Daniel Boldt (Meinberg Head of software engineering) présente dans une vidéo comment faire fonctionner le protocole PTP sur un réseau étendu.

 

 

En effet l’utilisation d’un algorithme de filtrage des paquets PTP et une détection de l’asymétrie du temps de propagation des paquets, permettent de conserver une précision inférieure à la micro-seconde.

Des travaux sont en cours dans le projet IPMX pour réduire la dépendance de SMPTE ST 2110 vis-à-vis du PTP, mais la réalité est que le PTP est actuellement nécessaire pour les systèmes audio-numériques ainsi que pour la plupart des workflows ST 2110. Dans le cas où vous n’avez pas d’horloge PTP locale, le déploiement des serveurs PTP sur un WAN peut être la seule solution. Avec les normes PTP non écrites avec le WAN à l’esprit, cela peut-il être réalisé et quels sont les problèmes ?

Daniel a participé à des tests sur le déploiement du PTP sur les réseaux étendus (WAN) connus pour avoir une latence plus élevée et plus variable que les réseaux locaux (LAN). L’aspect sur lequel Daniel se concentre aujourd’hui est le « Packet Delay Variation » (PDV), terme décrivant la différence de temps entre les paquets qui arrivent vite et ceux qui arrivent lentement.

Pour une synchronisation précise, il serait préférable que la latence globale soit très faible et que chaque paquet prenne le même temps pour arriver. Dans la réalité il y a des retards dus à la mise en file d’attente dans les équipements réseau en fonction de l’occupation de ces équipements et du port spécifique utilisé pour le trafic. Ces délais varient d’une seconde à l’autre ainsi que tout au long de la journée.

Une asymétrie existe également entre les chemins d’envoi et de réception, ce qui signifie que les paquets dans une direction peuvent mettre deux fois moins de temps à arriver que ceux dans la direction inverse. Enfin, les chemins d’envoi et de réception peuvent changer pour des raisons de reconfiguration dynamique du réseau (switch en panne par exemple), créant ainsi des variations de latence.

Les concepts de « Boundary clock » et de « Transparent clock » sur les switches et routeurs peuvent résoudre certains de ces problèmes en prenant en compte les retards accumulés par les paquets dans les équipements réseau.

Mais dans bien des cas il n’est pas possible de changer les nombreux switches et routeurs existants. Les options sont donc soit de créer votre propre WAN en utilisant la fibre noire, soit de résoudre ces problèmes sur le site distant : vous pouvez utiliser une horloge synchronisée par GNSS locale avec le PTP WAN comme référence de secours en cas d’absence de signal GNSS.

Mais lorsque cela n’est pas possible en raison du coût, de l’espace ou de l’impossibilité de monter une antenne, il est nécessaire de trouver une autre solution.

 

Le « Lucky Packet Filter » est un moyen de « nettoyer » les paquets de synchronisation PTP.

En règle générale, les paquets de synchronisation PTP arrivent entre 8 et 16 fois par seconde, chacun horodaté avec l’heure à laquelle il a été envoyé. Une fois reçu, son temps de propagation peut être facilement calculé et mis en mémoire tampon.

 

serveurs ptp

 

Le filtre regarde les statistiques puis rejette tous les paquets qui ont mis du temps à arriver. Les paquets qui ont mis du temps à arriver ne sont pas utiles pour calculer le temps de propagation typique des paquets, il est donc logique de les rejeter.

Dans un test de trois jours, Meinberg a utilisé un taux de transmission plus élevé de 64 paquets par seconde, le filtre a réduit la gigue de 100 microsecondes à 5 microsecondes. Après introduction dans un filtre d’horloge de haute qualité, la gigue finale n’était que plus que de 300 ns, ce qui était bien en deçà de l’exigence de 500 ns de ST 2059-2 utilisée pour SMPTE ST 2110.

Également des tests ont été réalisés avec WDR où un périphérique esclave PTP a été alimenté avec 16 paquets par seconde à partir d’un commutateur PTP maître sur le WAN. Le filtrage associé à un processus de détection d’étape d’asymétrie dans l’horloge a produit un signal avec une précision ne dépassant pas 100 ns.

 

Kairos-Data, votre partenaire en solution Meinberg

Les serveurs de temps PTP Meinberg implémentent ces algorithmes dans le traitement des paquets PTP, permettant ainsi d’optimiser la précision. Pour toute information complémentaire n’hésitez pas à nous consulter au 01 30 88 91 95 ou par email sales@kairos-data.com

A voir également : L’article MicroSync products MEINBERG – Un design compact pour une haute performance PTP (lien)