Concepts techniques
Equinix Precision Time reçoit l'heure précise des sources GNSS, puis utilise des protocoles horaires standard pour distribuer cette heure sur le réseau.
La source de temps de précision
Precision Time fournit l'heure précise à partir du Système mondial de navigation par satellite (GNSS), y compris le Système mondial de positionnement (GPS), en utilisant des récepteurs GNSS.
Sources de temps GNSS et redondance
L'infrastructure de temps de précision utilise des récepteurs GNSS redondants capables de recevoir avec précision le signal GPS afin de fournir une heure exacte. De plus, ces récepteurs GNSS sont équipés d'horloges atomiques au rubidium pour assurer une précision de maintien de l'heure en cas de perte de connexion au signal GPS.
Le récepteur GNSS et les antennes utilisés dans l'infrastructure de temps de précision peuvent recevoir des signaux provenant de plusieurs constellations GNSS, notamment GPS L1, GLONASS L1, BeiDou B1, Galileo E1 et QZSS L1. Ensemble, ces sources de temps offrent de multiples niveaux de redondance.
Le serveur de temps de précision 1 et le serveur de temps 2 reçoivent chacun l'heure d'une horloge GPS distincte: l'une provenant de la chaîne de temps de New York (NY) et l'autre de la chaîne de temps de la Silicon Valley (SV), assurant ainsi une redondance entre les sources de temps indépendantes.
Horloges maîtres et mesure de précision
Les horloges grand maître compatibles GNSS utilisent des oscillateurs au rubidium qui offrent une précision inférieure à la microseconde lorsqu'ils sont verrouillés avec la source GNSS (GPS). Même en cas de perte de connectivité avec la source, le service peut maintenir un niveau de précision inférieur à la microseconde.
Si un récepteur GNSS fournissant l'heure précise à l'infrastructure de temps de précision perd sa connexion aux constellations de satellites, le service s'appuie sur des mécanismes de redondance intégrés. Lorsque toutes les sources de signaux GNSS, y compris le GPS et les autres constellations, sont indisponibles, l'oscillateur au rubidium de chaque horloge maîtresse assure une synchronisation de secours. Cela permet au service de maintenir une précision temporelle jusqu'à 1,5 milliseconde sur une période de 24 heures.
Serveurs de temps et emplacements de service
Au sein d'un même site de service Precision Time (par exemple, la Silicon Valley ou New York), deux sources de temps de référence GNSS redondantes fournissent l'heure à toutes les instances de serveurs de temps. Tous les serveurs de temps situés dans le même site utilisent la même source de temps sous-jacente, assurant ainsi une diffusion de l'heure cohérente et synchronisée.
Lorsque deux connexions de service sont établies pour le même emplacement de service de temps de précision, les sources de temps de référence GNSS sous-jacentes sont partagées entre les deux connexions. Cependant, chaque connexion de service EPT est gérée par sa propre instance de serveur de synchronisation isolée. Bien que la référence GNSS soit commune, le serveur de synchronisation EPT 1 d'une connexion de service n'est pas la même instance que celui de l'autre. Les serveurs de synchronisation ne partagent ni trafic ni traitement et fonctionnent indépendamment l'un de l'autre.
Les serveurs de temps sont des serveurs physiques équipés de cartes réseau hautes performances, où une paire d'espaces de noms est créée à partir de deux serveurs différents. Un serveur fonctionne comme serveur de temps 1 et l'autre comme serveur de temps 2.
Protection contre les interférences GNSS
Les services GNSS sont sensibles aux interférences dues au brouillage, qui se produit lorsqu'un signal est diffusé sur la même fréquence que les signaux GNSS, les couvrant ainsi, et à l'usurpation d'identité, lorsqu'un signal « fictif » est diffusé directement vers une antenne cible, la faisant converger vers une solution incorrecte.
Precision Time protège ses signaux de synchronisation GNSS grâce à une technologie de pare-feu GNSS intégrée à ses serveurs GNSS. Cette fonctionnalité est assurée par l'intégration du logiciel Orolia BroadShield aux récepteurs GNSS. Les signaux GNSS sont surveillés en permanence afin de détecter tout brouillage ou usurpation. En cas d'interférence, la liaison GNSS avec l'antenne est coupée et la synchronisation est assurée par l'oscillateur au rubidium intégré aux serveurs GNSS.
L'intégration du logiciel Orolia BroadShield n'est pas disponible dans les centres de service de Hong Kong.
Mise en œuvre du grand maître de Precision Time
Le serveur maître visible par les clients du service Precision Time est une implémentation personnalisée d'horodatage matériel développée par Equinix pour prendre en charge la mutualisation sécurisée. Chaque service Precision Time dispose d'un processus unique qui le dessert, avec une isolation complète, via une connexion virtuelle Equinix Fabric. Vous pouvez ainsi ajuster des paramètres tels que les adresses IP, les domaines et les valeurs de priorité en fonction de votre environnement local. L'ensemble de la configuration réseau et de protocole du service est personnalisé pour votre connexion, et aucun élément de protocole n'est partagé.
Le seul élément commun aux différentes connexions clients est la base de temps stable pour l'horodatage matériel. Sur chaque site de service Precision Time, Equinix exploite plusieurs serveurs GNSS protégés par des mesures anti-brouillage et anti-usurpation, interconnectés par du matériel White Rabbit. Ces serveurs créent la base de temps stable utilisée par toutes nos instances Precision Time Grandmaster.
Protocoles temporels pris en charge
Précision Time prend en charge deux protocoles de synchronisation temporelle pour synchroniser les horloges sur un réseau:
- Protocole de temps réseau (NTP)
- Protocole de temps de précision (PTP)
Bien que la précision temporelle du protocole PTP soit supérieure à celle du protocole NTP, ce dernier a la capacité de synchroniser davantage d'appareils sur le réseau avec une faible surcharge réseau.
Vous pouvez configurer votre réseau avec l'un ou l'autre protocole (NTP ou PTP). Quel que soit le protocole utilisé, l'heure provient de la source Precision Time et est transmise sur le réseau afin que tous les appareils connectés puissent se synchroniser à l'heure exacte.
Protocole de temps réseau (NTP)
Precision Time prend en charge les normes NTP suivantes:
- NTPv3 (RFC 1305)
- NTPv4 (RFC 5905)
NTP est un protocole réseau standard et léger utilisé pour la synchronisation des horloges. NTP est destiné à synchroniser tous les ordinateurs participants d'un réseau à quelques millisecondes près de l'UTC. Les serveurs NTP synchronisent généralement les appareils d'un réseau à l'aide de serveurs GNSS ou d'autres serveurs de temps qui peuvent remonter à une véritable source de temps via un réseau de pairs.
NTP est généralement décrit comme un système client-serveur, mais il peut tout aussi bien être utilisé dans le cadre de relations poste à poste, où les deux postes considèrent l'autre comme une véritable source potentielle de temps. Bien que NTP soit facile à configurer, il peut être moins sûr que PTP lorsqu'il est utilisé sur l'Internet public.
Protocole de temps de précision (PTP)
Precision Time prend en charge la norme IEEE 1588-2008. Intitulée « Protocole de synchronisation d'horloge de précision pour la mesure et le contrôle en réseau », cette norme est plus communément appelée Precision Time Protocol v2, ou simplement PTP.
Un serveur PTP (également connu sous le nom d'horloge grand maître) synchronise l'heure sur l'ensemble d'un réseau informatique avec une précision de l'ordre de la sub-microseconde. Pour atteindre cette précision, le protocole PTP exige que tous les appareils synchronisés disposent d'un contrôleur d'interface réseau (NIC) prenant en charge l'horodatage matériel. Cette exigence de la carte d'interface réseau se répercute sur toute l'infrastructure intermédiaire du réseau, y compris les routeurs et les commutateurs déployés dans le réseau.
Le protocole PTP est une solution intéressante pour les systèmes qui nécessitent un temps très précis, comme les systèmes de mesure et de contrôle. Le protocole est actuellement utilisé pour synchroniser les transactions financières, les transmissions des tours de téléphonie mobile et les réseaux acoustiques sous-marins.
Principaux composants du service
Le schéma ci-dessous illustre les principaux composants d'un système Precision Time déployé à l'échelle mondiale. Il détaille le métro de New York et montre un appareil connecté au service Precision Time à Toronto.
Définitions
- Antenne GPS – Une antenne GPS est un dispositif qui reçoit les signaux radiofréquences distincts envoyés par les satellites GPS. Les antennes convertissent les signaux GPS en signaux électroniques qu'elles transmettent ensuite aux récepteurs GPS.
- Serveur de temps réseau GPS – Les serveurs de temps réseau GPS sont des dispositifs informatiques qui reçoivent l'heure très précise du système GPS et la transmettent aux horloges des appareils déployés sur le réseau (routeurs, commutateurs et autres serveurs). Généralement, les serveurs de temps prennent en charge NTP ou PTP pour la synchronisation des horloges.
- Horloge Grandmaster – Les horloges Grandmaster reçoivent des informations horaires UTC provenant d'une référence temporelle externe, généralement un satellite GNSS (par exemple, le GPS). Cette heure est ensuite transmise aux horloges des appareils clients. Lorsqu'elle reçoit un signal de référence, l'horloge Grandmaster en déduit l'heure exacte.
- Horloge limite – Un bloc limite (BC) est un nœud d'horloge doté de deux ports ou plus. Par exemple, un routeur ou un commutateur Ethernet peut fonctionner comme BC. Un BC possède généralement un port faisant office d'horloge secondaire, les autres ports jouant le rôle d'horloge maître.
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