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、運用担当者がイーサネットリングに設定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上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使用してイーサネットリングのすべてのホップにPTPを導入することで、堅牢で冗長かつ高性能なトポロジーを構築し、高精度な時間と位相同期を得ることができます。

サポートされるデバイスはすべて、さまざまなタイプの基地局(例えば、2Gのベーストランシーバステーション(BTS)、3GのNodeB、4GネットワークのeNodeB)や、時分割多重(TDM)、ATM、イーサネットトラフィックを基地局コントローラ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。その後、サポート対象デバイスはこれらのソースからネットワーククロックを抽出し、同期情報を基地局に渡して、ルーターが基地局コントローラと同期できるようにします。

イーサネットを使用するネットワーク展開のほとんどには、最低2つのイーサネットリングが含まれていますが、一部のネットワークトポロジーには最大3つのイーサネットリングが含まれている場合もあります。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)が含まれているシナリオを考えてみましょう。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。

ルーターに接続された一部の4G基地局は、タイミングと同期の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ています。そのため、4G基地局に直接接続されているルーター上のノードは、パケットベースのタイミング機能をサポートするために、timeTransmitterポートでPTPのイーサネットカプセル化方法を使用できる必要があります。

また、PTP over Ethernet(PTPoE)カプセル化により、PTP over IPv4よりも簡単で最適なネットワーク導入モデルが容易になります。IPv4を使用して、ノード(timeTransmitterおよびtimeReceiverデバイス)は、timeTransmitterノードのIPアドレスでtimeReceiverノードにプロビジョニングされ、timeTransmitterノードから送信されるユニキャストメッセージをリクエストするユニキャストネゴシエーションに参加します。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すぐに受信でき、プロビジョニング設定を必要とせずにtimeTransmitterノードへのメッセージ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。PTP over Ethernet 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も、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、ネットワークは特定のソースからの最短同期ツリーを形成することで、タイミングソースの導入と障害により効率的に適応することができます。この動作は、 ITU-T G.8265.1周波数同期用高精度時間プロトコルテレコムプロファイル の規定の最適な時間送信機クロックアルゴリズム(BTCA)で定義されているとおりに実装されます。

PTPoEがサポートするルーターでは、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、最高品質のパフォーマンスを実現できます。イーサネット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に設定し、ノードまたはリンク障害が発生した場合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だけでなく、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ことも必要です。論理インターフェイスや共有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に対して正しい状態(timeTransmitterまたはtimeReceiver)を選択します。

手記：

PTP over Ethernetは、デフォルトで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、同期に失敗したり、予期しないPTP動作が発生する可能性があります。

PTP over Ethernet 機能をサポートするルーター A と、PTP over Ethernet をサポートしない TimeTransmitter B について考えてみましょう。このようなシナリオでは、ルーター A は、PTP のカプセル化モードとして IPv4 を使用する PTP timeReceiver 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 timeTransmitter ポートを持つバウンダリークロックとして機能します。例えば、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、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を使用するtimeReceiverポートとして機能するステートフルポートがあるとします。さらに、ACX1には、PTP over Ethernetを使用したtimeTransmitter専用ポートであり、基地局に接続するポートも含まれています。

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、最小限の設定または設定なしでtimeTransmitterノードとの通信を開始することもできます。timeTransmitter ポートと timeReceiver ポートの識別に IP アドレスを使用する PTP over IPv4 とは異なり、PTP over Ethernet 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操作向けに、01-80-C2-00-00-00-0E(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アドレスが定義されています。