PTP (Precision Time Protocol, IEEE 1588)

Czym jest

PTP (Precision Time Protocol), ustandaryzowany jako IEEE 1588, rozprowadza precyzyjny wspólny zegar po sieci Ethernet. Dzięki sprzętowemu znakowaniu czasem na karcie NIC i przełącznikom świadomym PTP, PTP synchronizuje punkty końcowe z dokładnością poniżej mikrosekundy w całej sieci LAN. To kręgosłup taktowania, który pozwala SMPTE ST 2110 wysyłać nieskompresowane wideo, audio i dane pomocnicze jako osobne strumienie IP i bezstratnie łączyć je ponownie po stronie odbiorczej.

Jak to działa

Jedno urządzenie w sieci zostaje wybrane jako Grandmaster Clock. Rozsyła ono komunikaty synchronizacji w regularnych odstępach; przełączniki świadome PTP dodają znaczniki czasu w miarę przechodzenia pakietów, dzięki czemu każdy punkt końcowy w dół strumienia zna zarówno czas master, jak i czas przebywania każdego pakietu w sieci. Punkty końcowe dostrajają swoje zegary lokalne. Standard IEEE 1588 definiuje dwa główne profile — domyślny oraz SMPTE ST 2059-2 (profil medialny używany w zakładach broadcastowych dla strumieni ST 2110).

Dlaczego to ważne

Nieskompresowane AV-over-IP działa tylko wtedy, gdy każdy punkt końcowy współdzieli wspólny zegar z dokładnością poniżej mikrosekundy. Bez PTP strumień wideo ST 2110-20 i należący do niego strumień audio ST 2110-30 dotrą z dryfem, który kumuluje się w widoczny błąd synchronizacji ust (lipsync). Kosztem jest to, że sieć musi być świadoma PTP na całej trasie — każdy przełącznik na ścieżce musi obsługiwać funkcję zegara granicznego (boundary) lub przezroczystego (transparent), a PTP staje się osobną pozycją w specyfikacji sieci, a nie kwestią poboczną.

PTP a NTP

Częste nieporozumienie. NTP (Network Time Protocol) to standardowy internetowy protokół synchronizacji czasu — osiąga dokładność milisekundową w typowej sieci LAN i dziesiątek milisekund w publicznym internecie. To wystarcza do logowania, znaczników czasu plików i większości zastosowań na poziomie aplikacji. Nie wystarcza do synchronizacji wideo poniżej klatki, i to właśnie tam PTP zarabia na swoją złożoność. Zakłady broadcastowe stosują PTP do strumieni medialnych i NTP do wszystkiego innego, w tej samej sieci lub w osobnych.

PTP a IPMX

IPMX — wariant ST 2110 dla ProAV opracowany przez AIMS Alliance — czyni PTP opcjonalnym, a nie obowiązkowym. Powód jest operacyjny: większość wdrożeń w centrach sterowania i ProAV nie potrzebuje synchronizacji poniżej mikrosekundy, a wymuszanie PTP w każdej instalacji znacznie podnosi barierę specyfikacji przełączników. Opcjonalne PTP to jeden z celowych wyborów IPMX, który ułatwia wdrażanie standardu poza obiektami broadcastowymi.

Powiązane terminy

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