Precision Time Protocol

Precision Time Protocol (PTP) est un protocole de synchronisation d'horloge normalisé IEEE 1588 en 2001 et en juin 2008 pour la version 2. En 2005 il a été standardisé IEC 61588. Il est également appelé "horloges distribuées" ou Distributed Clocks (DCs)

Ce protocole est destiné aux réseaux supportant le multicast et l'unicast. Son utilisation est destinée à des applications de type mesures, militaire, industriel (robotique, motion control, papeterie, etc) ainsi que les réseaux de télécommunication depuis la sortie de la seconde version. Il constitue donc une alternative au protocole IRIG.

Ce protocole est établi selon le principe d'horloge maître et d'horloges esclaves. L'horloge maître servant de référence temporelle est appelée 'horloge de référence'. Son heure est synchronisée (via GPS, NTP, etc) sur une horloge appelée horloge globale. En général, c'est l'horloge du premier esclave sur le bus qui est considérée comme horloge de référence.

Afin que toutes les horloges aient la même heure, il faut pour cela corriger la dérive d'horloge et le délai (de transmission).

Légende des abréviations :

• m = maître
• s = esclave
• d = délai

Par exemple dm2s = délai maître à esclave

Correction de la dérive (ou offset)

Cela se passe en deux temps :

a) SYNC

L'horloge maître envoie à l'esclave un message de synchronisation (SYNC) contenant :

• une estimation de l'heure d'émission
• les propriétés de l'horloge

Son heure de réception est notée par l'esclave (t2)

b) FOLLOW_UP

Immédiatement après le maître envoie un message de suivi (FOLLOW_UP) contenant :

• l'heure exacte d'émission (t1)

Ainsi l'esclave détermine l'offset en soustrayant l'heure exacte d'émission à l'heure de réception : dm2s = t1 - t2

Un message SYNC est émis à chaque période de synchronisation, généralement égale à 2 secondes.

Le message FOLLOW_UP n'est pas présent en "1-step mode".

Correction du délai

Cela se passe en deux temps :

c) DELAY_REQ

L'esclave envoie au maître une demande de délai (DELAY_REQ). A l'émission de ce message, l'esclave note l'heure d'émission (t3) tandis que le maître note l'heure de réception (t4).

d) DELAY_RESP

Le maître envoie à l'esclave une réponse de délai (DELAY_RESP) contenant l'heure à laquelle il a reçu la requête de délai (t4).

Ainsi l'esclave peut calculer le délai moyen : ds2m = t3 - t4

On part du principe que le délai est symétrique (dm2s = ds2m) Cette opération est répétée aléatoirement entre 2 et 30 périodes de synchronisation. On peut également fixer un multiple de cette période à ne pas dépasser pour répéter l'opération plus souvent.

Calculs des corrections

délai aller

d = (dm2s + ds2m) / 2

offset

Δt = dm2s - d

Voir aussi

• Temps réel
• Network Time Protocol (NTP)
• Global Positioning System (GPS)
• Bus TTP
• Sercos (Serial Real-Time Communications System)
• IRIG standard et protocol

Liens externes

• (en) site du NIST
• (en) site de l'IEEE
• (en) Note d'application sur PTP

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