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。

Precision Time 基础设施托管在受控机柜内的安全 IBX 数据中心中，不暴露于公共网络。该服务通过采用 RFC 1918 地址的私有 Equinix Fabric 网络提供，确保所有计时流量与公共互联网完全隔离。对该基础设施的访问受到严格控制，仅限授权人员访问。

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。

网络可以配置为使用任一协议。无论采用哪种协议，时间都来自Precision TIme服务，并分发给连接的设备进行同步。

PTP 和 NTP 使用用户数据报协议 (UDP) 进行时间同步：

• PTP 使用 UDP端口319 发送事件消息，使用端口320 发送一般消息。
• NTP 使用 UDP端口123 进行客户端-服务器通信。

准确性和同步性

精度定义为服务提供的时间与协调世界时 (UTC) 之间的最大偏差。当客户端与Precision TIme服务位于同一都会区时，精度最高。远程连接的精度可能略有不同。

Precision TIme使用全球服务级别协议 (服务水平协议) 监控平台进行持续监控，以确保性能稳定。

生产环境中观察到的典型同步精度：

• NTP： 30-100 微秒或更短（99.9% 分位数），具体取决于网络性能。
• PTP： 1-10 微秒或更短（99.9% 分位值），具体取决于网络性能。

NTP 服务级别协议

Precision TIme不提供 NTP 的精度服务水平协议 。在同一城域的生产环境中，典型的观测精度为 30-100 微秒或更低（99.9% 分位数）。对于远程连接或网络路径变化较大的情况，观测精度可能在 1-10 毫秒范围内，具体取决于网络状况和部署情况。

SLA	Requirements to Meet SLA	Comments
99.9%	Use at least one Fabric port or virtual device.	Connect to any available service location as described in Service Locations.
99.999%	Use two Fabric ports or virtual devices on primary and secondary networks, with separate Precision Time connections.	For each service connection, connect to any available service location as described in Service Locations. Connecting to two different service locations will help achieve an additional level of geo-redundancy.

PTP 服务级别协议

Precision TImePTP 服务提供的精度服务水平协议为 50 微秒或更低，具体取决于网络架构和部署条件。通常情况下，精度可达 5-10 微秒。如果您在同一都会区内本地使用该服务，精度可能达到 1-2 微秒。

此精度服务级别协议 (SLA) 适用于本地连接。远程连接的精度可能略有不同。

SLA	Requirements to Meet SLA	Comments
99.9%	Use at least one Fabric port.	Connect to any available service location as described in Service Locations.
99.999%	Use two separate Fabric ports created on primary and secondary Fabric networks. Create two separate Precision Time service connections using each Fabric port.	For each service connection, connect to any available service location as described in Service Locations. Connecting to two different service locations will help achieve an additional level of geo-redundancy.

闰秒处理

Precision TIme从互联网号码分配机构 (IANA) 接收闰秒更新，并使用计时专用设备应用这些更新，以保持与协调世界时 (UTC) 的一致性。

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 是一种轻量级的标准网络协议，用于时钟同步。它旨在将网络中参与的计算机同步到与 UTC 时间相差几毫秒的精度。NTP 服务器使用 GNSS 或其他时间服务器，通过对等网络连接追溯到真实时间源，从而同步网络中的设备。

Precision TImeNTP 服务器运行在第 1 层，这意味着它们直接与高精度参考时钟同步。

NTP通常被描述为客户端-服务器系统，但它同样可以轻松用于点对点关系，其中每个对等节点都可以充当潜在的时间源。虽然NTP易于配置，但通过公共互联网使用时，其安全性可能低于PTP。

Precision TImeNTP 使用闰秒校正，闰秒由授时基础设施直接应用，以保持与协调世界时 (UTC) 的一致性。不使用闰秒平滑和闰秒调整。

Precision TImeNTP 通过Equinix Fabric 的私有安全连接提供，并采用 VRF 隔离，因此无需额外的身份验证机制。NTP 企业版配置支持 MD5 身份验证，但不支持其他身份验证机制，例如 NTS。

Precision TIme目前仅支持 IPv4 连接，不支持 IPv6。

精确时间协议（PTP）

Precision TIme支持 IEEE 1588-2008 标准，标题为“用于网络测量和控制的精密时钟同步协议”，通常称为Precision TIme Protocol v2，或 PTP。

PTP 服务器（也称为主时钟）以亚微秒级的精度同步网络中的时间。为了实现时间精度，PTP 要求所有被同步的设备都配备支持硬件时间戳的网络接口控制器 (NIC)。这一要求也适用于路由器和交换机等中间网络基础设施。

PTP协议常用于对时间精度要求极高的系统中，例如测量和控制系统。目前，该协议被用于同步金融交易、移动电话基站传输以及海底声学阵列。

硬件时间戳将PTP硬件时钟直接与时间源同步。数据包在进入内核或用户空间之前，会在网络接口处添加时间戳，从而消除处理延迟并提高精度。

软件时间戳用于同步系统时钟，通常由国家时间协议 (NTP) 使用。由于时间戳由软件生成，因此与硬件时间戳相比，这种方法更容易受到处理延迟的影响，并且精度较低。

Precision TIme支持多播 PTP 配置，可实现从主时钟到客户端设备的端到端时间分发。冗余时间服务器支持自动故障转移和回退。

Precision TIme使用多播 PTP 数据包的默认生存时间 (TTL) 值，即 64。该值无法在服务中显式配置，而是由底层 PTP 实现控制。

PTP 中的域值用于隔离时间域，并不指示时间的来源或可追溯性。

Precision TIme最初推出时默认域值为 30，以区别于通常使用域 0 的客户环境。此默认值并不表示使用了内部振荡器或缺乏可追溯性。

通过冗余的 GNSS 时间源和跨服务地点的分布式授时基础设施，Precision TIme可以完全追溯到协调世界时 (UTC)。

PTP域号及相关参数（包括优先级和数据包速率）可在客户门户中进行配置。新连接默认使用域0。

Precision TIme提供默认的 PTP 服务器设置，可用于配置客户端优先级和时钟选择：

• 优先级1：128
• 优先级2：128
• 时钟类别： 13

Precision TIme符合 SMPTE 2110-10 标准，该标准基于 IEEE 1588Precision TIme协议 (PTP) 标准。

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。