目次はじめに背景時刻同期の種類 / 方法 IEEE1588 とは概要適用分野 Linux の IEEE1588 対応 Linux の対応状況 PTPd による時刻同期 PTPdの概要 PTPdの実施例まとめわかったこと今後 1

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1 Evaluation of IEEE1588 on Linux Ethernet Driver 富士通コンピュータテクノロジーズ森暁生管理番号 1135ka1

2 目次はじめに背景時刻同期の種類 / 方法 IEEE1588 とは概要適用分野 Linux の IEEE1588 対応 Linux の対応状況 PTPd による時刻同期 PTPdの概要 PTPdの実施例まとめわかったこと今後 1

3 はじめに背景ネットワークの時刻同期では NTP が使用されることが多いが NTP による時刻同期はミリ秒単位であるため計測分野や産業分野の要求に応えられない IEEE1588 は計測や産業用の制御システム向けにネットワーク上で時刻を同期させるための方法を規定時刻同期の種類 / 方法 NTP(Network Time Protocol) ネットワークに接続された機器間で時刻を同期するためのプロトコル GPS(Global Positioning System) GPS 衛星は高性能の原子時計を内蔵しており 1.2/1.5GHz 帯の電波で時刻を含むデータを地上に送信している ( 出典 : 地上デジタルテレビ放送各放送局は TOT (Time Offset Table) と呼ばれる時刻情報を映像や音声とは別のエンコード方法で自局の映像信号に圧縮なしに多重送出することを義務付けられている ( 出典 : その他に 3G( 第 3 世代移動通信システム ) テレホン JJY 電波時計など 2

4 IEEE1588 とは概要 IEEE1588 ネットワーク上で時刻を同期させるための方法を規定 PTP(Precision Time Protocol) とも呼ばれる規格は IEEE と IEEE の 2 種類単に IEEE1588 と言う場合は IEEE を指すことが多いハードウェア実装やネットワーク構成によりナノ秒単位の同期精度を実現することが可能 IEEE 年に新しい IEEE 規格である IEEE を策定 LAN 経由での高精度な時刻同期が可能 IEEE 年に IEEE を策定 IEEE の改良版 WAN 対応やハードウェアタイムスタンプ機能を追加 3

5 IEEE1588 とは時刻の同期マスタークロックとスレーブクロック間の伝播遅延を求め補正することにより時刻同期を実現 Sync Follow_Up Delay_Req Delay_Resp メッセージによって t1~t4 の時刻情報を生成スレーブ側は t1~t4 の時刻情報を使用して伝播遅延を求める伝播遅延 = (t2 t1) + (t4-t3) 2 出典 :Web サイト期待を背負う IEEE

6 IEEE1588 とはマスター / スレーブにおけるタイムスタンプの生成予測できないスタック処理に要する遅延を避けるためにハードウエアは物理層でパケットにタイムスタンプを付加する出典 :Web サイト期待を背負う IEEE

7 IEEE1588 とは適用分野 IEEE1588 は計測や産業用の制御システム向けに策定ネットワークの時刻同期では NTP が使用されることが多いが NTP による時刻同期はミリ秒単位であるため計測分野や産業分野の要求に応えられない現状は正確な時刻同期を必要とする産業用オートメーションが主な適用分野と考えられる 6

8 Linux の IEEE1588 対応 Linux の対応状況 linux-3.0 で以下に対応 Freescale Power アーキテクチャ MPC8313ERDB, MPC8572DS, P2020DS, P2020RDB National Semiconductor DP83640 高精度 PHYTER (IEEE1588 高精度タイムプロトコルトランシーバ ) Intel IXP465 ネットワークプロセッサ Merge branch 'timers-ptp-for-linus' of git://git./linux/kernel/git/tip/linux-2.6-tip * 'timers-ptp-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tip/linux-2.6-tip: ptp: Fix dp83640 build warning when building statically ptp: Added a clock driver for the National Semiconductor PHYTER. ptp: Added a clock driver for the IXP46x. ptp: Added a clock that uses the etsec found on the MPC85xx. ptp: Added a brand new class driver for ptp clocks. 出典 : commit:22e12bbc9bc38c6d0bd541d061a0f547596fc19d 7

PTPd による時刻同期 PTPd の概要 PTP デーモン (PTPd) は IEEE1588 規格で定義されている高精度時間プロトコル (PTP) を実装している Linux uclinux FreeBSD と NetBSD 上で動作する PTP Version 1 は IEEE 1588-2002 を実装

9 PTPd による時刻同期 PTPd の概要 PTP デーモン (PTPd) は IEEE1588 規格で定義されている高精度時間プロトコル (PTP) を実装している Linux uclinux FreeBSD と NetBSD 上で動作する PTP Version 1 は IEEE を実装 ptpd tar.gz ( ) PTP Version 2 は IEEE を実装 ptpd tar.gz ( ) ライセンスは BSD-style license 出典 : 8

10 PTPd による時刻同期 PTPd の実施例 ptpd を使用構成はマスタとスレーブ 1 対 1 マスタ eth2 [00:04:9f:01:74:2b] デバッグ文を出力するようにビルドして実施 [ 使用したオプション ] -b NAME:bind PTP to network interface NAME -g:run as slave only スレーブ eth2 [00:04:9F:01:36:F7] -sh-3.2# date Thu Dec 8 10:53:08 UTC sh-3.2#./ptpd1-e500v2-debug -b eth2 省略 (ptpd debug) state PTP_MASTER (ptpd notice) Port state changed to mst ^C(ptpd notice) shutdown on interrupt signal -sh-3.2# date Thu Dec 8 10:53:38 UTC sh-3.2# -sh-3.2# date --set="2011/11/11 11:11" Fri Nov 11 11:11:00 UTC sh-3.2#./ptpd1-e500v2-debug -b eth2 -g 省略 (ptpd debug) updateforeign: new record (0,1) :04:9f:01:74:2b (ptpd debug) state PTP_PTP_SLAVE (ptpd debug) initclock (ptpd debug) Q = 0, R = 5 (ptpd notice) Port state changed to slv (ptpd notice) resetting system clock to s ns (ptpd debug) initclock (ptpd debug) offset from master: s ns (ptpd debug) observed drift: 0 ^C(ptpd notice) shutdown on interrupt signal -sh-3.2# date Thu Dec 8 10:53:38 UTC sh-3.2# 9

11 まとめわかったこと PTPd を使用してマスタとスレーブ 1 対 1 の時刻同期は実現できた今後ただしソフトウェアタイムスタンプでの時刻同期ハードウェアタイムスタンプ機能を使用した時刻同期はできていないカーネルコンフィグレーションを有効にするだけでは動作しない使用方法が理解できていない時刻同期の精度が不明 linux-3.0 にマージされたことから今後普及すると考えられる WAN 対応したことで広域な計測が可能サーバ装置などで NTP からの乗り換え段取り時間短縮 Documentation/ptp/ 配下のテストプログラム実施例 -sh-3.2#./testptp -g clock time: or Thu Jan 1 00:20: sh-3.2# 通信機器自動車スマートグリッドなどで使用されることで新たな適用分野が開拓されるかも文中に記載されている他社の製品名サービス名等はそれぞれ各社の商標です 10

2 つの遅延マスターとスレーブの遅延とスレーブとマスターの遅延を計算しなければなりませんまずマスターとスレーブの差を計算します : 最初に送られるタイムスタンプは T1 です T1 はマスターがその Ethernet のポートに Sync message を送った時刻であり Follow-up

2 つの遅延マスターとスレーブの遅延とスレーブとマスターの遅延を計算しなければなりませんまずマスターとスレーブの差を計算します : 最初に送られるタイムスタンプは T1 です T1 はマスターがその Ethernet のポートに Sync message を送った時刻であり Follow-up White Paper W H I T E P A P E R "Smarter Timing Solutions" Precision Time Protocol (PTP/IEEE-1588) IEEE-1588 に定義された PTP ( Precision Time Protocol ) は LAN 上のコンピュータを高精度に時刻同期させる手段となります IEEE-1588 のために構築されたLANにおいて

目次 はじめに 背景 時刻同期の種類 / 方法 IEEE1588 とは 概要 適用分野 Linux の IEEE1588 対応 Linux の対応状況 PTPd による時刻同期 PTPdの概要 PTPdの実施例 まとめ わかったこと 今後 1

目次はじめに背景時刻同期の種類 / 方法 IEEE1588 とは概要適用分野 Linux の IEEE1588 対応 Linux の対応状況 PTPd による時刻同期 PTPdの概要 PTPdの実施例まとめわかったこと今後 1