Tempo di lettura: 4 minuti e 10 secondi | Pubblicazione: 18 marzo 2025
PTP (Precision Time Protocol) Che cos'è il Precision Time Protocol (PTP)?
Il Precision Time Protocol (PTP) è un protocollo che sincronizza gli orologi in una rete di computer come definito nello standard IEEE 1588, Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems.
La sincronizzazione degli orologi PTP nelle infrastrutture di rete basate su pacchetti include gli orologi dei dispositivi interni distribuiti che consentono di organizzare i pacchetti di dati, tenendo conto della latenza. Fornisce la sincronizzazione di frequenza e fase ad alta precisione, fondamentale per l'automazione industriale, le telecomunicazioni, il trading finanziario, la trasmissione audio-video e altre applicazioni sensibili al fattore tempo.
Caratteristiche principali del Precision Time Protocol (PTP)
Le caratteristiche e i componenti principali del PTP includono i seguenti.
- Gerarchia: PTP opera in modo gerarchico con i GSC (Grand Source Clock), che forniscono l’ora di riferimento, e boundary clock e transparent clock che sincronizzano l’ora con il GSC.
- Best Clock Source Algorithm: questo algoritmo consente ai dispositivi di selezionare il miglior orologio sorgente in base a fattori e parametri quali qualità dell’orologio, stabilità e topologia della rete.
- Messaggi di sincronizzazione: PTP utilizza questi messaggi per mantenere la sincronizzazione tra i dispositivi.
- Messaggi di richiesta e risposta di ritardo: questi messaggi vengono scambiati tra gli orologi sorgente e sink per misurare il ritardo della rete e fornire i dati aggiuntivi necessari per una sincronizzazione accurata.
- Timestamp: PTP utilizza un timestamp preciso per misurare l'istante esatto in cui i messaggi vengono inviati e ricevuti, migliorando la precisione complessiva della sincronizzazione e consentendo un calcolo accurato dei ritardi di rete.
- Profili: PTP supporta più profili e può essere selezionato in base ai requisiti specifici dell'applicazione, ad esempio il profilo predefinito per uso generale, il profilo telecom per le telecomunicazioni, ecc.
Tipi di Precision Time Protocol (PTP)
I dispositivi con funzioni PTP dispongono di uno dei quattro meccanismi interni di misurazione del tempo, denominati orologi, che possono essere presenti in una rete.
- Grand Source Clock (GSC): orologio ad alta precisione utilizzato come sorgente dell’ora per il resto della rete. In genere, un dispositivo con un ricevitore GNSS (Global Navigation Satellite System) integrato come sorgente dell’ora di riferimento
- Boundary Clock (BC): dispositivo di rete che funge da sink per gli orologi PTP a monte e da sorgente per gli orologi a valle. È dotato di un oscillatore e di un orologio ad alta precisione incorporati e sincronizza il proprio orologio tramite PTP. Contribuisce inoltre a estendere la sincronizzazione PTP su reti grandi o complesse. La funzionalità del boundary clock è un prerequisito per il supporto del bridging audio-video (AVB)
- Transparent Clock (TC): dispositivo intermedio con consapevolezza dell’ora che non è né un sink né una sorgente. Modifica i messaggi di sincronizzazione PTP ricevuti dagli orologi a monte, aggiunge il tempo di residenza al timestamp esistente del pacchetto, quindi trasmette i messaggi di sincronizzazione PTP modificati ai dispositivi PTP a valle.
- Clock ordinario: un dispositivo di rete, in genere una stazione finale che funge da sink per gli orologi a monte. Dispone di un orologio incorporato in un dispositivo client PTP che richiede la sincronizzazione con un orologio di riferimento tramite la rete. Tra i tipi di dispositivi che funzionano come orologi PTP ordinari rientrano le apparecchiature di trasmissione multimediale, le appliance di streaming e i mixer audio.
Perché il Precision Time Protocol (PTP) è importante?
Il protocollo PTP è ampiamente utilizzato nel settore delle telecomunicazioni da molto tempo. Oggigiorno, le reti private 5G (P5G) stanno diventando sempre più diffuse per il supporto di applicazioni e servizi critici che richiedono il livello di precisione e accuratezza PTP. Che si tratti di monitoraggio, controllo, comunicazione o trasmissione video, una sincronizzazione temporale accurata è fondamentale per il funzionamento ottimale di sistemi complessi e per prevenire errori.
Il PTP non è vantaggioso solo per le reti di telecomunicazioni o 5G pubbliche e private, ma anche per i requisiti emergenti delle line-of-business come l'inferenza AI, la qualità del servizio 5G, la trasmissione video e altre applicazioni o casi d'uso sensibili alla latenza. Garantisce la coerenza dei dati, la sincronizzazione video in tempo reale e l'affidabilità dell'infrastruttura cloud e dei data center AI. PTP fornisce una sincronizzazione dell’ora accurata ed estremamente precisa, fondamentale in diversi settori come quello finanziario (per prevenire attività commerciali fraudolente), quello produttivo (per la logistica e la gestione dell'inventario), quello dei media/intrattenimento (sincronizzazione audio/video per lo streaming) e le missioni governative critiche. Per consentire alle aziende di crescere, innovare ed essere produttive, è fondamentale adottare il PTP.
TSN (Time-Sensitive Networking)
Il TSN (Time-Sensitive Networking) è un insieme di standard e protocolli per le applicazioni che si basano sulla trasmissione prevedibile, sensibile alla misurazione del tempo e a bassa latenza dei dati attraverso la rete. Il TSN viene utilizzato in diverse applicazioni.
- Servizi finanziari
- Automazione industriale
- Produzione multimediale
- Eventi dal vivo (sport, concerti)
- RADAR militari e civili
- Telecomunicazioni
- Applicazioni AI
Vantaggi del Precision Time Protocol (PTP)
Il Precision Time Protocol (PTP) offre numerosi vantaggi, soprattutto in ambienti in cui livelli elevati di precisione e sincronizzazione sono fondamentali, fornendo quanto segue.
1. Un grado di precisione più elevato (a livello di nanosecondi).
2. Un’ora più precisa poiché se la sorgente dell'orologio è locale rispetto alla rete si ha una latenza inferiore.
3. Sincronizzazione dell’ora più rapida per tutti i dispositivi, compresi i client.
4. Maggiore flessibilità e precisione con il supporto di transparent clock e boundary clock.
5. PTP è particolarmente adatto per applicazioni critiche sensibili al fattore tempo, utilizzate nei settori della distribuzione multimediale (trasmissione televisiva), della produzione e dell'industria (sincronizzazione del lavoro dei robot), della finanza (frequency trading), della gestione della rete (sincronizzazione degli eventi per la risoluzione dei problemi) e altri ancora. È ideale per le aziende con requisiti di line-of-business emergenti come l'inferenza AI, la qualità del servizio 5G, la trasmissione video e altre applicazioni o casi d'uso sensibili alla latenza.
6. NTP è più adatto per scenari aziendali classici con esigenze generali di sincronizzazione dell’ora in cui non è necessaria un'elevata precisione
NTP | PTP | |
|---|---|---|
| Trasporto | Ethernet/IP | Ethernet/IP |
| Modello | Client-server | Gerarchico: origine > sink |
| Precisione di sincronizzazione | Da 1 a 100 ms circa | Da 100 ns a 1 ms circa |
| Intervallo di aggiornamento | Minuti | Configurabile* |
| Distribuzione | Tipicamente terze parti | CSP, campus, data center o filiale |
| Scalabilità | Singolo server | Supporta i boundary clock e i transparent clock |
| Caso d’uso | Sincronizzazione dell’ora generale | Applicazioni critiche che richiedono una precisione elevata |
(*) Manualmente o tramite un profilo PTP
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