PTP over Ethernetの概要
PTP over Ethernet は、パケットベース技術を効果的に実装し、オペレータがイーサネットリングで構成されたパケットベースのモバイルバックホールネットワークで同期サービスを提供できるようにします。
PTP(Precision Time Protocol)は、IEEE 802.3またはACXシリーズルーターのイーサネットリンクでサポートされています。この機能は、IEEE 1588-2008 仕様に準拠してサポートされています。イーサネットカプセル化方式を用いて、イーサネットリング内のすべてのホップにPTPを展開することで、堅牢で冗長化、高性能なトポロジーを構築し、高精度な時刻同期と位相同期が得られます。
ACXシリーズルーターは、さまざまなタイプの基地局(例えば、2GのBTS(基地トランシーバー局)、3GのNodeB、4GネットワークのeNodeBなど)や、TDM(時分割マルチプレキシング)、ATM、イーサネットトラフィックを基地局コントローラーに渡すさまざまなタイプのルーターに直接接続できます。ACXシリーズルーターは、これらのソースからネットワーククロックを抽出し、ルーターがベースステーションコントローラーと同期できるように、同期情報をベースステーションに渡す必要があります。
イーサネットを使用するほとんどのネットワーク展開には、少なくとも 2 つのイーサネット リングが含まれますが、一部のネットワーク トポロジには最大 3 つのイーサネット リングが含まれる場合もあります。最初のリングにアグリゲーションルーター(MXシリーズルーター)が含まれ、2番目のリングにアクセスルーター(ACXシリーズルーター)が含まれるシナリオを考えます。このようなネットワークでは、MXシリーズルーターとACXシリーズルーターの約10または12ノードが、アグリゲーションおよびアクセスイーサネットリングに存在します。
ACXシリーズルーターに接続されている一部の4G基地局は、タイミングと同期情報をパケットベースの形式で受信する必要があります。このような基地局ベンダーは、時間と位相の同期のためにPTPパケットにイーサネットカプセル化を使用するパケットインターフェイスのみをサポートします。そのため、パケットベースのタイミング機能をサポートするには、4G基地局に直接接続されているノード(ACXシリーズルーター)で、timeTransmitterポートでPTPのイーサネットカプセル化方式を使用できる必要があります。
また、PTP over Ethernet カプセル化は、PTP over IPv4 よりも簡単で最適なネットワーク導入モデルを促進します。IPv4を使用して、ノード(timeTransmitterおよびtimeReceiverデバイス)はユニキャスト・ネゴシエーションに参加します。このネゴシエーションでは、timeReceiverノードにtimeTransmitterノードのIPアドレスをプロビジョニングし、timeTransmitterノードからユニキャスト・メッセージの送信を要求します。timeTransmitter ノードは、timeTransmitter クロックが配置されている PTP サーバーとして機能するルーターであり、timeReceiver ノードは、timeReceiver クロックが配置されている PTP timeReceiver として機能するルーターです。PTP over Ethernet はマルチキャスト アドレスを使用するため、timeReceiver ノードはネットワーク内の timeTransmitter ノードについて自動的に学習します。また、timeReceiver ノードは、timeTransmitter ノードからマルチキャスト・メッセージを即時に受信でき、プロビジョニング構成を必要とせずに timeTransmitter ノードへのメッセージの送信を開始できます。
timeTransmitterクロックが設定されているインターフェイスはtimeTransmitterインターフェイスと呼ばれ、timeReceiverクロックが設定されているインターフェイスはtimeReceiverインターフェイスと呼ばれます。timeTransmitter インターフェイスは timeTransmitter ポートとして機能し、timeReceiver インターフェイスは timeReceiver ポートとして機能します。イーサネット経由のPTPでは、ポートまたは論理インターフェイスをtimeTransmitterクロックまたはtimeReceiverクロックとして動作するように設定する以外に、ポートまたは論理インターフェイスをtimeTransmitterクロックとtimeReceiverクロックの両方として機能するように設定することもできます。このタイプのポートは、 ステートフルポート、または 双方向ポートと呼ばれます。このようなステートフル ポートにより、特定のソースから最短の同期ツリーを形成することで、ネットワークはタイミング ソースの導入と障害により効率的に適応できます。この動作は、 ITU-T G.8265.1 Precision Time Protocol Telecom Profile for Frequency Synchronization SpecificationのBest timeTransmitter clock algorithm(BTCA)で定義されているとおりに実装されています。
MXシリーズとACXシリーズの両方のルーターで、同期チェーン内のすべてのノードをPTPバウンダリークロックとして設定すると、最高の品質のパフォーマンスを実現できます。イーサネットのリングベースのトポロジーでは、ポートまたは論理インターフェイスをtimeTransmitterポートまたはtimeReceiverポートとして機能するよう設定し、ノードまたはリンクの障害が発生したときに冗長性を有効にすることができます。このステートフルポートまたはデュアルポート機能はIEEE 1588-2008規格に準拠しており、データセンターや金融アプリケーションへのPTPの実装を可能にします。
すべてのノードをPTPバウンダリークロックとして設定できるようにする以外に、論理インターフェイスをtimeTransmitterポートまたはtimeReceiverポートとして設定できるようにする必要があります。論理インターフェイスまたは共有IPアドレスをtimeTransmitterポートまたはtimeReceiverポートに設定すると、PTPプロトコルスタックはステートフルポートを表すことができ、PTPアプリケーションはデフォルトのPTP BTCAの出力とシステム内の他のポートの状態に基づいて、システム内の特定のポートの正しい状態(timeTransmitterまたはtimeReceiver)を選択します。
イーサネット経由の PTP は、デフォルトではトランクモードに設定されたインターフェイスではサポートされていません。ACX7024などのプラットフォームでは、インターフェイスをトランクとして設定すると、PTPパケットが正しく処理されない場合があります。これにより、同期の失敗や予期しない PTP 動作が発生する可能性があります。
ACXシリーズルーターはPTP over Ethernet機能をサポートしていますが、MXシリーズルーターやTCA Series Timing TimeReceiverなどのTimeTransmitterはPTP over Ethernetをサポートしていません。このようなシナリオでは、ACXシリーズルーターは、バウンダリークロックとして機能し、PTPトラフィックのカプセル化モードとしてIPv4を使用するPTPタイムレシーバーポートと、PTPトラフィックのカプセル化モードとしてイーサネットを使用するタイムトランスミッターポートを備えています。たとえば、ACX1という名前のACXシリーズルーターに、2つの潜在的なtimeReceiverインターフェイスがあるとします。1つはMX1という名前のMXシリーズルーターへのリンクでIPv4を使用するtimeReceiver専用ポートとして固定されており、もう1つはACX2という名前の別のACXシリーズルーターへのリンクでPTP over Ethernetを使用してtimeReceiverポートとして機能するステートフルポートです。また、ACX1には、PTP over Ethernetを使用するtimeTransmitter専用ポートであるポートも含まれており、基地局に接続します。
PTP over Ethernet はマルチキャスト アドレスを使用するため、timeReceiver ポートは、ネットワーク上の timeTransmitter ポートから送信されたマルチキャスト アナウンス メッセージの受信を自動的に開始でき、timeTransmitter ノードとの通信を最小限の設定または設定なしで開始することもできます。IPアドレスを使用してtimeTransmitterポートとtimeReceiverポートを識別するIPv4経由のPTPとは異なり、イーサネット経由のPTPでは、PTPトラフィックの転送にマルチキャストMACアドレスが使用されます。IEEE 1588 規格では、PTP over Ethernet 操作用に、01-80-C2-00-00-0E(リンク ローカル マルチキャスト)と 01-1B-19-00-00-00(標準イーサネット マルチキャスト)の 2 種類のマルチキャスト MAC アドレスが定義されています。