PTP (Precision Time Protocol, IEEE 1588)

Was es ist

PTP (Precision Time Protocol), standardisiert als IEEE 1588, verteilt einen präzisen gemeinsamen Takt über ein Ethernet-Netzwerk. Mit Hardware-Zeitstempelung auf der NIC und PTP-fähigen Switches synchronisiert PTP Endpunkte mit Submikrosekunden-Genauigkeit über ein gesamtes LAN. Es ist das Timing-Rückgrat, das es SMPTE ST 2110 erlaubt, unkomprimiertes Video, Audio und Zusatzdaten als getrennte IP-Flows zu senden und sie nachgelagert verlustfrei wieder zusammenzuführen.

Wie es funktioniert

Ein Gerät im Netzwerk wird zur Grandmaster Clock gewählt. Es verteilt Sync-Nachrichten in regelmäßigen Abständen; PTP-fähige Switches fügen Zeitstempel hinzu, während Pakete sie durchlaufen, sodass jeder nachgelagerte Endpunkt sowohl die Master-Zeit als auch die Verweildauer jedes Pakets durch das Netzwerk kennt. Die Endpunkte gleichen ihre lokalen Takte daran an. Der IEEE-1588-Standard definiert zwei Hauptprofile — das Standardprofil und SMPTE ST 2059-2 (ein Medienprofil, das in Broadcast-Anlagen für ST-2110-Flows verwendet wird).

Warum es wichtig ist

Unkomprimiertes AV over IP funktioniert nur, wenn alle Endpunkte einen gemeinsamen Takt mit Submikrosekunden-Präzision teilen. Ohne PTP treffen ein ST-2110-20-Videoflow und der zugehörige ST-2110-30-Audioflow mit einer Drift ein, die sich zu sichtbaren Lippensynchronisationsfehlern aufsummiert. Der Preis ist, dass das Netzwerk durchgängig PTP-fähig sein muss — jeder Switch auf dem Pfad muss Boundary- oder Transparent-Clock-Funktion unterstützen, und PTP wird zu einem eigenen Posten der Netzwerkspezifikation statt einer Nebensache.

PTP vs. NTP

Häufige Verwechslung. NTP (Network Time Protocol) ist das Standard-Internet-Zeitsynchronisationsprotokoll — es erreicht Millisekunden-Genauigkeit in einem typischen LAN und einige zehn Millisekunden über das öffentliche Internet. Das genügt für Logging, Datei-Zeitstempel und die meisten anwendungsseitigen Zwecke. Für die Bildsubrahmen-Synchronisation von Video genügt es nicht — und genau dort rechtfertigt PTP seine Komplexität. Broadcast-Anlagen betreiben PTP für Medien-Flows und NTP für alles andere, im selben Netzwerk oder in getrennten.

PTP und IPMX

IPMX — die ProAV-Variante von ST 2110 aus der AIMS Alliance — macht PTP optional statt zwingend. Der Grund ist betrieblicher Natur: Die meisten Leitstand- und ProAV-Installationen brauchen keine Submikrosekunden-Synchronisation, und PTP bei jeder Installation zu erzwingen, hebt die Switch-Spezifikationsschwelle deutlich an. Optionales PTP ist eine der bewussten IPMX-Entscheidungen, die den Standard außerhalb von Broadcast-Einrichtungen leichter einsetzbar machen.

Verwandte Begriffe

• SMPTE ST 2110
• IPMX
• NMOS
• AV over IP