Le temps est, ironiquement, une notions dont nous nous servons en permanence mais qui est impossible à saisir car personne n'a pu en formuler une définition universelle. La définition du temps varie selon l’époque, les civilisations et l'usage qu'il en est fait. Sa mesure par l'humanité remonte à des temps immémoriaux et sa définition fait, aujourd’hui encore l'objet encore débats même au sein de la communauté scientifique. Ainsi il existe nombre d'échelles de temps dont certaines ne sont plus utilisées depuis longtemps et d'autres ont toujours cours en ce début de 21e siècle… Pour les plus connues:

• Le Temps Atomique international ou TAI :
• Le Temps Universel: est basé la rotation terrestre (qui n'est pas rigoureusement constante du fait des effets de marées dus à l'attraction solaire et lunaire). Le Temps Universel est actuellement établi par les astronomes en observant des quasars et comporte plusieurs sous définitions et donc plusieurs sous-échelle dont la plus connue est l'échelle UT1 (correspond au Temps solaire moyen²⁾ ). Tant qu'à être dans le sujet une petite anecdote: aux alentours de 1820 il y avait exactement 86400 secondes SI dans un jour solaire moyen³⁾ . ;
• Le Temps Universel Coordonné (TUC) ou UTC pour Universal Coordinated Time (attention, le T et le U sont inversés dans l'acronyme) : échelle intermédiaire aux deux précédentes. Le temps UTC est basé sur le TAI auquel on ajoute ou retranche des secondes intercalaires pour qu'il soit à ± 0,9 secondes du temps UT1. Cette échelle de temps sert de référence pour établir l'heure dite « légale » encore appelée « temps civil » que nous utilisons dans la vie courante : à cette heure UTC un nombre d'heures compris entre 1 a 12 s'ajoute (est du méridien de Greenwich) ou se retranche (ouest du mérien de Greenwich) en fonction du fuseau horaire de votre localité sur la planète ;
• Le temps sidéral (n'est pas un temps à proprement parler) : la notion de jour sidéral (dure environ ~23,93 heures soit environ 23 heures 56 minutes) est également couramment utilisée en astronomie.
• Le temps GPS : vous serez peut être surpris d'apprendre que l'heure donnée par un satellite GPS est… fausse ! Le « zéro » du temps GPS était le 6 Janvier 1980 à minuit et correspondait exactement au temps UTC jusqu'au 1er Juillet 1981. Le « hic » est que le temps GPS n'est pas corrigé par des secondes intercalaires comme l'est le temps UTC, et doit être corrigé par le récepteur GPS:
  • devance actuellement (novembre 2012) le temps UTC de 16 secondes ;
  • retarde de 19 secondes sur le temps TAI ;
• Loran-C (Long Range Navigation time): très utilisé par les marins jusqu'à une époque récente ;
• Temps Terrestre: il s'agit d'une autre échelle de temps utilisée en astronomie. Le Temps Terrestre devance le TAI d'environ 32 secondes ;
• Temps Moyen de Greenwhich (GMT) : par abus de langage on assimile l'heure GMT avec l'heure UTC (UTC+0).

L'étude des échelles de temps est un sujet aussi passionnant que très vaste avec nombre de problématiques intéressantes et un très grand nombre de page Web traitent du sujet, malheureusement cela dépasse largement la portée de cet article. Aussi ne nous étendons pas plus longtemps sur le sujet et passons directement à la pratique. Rappelez-vous simplement qu'il existe plusieurs échelles de temps et, la prochaine fois que quelqu’un vous demande l'heure essayez de faire le petit calcul suivant et ajoutez “Temps Universel Coordonné” à votre réponse… surprise garantie

• France : retranchez 2 heures (heure d'été) ou 1 heure (heure d'hiver) à l'heure légale;
• Canada : ajoutez un nombre selon votre fuseau horaire et/ou en heure avancée. Le Conseil National pour la Recherche Canada (CNRC-NRC) fournit une carte avec les décalages par rapport à l'heure UTC en fonction de l'heure d'été et l'heure d'hiver. Ainsi si vous vivez au Nouveau-Brunswick vous devrez ajouter 4 heures à l'heure HAA (5 heures à l'heure HA), si vous vivez au Québec et dans la moitié est de l'Ontario il vous faudra ajouter 5h à l'heure HE (6 heures à l'heure HAE), et ainsi de suite.

L'heure légale des pays est généralement définie par des laboratoires nationaux dotés d'horloges atomiques ultra-précises (il est Les signaux horaires émis ont pour origine des horloges atomiques ultra-précises qui définissent le temps dit légal.

Un récepteur d'horloge radio-pilotée (un serveur NTP synchronisé sur CHU/WWV en est une même s'il est un peu gros qu'une montre) fonctionne de similaire à votre radio AM/FM que vous utilisez dans la vie de tous les jours. Le schéma exact varie selon le type de récepteur (amplification directe, superhétérodyne…) mais le principe à base est toujours le même : sélection-démodulation-amplification.

Une image valant mille mots, prenons une analogie:

1. Vous recevez plusieurs lettres en même temps dans votre boîte au lettre, cependant vous ne pouvez pas toutes les lire toutes les lire en même temps vous allez en choisir une en particulier ;
2. La lettre n'est pas directement visible vu qu'elle est enveloppée et il va donc falloir ouvrir l'enveloppe pour lire la lettre. La existe par ailleurs différentes manières d'envelopper la lettre et donc différentes manières pour ouvrir l'enveloppe ;
3. Étant donné que les lettres que vous recevez sont toutes écrites en très petits caractère, il va falloir prendre une loupe pour grossir le texte et être en mesure de le lire et donc d'interpréter le message contenu dans la lettre;

En radiophonie la démarche est grossièrement la même:

1. L'antenne du récepteur capte toutes les ondes électromagnétiques dans la plage de fréquences pour laquelle elle a été conçue. Elle « entend » donc simultanément plusieurs conversations (à l'instar de la boîte aux lettres qui reçoit plusieurs lettres en même temps);
2. Il faut donc isoler une conversation en particulier (choix d'une lettre à lire). Dans un récepteur radio la sélection d'une « conversation » s’effectue par ce que l'on appelle le sélecteur d'antenne ¹²⁾ et c'est sur ce dernier que vous jouez lorsque vous syntonisez (mot utilisé par les pros pour « réglez ») votre récepteur sur une fréquence d'émission donnée ;
3. Tout comme la lettre qui est enveloppée, le signal que vous souhaitez entendre a été lui aussi enveloppé (modulé en jargon radiophonique) pour pouvoir être transmis et il faut donc le démoduler pour pouvoir l'entendre.
4. La démodulation du signal est prise en charge par ce que l'on appelle tout naturellement un étage de démodulation ou démodulateur qui est dans les fait un circuit électronique plus ou moins complexe selon le type de récepteur radio et le type de modulation utilisée pour le signal radio reçu (comparable au type d'enveloppe utilisé pour la lettre).
5. A la sortie du démodulateur le signal original est retrouvé mais n'est pas encore audible car encore faible (lettre écrite en petits caractères dans l'analogie précédente) et il faut donc l'amplifier un peu comme s'il était grossi au travers d'une loupe en l'injectant dans un autre étage dit amplificateur;
6. Une fois amplifié, le signal est dirigé vers le haut parleur de votre récepteur radio pour que vous puissiez l'entendre;

Dans le cas de notre serveur NTP sur CHU, il s'agit exactement du même principe. La seule différence est que le signal démodulé/amplifié par l'étage de réception radio sera directement injecté à un ordinateur fonctionnant avec GNU/Linux par l'une de ses entrées audio au lieu d'être écouté sur un haut parleur. Sur ce même ordinateur GNU/Linux sera installé et configuré un serveur de temps NTP qui a la possibilité d'« écouter » sur une entrée audio pour analyser en quasi-temps réel¹³⁾ le signal de CHU/Canada reçu.

Pour l'étage radio il y a plusieurs possibilités:

1. un récepteur radio 100% cousu à la main (un étage radio-fréquences est une « œuvre artistique » délicate à concevoir et à réaliser…)
2. acheter un récepteur tout fait ;
3. utiliser une Software Defined Radio ou SDR (beaucoup trop chère pour ce petit projet) ;

Heureux « hasard » ! CHU émet en modulation d'amplitude sur trois fréquences : 3330 Khz, 7850 Khz et 14670 Khz autrement dit…. dans les ondes dites « courtes » (gamme de fréquence 3000-30 000 Khz) et que la totalité des petits récepteurs radio du commerce conçus pour cette gammes de fréquence est donc théoriquement en mesure de recevoir. Par ailleurs bien que CHU soit émise en bande latérale supérieure, la porteuse est présente supprimée aussi la station peut être reçue par n'importe que récepteur ondes courtes, qu'il soit doté un étage de réception en BLU/SSB (Bande Latérale Unique/Single Side Band) ou pas. Autrement dit: la quasi-totalité des récepteurs du marché, pour peu qu'ils soient suffisamment sensibles pour détecter la station bien évidemment. De plus n'ayant ni les moyens d'investir dans une SDR et ni les compétences en réception radio permettant de construire un récepteur, la seconde option a été retenue.

Pour les besoins de la cause une petite radio portative (une Tecsun PL-660 pour ne pas la nommer) gracieusement prêtée par un des membres de LinuQ a été utilisée. Ce n'est pas la seule possibilité ni la solution idéale, cette radio était la seule à portée de main à LinuQ à l'époque les expérimentations à l'origine de cet article ont été menées.

• Cela sera hélas toujours une rumeur tenace et pourtant…. et pourtant…. : un serveur NTP ne donnera jamais l'heure vraie même s'il est raccordé sur les meilleures horloges atomiques du monde. Il y a une raison fort simple: le temps a un caractère ponctuel et toute mesure va non seulement induire des latences mais également des incertitudes si minimes soient-elles.
• Toute horloge, même la meilleure du monde, a une dérive (son « tic-tac » n'est pas constant) et c'est également vrai pour les horloges atomiques. Ce qui est vrai avec une horloge atomique est encore plus vrai avec les ordinateurs qui disposent pour leur immense majorité d'oscillateurs à quartz…. Si elle n'est pas corrigée, la dérive de l'heure d'un ordinateur peut atteindre plusieurs secondes par an.

• Le fonctionnement de NTP repose à la base sur principes statistiques: son objectif est de corriger une dérive de l'heure d'un serveur à partir de références de temps fournies soit par d'autres serveurs situés sur un réseau local (LAN) ou distant (WAN), soit à partir d'horloges de références (horloge atomique, récepteur GPS, etc).

• De part sa nature statistique, une correction opérée par NTP est « lente » : plus le temps passe, plus NTP sera (en principe) en mesure d'affiner son analyse statistique et donc d'apporter une correction précise ¹⁴⁾ à l'heure locale d'un serveur. Il n'est pas rare qu'un serveur NTP mette plusieurs minutes à se synchroniser sur des serveurs NTP tiers ou des horloges de référence.

Plusieurs logiciels implémentent le protocole NTP, tant au niveau de la partie client que la partie serveur. Parmi ces derniers citons l'implémentation de référence réalisée par le NTP project (Université du Delaware) qui est présente dans nombre de distributions Linux. En date de novembre 2012, l'implémentation de référence supporte la version 4 du protocole telle que définie dans la RFC 5905 tout en restant compatible avec les versions antérieures définies respectivement dans les RFC 1305 pour la version 3, RFC 1119 pour la version 2 et RFC 1059 pour la version 1. Dans le reste de cet article c'est à cette implémentation de référence à laquelle il est fait allusion.

<label_boite_information> Information </label_boite_information>

Il existe par ailleurs un sous-ensemble de NTP connu sous le nom de SNTP (Simple Network Time Protocol) qui est documenté actuellement par la RFC 5905. La différence entre l'implémentation complète et l'implémentation simplifiée est qu'un serveur SNTP ne peut pas « digérer » plusieurs sources d'information et qu'il ne dispose donc pas d'algorithmes mitigation ¹⁵⁾ . Aussi est-il recommandé de n'utiliser un serveur SNTP que sur des serveurs dits de strate 1 et donc directement raccordés à une horloge de référence (strate 0). Théoriquement il est impossible de distinguer un serveur SNTP d'un serveur NTP à moins qu'il se signale comme tel au niveau de la référence de temps utilisée. Ce qui est vrai pour le serveur est aussi vrai pour le client: seul un seul serveur pourra être interrogé…

Le démon NTP étant une implémentation multiplateforme (Linux, *BSD et autres systèmes Unix), il ne sait se servir que d'Open Sound System pour capturer un flux audio et ne connait donc aucunement l'interface Advanced Linux Sound Architecture (ALSA) qui est désormais l'interface audio standard ¹⁶⁾ des systèmes Linux. Open Sound est cependant disponible sur les systèmes Linux de deux manières :

• Nativement en téléchargeant et installant le nécessaire depuis le site web de 4Front Technologies ;
• En utilisant l'émulation Open Sound proposée par ALSA.

La version native d'Open Sound ne supportant qu'un nombre très limité de modèles de périphériques audio et nécessitant quelques opérations additionnelles, le choix a été d'utiliser l'émulation OSS d'ALSA.¹⁷⁾. La première étape consiste à vérifier que l’interface ALSA soit supportée sur votre distribution Linux ce qui devrait normalement être le cas, à moins vous n'utilisiez une distribution Linux ésotérique ou que vous ayez reconfiguré/reconstruit votre noyau. Si l'interface ALSA est supportée, il existe un répertoire nommé asound dans le répertoire /proc:

<pre<noinclude></noinclude> class=“terminal”>~# ls /proc -ls /proc</pre<noinclude></noinclude»

<pre<noinclude></noinclude> class=“resultatterminal”> dr-xr-xr-x 7 root root 0 Nov 28 20:53 asound </pre<noinclude></noinclude»

Il faut vérifier ensuite si le matériel audio (« carte son ») est détecté et reconnu par ALSA et donc consulter le pseudo-fichier /proc/asound/cards :

<pre<noinclude></noinclude> class=“terminal”>~# cat /proc/asound/cards</pre<noinclude></noinclude»

<pre<noinclude></noinclude> class=“resultatterminal”> 0 [D2X ]: AV200 - Xonar D2X Asus Virtuoso 200 at 0xc000, irq 16 1 [Generic ]: HDA-Intel - HD-Audio Generic HD-Audio Generic at 0xfbe40000 irq 70 2 [U0x41e0x30d3 ]: USB-Audio - USB Device 0x41e:0x30d3 USB Device 0x41e:0x30d3 at usb-0000:00:1a.0-1.5, full speed </pre<noinclude></noinclude»

Cela n'est pas très clairement indiqué par /proc/asound/cards mais le troisième périphérique audio est ici dongle USB Creative SoundBlaster Live:

<pre<noinclude></noinclude> class=“terminal”>~# lsusb</pre<noinclude></noinclude»

<pre<noinclude></noinclude> class=“resultatterminal”> (…) Bus 008 Device 001: ID 1d6b:0003 Linux Foundation 3.0 root hub Bus 004 Device 005: ID 041e:30d3 Creative Technology, Ltd Sound Blaster Play! Bus 005 Device 007: ID 046d:c517 Logitech, Inc. LX710 Cordless Desktop Laser </pre<noinclude></noinclude»

L'activation de l'émulation OSS dans Alsa est fort simple : il suffit d'insérer le module noyau snd-pcm-oss (les autres modules nécessaires seront alors automatiquement chargés).

<pre<noinclude></noinclude> class=“terminal”> ~# modprobe snd-pcm-oss</pre<noinclude></noinclude»

<pre<noinclude></noinclude> class=“resultatterminal”> </pre<noinclude></noinclude»