IEEE 1588 PTP イントロダクション

概要

IEEE 1588スタンダードは、「ネットワーク計測とコントロールシステムの正確なクロック時刻同期プロトコル」もしくは「PTP」として知られています。 PTPは、リアルタイム・クロックを「パッケージ・コンパチブル」ネットワーク（通常はイーサネット）によって時間を合わせる手順を定めています。このスタンダードのテクノロジは元々Agilentによって開発され、測定やプロトコル・タスクに利用されるようになりました。時間に関して互いにネットワーク化された測定装置に同期させ、それらを記録して、正確なシステムタイムスタンプを提供することができるようにします。このタイムスタンプに基づいて、互いに関連付けすることができます。

時刻同期の原理

イーサネットシステムでは、CSMA/CD手順による予測できない衝突より、タイム・パッケージの遅延や破棄が発生してしまう可能性があります。こういった要因から、IEEE 1588は特別な「クロック時刻同期」手順を定めています。

まず始めに、1台のノード（マスタ・クロック）は“同期(Sync)”テレグラムを送信します。それには推定伝達時間を含んでいます。正確な伝達時間はクロックによりキャプチャされ、次の“フォローアップ・メッセージ”によって送信されます。第一および第二のテレグラムと自身のクロックにより、レシーバはそのクロックとマスタ･クロックの時差を計算することができます。最良の結果を得るために、タイムスタンプはハードウェアか、ハードウェアに可能な限り近くで生成される必要があります。
テレグラム伝播時間は、スレーブとマスタの間（“ディレイ”テレグラム）で第2の送信プロセスにおいて周期的に決定されます。スレーブは、その時計を修正することが可能で、現在のバス伝播時間に適応させることができます。

コンフィギュレーション

PTPネットワークは自身によりコンフィグレーションやセグメント化を行います。このために、各セグメントで最高のクロックを決定するために、各々のノードは、「ベスト・マスタ･クロック」アルゴリズム（BMC）を使用します。PTPクロックは、特定のデータセットにその機能をストアされます。これらの機能は、その“同期”テレグラムで他のノードに送信されます。これに基づき、他のノードは実際のマスタの機能で彼らのデータセットに同期させることができ、クロックを調整することができます。BMCは周期的に実行されるため、ノードは伝播時間中に（ホット･プラギング）、脱着することが可能です。

ソフトウェア・クロックとハードウェアクロックの区別はプロトコル上ではありません。しかしながらナノ秒範囲での同期を実行するには、ハードウェアでのサポートが必要です。通常、ソフトウェアジッタに起因した同期エラーは除去することはできません。純粋なソフトウェアソリューション（例えばWindowsシステム）では、エラーは実際にマイクロ/ミリ秒範囲になります。