Concepts techniques

Equinix Precision Time reçoit l'heure exacte des sources GNSS, puis utilise des protocoles horaires standard pour distribuer cette heure sur le réseau.

La source de temps Precision Time

Heure de précision source l'heure précise à partir du système mondial de navigation par satellite (GNSS), y compris le système mondial de positionnement (GPS), à l'aide de récepteurs GNSS.

Sources de temps GNSS et redondance

L'infrastructure de temps de précision utilise des récepteurs GNSS redondants capables de recevoir le signal GPS avec précision pour fournir un temps précis. En outre, les récepteurs GNSS sont équipés d'horloges atomiques au rubidium pour fournir une précision de synchronisation de maintien si, pour une raison quelconque, la connectivité au signal GPS est perdue.

Le récepteur GNSS et les antennes utilisés dans l'infrastructure de temps de précision peuvent recevoir des signaux de plusieurs constellations GNSS, y compris GPS L1, GLONASS L1, BeiDou B1, Galileo E1, et QZSS L1. Ensemble, ces sources de temps fournissent plusieurs niveaux de redondance.

Precision Time Server 1 et Time Server 2 reçoivent chacun l'heure d'une horloge GPS distincte : l'une provenant de la chaîne de synchronisation de New York City (NY) et l'autre de la chaîne de synchronisation de la Silicon Valley (SV), assurant la redondance entre les sources de synchronisation indépendantes.

Horloges de grand maître et précision du maintien de l'ordre

Les horloges Grandmaster compatibles GNSS utilisent des oscillateurs au rubidium qui fournissent une précision jusqu'à la sous-microseconde lorsqu'elles sont verrouillées avec la source GNSS (GPS). Même en cas de perte de connectivité à la source, le service peut maintenir un niveau de précision inférieur à la microseconde.

Si un récepteur GNSS fournissant une heure précise à l'infrastructure Precision Time perd la connectivité avec les constellations de satellites, le service repose sur des mécanismes de redondance intégrés. Lorsque toutes les sources de signal GNSS, y compris le GPS et d'autres constellations, ne sont pas disponibles, l'oscillateur rubidium dans chaque horloge grand maître fournit une synchronisation de maintien. Cela permet au service de maintenir la précision de synchronisation dans les 1,5 microsecondes sur une période de 24 heures.

Serveurs de temps et lieux de service

Dans un emplacement de service de temps de précision donné (par exemple, Silicon Valley ou New York), deux sources de temps de référence GNSS redondantes fournissent du temps à toutes les instances de serveur de temps. Tous les serveurs de synchronisation dans le même emplacement de service utilisent la même source de temps sous-jacente, garantissant une livraison cohérente et synchronisée.

Lorsque deux connexions de service sont fournies au 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 soutenue par sa propre instance de serveur de synchronisation isolée. Bien que la référence GNSS soit commune, le serveur de temps EPT 1 sur une connexion de service n'est pas la même instance que le serveur de temps EPT 1 sur l'autre connexion. Les serveurs de synchronisation ne partagent pas le trafic ou le traitement et fonctionnent indépendamment les uns des autres.

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 en tant que serveur de temps 1 et l'autre en tant que serveur de temps 2.

Protection contre les interférences GNSS

Les services GNSS sont susceptibles de subir des interférences dues au brouillage, qui se produit lorsqu'un signal est diffusé sur la même fréquence que les signaux GNSS, les noyant ainsi, et au spoofing, lorsqu'un "faux" signal est diffusé directement vers une antenne cible, l'amenant à converger vers une solution incorrecte.

Precision Time protège ses signaux de synchronisation GNSS en utilisant la technologie de pare-feu GNSS intégrée dans ses serveurs GNSS. Cette capacité est assurée par l'intégration du logiciel Orolia BroadShield avec les récepteurs GNSS. Les signaux GNSS sont surveillés en permanence pour détecter les signes de brouillage ou d'usurpation. Lorsque des interférences sont détectées, la liaison GNSS avec l'antenne est désactivée et le temps continue d'être servi à l'aide de l'oscillateur rubidium intégré dans les serveurs GNSS.

note

L'intégration du logiciel BroadShield d'Orolia n'est pas disponible dans les centres de services de Hong Kong.

L'infrastructure Precision Time est hébergée dans des centres de données IBX sécurisés dans des cages contrôlées et n'est pas exposée aux réseaux publics. Le service est fourni sur le réseau Equinix Fabric privé à l'aide de l'adressage RFC 1918, garantissant que tout le trafic de synchronisation reste isolé de l'Internet public. L'accès à l'infrastructure est strictement contrôlé et limité au personnel autorisé.

Implémentation Grandmaster de temps de précision

Le grand maître visible par les clients dans le service Precision Time est une implémentation personnalisée horodatée du matériel développée par Equinix pour prendre en charge la multilocation sécurisée. Chaque service Precision Time a un processus unique qui le dessert, avec une isolation complète, sur une connexion virtuelle Equinix Fabric. Cela vous permet d'ajuster des paramètres tels que les adresses IP, les domaines et les valeurs de priorité pour qu'ils correspondent à votre environnement local. Toute la configuration du réseau et du protocole dans le service est personnalisée en fonction de votre connexion, et aucun élément de protocole n'est partagé avec d'autres.

Le seul composant partagé entre les différentes connexions client est la base de temps stable pour les horodatages matériels. Et sur chaque site de service de temps de précision, Equinix exploite plusieurs serveurs GNSS qui sont protégés par des mesures anti-brouillage et anti-usurpation, reliés ensemble avec du matériel White Rabbit. Ces serveurs créent la base de temps stable que toutes nos instances Precision Time Grandmaster utilisent.

Protocoles temporels pris en charge

Precision Time prend en charge deux protocoles temporels pour synchroniser les horloges sur un réseau :

• Protocole de temps réseau (NTP)
• Precision Time Protocol (PTP)

Bien que la précision du temps du PTP soit meilleure que celle du NTP, le NTP a la capacité de synchroniser plus d'appareils sur le réseau avec une faible surcharge du réseau.

Un réseau peut être configuré pour utiliser l'un ou l'autre protocole. Dans les deux cas, l'heure provient du service Precision Time et est distribuée aux appareils connectés pour la synchronisation.

PTP et NTP utilisent le protocole UDP (User Datagram Protocol) pour la synchronisation temporelle :

• PTP utilise le port UDP 319 pour les messages d'événement et le port 320 pour les messages généraux.
• NTP utilise le port UDP 123 pour la communication client-serveur.

Précision et synchronisation

La précision est définie comme l'écart maximal entre l'heure délivrée par le service et le temps universel coordonné (UTC). Pour les paquets PTP, l'origine et la destination doivent se trouver dans le même métro. Pour les packages NTP, la précision pour les connexions distantes peut varier légèrement.

Le temps de précision est surveillé en permanence à l'aide d'une plate-forme de surveillance des accords de niveau de service (SLA) globaux afin de garantir des performances cohérentes.

Précision de synchronisation typique observée dans les environnements de production :

• NTP : 30-100 microsecondes ou moins (99,9e percentile), selon les performances du réseau.
• PTP : 1-10 microsecondes ou moins (99,9e percentile), selon les performances du réseau.

Contrats de niveau de service NTP

Le temps de précision ne fournit pas de SLA de précision pour NTP. Dans les déploiements de production SAME Metro, la précision observée typique est de 30-100 microsecondes ou moins au 99e percentile. Pour les connexions distantes ou les chemins réseau plus variables, la précision observée peut se situer dans la plage de 1-10 millisecondes, en fonction des conditions du réseau et du déploiement.

SLA	Exigences pour respecter l'accord de niveau de service	Commentaires
99.9%	Utilisez au moins un port Fabric ou un périphérique virtuel.	Connectez-vous à n'importe quel point de service disponible comme décrit dans la section points de service.
99.999%	Utilisez deux ports Fabric ou périphériques virtuels sur les réseaux principal et secondaire, avec des connexions Precision Time distinctes.	Pour chaque connexion de service, connectez-vous à n'importe quel emplacement de service disponible comme décrit dans emplacements de service. La connexion à deux sites de service différents vous aidera à atteindre un niveau supplémentaire de géo-redondance.

Contrats de niveau de service PTP

Le service Precision Time PTP fournit un SLA de précision de 50 microsecondes ou moins, selon l'architecture du réseau et les conditions de déploiement. Typiquement, la précision est jusqu'à 5-10 microsecondes.

SLA	Exigences pour respecter l'accord de niveau de service	Commentaires
99.9%	Utilisez au moins un port Fabric.	Connectez-vous à un emplacement de service dans le même métro que le port Fabric, comme décrit dans emplacements de service.
99.999%	Utilisez deux ports Fabric distincts créés sur les réseaux Fabric principal et secondaire. Créez deux connexions de service Precision Time distinctes à l'aide de chaque port Fabric.	Pour chaque connexion de service, connectez-vous à un emplacement de service dans le même métro que son port Fabric, comme décrit dans emplacements de service. L'utilisation de ports Fabric dans différents métros offre une géo-redondance supplémentaire.

Manipulation de LEAP second

Precision Time reçoit des mises à jour de seconde étape de l’Internet Assigned Numbers Authority (IANA) et applique ces mises à jour à l’aide d’un équipement spécialisé dans le temps afin de maintenir l’alignement avec le temps universel coordonné (UTC).

Protocole de temps réseau (NTP)

Precision Time prend en charge ces normes NTP :

• NTPv3 (RFC 1305)
• NTPv4 (RFC 5905)

NTP est un protocole réseau standard léger utilisé pour la synchronisation d'horloge. Il est prévu de synchroniser les ordinateurs participants dans un réseau à quelques millisecondes de UTC. Les serveurs NTP synchronisent les périphériques dans un réseau à l'aide de GNSS ou d'autres serveurs de temps qui remontent à une source de temps réel via le réseau pair à pair.

Les serveurs NTP de temps de précision fonctionnent au niveau de strate 1, ce qui signifie qu'ils sont directement synchronisés avec des horloges de référence très précises.

NTP est généralement décrit comme un système client-serveur, mais il peut aussi facilement être utilisé dans les relations peer-to-peer, où chaque pair peut agir comme une source de temps potentielle. Bien que NTP soit facile à configurer, il peut être moins sûr que PTP lorsqu'il est utilisé sur l'Internet public.

Temps de précision NTP utilise la correction de la seconde intercalaire, avec des secondes intercalaires appliquées directement par l'infrastructure de synchronisation pour maintenir l'alignement avec le temps universel coordonné (UTC). L'étalement LEAP et l'orientation ne sont pas utilisés.

Precision Time NTP est fourni sur une connexion privée et sécurisée utilisant Equinix Fabric avec isolation VRF, de sorte que des mécanismes d'authentification supplémentaires ne sont pas nécessaires. L'authentification MD5 est prise en charge pour les configurations NTP Enterprise, tandis que d'autres mécanismes tels que NTS ne sont pas pris en charge.

Precision Time prend actuellement en charge la connectivité IPv4 uniquement. IPv6 n'est pas pris en charge.

Precision Time Protocol (PTP)

Precision Time prend en charge la norme IEEE 1588-2008, intitulée « Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control », communément appelée Precision Time Protocol v2, ou PTP.

Un serveur PTP (également connu sous le nom d'horloge grand maître) synchronise l'heure sur un réseau avec une précision inférieure à la microseconde. Pour obtenir une précision temporelle, PTP exige que tous les périphériques synchronisés disposent d'un contrôleur d'interface réseau (NIC) prenant en charge l'horodatage matériel. Cette exigence s'étend aux infrastructures de réseau intermédiaires telles que les routeurs et les commutateurs.

Le PTP est couramment utilisé dans les systèmes qui nécessitent un temps très précis, tels que les systèmes de mesure et de contrôle. Le protocole est actuellement utilisé pour synchroniser les transactions financières, les transmissions de tour de téléphonie mobile et les réseaux acoustiques sous-marins.

L'horodatage matériel synchronise l'horloge matérielle PTP directement avec la source de temps. Les paquets sont horodatés au niveau de l'interface réseau, avant d'entrer dans le noyau ou l'espace utilisateur, ce qui élimine les retards de traitement et améliore la précision.

L'horodatage logiciel synchronise l'horloge système et est généralement utilisé par NTP. Étant donné que les horodatages sont générés dans le logiciel, cette approche est plus sensible aux retards de traitement et offre une précision moindre par rapport à l'horodatage matériel.

Precision Time prend en charge les configurations PTP multicast avec distribution de l'heure de bout en bout de l'horloge grand maître aux périphériques clients. Les serveurs de temps redondants permettent le basculement et le repli automatiques.

Precision Time utilise la valeur par défaut Time To Live (TTL) pour les paquets PTP multidiffusion, qui est 64. Cette valeur n'est pas explicitement configurable au sein du service et est contrôlée par l'implémentation PTP sous-jacente.

Les valeurs de domaine dans PTP sont utilisées pour isoler les domaines de synchronisation et n'indiquent pas la source ou la traçabilité du temps.

Precision Time a été initialement lancé avec une valeur de domaine par défaut de 30 pour différencier le service des environnements clients qui utilisent généralement le domaine 0. Cette valeur par défaut n'indique pas l'utilisation d'un oscillateur interne ou un manque de traçabilité.

Le temps de précision reste entièrement traçable au temps universel coordonné (UTC) grâce à des sources de temps GNSS redondantes et à une infrastructure de synchronisation distribuée à travers les sites de service.

Le numéro de domaine PTP et les paramètres associés, y compris la priorité et le débit de paquets, peuvent être configurés dans le Portail clients. Les nouvelles connexions par défaut sont désormais le domaine 0.

Precision Time fournit des paramètres de serveur PTP par défaut qui peuvent être utilisés pour configurer la priorité côté client et la sélection de l'horloge :

• Priorité1 : 128
• Priorité2 : 128
• Classe d'horloge : 13

Precision Time est conforme à la norme SMPTE 2110-10, basée sur la norme IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTP).

Principales composantes du service

Le diagramme ci-dessous montre les principaux composants de service d'un système Precision Time déployé à l'échelle mondiale. Le diagramme détaille le métro de New York et montre un appareil à Toronto connecté au service Precision Time.

Définitions

• Antenne GPS – Une antenne GPS est un appareil qui reçoit les signaux de radiofréquence distincts envoyés par les satellites GPS. Les antennes convertissent les signaux GPS en signaux électroniques qu'elles diffusent ensuite aux récepteurs GPS.
• Serveur de temps réseau GPS – les serveurs de temps réseau GPS sont des appareils informatiques qui reçoivent une heure très précise du système GPS, et qui la diffuse aux horloges des appareils déployés sur le réseau (y compris les routeurs, commutateurs et autres serveurs). Généralement, les serveurs de temps prennent en charge NTP ou PTP pour la synchronisation de l'horloge.
• Horloge Grandmaster – les horloges Grandmaster reçoivent des informations temporelles basées sur UTC à partir d'une référence temporelle externe, le plus souvent une source satellite GNSS (par exemple, GPS). Ce temps est ensuite distribué en aval aux horloges des périphériques clients. Lorsqu'il reçoit avec succès un signal de référence, le grand maître déduit une heure précise de la référence.
• Horloge limite – Un bloc limite (BC) est un nœud d'horloge qui possède deux ports ou plus. Par exemple, un routeur ou un commutateur Ethernet peut fonctionner comme un BC. Un BC a généralement un port dans le rôle d'une horloge secondaire, et les ports restants prennent le rôle de l'horloge maître.
• Equinix Fabric – connecte de manière sécurisée, directe et dynamique l'infrastructure distribuée et les écosystèmes numériques à l'aide de l'Platform Equinix mondial. Utilisez le Portail clients pour établir des connexions réseau sécurisées, à la demande, de centre de données à centre de données en connectant vos centres de données à des ports Equinix Fabric. Pour plus de détails, consultez la documentation Fabric .