Meinberg SyncBox PTPv2 - Handbuch (Seite 10)

Precision Time Protocol (PTP) / IEEE1588v2
PTP/IEEE1588 ist ein Zeitsynchronisationsprotokoll, das Sub-Mikrosekunden-
Genauigkeit über ein Standard-Ethernet-Kabel ermöglicht. Dieser Genauigkeitsgrad
wird dadurch erreicht, dass die für PTP/IEEE1588 verwendeten Netzwerk-Ports mit
einer sogenannten Hardware-Timestamping-Unit erweitert werden. Diese
Komponente ermittelt sehr genau den Zeitpunkt, zu dem ein PTP Netzwerkpaket
versendet bzw. empfangen wurde. Das auf Multicast-Paketen basierende
Netzwerkprotokoll berücksichtigt diese Zeitstempel bei der Kompensation der
Laufzeiten von Synchronisationspaketen und erreicht so die oben angegebene
Genauigkeit.
Anders als z.B. NTP gibt es bei PTP lediglich eine Zeitquelle. Die sogenannte
Grandmaster Clock ist der einzige Zeitgeber und wird von allen PTP Clients (Slave
Clocks) als Zeitquelle verwendet. Sind zwei oder mehr Grandmaster Clocks in einem
Netzwerk vorhanden, wird mittels eines im Standard festgelegten Algorithmus
ermittelt, wer als Grandmaster Clock verwendet wird. Dieser „Best Master Clock“
(BMC) Algorhytmus ist bei allen PTP Systemen identisch, daher werden alle
PTP/IEEE1588 konformen Systeme die gleiche Grandmaster Clock auswählen. Die
verbleibenden nicht ausgewählten Grandmaster Clocks gehen in den sogenannten
Passiv-Modus und senden keine Synchronisationspakete, solange die aktive
Grandmaster Clock diese „Sync-Messages“ versendet.
Die verwendete Netwerk-Infrastruktur ist von entscheidender Bedeutung und nimmt
großen Einfluss auf die erreichbare Genauigkeit eines PTP/IEEE1588 Netzwerks. Bei
asymmetrischen Laufzeiten verschlechtert sich die Genauigkeit, daher sind vor allem
Switches nicht für den Einsatz in PTP-Netzwerken geeignet. Die Store-And-Forward
Technologie dieser Geräte läßt die Durchlaufzeiten der Netzwerkpakete lastabhängig
teilweise dramatisch schwanken und erschwert dadurch die Laufzeit-Kompensation
erheblich. Einfache Hubs mit zumindest fixen Durchleitzeiten dagegen stellen kein
Problem dar. In größeren Netzwerken helfen spezielle Switches mit PTP/IEEE1588
Funktionalität dabei, die möglichen Genauigkeitsklassen zu erreichen. Diese
Komponenten fungieren als sogenannte „Boundary Clocks“ und gleichen die internen
Laufzeiten durch eigene Timestamping-Units aus, in dem sie gegenüber der
Grandmaster Clock als Slave (Client) agieren und den angeschlossenen Slaves selbst
als Grandmaster erscheinen.
10