Conceptos técnicos

Equinix Precision Time recibe la hora exacta de fuentes GNSS y, a continuación, utiliza protocolos horarios estándar del sector para distribuir esa hora por la red.

La fuente de tiempo de precisión

Precision Time obtiene la hora exacta del Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS), incluido el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), utilizando receptores GNSS.

Fuentes de tiempo GNSS y redundancia

La infraestructura Precision Time utiliza receptores GNSS redundantes capaces de recibir la señal GPS con precisión para ofrecer una hora exacta. Además, los receptores GNSS están equipados con relojes atómicos de rubidio para proporcionar una precisión horaria holdover si por cualquier motivo se pierde la conectividad con la señal GPS.

El receptor GNSS y las antenas utilizadas en la infraestructura Precision Time pueden recibir señales de múltiples constelaciones GNSS, como GPS L1, GLONASS L1, BeiDou B1, Galileo E1 y QZSS L1. Juntas, estas fuentes de tiempo proporcionan múltiples niveles de redundancia.

El Servidor de Precision Time 1 y el Servidor de Precision Time 2 reciben cada uno la hora de un reloj GPS independiente: uno procedente de la cadena de cronometraje de la ciudad de Nueva York (NY) y el otro de la cadena de cronometraje de Silicon Valley (SV), lo que garantiza la redundancia entre fuentes de cronometraje independientes.

Relojes de gran maestro y precisión de holgura

Los relojes Grandmaster habilitados para GNSS utilizan osciladores de rubidio que proporcionan una precisión de hasta submicrosegundos cuando se bloquean con la fuente GNSS (GPS). Incluso en caso de pérdida de conectividad con la fuente, el servicio puede mantener un nivel de precisión de hasta submicrosegundos.

Si un receptor GNSS que proporciona la hora exacta a la infraestructura de Precision Time pierde la conectividad con las constelaciones de satélites, el servicio cuenta con mecanismos de redundancia incorporados. Cuando todas las fuentes de señal GNSS, incluido el GPS y otras constelaciones, no están disponibles, el oscilador de rubidio dentro de cada reloj gran maestro proporciona una temporización de holdover. Esto permite al servicio mantener una precisión de cronometraje de hasta 1,5 milisegundos en un periodo de 24 horas.

Servidores de tiempo y ubicaciones de servicio

Dentro de una ubicación de servicio de Precision Time determinada (por ejemplo, Silicon Valley o Nueva York), dos fuentes de tiempo de referencia GNSS redundantes proporcionan la hora a todas las instancias del servidor de tiempo. Todos los servidores de tiempo de la misma ubicación de servicio utilizan la misma fuente de tiempo subyacente, lo que garantiza una entrega de tiempo coherente y sincronizada.

Cuando se aprovisionan dos conexiones de servicio a la misma ubicación de servicio Precision Time, las fuentes de tiempo de referencia GNSS subyacentes se comparten en ambas conexiones. Sin embargo, cada conexión de servicio EPT está respaldada por su propia instancia aislada de servidor de cronometraje. Aunque la referencia GNSS es común, el Servidor de Tiempo EPT 1 de una conexión de servicio no es la misma instancia que el Servidor de Tiempo EPT 1 de la otra. Los servidores de cronometraje no comparten el tráfico ni el procesamiento y funcionan de forma independiente entre sí.

Los servidores de tiempo son servidores físicos equipados con tarjetas NIC de alto rendimiento, en los que se crea un par de espacios de nombres a partir de dos servidores diferentes. Un servidor funciona como Servidor de Tiempo 1, y el otro servidor funciona como Servidor de Tiempo 2.

Protección contra interferencias GNSS

Los servicios GNSS son susceptibles de sufrir interferencias por jamming, que se produce cuando se emite una señal en la misma frecuencia que las señales GNSS, ahogándolas por tanto, y spoofing, cuando se emite una señal "falsa" directamente a una antena objetivo, haciéndola converger en una solución incorrecta.

Precision Time protege sus señales de cronometraje GNSS mediante una tecnología de cortafuegos GNSS integrada en sus servidores GNSS. Esta capacidad se proporciona mediante la integración del software Orolia BroadShield con los receptores GNSS. Las señales GNSS se supervisan continuamente para detectar signos de interferencia o suplantación. Cuando se detectan interferencias, se desactiva el enlace GNSS con la antena y se sigue sirviendo la hora mediante el oscilador de rubidio integrado en los servidores GNSS.

nota

La integración del software Orolia BroadShield no está disponible en las ubicaciones de servicio de Hong Kong.

La infraestructura de Precision Time se aloja en centros de datos IBX seguros dentro de jaulas controladas y no está expuesta a redes públicas. El servicio se presta a través de la red privada Equinix Fabric utilizando el direccionamiento RFC 1918, lo que garantiza que todo el tráfico de tiempo permanezca aislado de la Internet pública. El acceso a la infraestructura está estrictamente controlado y limitado al personal autorizado.

Implementación de Precision Time Grandmaster

El gran maestro visible para los clientes en el servicio Precision Time es una implementación personalizada con marca de tiempo de hardware desarrollada por Equinix para soportar el multi-tenancy seguro. Cada servicio Precision Time tiene un proceso único que lo sirve, con total aislamiento, a través de una conexión virtual Equinix Fabric. Esto le permite ajustar parámetros como las direcciones IP, los dominios y los valores de prioridad para adaptarlos a su entorno local. Toda la configuración de red y protocolo del servicio está personalizada para su conexión, y ningún elemento de protocolo se comparte con otros.

El único componente compartido entre las diferentes conexiones de los clientes es la base de tiempo estable para las marcas de tiempo del hardware. Y en cada centro de servicio de Precision Time, Equinix opera múltiples servidores GNSS protegidos por medidas anti-interferencia y anti-spoofing, conectados entre sí con hardware White Rabbit. Estos servidores crean la base de tiempo estable que utilizan todas nuestras instancias Grandmaster de Precision Time.

Protocolos horarios admitidos

Precision Time admite dos protocolos de tiempo para sincronizar relojes en una red:

• Protocolo de tiempo de red (NTP)
• Protocolo de tiempo de precisión (PTP)

Aunque la precisión horaria de PTP es mejor que la de NTP, NTP tiene la capacidad de sincronizar más dispositivos en la red con una baja sobrecarga de red.

Una red puede configurarse para utilizar cualquiera de los dos protocolos. En ambos casos, la hora se obtiene del servicio Precision Time y se distribuye a los dispositivos conectados para su sincronización.

PTP y NTP utilizan el protocolo de datagramas de usuario (UDP) para la sincronización horaria:

• PTP utiliza el puerto UDP 319 para los mensajes de eventos y el puerto 320 para los mensajes generales.
• NTP utiliza el puerto UDP 123 para la comunicación cliente-servidor.

Precisión y sincronización

La precisión se define como la desviación máxima entre la hora suministrada por el servicio y el Tiempo Universal Coordinado (UTC). La mayor precisión se consigue cuando los clientes se conectan dentro del mismo metro que el servicio Precision Time. La precisión para conexiones remotas puede variar ligeramente.

Precision Time se supervisa continuamente mediante una plataforma global de supervisión de acuerdos de nivel de servicio (SLA) para garantizar un rendimiento constante.

Precisión de sincronización típica observada en entornos de producción:

• NTP: 30-100 microsegundos o menos (percentil 99,9), dependiendo del rendimiento de la red.
• PTP: 1-10 microsegundos o menos (percentil 99,9), dependiendo del rendimiento de la red.

Acuerdos de nivel de servicio NTP

Precision Time no proporciona un SLA de precisión para NTP. En despliegues de producción del mismo metro, la precisión típica observada es de 30-100 microsegundos o menos en el percentil 99,9. En el caso de conexiones remotas o rutas de red más variables, la precisión observada puede situarse en cambio entre 1 y 10 milisegundos, dependiendo de las condiciones de la red y del despliegue.

SLA	Requirements to Meet SLA	Comments
99.9%	Use at least one Fabric port or virtual device.	Connect to any available service location as described in Service Locations.
99.999%	Use two Fabric ports or virtual devices on primary and secondary networks, with separate Precision Time connections.	For each service connection, connect to any available service location as described in Service Locations. Connecting to two different service locations will help achieve an additional level of geo-redundancy.

Acuerdos de nivel de servicio PTP

El servicio PTP Precision Time ofrece un SLA de precisión de 50 microsegundos o menos, dependiendo de la arquitectura de la red y de las condiciones de despliegue. Normalmente, la precisión es de hasta 5-10 microsegundos. Si consume el servicio localmente dentro del mismo metro, la precisión puede ser de hasta 1-2 microsegundos.

El SLA de precisión se aplica a las conexiones locales. La precisión para las conexiones remotas puede variar ligeramente.

SLA	Requirements to Meet SLA	Comments
99.9%	Use at least one Fabric port.	Connect to any available service location as described in Service Locations.
99.999%	Use two separate Fabric ports created on primary and secondary Fabric networks. Create two separate Precision Time service connections using each Fabric port.	For each service connection, connect to any available service location as described in Service Locations. Connecting to two different service locations will help achieve an additional level of geo-redundancy.

Gestión de segundos de salto

Precision Time recibe las actualizaciones de los segundos intercalares de la Autoridad de Asignación de Números de Internet (IANA) y las aplica utilizando equipos especializados en cronometraje para mantener la alineación con el Tiempo Universal Coordinado (UTC).

Protocolo de tiempo de red (NTP)

Precision Time es compatible con estas normas NTP:

• NTPv3 (RFC 1305)
• NTPv4 (RFC 5905)

NTP es un protocolo de red ligero y estándar utilizado para la sincronización de relojes. Su objetivo es sincronizar los ordenadores participantes en una red con una diferencia de unos pocos milisegundos respecto a la hora UTC. Los servidores NTP sincronizan los dispositivos de una red utilizando GNSS u otros servidores de tiempo que se remontan a una fuente de tiempo real a través de una red de pares.

Los servidores NTP de Precision Time funcionan a nivel de estrato 1, lo que significa que están sincronizados directamente con relojes de referencia de alta precisión.

NTP se describe típicamente como un sistema cliente-servidor, pero puede utilizarse con la misma facilidad en relaciones entre pares, en las que cada par puede actuar como una fuente de tiempo potencial. Aunque NTP es fácil de configurar, puede ser menos seguro que PTP cuando se utiliza a través de la Internet pública.

Precision Time NTP utiliza la corrección de segundos intercalares, con segundos intercalares aplicados directamente por la infraestructura de cronometraje para mantener la alineación con el Tiempo Universal Coordinado (UTC). No se utilizan la corrección de segundos bisiestos ni el giro.

Precision Time NTP se entrega a través de una conexión privada y segura utilizando Equinix Fabric con aislamiento VRF, por lo que no se requieren mecanismos de autenticación adicionales. La autenticación MD5 es compatible con las configuraciones NTP Enterprise, mientras que otros mecanismos como NTS no son compatibles.

Actualmente, Precision Time sólo admite conectividad IPv4. IPv6 no es compatible.

Protocolo de tiempo de precisión (PTP)

Precision Time es compatible con la norma 1588-2008 del IEEE, titulada "Protocolo de sincronización de reloj de precisión para medición y control en red", y comúnmente conocida como Protocolo de tiempo de precisión v2, o PTP.

Un servidor PTP (también conocido como reloj gran maestro) sincroniza la hora a través de una red con una precisión de submicrosegundos. Para lograr la precisión de la hora, PTP requiere que todos los dispositivos que se sincronizan tengan un controlador de interfaz de red (NIC) que admita la marca de hora por hardware. Este requisito se extiende a la infraestructura de red intermedia, como enrutadores y conmutadores.

PTP se utiliza habitualmente en sistemas que requieren una gran precisión horaria, como los sistemas de medición y control. El protocolo se utiliza actualmente para sincronizar transacciones financieras, transmisiones de torres de telefonía móvil y matrices acústicas submarinas.

El sellado de tiempo por hardware sincroniza el reloj de hardware PTP directamente con la fuente de tiempo. Los paquetes reciben el sello de tiempo en la interfaz de red, antes de entrar en el núcleo o en el espacio de usuario, lo que elimina los retrasos en el procesamiento y mejora la precisión.

El sellado de tiempo por software sincroniza el reloj del sistema y es utilizado normalmente por NTP. Debido a que las marcas de tiempo se generan en software, este enfoque es más susceptible a los retrasos de procesamiento y proporciona una precisión menor en comparación con la marca de tiempo de hardware.

Precision Time admite configuraciones PTP multidifusión con distribución de la hora de extremo a extremo desde el reloj gran maestro a los dispositivos cliente. Los servidores de tiempo redundantes permiten la conmutación por error y la recuperación automática.

Precision Time utiliza el valor predeterminado de tiempo de vida (TTL) para los paquetes PTP de multidifusión, que es 64. Este valor no es configurable explícitamente dentro del servicio y está controlado por la implementación PTP subyacente.

Los valores de dominio en PTP se utilizan para aislar los dominios de temporización y no indican la fuente o la trazabilidad del tiempo.

Precision Time se lanzó inicialmente con un valor de dominio predeterminado de 30 para diferenciar el servicio de los entornos de clientes que suelen utilizar el dominio 0. Este valor predeterminado no indica el uso de un oscilador interno ni la falta de trazabilidad.

Precision Time se mantiene totalmente trazable al Tiempo Universal Coordinado (UTC) a través de fuentes de tiempo GNSS redundantes y una infraestructura de cronometraje distribuida por las ubicaciones de servicio.

El número de dominio PTP y los parámetros relacionados, incluida la prioridad y la velocidad de paquetes, pueden configurarse en el portal del cliente. Ahora, las nuevas conexiones se establecen por defecto en el dominio 0.

Precision Time proporciona ajustes predeterminados del servidor PTP que pueden utilizarse para configurar la prioridad del lado del cliente y la selección del reloj:

• Prioridad1: 128
• Prioridad2: 128
• relojClass: 13

Precision Time cumple la norma SMPTE 2110-10, basada en la norma IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTP).

Principales componentes del servicio

El siguiente diagrama muestra los principales componentes del servicio de un sistema Precision Time desplegado a escala mundial. El diagrama detalla el metro de Nueva York y muestra un dispositivo en Toronto conectado al servicio Precision Time.

Definiciones

• Antena GPS - Una antena GPS es un dispositivo que recibe las distintas señales de radiofrecuencia enviadas por los satélites GPS. Las antenas convierten las señales GPS en señales electrónicas que luego emiten a los receptores GPS.
• Servidor horario de red GPS - Los servidores horarios de red GPS son dispositivos informáticos que reciben la hora con gran precisión del sistema GPS y la transmiten a los relojes de los dispositivos desplegados en la red (incluidos enrutadores, conmutadores y otros servidores). Normalmente, los servidores de tiempo soportan NTP o PTP para la sincronización del reloj.
• Reloj Grandmaster - Los relojes Grandmaster reciben información horaria basada en UTC de una referencia horaria externa, normalmente una fuente satelital GNSS (por ejemplo, GPS). Esta hora se distribuye posteriormente a los relojes de los dispositivos cliente. Cuando recibe correctamente una señal de referencia, el gran maestro obtiene la hora exacta a partir de la referencia.
• Reloj límite - Un bloque límite (BC) es un nodo de reloj que tiene dos o más puertos. Por ejemplo, un router o un conmutador Ethernet pueden funcionar como BC. Un BC generalmente tiene un puerto en el papel de reloj secundario, y los puertos restantes toman el papel de reloj maestro.
• Equinix Fabric - Conecta de forma segura, directa y dinámica infraestructuras distribuidas y ecosistemas digitales utilizando la plataforma global Equinix. Utilice el Customer Portal para establecer conexiones de red seguras, bajo demanda, de centro de datos a centro de datos, conectando sus centros de datos a los puertos Equinix Fabric. Para más detalles, consulte la documentación de Fabric.