Много статей написано про всем известный Network Time Protocol (NTP), в некоторых из них упоминается про Precision Time Protocol, который якобы позволяет добиться точности синхронизации времени порядка наносекунд (например, тут и тут). Давайте разберемся, что этот протокол собой представляет и как достигается такая точность. А также посмотрим результаты моей работы с данным протоколом.

На Хабре уже была заметка о том, как работает PTPv2. Я же собираюсь рассказать о том, как и для чего данный метод высокоточной синхронизации был реализован в наших приборах.

Для чего это надо

Я работаю в российской компании НТЦ-Метротек, которая разрабатывает и выпускает кучу всякой аппаратуры (свичи, тестеры, балансировщики и т.д.) для систем связи, в том числе и тестеры для ethernet-сетей. Например, вот такой. Одним из параметров, измеряемых этим прибором, является задержка прохождения пакета в тестируемой сети. Ха, скажет читатель Хабрахабра — задержку можно и ping'ом померить. Так-то оно и есть, но при разной загруженности сети может быть разная задержка. Наш прибор может измерять задержку с точностью до нескольких наносекунд и при этом создавать нагрузку до 10 Гб/с.

Введение

Концепция построения «Цифровой подстанции» в электроэнергетике требует синхронизации с точностью 1 мкс. Для проведения финансовых транзакций также требуется точность в мкс. В этих приложениях точности времени NTP уже недостаточно.

Протокол синхронизации PTPv2, описанный стандартом IEEE 1588v2, позволяет добиться точности синхронизации в несколько десятков наносекунд. PTPv2 позволяет отправлять пакеты синхронизации через L2 и L3-сети.

Основными областями, где применяется PTPv2, являются:

• энергетика;
• контрольно-измерительное оборудование;
• оборонно-промышленный комплекс;
• телеком;
• финансовый сектор.

В данном посте разбирается, как работает протокол синхронизации PTPv2.

У нас больше опыта в промышленности и мы часто встречаемся с этим протоколом в энергетических приложениях. Соответственно, и обзор сделаем с оглядкой на энергетику.

Зачем необходим?

На данный момент в СТО 34.01-21-004-2019 ПАО «Россети» и в СТО 56947007-29.240.10.302-2020 ПАО «ФСК ЕЭС» содержатся требования к организации шины процесса с обеспечением синхронизации времени по PTPv2.

Связано это с тем, что к шине процесса подключаются терминалы релейной защиты и устройства измерения, которые через шину процесса, при помощи так называемых SV-потоков (multicast-потоки), передают мгновенные значения тока и напряжения.