Đo kiểm giao thức đồng bộ thời gian PTP và NTP

Giao thức thời gian chính xác (PTP – Precision Time Protocol) và Giao thức thời gian mạng (NTP – Network Time Protocol) là hai tiêu chuẩn để đồng bộ hóa đồng hồ bằng cách liên kết chúng với mạng máy tính. Mặc dù mọi người thường không coi trọng thời gian chính xác khi tương tác với các thiết bị, nhưng các giao thức này lại đóng vai trò quan trọng đối trong việc kết nối các loại thiết bị, phương tiện. Đồng bộ thời gian chính xác kết nối đồng hồ và các máy tính giúp nhân viên trong các doanh nghiệp, văn phòng, trường học, công nghiệp, viễn thông, công nghệ thông tin và các loại hệ thống khác giữ cho các hoạt động này trở nên đáng tin cậy. Thời gian được đồng bộ hóa cũng giúp khắc phục sự cố mạng dễ dàng hơn khi có lỗi phát sinh, vì mọi người có thể biết chính xác thời điểm sự cố xảy ra. Với tất cả những điều này, bạn có thể muốn xác định giao thức NTP hay PTP sẽ tốt hơn cho tình huống của mình? Sự khác biệt giữa NTP và PTP sẽ đóng vai trò cho quyết định lựa chọn công nghệ dùng cho mạng lưới doanh nghiệp và tổ chức.

Precision Time Protocol (PTP) là gì?

Giao thức thời gian chính xác mới hơn, với lần triển khai đầu tiên bắt đầu vào năm 2002. Nhìn chung, cấu trúc của nó tương tự như NTP ở chỗ có các cấp độ khác nhau bên trong nó và các vệ tinh GPS/GNSS có thể đóng vai trò là nguồn thời gian của nó. Tuy nhiên, điểm khác biệt chính giữa NTP và PTP là PTP chính xác đến từng micro giây, nghĩa là chính xác hơn NTP. Điều này có thể thực hiện được vì thiết bị PTP giữ dấu thời gian phần cứng của các điểm khác nhau trong quá trình giao tiếp giữa chính (thiết bị tham chiếu thời gian cao hơn) và phụ (thiết bị nhận thời gian thấp hơn). Tiếp theo, họ có thể tính đến khoảng thời gian nhỏ cần thiết để tín hiệu di chuyển giữa các thiết bị, được gọi là độ trễ mạng và điều chỉnh để những khoảng dừng nhỏ đó không ảnh hưởng đến hiển thị thời gian của họ.

Network Time Protocol (NTP) là gì?

NTP (Giao thức đồng bộ thời gian mạng) là một trong những giao thức internet lâu đời nhất và thường được sử dụng trong các hệ thống cũ. Trong cấu trúc của nó, các thiết bị riêng lẻ kết nối với máy chủ NTP, máy chủ này thường nhận thông tin thời gian của nó từ các vệ tinh trong mạng GPS. NTP thông thường có thể đảm bảo độ chính xác trong khoảng 10 mili giây (1/100 s) trên mạng Internet công cộng, và có thể đạt đến độ chính xác 200 micro giây (1/5000 s) hay hơn nữa trong điều kiện lý tưởng của môi trường mạng cục bộ. NTP sử dụng kiến trúc phân cấp, các cấp độ khác nhau này được gán từ 0 (bao gồm các vệ tinh GPS hoặc các nguồn thời gian chính xác khác, chẳng hạn như đồng hồ nguyên tử) cho tới cấp cao nhất. Trên mạng Internet, NTP đồng bộ đồng hồ của các máy tính theo UTC.

Tại sao cần đo kiểm giao thức thời gian?

  • Trong mạng di động, đồng bộ hóa thời gian luôn luôn quan trọng. Mỗi thế hệ mới của mạng di động từ 2G, 3G, 4G, 5G đã thúc đẩy nhu cầu tăng độ chính xác trong các tiêu chuẩn và giải pháp đồng bộ hóa. Mạng di động 5G là một mạng hoàn toàn dựa trên chuyển mạch gói từ lõi đến ăng-ten, do vậy thách thức đối với mạng di động thế hệ thứ 5 là sự tin cậy và đồng bộ hóa thời gian chính xác cao qua mạng chuyển mạch gói với Giao thức thời gian (PTP) IEEE 1588 Precision.
  • Sự ra đời của mạng Ethernet như một công nghệ truyền tải cho mạng truyền thông kỹ thuật số tốc độ cao hiện đại thế hệ tiếp cho mạng cố định và mạng di động, đã làm cho SyncE và PTP trở nên rất phổ biến để bắc cầu tần số, pha và thời gian khoảng cách đồng bộ hóa được tạo bởi đồng bộ không liên kết khác nhau. Kiểm tra đồng bộ hóa từ mạng lõi đến của mạng truy nhập là yêu cầu cấp thiết giúp cho hệ thống mạng hoạt động ổn định với độ chính xác cao.
  • Nhiều dịch vụ và chức năng cơ bản chạy trên nền tảng mạng truyền thông kỹ thuật số phụ thuộc vào tần số chính xác và / hoặc đồng bộ hóa pha để hoạt động chính xác. SDH / SONET/ PDH / DSn, SyncE, 1588v2 PTP và GNSS Clock là một số công nghệ đang được sử dụng để cung cấp đồng bộ hóa.

Đồng bộ thời gian phải nên được kiểm tra thường xuyên tại hiện trường hoặc tại các phòng máy, thường ở những nơi không thể theo dõi hoặc có sẵn nguồn đồng hồ tham khảo đáng tin cậy.

Đo kiểm, phân tích giao thức IEEE-1588/PTP cho mạng thế hệ mới

Thiết bị đo kiểm giao thức thời gian 1588v2/PTP được tích hợp hoàn chỉnh bộ các bài đo kiểm/phân tích qua các giao diện Ethernet/PDH/SDH/OTN và tùy chọn tích hợp thêm vào trong máy đo đồng hồ Atomic Clock có độ ổn định cao, giúp các kỹ thuật viên dễ dàng trong công việc đảm bảo cho hệ thống mạng hoạt động tốt nhất.

Chế độ đo kiểm IEEE 1588v2/PTP Master Clock Emulation Mode

Mô phỏng Master Clock cho phép đồng bộ hóa mạng tài sản cần được xác minh trước khi cung cấp dịch vụ hoặc trong các nhiệm vụ bảo dưỡng định kỳ. Sử dụng đồng hồ chính xác bên trong hoặc bên ngoài 1.544 Mbps, 2.048 Mbps, 1,544 MHz, 2,048 MHz, 10 MHz, 25 MHz, 125 MHz hoặc 1 PPS làm đồng hồ tham chiếu, thiết bị tạo thông báo PTP cần thiết cho thiết bị Slave để đồng bộ hóa.

Đồng hồ tham chiếu có thể được áp dụng thêm để cung cấp tín hiệu 1.544 Mbps hoặc 2.048 Mbps qua RJ45 cân bằng hoặc giao diện Bantam là 1,544 Mbps, 2,048 Mbps, 1,544 MHz, 2,048 MHz, 10 MHz, 25 MHz, 125 MHz, hoặc 1 PPS có thể được tạo trên cổng BNC không cân bằng cho các yêu cầu đồng bộ hóa khác. Trong chế độ này, thiết bị đo đồng bộ thời gian có thể được lập trình để tạo PTP tin nhắn ở các tỷ lệ khác nhau.

Chế độ đo kiểm IEEE 1588v2/PTP Slave Clock Emulation Mode

IEEE 1588v2/PTP Slave Clock Emulation Mode

Mô phỏng thiết bị đo kiểm đồng bộ thời gian ở chế độ IEEE 1588v2/PTP Slave Clock Emulation Mode, chế độ này đồng hồ được đồng bộ hóa được trích xuất bằng quy trình PTP. Sau khi kết nối lớp IP được thực hiện, nhận dạng đồng hồ được trao đổi giữa máy đo đồng bộ thời gian và thiết bị đồng hồ Master đầu cuối. Các thông điệp PTP có thể được giám sát và giải mã và cung cấp một bảng báo cáo tóm tắt, tổng quan sẽ hiển thị ngắn gọn các thông số liên quan đến PTP.

Trong báo cáo tóm tắt đề cập tới Total, CRC, lost, error, out  of order và duplicated messages. Báo cáo kết quả cung cấp thống kê chi tiết và giá trị cho Packet Delay Variation (PDV), Master to Slave (T1) and Slave to  Master (T4) delay measurements and Inter-Packet Gap (IPG).

Phép đo PTP Measurements

•  Đếm các bản tin (Sync,Follow up, Delay Request/Response, Pdelay Request/Response, signaling, management) và thống kê số liệu (Loss, CRC error, duplicate, out of order)

•  Hiển thị và giải mã PTP messages

•  Bắt gói tin PTP messages trong định dạng pcap

•  Hiển thị phép đo và giản đồ PDV (Sync PDV, Delay_Req PDV)

•  Hiển thị phép đo độ trễ Master to Slave (T1) and Slave to Master (T4)

•  Boundary Clock TE measurement

•  Giả lập đồng hồ Master và Slave Clock với 2 cổng (ports)

•  Hiển thị phép đo và giản đồ IPG

Phép đo PTP Through Mode and PDV analysis

•  2 Modes of operation: Port 1 to Port 2 Pass-through or transparent monitoring with optical splitter

•  Bi-directional  analysis of 1588 PTP traffic

•  PTP Packet Statistics (received, lost, errors ….)

•  Ethernet Statistics

•  Bi-directional PTP traffic capture (pcap file)

•  PDV graphs

•  Master to Slave (Forward delay) and Slave to Master  (Reverse delay) measurement

•  PDV Measurements and export via USB (with accurate timestamp)

•  Slave wander analysis

•  Packet MTIE and TDEV Analysis •  PDV FPP, FPC and FPR metrics per ITU-T G.8261.1 standard

Đo kiểm đồng bộ SYNC-E ITU-T G.8261 SyncE Master Clock Emulation Mode

Đồng hồ tham chiếu có thể dựa trên đồng hồ chính xác bên trong hoặc từ nguồn xung nhịp bên ngoài ở tốc độ 1,544 Mbps, 2,048 Mbps, 1,544 MHz, 2,048 MHz, 10 MHz, 25 MHz, 125 MHz hoặc 1 PPS. Đồng hồ tham chiếu đầu ra có thể được đồng bộ hóa với 1.544 Mbps hoặc 2.048 Mbps và được cung cấp tại cổng DS1 / E1 xung nhịp 1.544 MHz, 2.048 MHz, 10 MHz và 1 PPS có sẵn trên cổng BNC không cân bằng.

Đo kiểm đồng bộ SYNC-E ITU-T G.8261 SyncE Slave Clock Emulation Mode

Trích xuất thông tin đồng hồ từ tín hiệu Ethernet 10/100/1000Base-T, 100Base-FX, 1000Base-X và Giao diện 10GBase-X. Đồng hồ tham chiếu được phục hồi có thể được được áp dụng cho tín hiệu 1,544 Mbps hoặc 2,048 Mbps tại giao diện DS1 / E1 xung nhịp 1.544 MHz, 2.048 MHz, 10 MHz, 25 MHz, 125 MHz hoặc 1PPS, tín hiệu đồng hồ có thể được tạo sẵn trên cổng BNC không cân bằng Clock và Wander được đo so với đồng hồ tham chiếu.

Đo kiểm ESMC SSM Clock Quality Messages

Mã hóa và giải mã thông điệp SSM QL SDH / SONET (S1) và E1 (Sa) SyncE ESMC / SSM có thể cấu hình loại thông điệp và tốc độ, bao gồm các thông báo ESMC SSM, Hiển thị TX / RX, giải mã, bộ đếm và chụp lại Capture.

Bắt bản tin đồng bộ (Synchronization Messages Capture)

Chụp và giải mã tin nhắn cho SyncE ESMC / SSM và IEEE Tin nhắn 1588v2. Chụp ở định dạng pcap để phân tích thêm bằng cách sử dụng bộ phân tích giao thức tích hợp hoặc bên ngoài.

Đồng hồ phục hồi (Recovered Clocks)

Giả lập Master Clock và Slave Clock: Cung cấp đầu ra đồng hồ phục hồi (đồng hồ dịch) để phân tích bên ngoài hoặc cung cấp thời gian cho các thiết bị khác: 1PPS, 2.048 Mbps, 2.048 MHz, 10 MHz, 25 MHz, 125 MHz.

Đồng hồ tham khảo (Reference Clock)

Reference Clock (Giả lập Master và Wander/Phase Measurements): Internal, GNSS 1PPS (Raw), Atomic 1PPS, Atomic 10 MHz và External: 1PPS, 1.544 Mbps, 1.544 MHz, 2.048 Mbps, 2.048 MHz, 10 MHz, 25 MHz, 125 MHz.

Clock Wander & Phase Measurements

Tùy chọn này so sánh hai nguồn đồng hồ vật lý và các đo sự khác biệt TIE (Wander) hoặc Lỗi thời gian (lỗi pha tuyệt đối) giữa tín hiệu hiện diện tại cổng kiểm tra RX1 (BNC) và tham chiếu bên ngoài được kết nối với cổng CLK (SMA) hoặc đồng hồ nguyên tử chạy tự do bên trong hoặc theo GNSS.

Recovered Clock Wander Measurements

Các tùy chọn này đo lường các đặc điểm Wander của dữ liệu đồng hồ được khôi phục bằng mô phỏng Slave, tham chiếu với bên ngoài được kết nối với cổng CLK (SMA) hoặc tùy chọn đồng hồ nguyên tử chạy tự do bên trong hoặc GNSS.

Real-time Wander & Phase Data Logging

Tùy chọn này xuất các phép đo TIE hoặc Pha theo thời gian thực sang một bộ nhớ USB để xử lý hậu kỳ sâu hơn bằng cách sử dụng tích hợp hoặc ứng dụng phân tích Wander MTIE & TDEV dựa trên máy tính PC.

Built-in MTIE/TDEV Wander Analysis

Tùy chọn này cho phép thực hiện phép đo phân tích giá trị của dữ liệu Wander tối đa ba ngày và so sánh nó với mặt nạ tiêu chuẩn để đánh giá PASS / FAIL, mà không cần dùng tới máy tính PC. Phân tích có thể được thực hiện trong khi máy đo vẫn đang chạy các phép đo kiểm.

MTIE/TDEV Wander Analysis PC software

Cung cấp thêm quá trình xử lý chuyên sâu dữ liệu về độ ổn định của đồng hồ, chẳng hạn như MTIE và TDEV cho các bài kiểm tra và tạo các báo cáo chuyên nghiệp, có thể trích xuất ra file định dạng PDF hoặc CSV.

Precision Timing References

Thiết bị đó có thể cung cấp hai đồng hồ, chính xác và ổn định các tùy chọn tham khảo: GNSS receiver và Chip-scale Atomic Clock