การถ่ายโอนเวลาและความถี่เป็นวิธีการที่หลายๆ สถานีใช้เวลาอ้างอิงหรือความถี่ที่แม่นยำร่วมกัน เทคนิคนี้มักใช้ในการสร้างและเผยแพร่มาตราเวลามาตรฐาน เช่นเวลาอะตอมสากล (TAI) การถ่ายโอนเวลาช่วยแก้ปัญหาต่างๆ เช่น หอดูดาวทางดาราศาสตร์ที่ใช้ในการเชื่อมโยงแสงวาบหรือปรากฏการณ์อื่นๆ ที่สังเกตได้เข้าด้วยกัน รวมถึงเสาสัญญาณโทรศัพท์มือถือที่ใช้ในการประสานงานการส่งต่อสัญญาณเมื่อโทรศัพท์เคลื่อนที่จากเซลล์ หนึ่ง ไปยังอีกเซลล์หนึ่ง

มีการพัฒนาเทคนิคต่างๆ มากมาย โดยส่วนใหญ่เป็นการถ่ายโอนการซิง โครไนซ์นาฬิกาอ้างอิง จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง ซึ่งมักจะทำในระยะทางไกล ความแม่นยำที่เข้าใกล้หนึ่งนาโนวินาทีทั่วโลกนั้นถือว่าคุ้มค่าในเชิงเศรษฐกิจสำหรับแอปพลิเคชันหลายอย่าง ระบบนำทางด้วยคลื่นวิทยุถูกนำมาใช้เป็นระบบถ่ายโอนเวลาบ่อยครั้ง

ในบางกรณี จะมีการวัดหลายครั้งในช่วงเวลาหนึ่ง และจะกำหนดการซิงโครไนซ์เวลา ที่แน่นอนในภายหลัง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การซิงโครไนซ์เวลาได้สำเร็จโดยใช้ กล้องโทรทัศน์วิทยุ สองตัว เพื่อรับฟังพัลซาร์โดยการถ่ายโอนเวลาทำได้โดยการเปรียบเทียบค่าชดเชยเวลาของสัญญาณพัลซาร์ที่ได้รับ

ตัวอย่างของเทคนิคการถ่ายโอนเวลาและความถี่ ได้แก่:

• วิธีการสังเกตการณ์พร้อมกัน:
  • การสังเกต เฟสคลื่นพาหะ พร้อมกันของ สัญญาณ GNSS (เช่นGPS ) ^{[ 1 ] [ 2 ]}
  • การถ่ายโอนเวลาโดยการสังเกตการส่งสัญญาณโทรทัศน์ พร้อมกัน ^{[ 3 ]}
  • การถ่ายโอนเวลาโดยการสังเกตสัญญาณดาราศาสตร์วิทยุ พร้อมกัน
• วิธีการถ่ายโอนแบบสองทาง:
  • การถ่ายโอนเวลาและความถี่ผ่านดาวเทียมแบบสองทาง
• วิธีการเครือข่าย:
  • โปรโตคอลเวลาเครือข่าย
  • โปรโตคอลเวลาที่แม่นยำ

ในระบบการถ่ายโอนเวลาแบบทางเดียว ปลายด้านหนึ่งจะส่งเวลาปัจจุบันผ่านช่องทางการสื่อสารไปยังผู้รับหนึ่งรายหรือมากกว่า^{[ 4 ] : 116} เมื่อได้รับข้อความ ผู้รับจะถอดรหัสข้อความ และรายงานเวลา หรือปรับนาฬิกาภายในเครื่องซึ่งสามารถรายงานเวลาค้างระหว่างการรับข้อความได้ ข้อดีของระบบทางเดียวคือ ระบบเหล่านี้มีความเรียบง่ายทางเทคนิคและให้บริการผู้รับได้หลายราย เนื่องจากผู้ส่งไม่ทราบว่ามีผู้รับอยู่

ข้อเสียหลักของระบบถ่ายโอนเวลาแบบทางเดียวคือความล่าช้าในการแพร่กระจายของช่องทางการสื่อสารจะไม่ได้รับการชดเชย ยกเว้นในระบบขั้นสูงบางระบบ ตัวอย่างของระบบถ่ายโอนเวลาแบบทางเดียว ได้แก่ นาฬิกาบนโบสถ์หรืออาคารในเมืองและการตีระฆังบอกเวลา ลูกบอลบอกเวลาสัญญาณนาฬิกาวิทยุเช่นLORAN , DCF77และMSFและสุดท้ายคือระบบระบุตำแหน่งทั่วโลก (GPS)ซึ่งใช้การถ่ายโอนเวลาแบบทางเดียวหลายครั้งจากดาวเทียมหลายดวง พร้อมด้วยข้อมูลตำแหน่งและวิธีการชดเชยความล่าช้าขั้นสูงอื่นๆ เพื่อให้ตัวรับสัญญาณสามารถชดเชยข้อมูลเวลาและตำแหน่งได้แบบเรียลไทม์

ในระบบการถ่ายโอนเวลาแบบสองทาง คู่สนทนาทั้งสองจะส่งและรับข้อความของกันและกัน ดังนั้นจึงทำการถ่ายโอนเวลาแบบทางเดียวสองครั้งเพื่อกำหนดความแตกต่างระหว่างนาฬิการะยะไกลและนาฬิกาภายใน^{[ 4 ] : 118} ผลรวมของความแตกต่างของเวลาเหล่านี้คือความล่าช้าในการเดินทางไปกลับระหว่างโหนดทั้งสอง มักจะถือว่าความล่าช้านี้กระจายอย่างสม่ำเสมอระหว่างทิศทางระหว่างคู่สนทนา ภายใต้สมมติฐานนี้ ครึ่งหนึ่งของความล่าช้าในการเดินทางไปกลับคือความล่าช้าในการแพร่กระจายที่จะต้องได้รับการชดเชย ข้อเสียคือความล่าช้าในการแพร่กระจายแบบสองทางจะต้องได้รับการวัดและใช้ในการคำนวณการแก้ไขความล่าช้า ฟังก์ชันนั้นสามารถนำไปใช้ในแหล่งอ้างอิง ซึ่งในกรณีนี้ความจุของแหล่งจะจำกัดจำนวนลูกค้าที่สามารถให้บริการได้ หรือโดยซอฟต์แวร์ในแต่ละลูกค้าNISTให้บริการอ้างอิงเวลาแก่ผู้ใช้คอมพิวเตอร์บนอินเทอร์เน็ต^{[ 5 ]}โดยอิงจากแอปเพล็ต Java ที่โหลดโดยแต่ละลูกค้า^{[ 6 ]}ระบบการถ่ายโอนเวลาและความถี่ผ่านดาวเทียมแบบสองทาง (TWSTFT) ที่ใช้ในการเปรียบเทียบระหว่างห้องปฏิบัติการเวลาบางแห่งใช้ดาวเทียมเป็นลิงก์ทั่วไประหว่างห้องปฏิบัติการโปรโตคอลเวลาเครือข่ายใช้ข้อความแบบแพ็กเก็ตผ่านเครือข่าย IP

ในอดีตการกำหนดลองจิจูดด้วยโทรเลขเป็นวิธีสำคัญในการเชื่อมต่อสองจุด สามารถใช้ได้ทั้งแบบทางเดียวหรือสองทาง โดยแต่ละหอดูดาวอาจแก้ไขเวลาหรือตำแหน่งของอีกฝ่ายได้ วิธี การโทรเลขในศตวรรษที่ 19 ได้กำหนดเทคนิคหลายอย่างที่ใช้ในยุคปัจจุบัน รวมถึงการคำนวณความล่าช้าของเวลาไป-กลับและการซิงโครไนซ์เวลาในช่วง 15 ถึง 25 มิลลิวินาที^{[ 7 ]}

ความแตกต่างของเวลาระหว่างนาฬิกาสองเรือนอาจกำหนดได้โดยการเปรียบเทียบนาฬิกาแต่ละเรือนกับสัญญาณอ้างอิงทั่วไปที่สามารถรับได้ที่ทั้งสองไซต์พร้อมกัน^{[ 8 ]} ตราบใดที่สถานีปลายทางทั้งสองได้รับสัญญาณดาวเทียมเดียวกันในเวลาเดียวกัน ความแม่นยำของแหล่งสัญญาณจึงไม่สำคัญ ลักษณะของสัญญาณที่ได้รับไม่สำคัญ แม้ว่าระบบกำหนดเวลาและนำทางที่มีให้บริการอย่างแพร่หลาย เช่น GPS หรือ LORAN จะสะดวกก็ตาม

ความแม่นยำของเวลาที่ถ่ายโอนด้วยวิธีนี้โดยทั่วไปคือ 1–10 ns ^{[ 9 ]}

นับตั้งแต่การถือกำเนิดของ GPS และ ระบบ นำทางด้วยดาวเทียม อื่นๆ การกำหนดเวลาที่แม่นยำสูงแต่ราคาไม่แพงก็มีให้บริการจากเครื่องรับ GNSS เชิงพาณิชย์จำนวนมาก การออกแบบระบบเริ่มต้นคาดหวังความแม่นยำในการกำหนดเวลาทั่วไปที่ดีกว่า 340 นาโนวินาทีโดยใช้ "โหมดหยาบ" ระดับต่ำ และ 200 นาโนวินาทีในโหมดความแม่นยำ^{[ 10 ]} เครื่องรับ GPS ทำงานโดยการวัดเวลาการเดินทางของสัญญาณที่ได้รับจากดาวเทียมหลายดวงอย่างแม่นยำ ระยะทางเหล่านี้เมื่อรวมกันทางเรขาคณิตกับข้อมูลวงโคจรที่แม่นยำจะระบุตำแหน่งของเครื่องรับ การกำหนดเวลาที่แม่นยำเป็นพื้นฐานสำหรับตำแหน่ง GPS ที่ถูกต้อง เวลาจากนาฬิกาอะตอมบนดาวเทียมแต่ละดวงจะถูกเข้ารหัสลงในสัญญาณวิทยุ เครื่องรับจะกำหนดว่าได้รับสัญญาณช้ากว่าที่ส่งไปเท่าใด ในการทำเช่นนี้ นาฬิกาท้องถิ่นจะถูกแก้ไขให้ตรงกับเวลาของนาฬิกาอะตอม GPS โดยการแก้ปัญหาสามมิติและเวลาโดยอิงจากสัญญาณดาวเทียมสี่ดวงขึ้นไป^{[ 11 ]} การปรับปรุงอัลกอริทึมทำให้เครื่องรับ GPS ราคาประหยัดสมัยใหม่จำนวนมากบรรลุความแม่นยำที่ดีกว่า 10 เมตร ซึ่งหมายถึงความแม่นยำในการกำหนดเวลาประมาณ 30 นาโนวินาที การอ้างอิงเวลาในห้องปฏิบัติการโดยใช้ GPS สามารถทำความแม่นยำได้ถึง 10 ns เป็นประจำ^{[ 12 ]}

• บริการระบบการหมุนและการอ้างอิงโลกสากล
• โปรโตคอลเวลาที่แม่นยำ
• การซิงโครไนซ์
• การวัดเวลาและความถี่
• สัญญาณเวลา
• การซิงโครไนซ์เวลาในอเมริกาเหนือ