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 Precision Time

Fuentes de tiempo de precisión Tiempo preciso del Sistema Mundial de Navegación por Satélite (GNSS), incluido el Sistema Mundial de Posicionamiento (GPS), utilizando receptores GNSS.

Fuentes de tiempo GNSS y redundancia

La infraestructura de tiempo de precisión utiliza receptores GNSS redundantes capaces de recibir la señal GPS con precisión para entregar el tiempo preciso. Además, los receptores GNSS están equipados con relojes atómicos de Rubidium para proporcionar precisión de sincronización de remanentes si por alguna razón se pierde la conectividad a la señal GPS.

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

Precision Time Server 1 y Time Server 2 reciben cada uno el tiempo de un reloj GPS separado: Uno procedente de la cadena de tiempo de la ciudad de Nueva York (NY) y el otro de la cadena de tiempo de Silicon Valley (SV), lo que garantiza la redundancia a través de fuentes de tiempo independientes.

Relojes de gran maestro y precisión de holgura

Los grandes relojes habilitados para GNSS utilizan osciladores de Rubidium que proporcionan precisión hasta el sub-microsegundo cuando se bloquean con la fuente GNSS (GPS). Incluso con una pérdida de conectividad a la fuente, el servicio puede mantener un nivel de precisión de hasta sub-microsegundos.

Si un receptor GNSS que proporciona tiempo preciso a la infraestructura de tiempo de precisión pierde conectividad con las constelaciones de satélite, el servicio se basa en mecanismos de redundancia incorporados. Cuando todas las fuentes de señal GNSS, incluyendo GPS y otras constelaciones, no están disponibles, el oscilador de Rubidium dentro de cada gran reloj maestro proporciona tiempo de remanente. Esto permite que el servicio mantenga la precisión de tiempo dentro de 1,5 microsegundos durante un período de 24 horas.

Servidores de tiempo y ubicaciones de servicio

Dentro de una ubicación de servicio de tiempo de precisión dada (por ejemplo, Silicon Valley o Nueva York), dos fuentes de tiempo de referencia GNSS redundantes proporcionan tiempo a todas las instancias del servidor de tiempo. Todos los servidores de temporización en 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 de tiempo de precisión, las fuentes de tiempo de referencia GNSS subyacentes se comparten entre ambas conexiones. Sin embargo, cada conexión de servicio EPT está respaldada por su propia instancia de servidor de temporización aislada. Aunque la referencia GNSS es común, EPT Time Server 1 en una conexión de servicio no es la misma instancia que EPT Time Server 1 en la otra. Los servidores de sincronización no comparten tráfico o procesamiento y operan independientemente unos de otros.

Los servidores de tiempo son servidores físicos equipados con tarjetas NIC de alto rendimiento, donde se crea un par de espacios de nombres a partir de dos servidores diferentes. Un servidor funciona como Time Server 1, y el otro servidor funciona como Time Server 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 sincronización GNSS utilizando tecnología de firewall GNSS integrada dentro de sus servidores GNSS. Esta capacidad se proporciona a través de la integración del software Orolia BroadShield con los receptores GNSS. Las señales GNSS se monitorean continuamente para detectar signos de interferencia o suplantación. Cuando se detecta interferencia, el enlace GNSS a la antena se desactiva y el tiempo continúa siendo servido usando el oscilador Rubidium integrado dentro de los servidores GNSS.

nota

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

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

Tiempo de precisión Implementación Grandmaster

El gran maestro que es visible para los clientes en el servicio de tiempo de precisión es una implementación personalizada de marca de tiempo de hardware desarrollada por Equinix para soportar multi-tenencia segura. Cada servicio de tiempo de precisión tiene un proceso único que lo sirve, con aislamiento total, a través de una conexión virtual Equinix Fabric. Esto le permite ajustar la configuración como las direcciones IP, dominios y valores de prioridad para que coincida con su entorno local. Toda la configuración de red y protocolo en el servicio se personaliza para su conexión, y no se comparten elementos de protocolo con otros.

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

Protocolos horarios admitidos

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

• Protocolo de tiempo de red (NTP)
• Protocolo de Precision Time (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 se puede configurar para usar cualquiera de los dos protocolos. En ambos casos, el tiempo se obtiene del servicio Precision Time y se distribuye a los dispositivos conectados para su sincronización.

PTP y NTP utilizan el protocolo de datagrama de usuario (UDP) para la sincronización de tiempo:

• PTP utiliza el puerto UDP 319 para mensajes de eventos y el puerto 320 para 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 el tiempo entregado por el servicio y el Tiempo Universal Coordinado (UTC). Para los paquetes PTP, el origen y el destino deben estar en el mismo metro. Para los paquetes NTP, la precisión para las conexiones remotas puede variar ligeramente.

El tiempo de precisión se supervisa continuamente mediante una plataforma de monitoreo de acuerdo de nivel de servicio global (SLA) para garantizar un rendimiento consistente.

Precisión típica de sincronización 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.

NTP Acuerdos de Nivel de Servicio

El tiempo de precisión no proporciona un SLA de precisión para NTP. En los despliegues de producción del mismo metro, la precisión típica observada es de 30-100 microsegundos o menos en el percentil 99.9. Para conexiones remotas o rutas de red más variables, la precisión observada puede caer dentro del rango de 1-10 milisegundos, dependiendo de las condiciones de red y la implementación.

SLA	Requisitos para cumplir el SLA	Comentarios
99.9%	Utilice al menos un puerto de Fabric o dispositivo virtual.	Conéctese a cualquier ubicación de servicio disponible como se describe en Ubicaciones de servicio.
99.999%	Utilice dos puertos Fabric o dispositivos virtuales en redes primarias y secundarias, con conexiones de tiempo de precisión separadas.	Para cada conexión de servicio, conéctese a cualquier ubicación de servicio disponible como se describe en Ubicaciones de servicio. Conectarse a dos ubicaciones de servicio diferentes ayudará a lograr un nivel adicional de geo-redundancia.

Acuerdos de nivel de servicio PTP

El servicio PTP de tiempo de precisión proporciona un SLA de precisión de 50 microsegundos o menos, dependiendo de la arquitectura de red y las condiciones de implementación. Típicamente, la precisión es de hasta 5-10 microsegundos.

SLA	Requisitos para cumplir el SLA	Comentarios
99.9%	Utilice al menos un puerto Fabric.	Conéctese a una ubicación de servicio en el mismo metro que el puerto de Fabric, como se describe en Ubicaciones de servicio.
99.999%	Utilice dos puertos separados de Fabric creados en redes de Fabric primarias y secundarias. Cree dos conexiones de servicio de tiempo de precisión separadas utilizando cada puerto de Fabric.	Para cada conexión de servicio, conéctese a una ubicación de servicio en el mismo metro que su puerto Fabric, como se describe en Ubicaciones de servicio. El uso de puertos de Fabric en diferentes metros proporciona redundancia geográfica adicional.

Segundo manejo de LEAP

Precision Time recibe actualizaciones de segundo paso de la Autoridad de Números Asignados de Internet (IANA) y aplica estas actualizaciones utilizando equipos especializados en temporización para mantener la alineación con el Tiempo Universal Coordinado (UTC).

Protocolo de tiempo de red (NTP)

El tiempo de precisión soporta estos estándares NTP:

• NTPv3 (RFC 1305)
• NTPv4 (RFC 5905)

NTP es un protocolo de red ligero y estándar utilizado para la sincronización del reloj. Está destinado a sincronizar los equipos participantes en una red a unos pocos milisegundos de UTC. Los servidores NTP sincronizan dispositivos en una red utilizando GNSS u otros servidores de tiempo que se rastrean a una fuente de tiempo real a través de redes de pares.

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

NTP se describe típicamente como un sistema cliente-servidor, pero se puede utilizar fácilmente en relaciones peer-to-peer, donde cada par puede actuar como una fuente de tiempo potencial. Si bien NTP es fácil de configurar, puede ser menos seguro que PTP cuando se utiliza a través de Internet público.

Tiempo de precisión NTP utiliza la corrección de segundo intercalado, con segundos intercalados aplicados directamente por la infraestructura de temporización para mantener la alineación con el Tiempo Universal Coordinado (UTC). No se utilizan manchas de salto ni girar.

Tiempo de precisión 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 se admite para configuraciones NTP Enterprise, mientras que otros mecanismos como NTS no se admiten.

El tiempo de precisión actualmente solo admite conectividad IPv4. IPv6 no es compatible.

Protocolo de Precision Time (PTP)

El tiempo de precisión es compatible con el estándar IEEE 1588-2008, titulado "Protocolo de sincronización de reloj de precisión para medición y control en red", y comúnmente conocido como Protocolo de tiempo de precisión v2, o PTP.

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

PTP se utiliza comúnmente en sistemas que requieren tiempo altamente preciso, como sistemas de medición y control. El protocolo se utiliza actualmente para sincronizar transacciones financieras, transmisiones de torres de telefonía móvil y matrices acústicas submarinas.

La marca de tiempo de hardware sincroniza el reloj de hardware PTP directamente con la fuente de tiempo. Los paquetes se marcan en la interfaz de red, antes de ingresar al kernel o al espacio de usuario, lo que elimina los retrasos de procesamiento y mejora la precisión.

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

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

Tiempo de precisión utiliza el valor predeterminado Time to Live (TTL) para 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 dominios de tiempo y no indican la fuente o trazabilidad del tiempo.

El tiempo de precisión se lanzó inicialmente con un valor de dominio predeterminado de 30 para diferenciar el servicio de los entornos de clientes que normalmente usan el dominio 0. Este valor predeterminado no indica el uso de un oscilador interno o la falta de trazabilidad.

El tiempo de precisión sigue siendo completamente trazable a Tiempo Universal Coordinado (UTC) a través de fuentes de tiempo GNSS redundantes e infraestructura de tiempo distribuida en todas las ubicaciones de servicio.

El número de dominio PTP y los parámetros relacionados, incluyendo prioridad y velocidad de paquetes, se pueden configurar en el portal del cliente. Nuevas conexiones ahora por defecto al dominio 0.

El tiempo de precisión proporciona la configuración predeterminada del servidor PTP que se puede utilizar para configurar la prioridad del lado del cliente y la selección del reloj:

• Prioritaria1: 128
• Prioritad2: 128
• ClockClass: 13

El tiempo de precisión es compatible con SMPTE 2110-10, que se basa en el estándar IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTP).

Principales componentes del servicio

El siguiente diagrama muestra los principales componentes de servicio de un sistema de tiempo de precisión desplegado a escala global. El diagrama detalla el metro de Nueva York, y muestra un dispositivo en Toronto conectado al servicio de tiempo de precisión.

Definiciones

• Antena GPS: Una antena GPS es un dispositivo que recibe las señales de radiofrecuencia distintas enviadas por los satélites GPS. Las antenas convierten las señales GPS en señales electrónicas que luego transmiten a los receptores GPS.
• Servidor de tiempo de red GPS – Los servidores de tiempo de red GPS son dispositivos informáticos que reciben una hora altamente precisa del sistema GPS, y transmiten esa hora a los relojes de los dispositivos desplegados en la red (incluidos enrutadores, conmutadores y otros servidores). Normalmente, los servidores de tiempo admiten NTP o PTP para la sincronización del reloj.
• Gran Reloj – Los relojes Grandmaster reciben información horaria basada en UTC de una referencia horaria externa, más comúnmente una fuente de satélite GNSS (por ejemplo, GPS). Esta vez se distribuye aguas abajo a los relojes de los dispositivos cliente. Cuando recibe con éxito una señal de referencia, el gran maestro obtiene el tiempo exacto de la referencia.
• Reloj de frontera: Un bloque de límite (BC) es un nodo de reloj que tiene dos o más puertos. Por ejemplo, un router o conmutador Ethernet podría ser capaz de funcionar como un BC. Un BC generalmente tiene un puerto en el papel de un reloj secundario, y los puertos restantes toman el papel del reloj maestro.
• Equinix Fabric: Conecta de forma segura, directa y dinámica la infraestructura distribuida y los ecosistemas digitales utilizando el Platform Equinix global. Utilice el Portal del cliente para establecer conexiones de red seguras, bajo demanda, de centro de datos a centro de datos conectando sus centros de datos a puertos Equinix Fabric. Para más detalles, consulte la documentación de la tela .