PTP (Precision Time Protocol) est un protocole qui permet la synchronisation d’horloges avec une précision théorique de l’ordre de la nanoseconde. PTP est donc un protocole de choix pour toutes les applications sensibles (énergie, industrie, audiovisuel, finance, transport, etc.). Le protocole fonctionne sur des réseaux locaux, mais il est également capable de fonctionner sur de très grandes distances. Cela le rend particulièrement intéressant pour les réseaux étendus comprenant plusieurs sites distants.
Lorsqu’un réseau devient très étendu, il est possible que toutes les horloges ne soient pas utilisées pour les mêmes tâches et qu’elles ne requièrent pas la même qualité de synchronisation. Sans aucun moyen de diviser son réseau, il est obligatoire de maintenir la précision la plus haute pour toutes les horloges, ce qui implique des coûts inutiles. PTP ne prévoit en effet qu’une seule horloge maître (GMC, pour Grand Master Clock en anglais) par réseau.
La notion de domaine PTP
Pour pallier ce problème, PTP permet de définir des domaines dans le réseau. Par défaut, toutes les machines du réseau font parties du domaine 0. Mais il est possible de cloisonner son réseau en ajoutant d’autres domaines. PTP permet de définir 256 domaines, du domaine 0 au domaine 255.
Chaque domaine sera identifié par le matériel comme un réseau indépendant et aura donc sa propre GMC, sur laquelle les horloges esclaves du domaine vont venir se synchroniser. Les différents domaines PTP peuvent utiliser le même réseau physique. Les messages venant d’un domaine différent du leur sont simplement ignorés par les machines d’un domaine PTP.
Les domaines en pratique
Chaque domaine PTP peut être vu comme un sous-réseau temporel du réseau physique. Les domaines PTP sont isolés logiquement les uns des autres, l’horloge maître d’un domaine ne synchronisera pas les horloges esclaves d’un domaine qui n’est pas le sien.
Les serveurs de temps peuvent gérer des domaines PTP dès qu’ils utilisent au moins la version 1 du protocole. A savoir que la première version du protocole a été normalisée en 2002 (norme IEEE 1588-2002 de l’IETF), la deuxième version en 2008 (IEEE 1588-2008).
Pour définir le domaine auquel appartient une horloge on utilise le champ subdomain name dans la première version du protocole, puis domain name dans les versions suivantes. Ce champ est transmis dans tous les messages PTP échangés, ce qui permet aux équipements de filtrer les messages qui sont destinés à un autre domaine que le leur.
Avantages et inconvénients de la séparation des domaines
Séparer son réseau PTP en plusieurs domaines présentent plusieurs avantages.
Chaque domaine étant configuré indépendamment, il aura sa propre Grand Master Clock.
Cela permet de raccourcir les distances pour la synchronisation et évite l’introduction de délais supplémentaires. Néanmoins, chaque domaine devant avoir sa propre GMC, cela implique que le système ait plusieurs horloges de grande précision (au moins une par domaine).
De plus, les domaines étant isolés les uns des autres, la défaillance d’une GMC n’a d’impact que sur un domaine. En revanche, si les différents domaines PTP partagent le même réseau physique, une panne physique d’un serveur de temps (routeur) pourra potentiellement impacter tous les domaines.
Les implications de la segmentation logique
La segmentation étant logique et non physique, un équipement peut appartenir à plusieurs domaines PTP en même temps. Cela permet de surpasser l’isolation des différents domaines. En effet, rien n’impose à une horloge d’avoir le même rôle dans chaque domaine. Une horloge peut être esclave pour un domaine 1 et maître pour un domaine 2. Cette horloge sera donc mise à jour par la GMC du domaine 1 et diffusera ses horodatages sur le domaine 2. Ainsi, bien que le domaine 1 ignore les messages du domaine 2 et inversement, on peut utiliser l’heure du domaine 1 pour synchroniser le domaine 2. Cette solution peut être utilisée temporairement lors de la défaillance de la GMC du domaine 2. L’horloge qui la remplace n’est plus directement connectée à une horloge de référence mais simplement à une horloge maître d’un autre domaine.
Le chevauchement des différents domaines rend également possible la surveillance des grand masters clocks de chaque domaine, ce qui permet de détecter d’éventuelles défaillances. Si une machine esclave appartient à l’ensemble des domaines, alors elle reçoit l’ensemble des horodatages. Ainsi, si toutes les horloges ne sont pas synchronisées, il est possible, avec un vote majoritaire, de voir quelle horloge maître se décale dans le temps.
En conclusion
En configurant rigoureusement les domaines PTP de son réseau, on peut obtenir une correspondance entre son réseau temporel et les nécessités de synchronisation des applications du système. Cette configuration supplémentaire est très peu couteuse et permet de garantir la meilleure efficacité au sein du réseau.
Avec plus de 150 ans d’expertise en gestion des temps et présent dans plus de 140 pays, Bodet Time est un acteur français majeur de la synchronisation horaire et du temps fréquence. Les serveurs de temps PTP Netsilon permettent de synchroniser, à une heure juste, l’ensemble des équipements présents sur un réseau.
