ユーザ用ツール

サイト用ツール


サイドバー

ネットワークを勉強したいエンジニアにオススメの本

目次

knowledge:clock


時刻同期の種類、違い(NTP, PTP, 1PPS)

時刻を正確にすることは、障害の調査やパフォーマンス計測をする場合などとても重要です。

最近では、さらにより精度の高い情報が必要になってきています。
たとえば、高頻度取引(HFT)にとっては、ネットワークの遅延情報がとても重要になってきます。
フレームにタイムスタンプヘッダを付与し、モニタリングし、いかに遅延をなくすかを分析します。



時刻の単位


ミリ秒(ms)
マイクロ秒(us)
ナノ秒(ns)

1 s   = 1,000 ms  = 1,000,000 us = 1,000,000,000 ns
0.1 s  = 100 ms   = 100,000 us =  100,000,000 ns
0.01 s  = 10 ms   = 10,000 us =  10,000,000 ns
0.001 s  = 1 ms   = 1,000 us   =  1,000,000 ns
0.0001 s  = 1 ms   = 100 us   =  100,000 ns
0.00001 s  = 0.1 ms  = 10 us =  10,000 ns
0.000001 s  = 0.01 ms  = 1 us =  1,000 ns


時刻同期の種類(NTP, PTP, 1PPS)

時刻同期の比較

時刻同期方式 精度 媒体
NTP <1~10ms LAN/WAN環境
PTP v1/v2 IPv4 ハイブリッドタイムスタンプ <10~100us LAN環境
PTP v2 IPv4 ハードウェアタイムスタンプ <1us LAN環境
1PPS信号 <1us 同軸
GPS <1us GPS衛星

Endrun IEEE 1588 PTP グランドマスタークロック


NTPとは

  • NTPは、Network Time Protocolの略です。
  • 数ミリ秒程度 の同期精度を達成することを目的としています。
  • インターネットを経由してデバイスを同期
  • NTPサーバーと時刻問い合わせ間隔が比較的長い

うるう秒


PTPとは

  • PTPは、Precision Time Protocol の略です。
  • IEEE1588
  • うるう秒がない時刻系
  • イーサネットでPTPを使用するにあたり、ネットワーク機器もPTP対応である必要があります。
  • LAN内での利用を想定され、サブミリ秒 での同期精度を達成
  • PTP Version 2 では Version 1 がありますが、互換性はないです。
  • どのクロックを親にするか決めるルールがあります。

PTPが使われる場面

  • 金融取引(高頻度取引(HFT:High frequency trading))
  • 放送業界におけるIPベース移行(スタジオIP化、4K/8K放送)
  • LTEの携帯キャリア網

ソフトウェア・タイム・スタンプとハードウェア・タイム・スタンプ

ソフトウェア・タイム・スタンプPTPは数十ミリ秒以内の精度でシステムを同期
ハードウェア・タイム・スタンプ PTPは数十分の1ミリ秒以内の精度でシステムを同期

GMC(グランドマスター)

  • グランドマスタークロック
  • マスターが高精度な時刻の配信を行います。
  • グランドマスターの時間参照ソースとしては、一般的にGNSSになります。
  • 複数グランドマスターがいる場合、どのGMCがマスターになるかは、GMCA と呼ぶマスタークロック選出アルゴリズムで自動的に決定します.

LinuxでPTPを使う方法

  • LinuxPTPをインストールします。
  • ハードウェアタイムスタンプを利用するためには、対応NICが必要です。(仮想ダメです)


1PPSとは

  • PPSは、Pulse Per Secondの略です。
  • 衛星が1秒間に1発だけでる非常に正確なパルス波です。(1PPS)
  • GPS/GNSS信号を受信し、GPS/GNSS測位により求まる正確な時刻で発振器を制御して高確度かつ高精度なタイムパルス
  • PTPより、正確な時刻です。
  • ±1us の精度


時刻ソースの種類

時刻ソース 精度
GNSS(GPS) ±1µs/回 / ±1ms/回
光テレホンJJY ±1ms/回
テレホンJJY ±10ms/回

GNSSとは(GPSなど)

  • GNSSは、Global Navigation Satellite Systemの略です。
  • GPSは有名ですが、GPS以外にも各国の衛星があります。
  • 米国のGPS
  • ロシアのGLONASS(グロナス)
  • 欧州のGalileo(ガリレオ)
  • 日本のQZSS(準天頂衛星)
  • 中国のBeiDou

光テレホンJJY

  • 日本国内のサービス
  • ひかり電話を利用する

テレホンJJY

  • 日本国内のサービス
  • 2024年3月末で運用終了予定
  • アナログ回線(電話回線)を利用



時刻ソースタイプについて | タイムサーバー | セイコーソリューションズ




時刻同期に必要な機器

オシレータ (Oscillator:発振器)の種類

GNSS信号を受信できなくなってしまった場合に、機器内蔵のオシレーターが時刻を保持しますが、複数の種類があります。

XO Crystal Oscillator
安価で、多くの腕時計に使用されます
TCXO Temperature Compensated Crystal Oscillator
温度補償水晶発振器
周囲温度による発振器周波数のズレを自動補正
400 us/日
OCXO Oven Controlled Crystal Oscillator
恒温槽付水晶発振器ともよばれ、恒温槽内の温度を一定に保つことで、
恒温槽内の水晶発振器の周波数変動を低減します。
25 us/日
ルビジウム原子発振器 原子や分子毎の決まった周波数の電磁波を基準として、水晶発振器よりも高精度な周波数を出力 1 us/日
セシウム原子発振器 原子や分子毎の決まった周波数の電磁波を基準として、水晶発振器よりも高精度な周波数を出力

フルノGPS/GNSS基準周波数発生器[GPSDO、GNSSDO] | 技術 | GPS/GNSSチップ&モジュール | フルノ製品情報


タイムサーバ

タイムサーバは、オプションが色々あるので、購入する時はベンダーとしっかり話して購入しましょう。

メーカー 製品 時刻ソース 配信プロトコル、出力信号
SEIKO TS-2950 GNSS、光テレホンJJY
など
NTP 、PTP 、1PPS
など
Microsemi SyncServer S600 / S650 GNSS、1PPS NTP、PTP、1PPSなど


その他用語メモ

BNC 同軸ケーブルに使われるコネクタ
Bayonet Neill Concelman
CSAC Chip Scale Atomic Clock
超小型原子時計


knowledge/clock.txt · 最終更新: 2019/08/31 18:30 by kurihara

ページ用ツール