PTP について
高精度時間プロトコル(PTP)は、ネットワークに分散したノード間で時刻同期を行うプロトコルで、IEEE 1588 に定義されています。PTP を使用すると、イーサネット ネットワークを介して 1 マイクロ秒未満の精度で、分散したクロックを同期できます。PTP の正確さは、Cisco Application Centric Infrastructure(ACI)ファブリック スパインおよびリーフスイッチでの PTP のハードウェア サポートによるものです。ハードウェア サポートにより、プロトコルはメッセージの遅延とネットワーク全体の変動を正確に補正できます。
![]() (注) |
このドキュメントでは、IEEE1588-2008 標準規格が「スレーブ」と呼称するものに対して「クライアント」という用語を使用しています。例外は、Cisco Application Policy Infrastructure Controller(APIC)CLI コマンドまたは GUI に「スレーブ」という単語が埋め込まれている場合です。 |
PTP は、システムのリアルタイム PTP クロックが相互に同期する方法を指定する分散プロトコルです。これらのクロックは、グランドマスター クロック(階層の最上部にあるクロック)を持つマスタークライアント同期階層に編成され、システム全体の時間基準を決定します。同期は、タイミング情報を使用して階層のマスターの時刻にクロックを調整するメンバーと、PTP タイミング メッセージを交換することによって実現されます。PTP は、PTP ドメインと呼ばれる論理範囲内で動作します。
PTP プロセスは、マスタークライアント階層の確立とクロックの同期の 2 つのフェーズで構成されます。PTP ドメイン内では、オーディナリ クロックまたは境界クロックの各ポートが、次のプロセスを使用してステートを決定します。
-
ベスト マスター クロック アルゴリズム(BMCA)を使用してマスター クライアント階層を確立します。
-
受信したすべての(マスター ステートのポートによって発行された)
Announce
メッセージの内容を検査します。 -
外部マスターのデータ セット(
Announce
メッセージ内)とローカル クロックで、優先順位、クロック クラス、正確度などを比較します。 -
自身のステートがマスターまたはクライアントのいずれであるかを決定します。
-
-
クロックの同期:
-
Sync
やDelay_Req
などのメッセージを使用して、マスターとクライアント間のクロックを同期します。
-
PTP クロック タイプ
次の図は、PTP クロック タイプの階層を示しています。
![](/c/dam/en/us/td/i/500001-600000/500001-510000/503001-504000/503175.jpg)
PTP には、次のクロック タイプがあります。
タイプ |
説明 |
||
---|---|---|---|
グランドマスター クロック(GM、GMC) |
PTP トポロジ全体の時間のソース。グランドマスター クロックは、Best Master Clock Algorithm(BMCA)によって選択されます。 | ||
境界クロック(BC) |
複数の PTP ポートを持つデバイス。PTP 境界クロックは BMCA に参加し、各ポートにはマスターまたはクライアントなどのステータスがあります。境界クロックはその親/マスターと同期するため、それ自体の背後にあるクライアント クロックは PTP 境界クロック自体に同期します。これを確実にするために、境界クロックは PTP メッセージを終了し、メッセージを転送する代わりにそれ自体で応答します。これにより、あるポートから別のポートに PTP メッセージを転送するノードによって引き起こされる遅延がなくなります。 |
||
トランスペアレント クロック(TC) |
複数の PTP ポートを持つデバイス。PTP トランスペアレント クロックは BMCA に参加しません。このクロック タイプは、マスター クロックとクライアント クロックの間で PTP メッセージを透過的に転送するだけなので、それらが相互に直接同期できます。トランスペアレント クロックは、通過する PTP メッセージに滞留時間を付加するため、クライアントはトランスペアレント クロック デバイス内の転送遅延を考慮することができます。 ピアツーピア遅延メカニズムの場合、PTP トランスペアレント クロックは、メッセージを転送する代わりに PTP Pdelay_xxx メッセージを終了します。
|
||
オーディナリ クロック(OC) |
グランドマスター クロックとして時間のソースとして機能するデバイス、またはクライアント(PTP クライアント)としての役割を持つ別のクロック(マスターなど)に同期するデバイス。 |
PTP トポロジ
マスター ポートとクライアント ポート
![](/c/dam/en/us/td/i/500001-600000/500001-510000/503001-504000/503176.jpg)
マスター ポートとクライアント ポートは次のように機能します。
-
各 PTP ノードは、GPS(図のクロック 1)などの最適な時刻ソースを持つグランドマスター クロックにクロックを直接または間接的に同期します。
-
ベスト マスター クロック アルゴリズム(BMCA)に基づいて、PTP トポロジ(ドメイン)全体に対して 1 つのグランドマスターが選択されます。BMCA は各 PTP ノードで個別に計算されますが、アルゴリズムにより、同じドメイン内のすべてのノードがグランドマスターと同じクロックを選択するようになります。
-
BMCA に基づく PTP ノード間の各パスには、1 つのマスター ポートと少なくとも 1 つのクライアント ポートがあります。パスがポイントツーマルチポイントの場合、複数のクライアント ポートがありますが、各 PTP ノードは 1 つのクライアント ポートしか持つことができません。各 PTP ノードは、クライアント ポートを使用して、もう一方の端のマスター ポートと同期します。これを繰り返すことにより、すべての PTP ノードは最終的に直接または間接的にグランドマスターに同期します。
-
スイッチ 1 から見ると、クロック 1 はマスターであり、グランドマスターです。
-
スイッチ 2 から見ると、スイッチ 1 がマスターであり、クロック 1 がグランドマスターです。
-
-
各 PTP ノードにはクライアント ポートが 1 つだけあり、その背後にグランドマスターが存在します。グランドマスターは、数ホップ離れている場合があります。
-
例外は、BMCA に参加しない PTP トランスペアレント クロックです。スイッチ 3 が PTP トランスペアレント クロックの場合、クロックにはマスターやクライアントなどのポート ステータスがありません。クロック 3、クロック 4、およびスイッチ 1 は、マスターとクライアントの関係を直接確立します。
パッシブ ポート
BMCA は、マスターとクライアントの上でパッシブ状態にある別の PTP ポートを選択できます。パッシブ ポートは、他のノードからの Management
メッセージへの応答としての PTP Management
メッセージなどのいくつかの例外を除いて、PTP メッセージを生成しません。
例 1
![](/c/dam/en/us/td/i/500001-600000/500001-510000/503001-504000/503177.jpg)
PTP ノードにグランドマスターへの複数のポートがある場合、そのうちの 1 つだけがクライアント ポートになります。グランドマスターへの他のポートはパッシブ ポートになります。
例 2
![](/c/dam/en/us/td/i/500001-600000/500001-510000/503001-504000/503178.jpg)
PTP ノードが 2 つのマスター専用クロック(グランドマスター候補)を検出した場合、グランドマスターとして選択された候補へのポートはクライアント ポートになり、もう一方はパッシブ ポートになります。他のクロックがクライアントである場合、パッシブではなくマスターとクライアントの関係を形成します。
例 3
![](/c/dam/en/us/td/i/500001-600000/500001-510000/503001-504000/503179.jpg)
マスター専用クロック(グランドマスター候補)が、それ自体よりも優れた別のマスター専用クロックを検出すると、そのクロックはそれ自体を受動状態にします。これは、2 つのグランドマスター候補が同じ通信パス上にあり、間に PTP 境界クロックがない場合に発生します。
アナウンス メッセージ
Announce
メッセージは、ベスト マスター クロック アルゴリズム(BMCA)を計算し、PTP トポロジ(マスター クライアント階層)を確立するために使用されます。
![](/c/dam/en/us/td/i/500001-600000/500001-510000/503001-504000/503181.jpg)
メッセージは次のように機能します。
-
PTP マスター ポートは、PTP over IPv4 UDP の場合、PTP
Announce
メッセージを IP アドレス 224.0.1.129 に送信します。 -
各ノードは、PTP
Announce
メッセージの情報を使用して、BMCA に基づいて同期階層(マスター/クライアント関係またはパッシブ)を自動的に確立します。 -
PTP
Announce
メッセージに含まれる情報の一部は次のとおりです。-
グランドマスター優先順位 1
-
グランドマスター クロックの品質(クラス、正確度、バリアンス)
-
グランドマスター優先順位 2
-
グランドマスター アイデンティティ
-
削除されるステップ
-
-
PTP
Announce
メッセージは、2 logAnnounceInterval 秒に基づく間隔で送信されます。
さまざまな PTP ノード タイプを持つ PTP トポロジ
エンドツーエンド境界クロックのみを持つ PTP トポロジ
このトポロジでは、境界クロック ノードは、 Management
メッセージを除き、すべてのマルチキャスト PTP メッセージを終了させます。
![](/c/dam/en/us/td/i/500001-600000/500001-510000/503001-504000/503189.jpg)
これにより、各ノードが最も近い親マスター クロックからの Sync
メッセージを処理するようになり、ノードが高い精度を達成できるようになります。
境界クロックとエンドツーエンドの透過クロックを使用した PTP トポロジ
このトポロジでは、境界クロック ノードは、 Management
メッセージを除き、すべてのマルチキャスト PTP メッセージを終了させます。
![](/c/dam/en/us/td/i/500001-600000/500001-510000/503001-504000/503190.jpg)
エンドツーエンド(E2E)透過クロック ノードは PTP メッセージを終了しませんが、パケットが通過するときに、滞留時間(パケットがノードを通過するのにかかった時間)を PTP メッセージ修正フィールドに追加するだけです。それらを使用して、より良い正確度を達成します。ただし、これは、1 つの境界クロック ノードで処理する必要がある PTP メッセージの数が増えるため、拡張性が低くなります。
PTP BMCA
PTP BMCA パラメータ
各クロックには、ベスト マスター クロック アルゴリズム(BMCA)で使用される IEEE 1588-2008 で定義されている次のパラメータがあります。
順位 |
パラメータ |
有効な値 |
説明 |
---|---|---|---|
1 |
優先順位 1 |
0 ~ 255 |
ユーザ構成可能な番号。この値は、通常、グランドマスター候補クロック(マスター対応デバイス)の場合は 128 以下、クライアント専用デバイスの場合は 255 です。 |
2 |
クロック品質 - クラス |
0 ~ 255 |
クロック デバイスのステータスを表示します。たとえば、6 は GPS などのプライマリ リファレンス時間ソースを持つデバイス用です。7 はプライマリ リファレンス時間ソースを持つように使用されるデバイス用です。127 以下は、マスター専用クロック(グランドマスター候補)用です。255 はクライアント専用デバイス用です。 |
3 |
クロック品質 - 正確度 |
0 ~ 255 |
クロックの正確度。たとえば、33(0x21)は 100 ns 以下で、35(0x23)は 1 us 以下です。 |
4 |
クロック品質 - バリアンス |
0 ~ 65535 |
PTP メッセージ内でのタイムスタンプのカプセル化の精度。 |
5 |
優先順位 2 |
0 ~ 255 |
ユーザ構成可能な別の番号。同一のクロック品質を持つ 2 つのグランドマスター候補で、そのうち 1 つはスタンバイであるセットアップの場合、このパラメータが通常使用されます。 |
6 |
クロック ID |
この値は 8 バイトで、通常は MAC アドレスを使用して形成されます。 |
このパラメータは最終的なタイ ブレーカーとして機能し、通常は MAC アドレスです。 |
7 |
削除されるステップ(Steps Removed) |
設定不能 |
このパラメータは、2 つの異なるポートからの同一のグランドマスターのクロックを受信したときのアナウンス済みクロックからのホップ数を表し、最終的なタイ ブレーカーです。削除されるステップが候補と同一の場合、ポート ID と番号はタイ ブレーカーとして使用されます。 このパラメータの値を構成することはできません。 |
グランドマスター クロックのこれらのパラメータは、PTP Announce
メッセージによって運ばれます。各 PTP ノードは、ノードが受信するすべての Announce
メッセージから受け取る表にリストされている順番、またそのノード自体の値の順番で、これらの値を比較します。すべてのパラメータで、より低い番号が選択されます。その後、各 PTP ノードはノードが認識するパラメータのうちのベスト クロックを持つパラメータを使用して
Announce
メッセージを作成し、ノードは自身のマスター ポートから次のクライアントデバイスにメッセージを送信します。
![]() (注) |
各パラメータの詳細については、IEEE 1588-2008 の 7.6 節を参照してください。 |
PTP BMCA の例
次の例では、クロック 1 とクロック 4 がこの PTP ドメインのグランドマスター候補です。
![](/c/dam/en/us/td/i/500001-600000/500001-510000/503001-504000/503182.jpg)
クロック 1 には、次のパラメータ値があります。
パラメータ |
値 |
---|---|
優先順位 1 |
127 |
クロック品質 - クラス |
6 |
クロック品質 - 正確度 |
0x21(< 100ns) |
クロック品質 - バリアンス |
15652 |
優先順位 2 |
128 |
クロック ID |
0000.1111.1111 |
削除されるステップ |
* |
クロック 4 には、次のパラメータ値があります。
パラメータ |
値 |
---|---|
優先順位 1 |
127 |
クロック品質 - クラス |
6 |
クロック品質 - 正確度 |
0x21(< 100ns) |
クロック品質 - バリアンス |
15652 |
優先順位 2 |
129 |
クロック ID |
0000.1111.2222 |
削除されるステップ |
* |
両方のクロックが PTP Announce
メッセージを送信し、各 PTP ノードがメッセージ内の値を比較します。この例では、最初の 4 つのパラメータの値が同じであるため、Priority 2
がアクティブなグランドマスター、つまりクロック 1 を決定します。
すべてのスイッチ(1、2、および 3)がクロック 1 が最良のマスター クロック(つまり、クロック 1 がグランドマスター)であることを認識した後、これらのスイッチは、マスター ポートからクロック 1 のパラメータを含む PTP Announce
メッセージを送信します。スイッチ 3 では、クロック 4(グランドマスター候補)に接続されたポートがパッシブ ポートになります。これは、ポートがマスター専用クロック(クラス 6)からの PTP Announce
メッセージを受信し、別のポートから受信されている現在のグランドマスターよりも優れていないパラメータを持つためです。
Step Removed
パラメータは、グランドマスターからのホップ(PTP 境界クロック ノード)の数を示します。PTP 境界クロック ノードが PTP Announce
メッセージを送信すると、メッセージ内の Step Removed
値が 1 ずつ増分します。この例では、スイッチ 2 は、クロック 1 のパラメータで Step Removed
値が 1
のスイッチ 1 から PTP Announce
メッセージを受信します。クロック 2 は、Step Removed
値が 2
の PTP Announce
メッセージを受信します。この値は、PTP Announce
メッセージの他のすべてのパラメータが同じ場合にのみ使用されます。これは、メッセージが同じグランドマスター候補クロックからのものである場合に発生します。
PTP BMCA フェールオーバー
現在アクティブなグランドマスター(クロック 1)が使用できなくなった場合、各 PTP ポートはベスト マスター クロック アルゴリズム(BMCA)を再計算します。
![](/c/dam/en/us/td/i/500001-600000/500001-510000/503001-504000/503183.jpg)
可用性は、Announce
メッセージを使用してチェックされます。各 PTP ポートは、Announce
メッセージが Announce Receipt Timeout
時間を連続して欠落した後に、Announce
メッセージのタイムアウトを宣言します。つまり、Announce Receipt Timeout
x 2logAnnounceInterval 秒の場合です。このタイムアウト期間は、IEEE 1588-2008 の 7.7.3 節で説明されているように、PTP ドメイン全体で均一である必要があります。タイムアウトが検出されると、各スイッチは、新しい最良のマスター クロック データを含む
Announce
メッセージを送信することにより、すべての PTP ポートで BMCA の再計算を開始します。ほとんどのスイッチは前のグランドマスターのみを認識しているため、再計算により、スイッチは最初にスイッチ自体が最良のマスター クロックであると判断する可能性があります。
グランドマスターに接続されたクライアント ポートがダウンした場合、ノード(またはポート)は、アナウンス タイムアウトを待つ必要がなく、新しい最良のマスター クロック データを含む Announce
メッセージを送信することにより、BMCA の再計算をすぐに開始できます。
トポロジのサイズによっては、収束に数秒以上かかる場合があります。これは、各 PTP ポートが BMCA を最初から個別に再計算して新しい最適なクロックを見つけるためです。アクティブなグランドマスターに障害が発生する前は、スイッチ 3 だけがクロック 4 を認識しており、アクティブなグランドマスターの役割を引き継ぐ必要があります。
また、ポートの状態が非マスターからマスターに変化した場合、ポートは最初に PRE_MASTER
の状態に変化します。ポートが実際のマスターになるまでの Qualification Timeout
秒数は、通常は次のようになります。
(Step Removed + 1) x the announce interval
これは、他のグランドマスター候補がアクティブなグランドマスターと同じ(または近くに)接続されている場合、ポート ステータスの変更が最小限になり、コンバージェンス時間が短くなることを意味します。詳細については、IEEE 1588-2008 の 9.2 節を参照してください。
PTP 代替 BMCA(G.8275.1)
PTP テレコム プロファイル(G.8275.1)は、G.8275.1 で定義された代替のベスト マスター クロック アルゴリズム(BMCA)を使用します。これには、IEEE 1588-2008 で定義された通常の BMCA とは異なるアルゴリズムがあります。最大の違いの
1 つは、同じ品質のグランドマスター候補が 2 つある場合、G.8275.1 の代替 BMCA により、Clock Identity
より前に Steps Removed
を比較することで、すべての PTP ノードがグランドマスターと同じクロックを選択するのではなく、各 PTP ノードが最も近いグランドマスターを選択できることです。もう 1 つの違いは、新しいパラメータ Local Priority
です。これにより、ユーザは、どのポートをクライアント ポートとして優先するかを手動で制御できます。これにより、各ノードの PTP テレコム プロファイルと SyncE の両方の送信元として同じポートを選択することが容易になります。これは、多くの場合、ハイブリッド
モードの操作に適しています。
PTP 代替 BMCA パラメータ
各クロックには、PTP テレコム プロファイル(G.8275.1)の代替ベスト マスター クロック アルゴリズム(BMCA)で使用される G.8275.1 で定義された次のパラメータがあります。
順位 |
パラメータ |
有効な値 |
説明 |
---|---|---|---|
1 |
クロック品質 - クラス |
0 ~ 255 |
クロック デバイスのステータスを表示します。たとえば、6 は GPS などのプライマリ リファレンス時間ソースを持つデバイス用です。7 はプライマリ リファレンス時間ソースを持つように使用されるデバイス用です。127 以下は、マスター専用クロック(グランドマスター候補)用です。255 はクライアント専用デバイス用です。 |
2 |
クロック品質 - 正確度 |
0 ~ 255 |
クロックの正確度。たとえば、33(0x21)は 100 ns 以下で、35(0x23)は 1 us 以下です。 |
3 |
クロック品質 - バリアンス |
0 ~ 65535 |
PTP メッセージ内でのタイムスタンプのカプセル化の精度。 |
4 |
優先順位 2 |
0 ~ 255 |
ユーザ構成可能な番号。同一のクロック品質を持つ 2 つのグランドマスター候補で、そのうち 1 つはスタンバイであるセットアップの場合、このパラメータが通常使用されます。 |
5 |
ローカル優先度 |
1 ~ 255 |
ノード自体のクロックは、ノードで構成されたクロック ローカル優先順位を使用します。別のノードから受信したクロックには、着信ポートに構成されたローカル優先順位が与えられます。 |
6 |
削除されるステップ(Steps Removed) |
設定不能 |
このパラメータは、通知されたクロックからのホップ数を表します。これを比較することで、アクティブなグランドマスター候補が複数ある場合に、各テレコム境界クロックを、より近くにある別のグランドマスターと同期させることができます。削除されるステップが候補と同一の場合、ポート ID と番号はタイ ブレーカーとして使用されます。 この比較は、 |
7 |
クロック ID |
この値は 8 バイトで、通常は MAC アドレスを使用して形成されます。 |
このパラメータは、 |
8 |
削除されるステップ(Steps Removed) |
設定不能 |
このパラメータは、2 つの異なるポートからの同一のグランドマスターのクロックを受信したときのアナウンス済みクロックからのホップ数を表し、最終的なタイ ブレーカーです。削除されるステップが候補と同一の場合、ポート ID と番号はタイ ブレーカーとして使用されます。 |
グランドマスター クロックのこれらのパラメータは、Local Priority
を除き、PTP Announce
メッセージによって運ばれます。各 PTP ノードは、ノードが受信するすべての Announce
メッセージから受け取る表にリストされている順番、またそのノード自体の値の順番で、これらの値を比較します。すべてのパラメータで、より低い番号が選択されます。その後、各 PTP ノードはノードが認識するパラメータのうちのベスト クロックを持つパラメータを使用して
Announce
メッセージを作成し、ノードは自身のマスター ポートから次のクライアントデバイスにメッセージを送信します。
![]() (注) |
各パラメータの詳細については、G.8275.1 の 6.3 節を参照してください。 |
PTP 代替 BMCA の例
次の例では、クロック 1 とクロック 4 が、同じ品質と優先順位を持つこの PTP ドメインのグランドマスター候補です。
![](/c/dam/en/us/td/i/500001-600000/500001-510000/503001-504000/503766.jpg)
クロック 1 には、次のパラメータ値があります。
パラメータ |
値 |
---|---|
クロック品質 - クラス |
6 |
クロック品質 - 正確度 |
0x21(< 100ns) |
クロック品質 - バリアンス |
15652 |
優先順位 2 |
128 |
削除されるステップ(Steps Removed) |
* |
クロック ID |
0000.1111.1111 |
クロック 4 には、次のパラメータ値があります。
パラメータ |
値 |
---|---|
クロック品質 - クラス |
6 |
クロック品質 - 正確度 |
0x21(< 100ns) |
クロック品質 - バリアンス |
15652 |
優先順位 2 |
128 |
削除されるステップ(Steps Removed) |
* |
クロック ID |
0000.1111.2222 |
クロック 1 とクロック 4 の両方が PTP Announce
メッセージを送信し、各 PTP ノードがメッセージ内の値を比較します。Clock Quality - Class
から Priority 2
までのパラメータの値は同じであるため、Steps Removed
は各 PTP ノードのアクティブなグランドマスターを決定します。
スイッチ 1 および 2 の場合、クロック 1 がグランドマスターです。スイッチ 3 の場合、クロック 4 がグランドマスターです。
PTP クロック同期
PTP マスター ポートは、PTP over IPv4 UDP の場合、PTP Sync
および Follow_Up
メッセージを IP アドレス 224.0.1.129 に送信します。
![](/c/dam/en/us/td/i/500001-600000/500001-510000/503001-504000/503309.jpg)
ワンステップ モードでは、Sync
メッセージには、メッセージが送信されたときのタイムスタンプが含まれます。 Follow_Up
メッセージは必要ありません。2 段階モードでは、Sync
メッセージはタイムスタンプなしで送信されます。 Follow_Up
メッセージは、Sync
メッセージが送信されたときのタイムスタンプを使用して、各 Sync
メッセージの直後に送信されます。クライアント ノードは、Sync
または Follow_Up
メッセージのタイムスタンプを使用して、meanPathDealy
によって計算されたオフセットとともにクロックを同期します。Sync
メッセージは、2 logSyncInterval 秒に基づく間隔で送信されます。
PTP および meanPathDelay
meanPathDelay
は、PTP パケットが PTP パスの一方の端からもう一方の端に到達するまでにかかる平均時間です。E2E 遅延メカニズムの場合、これは PTP マスター ポートとクライアント ポートの間を移動するのにかかる時間です。PTP は、分散された各デバイスの同期時間を正確に保つために、
meanPathDelay
(次の図のΔt)を計算する必要があります。
![](/c/dam/en/us/td/i/500001-600000/500001-510000/503001-504000/503185.jpg)
meanPathDelay
を計算するメカニズムは 2 つあります。
-
遅延要求応答(E2E):エンドツーエンドの透過クロック ノードは、これのみをサポートできます。
-
ピア遅延要求応答(P2P):ピアツーピアの透過クロック ノードは、これのみをサポートできます。
境界クロック ノードは、定義により両方のメカニズムをサポートできます。IEEE 1588-2008 では、遅延メカニズムは「遅延」または「ピア遅延」と呼ばれます。ただし、遅延要求応答メカニズムは、より一般的に「E2E 遅延メカニズム」と呼ばれ、ピア遅延メカニズムは、より一般的に「P2P 遅延メカニズム」と呼ばれます。
meanPathDelay 測定
遅延要求応答
遅延要求応答(E2E)メカニズムはクライアント ポートによって開始され、meanPathDelay
はクライアント ノード側で測定されます。このメカニズムは、E2E 遅延メカニズムに関係なく、マスター ポートから送信される Sync
および Follow_Up
メッセージを使用します。meanPathDelay
値は、4 つのメッセージからの 4 つのタイムスタンプに基づいて計算されます。
![](/c/dam/en/us/td/i/500001-600000/500001-510000/503001-504000/503186.jpg)
t-ms (t2 – t1) は、マスターからクライアントへの方向の遅延です。 t-sm (t4 – t3) は、クライアントからマスター方向への遅延です。 meanPathDelay
は次のように計算されます。
(t-ms + t-sm) / 2
Sync
は、2 logSyncInterval 秒に基づく間隔で送信されます。 Delay_Req
は、2 logMinDelayReqInterval 秒に基づく間隔で送信されます。
![]() (注) |
この例では、2 ステップ モードに焦点を当てています。送信タイミングの詳細については、IEEE 1588-2008 の 9.5 節を参照してください。 |
ピア遅延要求応答
ピア遅延要求応答(P2P)メカニズムは、マスター ポートとクライアント ポートの両方によって開始され、 meanPathDelay
は要求側ノード側で測定されます。 meanPathDelay
は、この遅延メカニズム専用の 3 つのメッセージからの 4 つのタイムスタンプに基づいて計算されます。
![](/c/dam/en/us/td/i/500001-600000/500001-510000/503001-504000/503187.jpg)
2 ステップ モードでは、次のいずれかの方法で t2 と t3 がリクエスト送信者に配信されます。
-
(t3-t2)として
Pdelay_Resp_Follow_Up
を使用 -
t2 として
Pdelay_Resp
を使用し 、 t3 としてPdelay_Resp_Follow_Up
を使用
meanPathDelay
は、次のとおり計算されます。
(t4-t1) – (t3-t1) / 2
Pdelay_Req
は、2 logMinPDelayReqInterval 秒に基づく間隔で送信されます。
![]() (注) |
Cisco Application Centric Infrastructure(ACI)スイッチは、ピア遅延要求応答(P2P)メカニズムをサポートしていません。 送信タイミングの詳細については、IEEE 1588-2008 の 9.5 節を参照してください。 |
PTP マルチキャスト、ユニキャスト、および混在モード
次のセクションでは、遅延要求応答(E2E 遅延)メカニズムを使用したさまざまな PTP モードについて説明します。
マルチキャスト モード
すべての PTP メッセージはマルチキャストです。マスターとクライアント間の透過的なクロックまたは PTP 非認識ノードは、Delay
メッセージの非効率的なフラッディングを引き起こします。ただし、これらのメッセージはすべてのクライアント ノードに送信する必要があるため、フラッドは、Announce
、Sync
、および Follow_Up
メッセージに対して効率的です。
![](/c/dam/en/us/td/i/500001-600000/500001-510000/503001-504000/503195.jpg)
ユニキャスト モード
すべての PTP メッセージはユニキャストであるため、マスターが生成する必要のあるメッセージの数が増えます。したがって、1 つのマスター ポートの背後にあるクライアント ノードの数などの規模が影響を受けます。
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混合モード
Delay
メッセージのみがユニキャストであり、マルチキャスト モードとユニキャスト モードに存在する問題を解決します。
![](/c/dam/en/us/td/i/500001-600000/500001-510000/503001-504000/503197.jpg)
PTP トランスポートプロトコル
次の図は、PTP がサポートする主要なトランスポートプロトコルに関する情報を示しています。
![](/c/dam/en/us/td/i/500001-600000/500001-510000/503001-504000/503199.jpg)
![]() (注) |
Cisco Application Centric Infrastructure(ACI)スイッチは、PTP トランスポートプロトコルとして IPv4 とイーサネットのみをサポートします。 |
PTP シグナリングおよび管理メッセージ
次の図は、IPv4 UDP 上の PTP のヘッダー パケットの Signaling
および Management
メッセージ パラメータを示しています。
![](/c/dam/en/us/td/i/500001-600000/500001-510000/503001-504000/503200.jpg)
Management
メッセージは、現在のクロックやマスターからのオフセットなどの PTP パラメータを構成または収集するために使用されます。このメッセージにより、単一の PTP 管理ノードは、アウトオブバンド モニタリング システムに依存することなく、PTP 関連のパラメータを管理およびモニタできます。
Signaling
メッセージは、追加の操作を行うためのさまざまなタイプのタイプ、長さ、および値(TLV)も提供します。他のメッセージに付加されて使用される他の TLV があります。たとえば、IEEE 1588-2008 の 16.2 節で定義されている PATH_TRACE
TLV は、PTP トポロジの各境界クロック ノードのパスを追跡するために、Announce
メッセージに追加されます。
![]() (注) |
Cisco Application Centric Infrastructure(ACI)スイッチは、管理、シグナル、またはその他のオプションの TLV をサポートしていません。 |
PTP 管理メッセージ
PTP Management
メッセージは、管理タイプ、長さ、および値(TLV)を一度に複数の PTP ノードに、または特定のノードに転送するために使用されます。
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ターゲットは、targetPortIdentity(clockID および portNumber)パラメータで指定されます。PTP Management
メッセージには、GET、SET、COMMAND などのアクションを指定する actionField があり、配信された管理 TLV の処理方法をターゲットに通知します。
PTP Management
メッセージは、PTP 境界クロックによって、マスター、クライアント、未調整、または Pre_Master ポートにのみ転送されます。メッセージがこれらのポートに転送されるのは、メッセージがマスター、クライアント、未校正、または Pre_Master
ポートのポートで受信された場合のみです。メッセージが転送されると、メッセージ内の BoundaryHops が 1 ずつ減ります。
SMTPE ST2059-2 プロファイルは、グランドマスターが、オーディオ/ビデオ信号の同期に必要な同期メタデータ TLV とともにアクション COMMAND を使用して PTP Management
メッセージを送信する必要があることを定義します。
![]() (注) |
Cisco Application Centric Infrastructure(ACI)スイッチは |
PTP プロファイル
Precision Time Protocol(PTP)には、PTP プロファイル と呼ばれる概念があります。PTP プロファイルは、PTP のさまざまなユースケースに最適化されたさまざまなパラメータを定義するために使用されます。これらのパラメータの一部には、PTP メッセージ間隔の適切な範囲と PTP トランスポートプロトコルが含まれますが、これらに限定されません。PTP プロファイルは、さまざまな業界の多くの組織/標準規格によって定義されています。次に例を示します。
-
IEEE 1588-2008:この標準規格は、
デフォルト プロファイル
と呼ばれるデフォルトの PTP プロファイルを定義します。 -
AES67-2015:この標準規格は、オーディオ要件の PTP プロファイルを定義します。このプロファイルは、
メディア プロファイル
とも呼ばれます。 -
SMPTE ST2059-2:この標準規格は、ビデオ要件の PTP プロファイルを定義します。
-
ITU-T G.8275.1:フル タイミング サポートを備えたテレコム プロファイルとしても知られています。この標準規格は、フル タイミング サポートを備えた通信に推奨されます。フル タイミング サポートは、すべてのホップで PTP G.8275.1 プロファイルをデバイスに提供できる電気通信ネットワークを表すために ITU によって定義された用語です。Cisco Application Centric Infrastructure(ACI)でサポートされていない G.8275.2 は、パスに PTP をサポートしないデバイスが含まれる可能性がある部分的なタイミング サポート用です。
電気通信業界では、周波数と時間/位相の同期の両方が必要です。G.8275.1 は、時間とフェーズを同期するために使用されます。周波数は、Cisco ACI によってサポートされていない別の PTP G.8265.1 プロファイルとパケット ネットワークを介して PTP を使用するか、同期デジタル階層(SDH)、同期光ネットワーク(SONET)などの物理層を使用して、専用回路、またはイーサネット経由の同期イーサネット(SyncE)を介して同期できます。SyncE を使用して周波数を同期し、PTP を使用して時間/位相を同期することを ハイブリッド モード と呼びます。
他のプロファイルと比較した G.8275.1 の主な違いは次のとおりです。
-
G.8275.1 は、他のプロファイルには存在しない追加パラメータ Local Priority を使用して、代替 BMCA を使用します。
-
G.8275.1 は、選択可能な同じ接続先 MAC アドレス(転送可能および転送不可)を使用するすべての PTP メッセージで PTP over Ethernet を使用します。
-
G.8275.1 は、テレコム境界クロック(T-BC)が G.8273.2 で定義された正確度(最大時間誤差、max|TE|)に従うことを期待しています。
-
クラス A:100 ns
-
クラス B:70 ns
-
クラスC:30ns
-
-
次の表は、各 PTP プロファイルの各標準規格で定義されているパラメータの一部を示しています。
プロファイル |
logAnnounce 間隔 |
logSync 間隔 |
logMinDelayReq 間隔 |
AnnounceReceipt タイムアウト |
ドメイン番号 |
モード |
トランスポートプロトコル |
---|---|---|---|---|---|---|---|
[デフォルト プロファイル(Default Profile)] |
0 〜 4(1) [= 1 ~ 16 秒] |
-1 ~ +1(0) [= 0.5 ~ 2 秒] |
0 〜 5(0) [= 1 ~ 32 秒] |
2 ~ 10 のアナウンス間隔(3) |
0 ~ 255(0) |
マルチキャスト / ユニキャスト |
Any/IPv4 |
AES67-2015(メディア プロファイル) |
0 〜 4(1) [= 1 ~ 16 秒] |
-4 〜 +1(-3) [= 1/16 ~ 2 秒] |
-3 〜 +5(0) [= 1/8 ~ 32 秒] または logSyncInterval から logSyncInterval + 5 秒 |
2 ~ 10 のアナウンス間隔(3) |
0 ~ 255(0) |
マルチキャスト / ユニキャスト |
UDP/IPv4 |
SMTPE ST2059-2-2015 |
-3 ~ +1(-2) [= 1/8 ~ 2 秒] |
-7 ~ -1(-3) [= 1/128 ~ 0.5 秒] |
logSyncInterval から logSyncInterval + 5 秒 |
2 ~ 10 のアナウンス間隔(3) |
0 ~ 127(127) |
マルチキャスト / ユニキャスト |
UDP/IPv4 |
ITU-T G.8275.1 |
-3 |
-4 |
-4 |
2 ~ 4 |
24~43(24) |
マルチキャストのみ |
イーサネット |