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技术概念

Equinix Precision Time从 GNSS 源接收准确时间,然后使用行业标准时间协议在网络上分发该时间。

精确时间 时间源

Precision Time 利用 GNSS 接收器,从全球导航卫星系统 (GNSS)(包括全球定位系统 (GPS))获取精确时间。

GNSS时间源和冗余

精确授时基础设施采用冗余的全球导航卫星系统(GNSS)接收机,能够精确接收GPS信号以提供精确时间。此外,GNSS接收机还配备了铷原子钟,以便在GPS信号连接中断时提供备用时间精度。

精密授时基础设施中使用的GNSS接收机和天线可以接收来自多个GNSS星座的信号,包括GPS L1、GLONASS L1、北斗B1、伽利略E1和QZSS L1。这些时间源共同提供了多级冗余。

精确时间服务器 1 和时间服务器 2 分别从独立的 GPS 时钟接收时间:一个来自纽约市 (NY) 计时链,另一个来自硅谷 (SV) 计时链,从而确保独立计时源之间的冗余。

大师钟和保持精度

支持GNSS的主时钟使用铷原子振荡器,当与GNSS(GPS)源锁定时,其精度可达亚微秒级。即使失去了与信号源的连接,该服务也能保持高达亚微秒级的精度。

如果为精密授时基础设施提供精确时间的全球导航卫星系统(GNSS)接收器与卫星星座失去连接,该服务将依靠内置的冗余机制。当包括GPS和其他星座在内的所有GNSS信号源均不可用时,每个主时钟内的铷振荡器将提供保持时间。这使得该服务能够在24小时内保持高达1.5毫秒的授时精度。

时间服务器和服务地点

在给定的精密授时服务区域(例如硅谷或纽约),两个冗余的GNSS参考时间源为所有授时服务器实例提供时间。同一服务区域内的所有授时服务器使用相同的底层时间源,从而确保时间交付的一致性和同步性。

当两个服务连接配置到同一个精密授时服务位置时,底层GNSS参考时间源在两个连接之间共享。但是,每个EPT服务连接都由其自身独立的授时服务器实例提供支持。尽管GNSS参考时间源相同,但一个服务连接上的EPT时间服务器1与另一个服务连接上的EPT时间服务器1并非同一实例。这些授时服务器不共享流量或处理资源,并且彼此独立运行。

时间服务器是配备高性能网卡的物理服务器,其中两个不同的服务器会创建一对命名空间。一台服务器作为时间服务器 1 运行,另一台服务器作为时间服务器 2 运行。

GNSS干扰保护

GNSS 服务容易受到干扰,干扰是指在与 GNSS 信号相同的频率上广播信号,从而淹没 GNSS 信号;也容易受到欺骗,欺骗是指将“虚假”信号直接广播到目标天线,导致目标天线收敛到错误的解。

Precision Time 利用其 GNSS 服务器内置的 GNSS 防火墙技术保护 GNSS 授时信号。该功能通过将 Orolia BroadShield 软件与 GNSS 接收器集成来实现。系统持续监测 GNSS 信号,检测是否存在干扰或欺骗迹象。一旦检测到干扰,系统将禁用与天线的 GNSS 链路,并继续使用 GNSS 服务器内置的铷振荡器提供授时服务。

注意

Orolia BroadShield 软件集成在香港服务地点不可用。

精确时间大师级实现

Precision Time 服务中客户可见的主时钟是 Equinix 开发的定制硬件时间戳实现,旨在支持安全的多租户环境。每个 Precision Time 服务都拥有一个独立的进程,通过 Equinix Fabric 虚拟连接提供完全隔离的服务。这使您可以调整 IP 地址、域名和优先级值等设置,以匹配您的本地环境。服务中的所有网络和协议配置均针对您的连接进行定制,并且不会与其他用户共享任何协议元素。

不同客户连接之间唯一共享的组件是用于硬件时间戳的稳定时基。在每个精准时间服务站点,Equinix 都运行着多个 GNSS 服务器,这些服务器受到防干扰和防欺骗措施的保护,并通过 White Rabbit 硬件连接在一起。这些服务器创建了我们所有精准时间主时钟实例所使用的稳定时基。

支持的时间协议

Precision Time 支持两种时间协议,用于同步网络上的时钟:

  • 网络时间协议(NTP)
  • 精确时间协议(PTP)

虽然 PTP 的时间精度优于 NTP,但 NTP 能够在网络开销较低的情况下同步网络上更多的设备。

您可以使用任意协议(NTP 或 PTP)配置您的网络。无论您使用哪种协议,时间均来自Precision TIme源并通过网络发送,以便所有连接的设备都能同步到精确时间。

网络时间协议(NTP)

精确时间支持以下NTP标准:

  • NTPv3 (RFC 1305)
  • NTPv4 (RFC 5905)

NTP是一个轻量级的标准网络协议,用于时钟同步。NTP的目的是使网络中所有参与的计算机同步到UTC的几毫秒之内。NTP服务器通常使用GNSS或其他时间服务器来同步网络中的设备,这些设备可以通过对等网络追踪其时间到真正的时间源。

NTP通常被描述为一个客户-服务器系统,但它也可以很容易地用于对等关系,即两个对等体都认为对方是潜在的真正的时间源。虽然NTP很容易配置,但在公共互联网上使用时,它的安全性可能不如PTP。

精确时间协议(PTP)

Precision TIme支持 1588-2008 IEEE 标准。该标准名为“用于网络测量和控制的精确时钟同步协议”,通常被称为Precision TIme协议 v2,或简称为 PTP。

PTP服务器(也被称为主时钟)以亚微秒级的时钟精度同步整个计算机网络的时间。为了达到时间精度,PTP要求所有被同步的设备都有一个支持硬件时间戳的网络接口控制器(NIC)。这个网卡的要求可以向下延伸到所有中间网络基础设施,包括部署在网络中的路由器和交换机。

对于需要高度精确时间的系统,如测量和控制系统,PTP是一个有吸引力的解决方案。该协议目前被用于同步金融交易、移动电话塔传输和海下声学阵列。

主要服务内容

下图展示了全球部署的Precision TIme系统的主要服务组件。该图详细展示了纽约地铁,并展示了一台位于多伦多的设备连接到Precision TIme服务。

定义

  • GPS天线——GPS天线是一种接收GPS卫星发出的不同射频信号的设备。天线将GPS信号转换成电子信号,然后将其广播到GPS接收器。
  • GPS 网络时间服务器 – GPS 网络时间服务器是一种计算机设备,它从 GPS 系统接收高精度时间,并将该时间广播到部署在网络上的设备(包括路由器、交换机和其他服务器)的时钟。通常,时间服务器支持 NTP 或 PTP 进行时钟同步。
  • 主时钟 – 主时钟从外部时间参考(最常见的是 GNSS 卫星源,例如 GPS)接收基于 UTC 的时间信息。该时间随后被分发到下游客户端设备的时钟。当成功接收到参考信号时,主时钟将从参考信号中获取准确的时间。
  • 边界时钟 – 边界块 (BC) 是具有两个或多个端口的时钟节点。例如,路由器或以太网交换机可能能够作为 BC 运行。BC 通常有一个端口充当辅助时钟,其余端口充当主时钟。
  • Equinix Fabric – 利用全球平台 Equinix,安全、直接、动态地连接分布式基础设施和数字生态系统。使用客户门户,将您的数据中心连接到 Equinix Fabric 端口,即可建立安全、按需的数据中心间网络连接。详情请参阅Fabric 文档
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