đang làm đúng việc đó.
NTP: hỏi giờ qua mạng mà không bị trễ
Hỏi giờ qua internet có một khó khăn: gói tin đi mất thời gian. Nếu máy chủ trả lời "bây giờ là 10:00:00,000" thì khi câu trả lời tới nơi, giờ thật đã trôi thêm vài chục mili giây.
Giao thức thời gian mạng NTP, do David L. Mills ở Đại học Delaware phát triển từ đầu thập niên 1980, giải bài toán này bằng một mẹo gọn gàng. Điện thoại ghi lại bốn mốc thời gian:
- Lúc nó gửi câu hỏi (theo đồng hồ của nó).
- Lúc máy chủ nhận câu hỏi (theo đồng hồ máy chủ).
- Lúc máy chủ gửi trả lời (theo đồng hồ máy chủ).
- Lúc nó nhận trả lời (theo đồng hồ của nó).
Từ bốn mốc này, máy tính ra được thời gian gói tin đi về, và giả định đường đi và đường về mất thời gian như nhau để suy ra độ lệch giữa hai đồng hồ. Giả định "đi về bằng nhau" là nguồn sai số chính: khi đường đi và đường về chênh lệch, kết quả lệch theo. Trên mạng tốt, NTP giữ đồng hồ trong khoảng vài mili giây đến vài chục mili giây so với giờ chuẩn.
Tầng bậc của những đồng hồ
Máy chủ thời gian được xếp theo tầng (stratum). Tầng 0 là đồng hồ nguyên tử hoặc máy thu vệ tinh. Tầng 1 là máy chủ nối trực tiếp với tầng 0. Tầng 2 hỏi giờ từ tầng 1, và cứ thế đi xuống. Điện thoại của bạn thường hỏi giờ từ một máy chủ ở tầng 2 hoặc 3, nhưng dòng thời gian ấy vẫn bắt nguồn từ đồng hồ nguyên tử ở tầng đầu.
Giờ chuẩn quốc tế từ đâu ra
Gốc của mọi chuỗi giờ là giờ phối hợp quốc tế UTC. UTC không do một chiếc đồng hồ nào giữ, mà được tính từ hàng trăm đồng hồ nguyên tử ở các viện đo lường trên thế giới. Mỗi viện duy trì một bản giờ quốc gia bám sát UTC, và nhiều máy chủ thời gian lấy giờ từ các bản ấy. Giờ Việt Nam là UTC cộng 7 giờ.
Vệ tinh: nguồn giờ chính xác nhất trong túi bạn
Mỗi vệ tinh định vị mang theo đồng hồ nguyên tử và phát tín hiệu có ghi thời điểm phát. Máy thu so thời điểm ấy với lúc nhận, nhân với tốc độ ánh sáng để tính khoảng cách tới vệ tinh. Vì ánh sáng đi khoảng 30 cm mỗi nano giây, hệ thống phải giữ giờ cực chuẩn để định vị chính xác tới mét.
Điều thú vị là để định vị, máy thu buộc phải giải ra luôn giờ chính xác, như một sản phẩm phụ. Các trạm gốc mạng di động, trung tâm dữ liệu và hệ thống điện thường dùng máy thu vệ tinh chuyên dụng để lấy giờ chuẩn tới micro giây. Điện thoại cũng giải được giờ ấy khi định vị, dù không phải máy nào cũng dùng nó để chỉnh đồng hồ hiển thị.
Khi nào đồng hồ điện thoại dễ sai
- Tắt chế độ giờ tự động rồi chỉnh tay: máy chỉ còn dựa vào thạch anh, trôi dần theo ngày.
- Ở lâu nơi không có mạng, như đi rừng, đi biển nhiều ngày ở chế độ máy bay.
- Đi qua múi giờ khác: giờ đúng nhưng có thể hiển thị sai múi nếu tắt tự động.
- Pin hết hoàn toàn: một số máy mất giờ cho tới khi kết nối lại.
Sai giờ không chỉ gây trễ hẹn. Nhiều ứng dụng ngân hàng, mã xác thực dùng một lần (OTP) theo thời gian và chứng chỉ bảo mật của trang web đều dựa vào giờ đúng. Đồng hồ lệch vài phút có thể khiến mã OTP bị từ chối hoặc trình duyệt báo lỗi kết nối bảo mật.
Thử tại nhà: đồng hồ của bạn lệch bao nhiêu
- Mở một trang web chuyên so giờ với giờ chuẩn trên máy tính hoặc điện thoại. Những trang này hiển thị độ lệch của thiết bị so với máy chủ của họ, thường tới phần trăm giây.
- Ghi lại độ lệch của điện thoại, máy tính, đồng hồ đeo tay.
- Với đồng hồ đeo tay hoặc đồng hồ treo tường, chỉnh đúng rồi đo lại sau một tuần. Chia độ lệch cho 7 là ra tốc độ trôi mỗi ngày.
Phép đo này cho bạn một con số cụ thể về chất lượng thạch anh trong đồng hồ nhà mình. Nhớ rằng chính trang web cũng bị ảnh hưởng bởi độ trễ mạng, nên chỉ tin tới cỡ vài phần trăm giây.
Góc nhìn hôm nay
Cách đây chưa lâu, người ta chỉnh đồng hồ theo bản tin thời sự hay tiếng chuông nhà thờ. Ngày nay, mỗi chiếc điện thoại âm thầm kết nối tới một chuỗi đồng hồ nguyên tử nhiều lần mỗi ngày. Hãy để chế độ giờ tự động bật: đó là cách đơn giản nhất để có giờ đúng tới mili giây mà không cần làm gì.
Câu hỏi thường gặp
Đồng hồ điện thoại có chính xác không?
Khi bật chế độ giờ tự động và có kết nối mạng, đồng hồ điện thoại thường đúng tới vài chục mili giây hoặc tốt hơn so với giờ chuẩn. Nếu tắt tự động hoặc ngoại tuyến lâu, nó có thể trôi vài giây mỗi tuần hay mỗi tháng.
Điện thoại lấy giờ từ đâu?
Từ máy chủ thời gian trên internet qua giao thức NTP, từ nhà mạng di động, và có thể từ tín hiệu vệ tinh định vị. Tất cả đều bắt nguồn từ đồng hồ nguyên tử.
NTP là gì?
NTP là giao thức thời gian mạng, giúp thiết bị đồng bộ đồng hồ qua internet. Nó dùng bốn mốc thời gian của một lần hỏi đáp để tính và bù thời gian gói tin đi đường, cho độ chính xác tới vài mili giây trên mạng tốt.
Vì sao đồng hồ sai làm mã OTP không dùng được?
Nhiều mã OTP được sinh dựa trên thời gian hiện tại, thường đổi mỗi 30 giây. Nếu đồng hồ điện thoại lệch nhiều so với máy chủ, mã sinh ra không khớp và bị từ chối.
Đồng hồ thạch anh lệch bao nhiêu mỗi tháng?
Thường từ vài giây đến khoảng chục giây mỗi tháng, tuỳ chất lượng và nhiệt độ. Đồng hồ có bù nhiệt hoặc tự đồng bộ qua sóng, qua mạng thì lệch ít hơn nhiều.
