PTP (Precision Time Protocol, IEEE 1588)

Что это

PTP (Precision Time Protocol), стандартизованный как IEEE 1588, распространяет точный общий тактовый сигнал по сети Ethernet. Благодаря аппаратной простановке меток времени на сетевой карте (NIC) и коммутаторам с поддержкой PTP протокол синхронизирует оконечные устройства с субмикросекундной точностью в пределах всей локальной сети. Это та временная основа, которая позволяет SMPTE ST 2110 передавать несжатые видео, звук и вспомогательные данные отдельными IP-потоками и без потерь собирать их обратно на приёмной стороне.

Как это работает

Одно из устройств в сети выбирается ведущими часами (Grandmaster Clock). Оно с регулярными интервалами рассылает сообщения синхронизации; коммутаторы с поддержкой PTP проставляют метки времени по мере прохождения пакетов, так что каждое нижестоящее оконечное устройство знает и время ведущих часов, и время задержки каждого пакета в сети. Оконечные устройства подстраивают под него свои локальные часы.

Сам стандарт IEEE 1588 определяет протокол и его профили по умолчанию, а в медиасетях применяются построенные на нём отраслевые профили: SMPTE ST 2059-2 (профиль SMPTE, который используется на вещательных объектах для потоков ST 2110) и медиапрофиль AES67 для сетевого аудио.

Почему это важно

Несжатый AV-over-IP работает только при условии, что каждое оконечное устройство использует единый общий тактовый сигнал с субмикросекундной точностью. Без PTP видеопоток ST 2110-20 и относящийся к нему аудиопоток ST 2110-30 приходят с расхождением, которое накапливается в заметную ошибку синхронизации звука и изображения (lipsync). Расплата за это — сеть должна поддерживать PTP на всём пути: каждый коммутатор на маршруте обязан обеспечивать функцию граничных (boundary) или прозрачных (transparent) часов, и PTP становится отдельной строкой в спецификации сети, а не тем, о чём вспоминают в последнюю очередь.

PTP против NTP

Частая путаница. NTP (Network Time Protocol) — стандартный интернет-протокол синхронизации времени: в типичной локальной сети он достигает миллисекундной точности, а в публичном интернете — десятков миллисекунд. Этого достаточно для журналирования, меток времени файлов и большинства задач на уровне приложений. Но этого недостаточно для субкадровой синхронизации видео — именно здесь PTP оправдывает свою сложность. Вещательные объекты используют PTP для медиапотоков, а NTP — для всего остального, в одной сети или в разных.

PTP и IPMX

IPMX — ProAV-вариант ST 2110 от AIMS Alliance — делает PTP необязательным, а не обязательным. Причина эксплуатационная: большинству развёртываний в диспетчерских и ProAV субмикросекундная синхронизация не нужна, а принудительный PTP в каждой инсталляции существенно поднимает планку требований к коммутаторам. Необязательный PTP — одно из осознанных решений IPMX, благодаря которым стандарт проще развёртывать за пределами вещательных объектов.

Связанные термины

• SMPTE ST 2110
• IPMX
• NMOS
• AV over IP (передача аудио и видео по IP-сетям)