2016-ShowNet-PTP (Precision Time Protocol)

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1. 1 Copyright © Interop Tokyo 2016 ShowNet NOC Team PTP (Precision Time Protocol)
2. 2 Copyright © Interop Tokyo 2016 ShowNet NOC Team PTPの現状 業界団体のPTP動向 • IEEE 1588 Version2 をベースに、各業界の 標準化団体ごとに独自に「機能拡張」を行っ ている • パケットフォーマットは同じ、というレベル • そのため、各業界で定義されたPTPの相互接 続性は「基本的にない」
3. 3 Copyright © Interop Tokyo 2016 ShowNet NOC Team 業界団体のPTP動向 International Electrotechnical Commission The Institute of Electrical and Electronics Engineers Telecom Society of Motion Picture & Television Engineers European Organization for Nuclear Research Cable Instrumentation Default, Power, Audio, Video Power, Industrial Audio Engineering Society Audio Video Nuclear AVnu Alliance Internet Engineering Task Force Automotive Financial Enterprise 標準化団体と各業界マップ
4. 4 Copyright © Interop Tokyo 2016 ShowNet NOC Team Source : Softbank Mobile 高精度な時刻同期システムの一般課題 PTP (Precision Time Protocol) • モバイルLTE-Aの普及など、高精度に時刻同期を実施しな ければならないデバイスの数の増加 • 高精度に時刻同期するためには、GNSSから直接時刻を得 るため、専用アンテナ～同軸ケーブルを敷設する必要があ りコスト増加
5. 5 Copyright © Interop Tokyo 2016 ShowNet NOC Team 課題解決手法 PTP (Precision Time Protocol) • GNSSアンテナ敷設数が多い＝運用、メンテナンスコスト高 • 敷設数を減らすための技術手法 • 同軸分配器の利用 • 同軸分配器の分配数分の機器収容となるため、数に限りがあり柔軟性に欠ける • IP/イーサネットワーク経由で高精度な時刻を配信する＝PTPの利用
6. 6 Copyright © Interop Tokyo 2016 ShowNet NOC Team ShowNet2015(昨年) の結果より PTP Challenge Phase2 複数の問題が発生。マルチベンダー環境は道半ば・・・。 34% 33% 33% プロトコル相互接続OK／G.8272精度OK プロトコル相互接続OK／G.8272精度NG プロトコル相互接続NG 0% 22% 45% 22% 0% 11% OK（IPv4／UC） OK（IPv4／MC） OK（Ether／MC） NG（IPv4／UC） NG（IPv4／MC） NG（Ether／MC） Default Profileの試験結果 Telecom Profileの試験結果 発表資料 OK NG UC : Unicast , MC : Multicast
7. 7 Copyright © Interop Tokyo 2016 ShowNet NOC Team PTP Challenge Phase2 @ShowNet2016
8. 8 Copyright © Interop Tokyo 2016 ShowNet NOC Team Concept (1) PTP Challenge Phase2@ShowNet2016 • 相互接続実験 (Interoperability Test)の目線 • (Step1) PTP動作確認・精度計測 • Grandmaster Clock (GM) 配下のBoundary Clock (BC) を複数多段にした構成 の動作確認 • BC 多段構成で、疑似Slaveがどこまで高精度に絶対時刻同期できるかを確認 • (Step2) 冗長動作確認 • GM を複数台・マルチベンダー環境での冗長動作を確認 • Default (IEEE)：GM主体でMaster GMを決める動作確認
9. 9 Copyright © Interop Tokyo 2016 ShowNet NOC Team 計測結果項目の定義 Concept (1) 相互接続実験の目線 T1 : Syncの送信タイム（対向ポートクロックで取得） t2 : Syncの受信タイム（擬似Slaveクロックで取得） t3 : Delay_reqの送信タイム（擬似Slaveクロックで取得） T4 : Delay_reqの受信タイム（対向ポートクロックで取得） GM / 疑似SlaveはGNSSクロックを使用する BC / SlaveはPTPで合わせられたクロックを使用する Sync TE : T1 − t2 (TE: error in time-stamp of Sync Message) Delay_req TE : T4 − t3 (error in time-stamp of Delay_Req Message) 2way TE : (Sync TE + Delay_req TE) / 2 1PPS TE : GPS同期したGMの1PPS信号と擬似Slaveの1PPS信号の誤差 TDEV : タイム偏差（1PPS TEの揺らぎの指標）(Time Deviation) 上記の各TEを総合的に分析すると、クロックのGNSSに 対するズレ状況や揺らぎなどが分かる 擬似Slave 対向ポート 擬似Slave 計測ポート Sync Delay_req Delay_resp (T4転送) T1 t2 t3 T4
10. 10 Copyright © Interop Tokyo 2016 ShowNet NOC Team 測定結果（例） Concept (1) 相互接続実験の目線 1PPS/Packet TimeError (TE) は GM, BCの同期精度を示す指標とな ります 1PPS TE は内部クロックの同期精 度を示し、この場合約100ns の同 期を実現しています またPacket TE はパケット内のタイ ムスタンプを用いた同期精度の測定 となり、この場合約120nsの同期を 実現しています この結果では、GMとBCの差は 20nsの同期となります １PPS Time Error (TE) Packet Time Error (TE)
11. 11 Copyright © Interop Tokyo 2016 ShowNet NOC Team Concept (2) PTP Challenge Phase2@ShowNet2016 • ShowNet サービスネットワーク利用目線 • PTP対応機器をグローバルIPネットワーク環境 下で動作検証を行う（構成後述） • 目的：実運用環境に近い構成で、どこまで同期精度が 維持できるかを確認するため • Profile：Default (IEEE), Telecom (ITU-T)
12. 12 Copyright © Interop Tokyo 2016 ShowNet NOC Team Interop Tokyo 2016 期間中の計測構成 Concept (2) ShowNet サービスネットワーク利用目線 Default Telecom 1000BASE-SX 100BASE-TX 1000BASE-T 10G-LR 1000BASE-LX Sentinel ts-2910-1 TimeProvider 2700 paragon-x ne40e-x2 ne20e-s2f ts-2950 tcg02-g r630-ptp ts-2910-2 （常時計測） ASR920-1 ASR920-2 （常時計測） Grand Master Clock(GM) Boundary Clock(BC) Slave Clock GM & NTP Server 注1： 複数機種コントリビュート頂いたGM, Slaveのうち 会期中は特定の構成で計測している 注2：ShowNet全体からPTP構成のみ抜粋している