テクニカルコンセプト
Equinix Precision Timeは、GNSSソースから正確な時刻を受信し、業界標準の時刻プロトコルを使用してその時刻をネットワーク全体に配信します。
Precision Timeタイムソース
精密時間（Precision Time）は、グローバルポジショニングシステム（GPS）を含むグローバル衛星ナビゲーションシステム（GNSS）から、GNSSレシーバを使用して正確な時間をソースする。
GNSSタイムソースと冗長性
高精度時間インフラストラクチャは、正確な時間を提供するために正確にGPS信号を受信することができる冗長GNSS受信機を使用する。加えて、GNSS受信機は何らかの理由でGPS信号への接続が失われた場合にホールドオーバータイミング精度を提供するためにルビジウム原子時計を備えている。
高精度時間インフラストラクチャで使用されるGNSS受信機とアンテナは、GNSS GPS L1、GLONASS L1、BeiDou B1、Galileo E1、およびQZSS L1。これらの時間源を組み合わせることで、複数のレベルの冗長性が提供される。
高精度タイムサーバー1とタイムサーバー2は、それぞれ別のGPSクロックから時刻を受信する:一方はニューヨーク市(NY)タイミングチェーンから、もう一方はシリコンバレー(SV)タイミングチェーンから供給され、独立したタイミングソース間の冗長性を確保する。
グランドマスター・クロックとホールドオーバー精度
GNSS対応グランドマスタークロックはルビジウム発振器を使用しており、GNSS (GPS)ソースにロックされたときに最高マイクロ秒の精度を提供する。ソースとの接続が失われても、サービスはマイクロ秒以下の精度を維持できる。
高精度時間インフラストラクチャに正確な時間を提供するGNSS受信機が衛星コンステレーションへの接続を失った場合、サービスは組み込みの冗長メカニズムに依存する。GPSや他の星座を含むすべてのGNSS信号源が利用できない場合、各グランドマスタークロック内のルビジウム発振器がホールドオーバータイミングを提供する。これにより、24時間で1.5マイクロ秒以内のタイミング精度を維持することができる。
タイムサーバーとサービス拠点
特定のプレシジョンタイムサービスロケーション(たとえば、シリコンバレーやニューヨーク)内では、2つの冗長なGNSSリファレンスタイムソースがすべてのタイムサーバーインスタンスに時刻を提供する。同じサービスロケーション内のすべてのタイミングサーバは、同じ基盤となるタイムソースを使用して、一貫性のある同期された時間配信を保証する。
2つのサービス接続が同じ高精度時刻サービスロケーションにプロビジョニングされている場合、基盤となるGNSS参照時刻ソースは両方の接続で共有される。しかし、各EPTサービス接続は、それ自身の独立したタイミングサーバインスタンスによって支えられている。GNSS参照は一般的であるが、一方のサービス接続上のEPTタイムサーバー1は他方のEPTタイムサーバー1と同じインスタンスではない。タイミングサーバはトラフィックや処理を共有せず、互いに独立して動作する。
タイムサーバは、高性能のNICカードを備えた物理サーバであり、2つの異なるサーバから1組の名前空間が作成される。一方のサーバはTime Server 1として動作し、もう一方のサーバはTime Server 2として動作する。
GNSS干渉保護
GNSSサービスは妨害電波の影響を受けやすく、妨害電波はGNSS信号と同じ周波数で信号が放送され、GNSS信号がかき消されることで発生します。また、スプーフィングは「偽」の信号がターゲットアンテナに直接放送され、不正なソリューションに収束させることで発生します。
プレシジョンタイムは、GNSSサーバー内に統合されたGNSSファイアウォール技術を使用してGNSSタイミング信号を保護する。この機能は、Orolia BroadShieldソフトウェアとGNSS受信機を統合することで提供される。GNSS信号は、妨害またはスプーフィングの兆候がないか継続的に監視される。干渉が検出されると、アンテナへのGNSSリンクは無効になり、GNSSサーバーに内蔵されたルビジウム発振器を使用して時間が提供され続ける。
Orolia BroadShieldソフトウェア統合は香港のサービス拠点ではご利用いただけません。
高精度時間インフラストラクチャは、制御されたケージ内の安全なIBXデータセンターでホストされ、パブリックネットワークに公開されていない。このサービスはRFC 1918アドレス指定を使用してプライベートEquinix Fabricネットワークを介して配信され、すべてのタイミングトラフィックがパブリックインターネットから隔離されたままであることを保証する。インフラストラクチャへのアクセスは厳密に管理されており、許可された担当者に制限されている。
高精度時間グランドマスター実装
グランドマスターは、セキュアなマルチテナントをサポートするためにEquinixが開発した、ハードウェアにタイムスタンプを付けたカスタム実装である。各精度時刻サービスには、Equinix Fabric仮想接続を介して完全に分離された固有のプロセスがある。これにより、ローカル環境に合わせてIPアドレス、ドメイン、優先度値などの設定を調整できる。サービス内のすべてのネットワークとプロトコルの設定は接続に合わせてカスタマイズされ、プロトコル要素は他のものと共有されない。
異なる顧客接続間で共有される唯一のコンポーネントは、ハードウェアタイムスタンプの安定したタイムベースである。また、各プレシジョンタイムサービスサイトでは、Equinixが複数のGNSSサーバーを運用しており、これらのサーバーは妨害対策となりすまし対策で保護されており、これらのサーバーはホワイトラビットのハードウェアとリンクされている。これらのサーバーは、すべてのPrecision Timeグランドマスターインスタンスが使用する安定したタイムベースを作成する。
対応タイムプロトコル
Precision Timeは、ネットワーク上のクロックを同期する2つのタイムプロトコルをサポートする。
- ネットワークタイムプロトコル（NTP）
- 高精度時間プロトコル(PTP)
PTPの時間精度はNTPよりも優れていますが、NTPはネットワークオーバーヘッ ドが少なく、ネットワーク上のより多くのデバイスを同期させることができます。
ネットワークはどちらのプロトコルを使用するように設定できる。どちらの場合も、時刻はPrecision Timeサービスから取得され、同期のために接続されたデバイスに配信される。
PTPおよびNTPは、時刻同期にユーザデータグラムプロトコル（UDP）を使用する。
- **PTPは、**イベントメッセージにUDPポート319を使用し、一般メッセージにポート320を使用する。
- NTPはクライアントサーバ通信にUDPポート123を使用する。
精度と同期
精度は、サービスによって提供される時間と協定世界時(UTC)との間の最大偏差として定義される。PTPパッケージの場合、送信元と宛先は同じメトロ内にある必要がある。NTPパッケージの場合、リモート接続の精度はわずかに異なる場合がある。
精度時間は、一貫したパフォーマンスを確保するために、グローバルサービスレベル契約(SLA)監視プラットフォームを使用して継続的に監視されている。
本番環境で観察される一般的な同期精度：
- **NTP：**30～100マイクロ秒以下（99.9パーセンタイル）（ネットワークパフォーマンスによる）
- **PTP (顧客情報)：**ネットワークパフォーマンスに応じて、1～10マイクロ秒以下（99.9パーセンタイル）
NTPサービスレベル契約
精度時刻では、NTPの精度SLAが提供されない。同一都市圏の実稼働環境では、典型的な観測精度は99.9パーセンタイルで30-100マイクロ秒以下である。リモート接続またはより多くの可変ネットワークパスの場合、ネットワークの状態と配置に応じて、観測された精度が1～10ミリ秒の範囲に収まる場合がある。
| SLA | SLAを満たすための要件 | コメント |
|---|---|---|
| 99.9% | 少なくとも1つのファブリックポートまたは仮想デバイスを使用する。 | 「サービスロケーション」の説明に従って、利用可能なサービスロケーションに接続する。 |
| 99.999% | プライマリネットワークとセカンダリネットワークで2つのファブリックポートまたは仮想デバイスを使用し、別々の精度時間接続を使用する。 | サービス接続ごとに、「サービスロケーション」の説明に従って、利用可能なサービスロケーションに接続する。2つの異なるサービス拠点に接続することで、地理的冗長性をさらに高めることができる。 |
PTPサービスレベル契約
Precision Time PTPサービスは、ネットワークアーキテクチャと導入条件に応じて50マイクロ秒以下の精度SLAを提供する。典型的には、精度は最大5~10マイクロ秒である。
| SLA | SLAを満たすための要件 | コメント |
|---|---|---|
| 99.9% | 少なくとも1つのファブリックポートを使用する。 | 「サービスロケーション」の説明に従って、ファブリックポートと同じメトロ内のサービスロケーションに接続する。 |
| 99.999% | プライマリファブリックネットワークとセカンダリファブリックネットワークに作成された2つの個別のファブリックポートを使用する。各ファブリックポートを使用して、2つの個別のPrecision Timeサービス接続を作成する。 | サービス接続ごとに、「サービスロケーション」の説明に従って、ファブリックポートと同じメトロ内のサービスロケーションに接続する。異なるメトロでファブリックポートを使用すると、追加のジオ冗長性が提供される |
うるう秒の処理
プレシジョンタイムは、Internet Assigned Numbers Authority (IANA)からうるう秒の更新を受け取り、協定世界時(UTC)との整合性を維持するために、タイミング専用の機器を使用して更新を適用する。
ネットワークタイムプロトコル（NTP）
精度時刻は、次のNTP標準をサポートしている。
- NTPv3 (RFC 1305)
- NTPv4 (RFC 5905)
NTPは、クロック同期に使用される軽量で標準的なネットワークプロトコルである。これは、協定世界時(UTC)の数ミリ秒以内にネットワーク上のコンピュータを同期させることを目的としている。NTPサーバは、GNSSまたはピアネットワークを介して真のタイムソースにさかのぼる他のタイムサーバを使用して、ネットワーク内のデバイスを同期する。
精度時刻NTPサーバーはストラタムレベル1で動作し、高精度の基準クロックと直接同期される。
NTPは一般的にクライアントサーバシステムとして記述されるが、ピアツーピアの関係では各ピアが潜在的なタイムソースとして機能するのと同じくらい簡単に使用できる。NTPは簡単に設定できるが、パブリックインターネット上で使用するとPTPよりも安全性が低くなる場合がある。
精度時刻NTPは、うるう秒の修正を使用し、協定世界時(UTC)との整合性を維持するために、タイミングインフラストラクチャによってうるう秒が直接適用される。跳躍スミアと旋回は使用されない。
高精度時刻NTPは、VRF分離機能を備えたEquinix Fabricを使用してプライベートでセキュアな接続を介して配信されるため、追加の認証メカニズムは不要である。MD5認証はNTPエンタープライズ構成でサポートされているが、NTSなどの他のメカニズムはサポートされていない。
現在、精度時間はIPv4接続のみをサポートしている。IPv6はサポートされていない
高精度時間プロトコル(PTP)
Precision Timeは、1588-2008 IEEE規格"Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control"をサポートし、一般にPrecision Time Protocol v2またはPTPと呼ばれる。
PTPサーバ（グランドマスタークロックとも呼ばれる）は、ネットワーク上でマイクロ秒以下の精度で時刻を同期させる。時間精度を達成するために、PTPは同期されているすべてのデバイスにハードウェアタイムスタンプをサポートするネットワークインターフェイスコントローラ(NIC)が必要である。この要件は、ルータやスイッチなどの中間ネットワークインフラストラクチャにも適用される。
PTPは、計測システムや制御システムなど、高精度の時間を必要とするシステムで一般的に使用される。このプロトコルは現在、金融取引、携帯電話基地局の通信、海底音響アレイの同期に使用されている。
ハードウェアタイムスタンプは、PTPハードウェアクロックをタイムソースと直接同期させる。パケットはカーネルやユーザー空間に入る前にネットワークインターフェイスでタイムスタンプが記録されるため、処理の遅延をなくし、精度を向上させることができる。
ソフトウェアタイムスタンプはシステムクロックを同期させ、通常NTPで使用される。タイムスタンプはソフトウェアで生成されるため、このアプローチは処理遅延の影響を受けやすく、ハードウェアのタイムスタンプに比べて精度が低い。
高精度時間は、グランドマスタークロックからクライアントデバイスへのエンドツーエンドの時間分散を備えたマルチキャストPTP構成をサポートする。冗長タイムサーバにより、自動フェールオーバーとフォールバックが可能
Precision Timeは、マルチキャストPTPパケットにデフォルトのTTL値（64）を使用する。この値はサービス内で明示的に設定することはできず、基盤となるPTP実装によって制御される。
PTPのドメイン値はタイミングドメインを分離するために使用され、時間のソースやトレーサビリティを示すものではない。
Precision Timeは当初、サービスを通常ドメイン0を使用する顧客環境と区別するために、デフォルトのドメイン値30で開始された。このデフォルトは、内部発振器の使用やトレーサビリティの欠如を示すものではない。
高精度時刻は、冗長なGNSSタイムソースとサービス拠点間の分散タイミングインフラストラクチャを通じて、協定世界時(UTC)まで完全に追跡可能である。
PTPドメイン番号と、優先度やパケットレートなどの関連パラメータは、カスタマーポータルで設定できる。新しい接続はドメイン0にデフォルト設定されるようになった。
高精度時間は、クライアント側の優先順位とクロック選択の構成に使用できるデフォルトのPTPサーバー設定を提供する。
- **優先度1：**128
- **優先度2：**128
- **clockClass（クロッククラス）：**13
高精度時間は、IEEE 1588高精度時間プロトコル(PTP)標準に基づくSMPTE 2110-10に準拠している。
主なサービス内容
以下の図は、世界規模で展開されている高精度時システムの主要サービスコンポーネントを示している。この図はニューヨークのメトロの詳細を示し、トロントにあるPrecision Timeサービスに接続されたデバイスを示している。
定義
- GPSアンテナ(GPS Antenna)は、GPS衛星から送信される無線周波数信号を受信する装置である。アンテナはGPS信号を電子信号に変換し、それをGPS受信機に送信する。
- GPSネットワークタイムサーバー(GPS) GPSネットワークタイムサーバー(GPS)は、GPSシステムから高精度の時刻を受信し、その時刻をネットワーク上に配備されているデバイス(ルーター、スイッチ、その他のサーバーを含む)の時計にブロードキャストするコンピュータデバイスである。通常、タイムサーバはクロック同期のためにNTPまたはPTPのいずれかをサポートする。
- グランドマスタークロック（Grandmaster Clock）グランドマスタークロックは、外部の時刻参照（最も一般的にはGNSS衛星ソース（例えば、GPS））からUTCベースの時刻情報を受信する。この時間は、クライアントデバイスのクロックにダウンストリーム配信される。参照信号を正常に受信すると、グランドマスターは参照信号から正確な時刻を導き出す。
- 境界クロック-境界ブロック（BC）は、2つ以上のポートを持つクロックノードである。たとえば、ルータやイーサネットスイッチはBCとして動作できる。BCは通常、2次クロックの役割を担うポートが1つあり、残りのポートはマスタークロックの役割を果たす。
- Equinix Fabric–グローバルPlatform Equinixを使用して、分散インフラストラクチャとデジタルエコシステムを安全、直接、動的に接続する。カスタマーポータルを使用して、データセンターをEquinix Fabricポートに接続することで、データセンターとデータセンター間の安全なオンデマンドネットワーク接続を確立する。詳細については、ファブリックのドキュメントを参照すること。