โปรโตคอลเวลาที่แม่นยำ


โปรโตคอลการซิงโครไนซ์เวลาเครือข่าย

Precision Time Protocol ( PTP )เป็นโปรโตคอลสำหรับการซิงโครไนซ์นาฬิกาทั่วทั้งเครือข่ายคอมพิวเตอร์ด้วยความแม่นยำ ที่ค่อนข้างสูง จึงอาจมีความแม่นยำสูงได้ ในเครือข่ายพื้นที่ท้องถิ่น (LAN) ความแม่นยำอาจต่ำกว่าไมโครวินาที ทำให้เหมาะสำหรับระบบการวัดและการควบคุม[1] PTP ใช้ในการซิงโครไนซ์ธุรกรรมทางการเงิน การส่งสัญญาณ เสาโทรศัพท์มือถืออาร์เรย์อะคูสติกใต้ทะเลและเครือข่ายที่ต้องการเวลาที่แม่นยำแต่ขาดการเข้าถึงสัญญาณนำทางด้วยดาวเทียม[ จำเป็นต้องอ้างอิง ]

IEEE 1588-2002ซึ่งเป็นเวอร์ชันแรกของ PTP ได้รับการเผยแพร่ในปี 2002 IEEE 1588-2008หรือที่รู้จักในชื่อ PTP เวอร์ชัน 2 นั้นไม่เข้ากันได้กับเวอร์ชัน 2002 IEEE 1588-2019ได้รับการเผยแพร่ในเดือนพฤศจิกายน 2019 และมีการปรับปรุงความเข้ากันได้กับเวอร์ชัน 2008 IEEE 1588-2008 มี แนวคิด โปรไฟล์ที่กำหนดพารามิเตอร์และตัวเลือกการทำงานของ PTP มีการกำหนดโปรไฟล์ต่างๆ มากมายสำหรับแอปพลิเคชันต่างๆ รวมถึงโทรคมนาคมการจ่ายพลังงานไฟฟ้าและการใช้งานโสตทัศน์IEEE 802.1ASเป็นการปรับเปลี่ยน PTP ที่เรียกว่า gPTP เพื่อใช้กับAudio Video Bridging(AVB) และTime-Sensitive Networking(TSN)

ประวัติศาสตร์

ตามที่ John Eidson ซึ่งเป็นผู้นำความพยายามสร้างมาตรฐาน IEEE 1588-2002 ได้กล่าวไว้ว่า "IEEE 1588 ถูกออกแบบมาเพื่อเติมเต็มช่องว่างที่โปรโตคอลหลักทั้งสองตัว ได้แก่NTPและGPS ไม่สามารถตอบสนองได้ IEEE 1588 ออกแบบมาสำหรับระบบภายในที่ต้องการความแม่นยำเกินกว่าที่ NTP สามารถทำได้ นอกจากนี้ยังออกแบบมาสำหรับแอปพลิเคชันที่ไม่สามารถแบกรับต้นทุนของตัวรับ GPSที่แต่ละโหนดได้ หรือไม่สามารถเข้าถึงสัญญาณ GPS ได้" [2]

PTP ถูกกำหนดไว้เดิมในมาตรฐาน IEEE 1588-2002 ซึ่งมีชื่ออย่างเป็นทางการว่า Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systemsและเผยแพร่ในปี 2002 ในปี 2008 IEEE 1588-2008 ได้รับการเผยแพร่เป็นมาตรฐานที่แก้ไขใหม่ ซึ่งเรียกอีกอย่างว่า PTP เวอร์ชัน 2 (PTPv2) โดยมาตรฐานนี้ปรับปรุงความแม่นยำ ความแม่นยำ และความทนทาน แต่ไม่สามารถใช้งานร่วมกับเวอร์ชันดั้งเดิมในปี 2002 ได้[3] IEEE 1588-2019 ได้รับการเผยแพร่ในเดือนพฤศจิกายน 2019 [4]เรียกกันอย่างไม่เป็นทางการว่าPTPv2.1และมีการปรับปรุงที่เข้ากันได้กับเวอร์ชันดั้งเดิมในปี 2008 [5]

สถาปัตยกรรม

มาตรฐาน IEEE 1588 อธิบายสถาปัตยกรรมมาสเตอร์-สเลฟแบบลำดับชั้น สำหรับการแจกจ่ายสัญญาณ นาฬิกา ซึ่งประกอบด้วยเซ็กเมนต์เครือข่าย หนึ่งเซ็กเมนต์ขึ้นไป และนาฬิกาหนึ่งตัวขึ้นไปนาฬิกาธรรมดาคืออุปกรณ์ที่มีการเชื่อมต่อเครือข่ายเดียวซึ่งเป็นทั้งแหล่งที่มาหรือจุดหมายปลายทางสำหรับการอ้างอิงการซิงโครไนซ์ แหล่งที่มาเรียกว่าลีดเดอร์หรือที่เรียกว่ามาสเตอร์ และจุดหมายปลายทางเรียก ว่า ฟอลโลว์ หรือที่ เรียกว่าสเลฟ นาฬิกาขอบเขตมีการเชื่อมต่อเครือข่ายหลายรายการและซิงโครไนซ์เซ็กเมนต์เครือข่ายหนึ่งไปยังอีกเซ็กเมนต์หนึ่ง ลีดเดอร์การซิงโครไนซ์เพียงตัวเดียวจะถูกเลือกหรือเลือกสำหรับแต่ละเซ็กเมนต์เครือข่าย การอ้างอิงเวลาหลักเรียกว่าแกรนด์มาสเตอร์ [ 6]

สถาปัตยกรรม PTP ที่ค่อนข้างเรียบง่ายประกอบด้วยนาฬิกาธรรมดาบนเครือข่ายเซกเมนต์เดียวโดยไม่มีนาฬิกาขอบเขต แกรนด์มาสเตอร์จะถูกเลือกและนาฬิกาอื่นๆ ทั้งหมดจะซิงโครไนซ์กับแกรนด์มาสเตอร์นั้น

IEEE 1588-2008 แนะนำนาฬิกาที่เชื่อมโยงกับอุปกรณ์เครือข่ายที่ใช้ในการส่งข้อความ PTP นาฬิกาโปร่งใส จะ ปรับเปลี่ยนข้อความ PTP ในขณะที่ข้อความผ่านอุปกรณ์[7] ค่าประทับเวลาในข้อความจะได้รับการแก้ไขตามเวลาที่ใช้ในการผ่านอุปกรณ์เครือข่าย โครงร่างนี้ปรับปรุงความแม่นยำในการแจกจ่ายโดยชดเชยความแปรปรวนในการจัดส่งทั่วทั้งเครือข่าย

โดยทั่วไป PTP จะใช้ ยุคเดียวกับเวลา Unix (เริ่มวันที่ 1 มกราคม 1970) [a]ในขณะที่เวลา Unix อิงตามเวลาสากลเชิงพิกัด (UTC) และขึ้นอยู่กับวินาทีอธิกสุรทิน PTP อิงตามเวลาอะตอมสากล (TAI) แกรนด์มาสเตอร์ของ PTP จะแจ้งค่าออฟเซ็ตปัจจุบันระหว่าง UTC และ TAI เพื่อให้สามารถคำนวณ UTC ได้จากเวลา PTP ที่ได้รับ

รายละเอียดพิธีการ

การซิงโครไนซ์และการจัดการระบบ PTP ทำได้โดยการแลกเปลี่ยนข้อความผ่านสื่อการสื่อสาร เพื่อจุดประสงค์นี้ PTP จึงใช้ประเภทข้อความต่อไปนี้

  • ข้อความSync , Follow_Up , Delay_ReqและDelay_Resp จะถูกใช้โดยนาฬิกา ธรรมดาและ นาฬิกา ขอบเขตและสื่อสารข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับเวลาที่ใช้ในการซิงโครไนซ์นาฬิกาทั่วทั้งเครือข่าย
  • Pdelay_Req , Pdelay_RespและPdelay_Resp_Follow_Upถูกใช้โดย นาฬิกา โปร่งใสเพื่อวัดความล่าช้าในสื่อการสื่อสารเพื่อให้ระบบสามารถชดเชยได้ นาฬิกา โปร่งใสและข้อความที่เกี่ยวข้องเหล่านี้ไม่มีอยู่ในมาตรฐาน IEEE 1588-2002 PTPv1 ดั้งเดิม แต่ถูกเพิ่มเข้ามาใน PTPv2
  • ข้อความ ประกาศจะถูกใช้โดยอัลกอริทึมนาฬิกาหลักที่ดีที่สุดใน IEEE 1588-2008 เพื่อสร้างลำดับชั้นของนาฬิกาและเลือกมาสเตอร์[b ]
  • ข้อความ การจัดการใช้โดยการจัดการเครือข่ายเพื่อตรวจสอบ กำหนดค่า และบำรุงรักษาระบบ PTP
  • ข้อความ สัญญาณใช้สำหรับการสื่อสารที่ไม่สำคัญต่อเวลาระหว่างนาฬิกา ข้อความสัญญาณได้รับการแนะนำใน IEEE 1588-2008

ข้อความจะถูกแบ่งประเภทเป็นข้อความเหตุการณ์และข้อความทั่วไป ข้อความ เหตุการณ์มีความสำคัญด้านเวลาเนื่องจากความแม่นยำในการประทับเวลาการส่งและการรับส่งจะส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำในการแจกจ่ายนาฬิกาSync , Delay_Req , Pdelay_ReqและPdelay_respเป็นข้อความเหตุการณ์ ข้อความ ทั่วไป เป็น หน่วยข้อมูลโปรโตคอลทั่วไปเนื่องจากข้อมูลในข้อความเหล่านี้มีความสำคัญต่อ PTP แต่การประทับเวลาการส่งและการรับส่งนั้นไม่สำคัญ ข้อความ Announce , Follow_Up , Delay_Resp , Pdelay_Resp_Follow_Up , ManagementและSignalingเป็นสมาชิกของคลาสข้อความทั่วไป[8] : ข้อ 6.4 

การขนส่งข้อความ

ข้อความ PTP อาจใช้User Datagram Protocol over Internet Protocol (UDP/IP) สำหรับการขนส่ง IEEE 1588-2002 ใช้การขนส่งIPv4 เท่านั้น [9] : ภาคผนวก D แต่ได้รับการขยายให้รวมถึงIPv6ใน IEEE 1588-2008 แล้ว[8] : ภาคผนวก F ใน IEEE 1588-2002 ข้อความ PTP ทั้งหมดจะถูกส่งโดยใช้ การส่งข้อความ แบบมัลติคาสต์ในขณะที่ IEEE 1588-2008 แนะนำตัวเลือกสำหรับอุปกรณ์เพื่อเจรจา การส่งข้อมูล แบบยูนิคาสต์ตามพอร์ตต่อพอร์ต[8] : มาตรา 16.1 การส่งข้อมูลแบบมัลติคาสต์ใช้ การกำหนดที่อยู่ มัลติคาสต์ IPซึ่งที่อยู่กลุ่มมัลติคาสต์ได้รับการกำหนดไว้สำหรับ IPv4 และ IPv6 (ดูตาราง) [8] : ภาคผนวก D และ E  ข้อความ เหตุการณ์สำคัญด้านเวลา(Sync, Delay_req, Pdelay_Req และ Pdelay_Resp) จะถูกส่งไปยังพอร์ตหมายเลข 319 ข้อความ ทั่วไป (Announce, Follow_Up, Delay_Resp, Pdelay_Resp_Follow_Up, การจัดการและการส่งสัญญาณ) จะใช้พอร์ตหมายเลข 320 [8] : ข้อ 6.4 

ที่อยู่กลุ่มมัลติคาสต์
ข้อความIPv4IPv6IEEE 802.3 อีเทอร์เน็ต[8] : ภาคผนวก F  [c]พิมพ์
ข้อความทั้งหมดยกเว้นข้อความหน่วงเวลาของเพื่อน224.0.1.129 [ง]FF0x::181 [จ]01-1B-19-00-00-00 [ก]ส่งต่อได้
ข้อความหน่วงเวลาของเพียร์: Pdelay_Req , Pdelay_RespและPdelay_Resp_Follow_Up [g]224.0.0.107 [ชั่วโมง]FF02::6บี01-80-C2-00-00-0Eไม่สามารถส่งต่อได้

ใน IEEE 1588-2008 การห่อหุ้มถูกกำหนดไว้สำหรับDeviceNet [ 8] : ภาคผนวก G  ControlNet [8] : ภาคผนวก H และPROFINET [8] : ภาคผนวก I 

โดเมน

โดเมน[i]คือชุดสัญญาณนาฬิกาที่โต้ตอบกันและซิงโครไนซ์กันโดยใช้ PTP สัญญาณนาฬิกาได้รับการกำหนดให้กับโดเมนโดยอาศัยเนื้อหาของชื่อโดเมนย่อย (IEEE 1588-2002) หรือ ฟิลด์ domainNumber (IEEE 1588-2008) ในข้อความ PTP ที่รับหรือสร้างขึ้น โดเมนอนุญาตให้ระบบกระจายสัญญาณนาฬิกาหลายระบบแบ่งปันสื่อการสื่อสารเดียวกัน

เนื้อหาฟิลด์ ชื่อโดเมนย่อย ( IEEE 1588-2002 )ที่อยู่ IPv4 มัลติคาสต์
( IEEE 1588-2002 ) [j]
หมายเลขโดเมน
( IEEE 1588-2008 )
หมายเหตุ
_ดีเอฟแอลที224.0.1.1290โดเมนเริ่มต้น
_ALT1224.0.1.1301โดเมนทางเลือก 1
_ALT2224.0.1.1312โดเมนทางเลือก 2
_ALT3224.0.1.1323โดเมนทางเลือก 3
เฉพาะการใช้งานสูงสุด 15 อ็อกเท็ต[9] : ข้อ 6.2.5.1 224.0.1.130, 131 หรือ 132 ตามฟังก์ชันแฮชบนชื่อโดเมนย่อย[9] : ภาคผนวก C 4 ถึง 127โดเมนที่ผู้ใช้กำหนด

อัลกอริทึมนาฬิกาหลักที่ดีที่สุด

อัลกอริทึมนาฬิกาหลักที่ดีที่สุด (BMCA) จะทำการเลือกสัญญาณนาฬิกาที่ดีที่สุดแบบกระจายเพื่อทำหน้าที่เป็นผู้นำโดยอิงจากคุณสมบัติของนาฬิกาต่อไปนี้:

  • ตัวระบุ – ตัวระบุตัวเลขที่ไม่ซ้ำกันสำหรับนาฬิกา โดยทั่วไปจะสร้างขึ้นโดยอิงจากที่อยู่ MAC ของ อุปกรณ์
  • คุณภาพ – IEEE 1588 ทั้งสองเวอร์ชันพยายามที่จะวัดคุณภาพของนาฬิกาโดยอิงตามค่าเบี่ยงเบนของเวลาที่คาดไว้ ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในการนำนาฬิกาหรือตำแหน่งไปใช้งานใน สคีมาของสตรา ตัมนาฬิกาแม้ว่าจะมีเฉพาะ V1 (IEEE 1588-2002) เท่านั้นที่ทราบสตราตัม ของฟิลด์ข้อมูล PTP V2 (IEEE 1588-2008) จะกำหนดคุณภาพโดยรวมของนาฬิกาโดยใช้ฟิลด์ข้อมูลclockAccuracyและclockClass
  • ลำดับความสำคัญ – คำแนะนำลำดับความสำคัญที่กำหนดโดยฝ่ายบริหารซึ่งใช้โดย BMCA เพื่อช่วยเลือกแกรนด์มาสเตอร์สำหรับโดเมน PTP IEEE 1588-2002 ใช้ตัวแปรบูลีน ตัวเดียว เพื่อระบุลำดับความสำคัญ IEEE 1588-2008 มีฟิลด์ลำดับความสำคัญ 8 บิตสองฟิลด์
  • ความแปรปรวน – การประมาณค่าความเสถียรของนาฬิกาโดยอิงจากการสังเกตประสิทธิภาพเทียบกับข้อมูลอ้างอิง PTP

IEEE 1588-2008 ใช้อัลกอริธึมการเลือกตามลำดับชั้นโดยอิงจากคุณสมบัติต่อไปนี้ ตามลำดับที่ระบุ: [8] : รูปที่ 27 

  1. ลำดับความสำคัญ 1 – ผู้ใช้สามารถกำหนดลำดับความสำคัญที่ออกแบบไว้คงที่ให้กับนาฬิกาแต่ละเรือนได้ โดยกำหนดลำดับความสำคัญระหว่างนาฬิกาแต่ละเรือนล่วงหน้า ค่าตัวเลขที่น้อยกว่าแสดงถึงลำดับความสำคัญที่สูงกว่า
  2. คลาส – นาฬิกาแต่ละเรือนเป็นสมาชิกของคลาสที่กำหนด โดยแต่ละคลาสจะมีลำดับความสำคัญของตัวเอง
  3. ความแม่นยำ – ความแม่นยำระหว่างนาฬิกาและ UTC ในหน่วยนาโนวินาที (ns)
  4. ความแปรปรวน – ความแปรปรวนของนาฬิกา
  5. ลำดับความสำคัญ 2 – ลำดับความสำคัญที่กำหนดขั้นสุดท้าย กำหนดลำดับสำรองในกรณีที่เกณฑ์อื่นไม่เพียงพอ ค่าตัวเลขที่น้อยกว่าแสดงถึงลำดับความสำคัญที่สูงกว่า
  6. ตัวระบุที่ไม่ซ้ำกัน – การเลือกตามที่อยู่ MAC จะใช้เป็นตัวตัดสินเมื่อคุณสมบัติอื่นทั้งหมดเท่ากัน

IEEE 1588-2002 ใช้อัลกอริธึมการเลือกโดยอิงจากคุณสมบัติที่คล้ายคลึงกัน

คุณสมบัติของนาฬิกาจะประกาศไว้ใน ข้อความ Sync ของ IEEE 1588-2002 และ ข้อความ Announce ของ IEEE 1588-2008 ผู้นำในปัจจุบันจะส่งข้อมูลนี้เป็นระยะๆ นาฬิกาที่ถือว่าตัวเองเป็นผู้นำที่ดีกว่าจะส่งข้อมูลนี้เพื่อเรียกการเปลี่ยนแปลงของผู้นำ เมื่อผู้นำในปัจจุบันรับรู้นาฬิกาที่ดีกว่า ผู้นำในปัจจุบันจะหยุดส่ง ข้อความ Syncและคุณสมบัติของนาฬิกาที่เกี่ยวข้อง ( ข้อความ Announceในกรณีของ IEEE 1588-2008) และนาฬิกาที่ดีกว่าจะเข้ามาแทนที่ผู้นำ[10] BMCA พิจารณาเฉพาะคุณภาพของนาฬิกาที่ประกาศเองเท่านั้น และจะไม่นำคุณภาพของลิงก์เครือข่ายมาพิจารณา[11]

การซิงโครไนซ์

ผ่าน BMCA PTP จะเลือกแหล่งเวลาสำหรับโดเมน IEEE 1588 และสำหรับแต่ละเซ็กเมนต์เครือข่ายในโดเมน

นาฬิกาจะกำหนดค่าออฟเซ็ตระหว่างนาฬิกากับผู้นำ[12]ให้ตัวแปรแสดงเวลาทางกายภาพ สำหรับอุปกรณ์ติดตามที่กำหนด ออฟเซ็ตในเวลาจะถูกกำหนดโดย: ที {\displaystyle ท} โอ้ - ที - {\displaystyle ต(ต)} ที {\displaystyle ท}

  โอ้ - ที - - - ที - ม. - ที - {\displaystyle \ o(t)=s(t)-m(t)}

โดยที่แสดงถึงเวลาที่วัดโดยนาฬิกาผู้ตาม ณ เวลาจริงและแสดงถึงเวลาที่วัดโดยนาฬิกาผู้นำ ณ เวลาจริง - ที - {\displaystyle s(ต)} ที {\displaystyle ท} ม. - ที - {\displaystyle ม(t)} ที {\displaystyle ท}

ผู้นำจะออกอากาศเวลาปัจจุบันเป็นระยะๆ เป็นข้อความไปยังนาฬิกาเรือนอื่นๆ ตามมาตรฐาน IEEE 1588-2002 การออกอากาศสามารถทำได้สูงสุด 1 ครั้งต่อวินาที ตามมาตรฐาน IEEE 1588-2008 อนุญาตให้ออกอากาศได้สูงสุด 10 ครั้งต่อวินาที

กลไกการซิงโครไนซ์ IEEE 1588 และการคำนวณความล่าช้า

การออกอากาศแต่ละครั้งจะเริ่มขึ้นในเวลาที่กำหนดด้วย ข้อความ Syncที่ส่งโดยผู้นำไปยังนาฬิกาทุกเรือนในโดเมน นาฬิกาที่ได้รับข้อความนี้จะบันทึกเวลาท้องถิ่นเมื่อได้รับข้อความนี้ ที 1 {\displaystyle T_{1}} ที 1 - {\displaystyle T_{1}'}

ผู้นำอาจส่งFollow_Up แบบมัลติคาสต์ พร้อมค่าประทับเวลาที่แม่นยำในภายหลัง ผู้นำไม่ใช่ทุกคนจะสามารถแสดงค่าประทับเวลาที่แม่นยำใน ข้อความ Sync ได้ ผู้นำจะสามารถดึงค่าประทับเวลาที่แม่นยำสำหรับการส่ง ข้อมูล Syncจากฮาร์ดแวร์เครือข่ายได้ก็ต่อเมื่อการส่งข้อมูลเสร็จสิ้นเท่านั้น ผู้นำที่มีข้อจำกัดนี้จะใช้ข้อความ Follow_Upเพื่อถ่ายทอดผู้นำที่มีความสามารถในการใช้ PTP ในตัวฮาร์ดแวร์เครือข่ายสามารถแสดงค่าประทับเวลาที่แม่นยำใน ข้อความ Sync ได้ และไม่จำเป็นต้องส่งข้อความ Follow_Up ที 1 {\displaystyle T_{1}} ที 1 {\displaystyle T_{1}}

เพื่อให้สามารถซิงโครไนซ์กับผู้นำได้อย่างแม่นยำ นาฬิกาจะต้องกำหนดเวลาการส่งผ่านเครือข่ายของข้อความ Sync ทีละรายการเวลาการส่งผ่านจะถูกกำหนดโดยอ้อมโดยการวัดเวลาเดินทางไปกลับจากนาฬิกาแต่ละเรือนไปยังผู้นำ นาฬิกาจะเริ่มการแลกเปลี่ยนกับผู้นำซึ่งออกแบบมาเพื่อวัดเวลาการส่งผ่านการแลกเปลี่ยนเริ่มต้นด้วยนาฬิกาที่ส่ง ข้อความ Delay_Reqไปยังผู้นำ ใน เวลาที่กำหนด ผู้นำจะได้รับและประทับเวลาของ Delay_Reqในเวลาที่กำหนดและตอบกลับด้วย ข้อความ Delay_Respผู้นำจะรวมประทับเวลาไว้ในข้อความ Delay_Resp {\displaystyle ง} ที 2 {\displaystyle T_{2}} ที 2 - {\displaystyle T_{2}'} ที 2 - {\displaystyle T_{2}'}

ผ่านการแลกเปลี่ยนเหล่านี้ นาฬิกาจะเรียนรู้, , และ. ที 1 {\displaystyle T_{1}} ที 1 - {\displaystyle T_{1}'} ที 2 {\displaystyle T_{2}} ที 2 - {\displaystyle T_{2}'}

หากเป็นเวลาการขนส่งสำหรับ ข้อความ ซิงค์และเป็นค่าคงที่ระหว่างนาฬิกาผู้นำและผู้ติดตาม {\displaystyle ง} โอ้ - {\displaystyle {\tilde {o}}}

  ที 1 - ที 1 - โอ้ - -  และ    ที 2 - ที 2 - โอ้ - - {\displaystyle \ T_{1}'-T_{1}={\tilde {o}}+d{\text{ และ }}\ T_{2}'-T_{2}=-{\tilde {o}}+d}

เมื่อรวมสมการทั้งสองข้างต้นเข้าด้วยกัน เราจะพบว่า

โอ้ - - 1 2 - ที 1 - ที 1 ที 2 - - ที 2 - {\displaystyle {\tilde {o}}={\frac {1}{2}}(T_{1}'-T_{1}-T_{2}'+T_{2})}

ขณะนี้ นาฬิการู้ค่าออฟเซ็ตระหว่างธุรกรรมนี้แล้ว และสามารถแก้ไขได้ตามจำนวนนี้เพื่อให้สอดคล้องกับผู้นำของตน โอ้ - {\displaystyle {\tilde {o}}}

ข้อสันนิษฐานประการหนึ่งก็คือ การแลกเปลี่ยนข้อความนี้เกิดขึ้นในช่วงเวลาสั้นๆ มากจนสามารถถือว่าค่าชดเชยนี้คงที่ได้อย่างปลอดภัยตลอดช่วงเวลาดังกล่าว ข้อสันนิษฐานอีกประการหนึ่งก็คือ เวลาขนส่งของข้อความที่ไปจากผู้นำไปยังผู้ตามจะเท่ากับเวลาขนส่งของข้อความที่ไปจากผู้ตามไปยังผู้นำ ในที่สุด ข้อสันนิษฐานดังกล่าวถือว่าทั้งผู้นำและผู้ตามสามารถวัดเวลาที่ส่งหรือรับข้อความได้อย่างแม่นยำ ระดับที่ข้อสันนิษฐานเหล่านี้เป็นจริงจะกำหนดความแม่นยำของนาฬิกาที่อุปกรณ์ของผู้ตาม[8] : ข้อ 6.2 

คุณสมบัติเสริม

มาตรฐาน IEEE 1588-2008 ระบุชุดคุณลักษณะต่อไปนี้ที่การใช้งานอาจเลือกที่จะรองรับ:

  • ช่วงเวลาสลับกัน
  • แกรนด์มาสเตอร์คลัสเตอร์
  • มาสเตอร์ยูนิคาสต์
  • มาสเตอร์สำรอง
  • การติดตามเส้นทาง

IEEE 1588-2019 เพิ่มคุณสมบัติเสริมที่เข้ากันได้ย้อนหลัง: [5]

  • นาฬิกาโมดูลาร์แบบโปร่งใส
  • พอร์ต PTP พิเศษเพื่อเชื่อมต่อกับระบบขนส่งที่มีการกระจายเวลาในตัว
  • ข้อความUnicast Delay_ReqและDelay_Resp
  • การกำหนดค่าพอร์ตด้วยตนเองโดยแทนที่ BMCA
  • การสอบเทียบแบบไม่สมมาตร
  • ความสามารถในการใช้การอ้างอิงความถี่ชั้นกายภาพ (เช่นSynchronous Ethernet )
  • การแยกโปรไฟล์
  • การโต้ตอบระหว่างโดเมน
  • TLV ความปลอดภัยสำหรับการตรวจสอบความสมบูรณ์
  • มาตรวัดการรายงานประสิทธิภาพมาตรฐาน
  • การตรวจสอบพอร์ตสเลฟ
  • งานประชุมเชิงปฏิบัติการนานาชาติ IEEE เรื่องการซิงโครไนซ์นาฬิกาความแม่นยำสำหรับการวัด การควบคุม และการสื่อสาร (ISPCS) เป็นงานประจำปีที่จัดโดย IEEE ซึ่งประกอบด้วยการทดสอบปลั๊กอินและโปรแกรมการประชุมพร้อมการนำเสนอเอกสารและโปสเตอร์ บทช่วยสอน และการอภิปรายที่ครอบคลุมถึงหลายประเด็นของ PTP [13]
  • สถาบันระบบฝังตัว (InES) แห่งมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์ประยุกต์ซูริก/ZHAWกำลังพูดถึงการนำไปใช้งานจริงและการประยุกต์ใช้ PTP
  • IEEE 1588 เป็นเทคโนโลยีหลักใน มาตรฐาน LXIสำหรับการสื่อสารและการควบคุมการทดสอบและการวัด
  • IEEE 802.1AS-2011 เป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มมาตรฐาน IEEE Audio Video Bridging (AVB) [k]กำหนดโปรไฟล์สำหรับใช้ IEEE 1588-2008 สำหรับการซิงโครไนซ์เวลาบนเครือข่ายท้องถิ่นแบบบริดจ์เสมือนตามที่กำหนดโดยIEEE 802.1Qโดยเฉพาะอย่างยิ่ง 802.1AS กำหนดว่าIEEE 802.3 ( อีเทอร์เน็ต ) IEEE 802.11 ( Wi-Fi ) และMoCAทั้งหมดสามารถเป็นส่วนหนึ่งของโดเมนเวลา PTP เดียวกัน ได้อย่างไร [14]
  • SMPTE 2059 -2 เป็นโปรไฟล์ PTP สำหรับใช้ในการซิงโครไนซ์ระบบสื่อกระจายเสียง[15]
  • มาตรฐาน การทำงานร่วมกันของเครือข่ายเสียง AES67มีโปรไฟล์ PTPv2 ที่เข้ากันได้กับ SMPTE ST2059-2 [16]
  • Danteใช้ PTPv1 สำหรับการซิงโครไนซ์[17]
  • Q-LAN [18]และRAVENNA [17]ใช้ PTPv2 เพื่อการซิงโครไนซ์เวลา
  • โครงการ White Rabbitเป็นการผสมผสานระหว่างSynchronous Ethernetและ PTP
  • โปรไฟล์ อุตสาหกรรม Precision Time Protocol PTP (L2P2P และ L3E2E) สำหรับระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมใน IEC 62439-3
  • โปรไฟล์ PTP IEC/IEEE 61850-9-3สำหรับระบบอัตโนมัติของสถานีไฟฟ้าที่นำมาใช้โดย IEC 61850
  • การใช้โปรไฟล์ PTP (L2P2P และ L3E2E) ของโปรโตคอล Parallel Redundancy สำหรับระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมในเครือข่ายคู่ขนาน
  • กำลังศึกษา PTP เพื่อนำไปใช้เป็นโปรโตคอลการซิงโครไนซ์เวลาที่ปลอดภัยในระบบตรวจสอบพื้นที่กว้างของระบบไฟฟ้า[19]

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. ^ ความสามารถโปรไฟล์ภายใต้ IEEE 1588-2008 อนุญาตให้ใช้ยุคเฉพาะแอปพลิเคชัน[8] : ภาคผนวก B 
  2. ^ ใน IEEE 1588-2002 ข้อมูลที่ส่งโดย ข้อความ ประกาศจะถูกส่งไปใน ข้อความ Syncใน IEEE 1588-2008 ข้อความ Syncได้รับการปรับปรุงแล้ว และข้อมูลนี้จะไม่ถูกส่งไปที่นี่อีกต่อไป
  3. ^ PTP ผ่าน IEEE 802.3 Ethernet เปล่าโดยใช้Ethertype 0x88F7
  4. ^ โดเมนที่ไม่ใช่ค่าเริ่มต้น IEEE 1588-2002 ใช้ที่อยู่ปลายทาง 224.0.1.130 ถึง 224.0.1.132 (ดู #โดเมน)
  5. ^ โดยที่xคือขอบเขตของที่อยู่ (2 สำหรับลิงก์ท้องถิ่น) ตาม RFC 2373 (ดูที่อยู่มัลติคาสต์ IPv6 )
  6. ^ ในแอปพลิเคชั่น PTP บางตัว อนุญาตให้ส่งข้อความ PTP ทั้งหมดไปที่ 01-1B-19-00-00-00
  7. ^ ข้อความหน่วงเวลาของเพียร์มีจุดประสงค์เพื่อเผยแพร่ไปยังเพื่อนบ้านที่เชื่อมต่อทันที ที่อยู่มัลติคาสต์สำหรับข้อความเหล่านี้ได้รับการออกแบบให้อยู่ในขอบเขตของลิงก์ภายในและจะไม่ถูกส่งผ่านเราเตอร์ IEEE 1588-2008 ยังแนะนำให้ตั้งค่าระยะเวลาการคงอยู่เป็น 1 (IPv4) หรือจำกัดจำนวนฮ็อปเป็น 0 (IPv6) เพื่อเป็นประกันเพิ่มเติมว่าข้อความจะไม่ถูกส่งต่อไป
  8. ^ การส่งข้อความแบบ Peer Delay ไม่พบใน IEEE 1588-2002
  9. ^ IEEE 1588-2002 กำหนดโดเมนว่าเป็นชุดนาฬิกาที่เชื่อมต่อถึงกัน (โดยไม่คำนึงว่าจะซิงโครไนซ์กันหรือไม่) และใช้โดเมนย่อยเพื่ออ้างอิงถึงสิ่งที่เรียกว่าโดเมนใน IEEE 1588-2008
  10. ^ IEEE 1588-2008 ใช้ 224.0.1.129 เป็นที่อยู่สำหรับข้อความมัลติคาสต์ทั้งหมด
  11. ^ AVB ได้รับการขยายเพิ่มเติมโดยกลุ่มงาน IEEE 802.1 Time-Sensitive Networking (TSN)

อ้างอิง

  1. ^ Eidson, John (10 ตุลาคม 2548). "มาตรฐาน IEEE-1588 สำหรับโปรโตคอลการซิงโครไนซ์นาฬิกาความแม่นยำสำหรับระบบการวัดและการควบคุมเครือข่าย บทช่วยสอน" สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (NIST)
  2. ^ Eidson, John C. (เมษายน 2549). การวัด การควบคุม และการสื่อสารโดยใช้ IEEE 1588 . Springer . ISBN 978-1-84628-250-8-
  3. ^ Eidson, John (2 ตุลาคม 2006). "IEEE 1588 Standard Version 2 - A Tutorial" (PDF) . เก็บถาวรจากแหล่งเดิม(PDF)เมื่อ 31 มีนาคม 2010 . สืบค้นเมื่อ 12 มิถุนายน 2008 .
  4. ^ "1588-2019 - มาตรฐานร่างที่ได้รับการอนุมัติจาก IEEE สำหรับโปรโตคอลการซิงโครไนซ์นาฬิกาความแม่นยำสำหรับระบบการวัดและการควบคุมเครือข่าย" IEEE สืบค้นเมื่อ15 กุมภาพันธ์ 2020
  5. ^ โดย Douglas Arnold (24 กันยายน 2017) "What's coming In the Next Edition of IEEE 1588?" สืบค้นเมื่อ15 กุมภาพันธ์ 2020
  6. ^ "ความหมายของคำศัพท์ทั่วไปที่ใช้ใน IEEE 1588" สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อ 27 พฤษภาคม 2010 สืบค้นเมื่อ19 พฤษภาคม 2006
  7. ^ "AN-1838 IEEE 1588 Boundary Clock and Transparent Clock Implementation Using the DP83640" (PDF) . ti.com . Texas Instruments . สืบค้นเมื่อ17 กรกฎาคม 2019 .
  8. ^ abcdefghijkl มาตรฐาน IEEE สำหรับโปรโตคอลการซิงโครไนซ์นาฬิกาความแม่นยำสำหรับระบบการวัดและการควบคุมเครือข่าย , IEEE , 24 กรกฎาคม 2008, doi :10.1109/IEEESTD.2008.4579760, ISBN 978-0-7381-5400-8
  9. ^ abc มาตรฐาน IEEE สำหรับโปรโตคอลการซิงโครไนซ์นาฬิกาความแม่นยำสำหรับระบบการวัดและการควบคุมเครือข่าย , IEEE , 8 พฤศจิกายน 2545, doi :10.1109/IEEESTD.2002.94144, ISBN 978-0-7381-3369-0
  10. ^ วัตต์, สตีฟ ที.; อชันตา, ชังการ์; อาบูบาคารี, ฮัมซา; ซาเกน, เอริก (มีนาคม 2014), การทำความเข้าใจและการประยุกต์ใช้โปรโตคอลเวลาความแม่นยำ(PDF) ดึงข้อมูลเมื่อวันที่ 9 กันยายน 2017
  11. ^ เจ้าหน้าที่ฝ่ายเทคนิคของ FSMLabs (กันยายน 2015) ไคลเอนต์ PTP ที่ชาญฉลาดและโง่เขลาและ "ที่เรียกว่า" อัลกอริทึมนาฬิกาหลักที่ดีที่สุดดึงข้อมูลเมื่อวันที่ 17 พฤษภาคม 2018
  12. ^ มาตรฐานสากล IEC 61588: โปรโตคอลการซิงโครไนซ์นาฬิกาความแม่นยำสำหรับระบบการวัดและการควบคุมเครือข่าย 2004
  13. ^ เว็บไซต์ ISPCS
  14. ^ Geoffrey M. Garner (28 พฤษภาคม 2010), IEEE 802.1AS และ IEEE 1588 (PDF)
  15. ^ SMPTE เผยแพร่สองส่วนแรกของมาตรฐานที่ช่วยให้สามารถปรับใช้อุปกรณ์ที่กำหนดเวลา PTP ในโรงงาน SDI ที่มีอยู่สมาคมวิศวกรภาพยนตร์และโทรทัศน์ 13 เมษายน 2558 สืบค้นเมื่อ21 พฤษภาคม 2558
  16. ^ AES-R16-2016: รายงานมาตรฐาน AES - พารามิเตอร์ PTP สำหรับการทำงานร่วมกันของ AES67 และ SMPTE ST 2059-2, Audio Engineering Society , 2 พฤษภาคม 2559
  17. ^ จาก https://www.smpte.org/sites/default/files/users/user27446/AES67%20for%20Audio%20Production-Background%20Applications%20and%20Challenges.pdf [ ลิงก์เสีย ]
  18. ^ "โปรโตคอลการกำหนดเวลา PTPv2 ในเครือข่าย AV" Luminex 6 มิถุนายน 2017 Q-LAN อัปเดตเป็น PTPv2 เมื่อประมาณสองปีที่แล้ว
  19. ^ Pepiciello, Antonio; Vaccaro, Alfredo (17 ธันวาคม 2018), "สถาปัตยกรรมที่เชื่อถือได้บนพื้นฐานของ Precision Time Protocol สำหรับการซิงโครไนซ์ WAMPAC", การประชุมประจำปีระดับนานาชาติ AEIT 2018 , IEEE , หน้า 1–5, doi :10.23919/AEIT.2018.8577414, ISBN 978-8-8872-3740-5, รหัส S2CID  58819556
  • เว็บไซต์ NIST IEEE 1588
  • เอกสาร PTP ที่ InES
  • PTP และการซิงโครไนซ์เครือข่ายมือถือ LTE
  • PTP อธิบายภายใต้มุมมองการติดตั้ง/การบำรุงรักษา
  • เอกสารเผยแพร่ PTP ของ Hirschmann
  • ภาพรวม PTP ในคู่มือการกำหนดค่าซอฟต์แวร์สวิตช์ Cisco CGS 2520
  • มุมมองและลำดับความสำคัญของการวิจัยสมาร์ทกริด RuggedCom เทคโนโลยี IEC 61850
  • โครงการที่มีโซลูชั่นสถานีย่อยอัจฉริยะ
  • McGhee, Jim; Goraj, Maciej (2010), "สถานีไฟฟ้าแรงดันสูงอัจฉริยะที่ใช้บัสกระบวนการ IEC 61850 และการซิงโครไนซ์เวลา IEEE 1588" การประชุมนานาชาติ IEEE ครั้งแรกเกี่ยวกับการสื่อสารบนโครงข่ายอัจฉริยะ ปี 2010หน้า 489–494 doi :10.1109/SMARTGRID.2010.5622092, ISBN 978-1-4244-6510-1, รหัส S2CID  30638718
  • Ingram, DME; Campbell, DA; Schaub, P.; Ledwich, GF (2011). "ระบบทดสอบและประเมินผลสำหรับโครงการป้องกันค่าที่สุ่มตัวอย่างหลายโปรโตคอล" 2011 IEEE Trondheim PowerTechทรอนด์เฮม นอร์เวย์: IEEE. หน้า 1–7 doi :10.1109/PTC.2011.6019243 ISBN 978-1-4244-8419-5. รหัส S2CID  42991214
  • โครงการกระต่ายขาว พีทีพี
  • IEC&IEEE Precision Time Protocol , Pacworld, กันยายน 2559
  • IEC 62439-3 ภาคผนวก AE การแนบซ้ำซ้อนของนาฬิกาและการจัดการเครือข่าย
  • โปรโตคอลการกำหนดเวลา PTPv2 ในเครือข่าย AV
  • FSMLabs: IEEE PTP 1588 แหล่งเดียวไม่สามารถปฏิบัติตามมาตรฐานการกำกับดูแลทางการเงินได้
ดึงข้อมูลจาก "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=โปรโตคอลเวลาที่แม่นยำ&oldid=1247519903"