遅延要求/応答メカニズム用に設定された通常クロックと境界クロックは、次のイベント メッセージを使用してタイミング情報を生成し、伝えます。

• Sync

• Delay_Req

• Follow_Up

• Delay_Resp

これらのメッセージは、次のシーケンスで送信されます。

1. 時刻源が、時刻受信者に Sync メッセージを送信し、それが送信された時刻（t1）を記録します。

2. 時刻受信者が、Sync メッセージを受信し、受信した時刻（t2）を記録します。

3. 時刻源が、Follow_Up メッセージにタイムスタンプ t1 を組み込むことによって、タイムスタンプ t1 を時刻受信者に伝えます。

4. 時刻受信者が、時刻源に Delay_Req メッセージを送信し、それが送信された時刻（t3）を記録します。

5. 時刻源が、Delay_Req メッセージを受信し、受信した時刻（t4）を記録します。

6. 時刻源は、タイムスタンプ t4 を Delay_Resp メッセージに埋め込むことにより、タイムスタンプ t4 を時刻受信者に伝達します。

このシーケンスの後、時刻受信者は 4 つのタイムスタンプをすべて保有します。これらのタイムスタンプを使用して、時刻源に対する時刻受信者クロックのオフセットと、2 つのクロック間のメッセージの平均伝達時間を計算できます。

オフセット計算は、メッセージが時刻源から時刻受信者に伝達される時間が時刻受信者から時刻源に伝達されるために必要な時間と同じであるという前提に基づいています。この前提は、非対称的なパケット遅延時間のためにイーサネット ネットワーク上では必ずしも妥当ではありません。

ネットワークの階層内に複数のレベルの境界クロックが含まれており、それらの間に非 PTP 対応デバイスがある場合は、同期の精度が低下します。

ラウンドトリップ時間は mean_path_delay/2 と等しいことが前提となっていますが、この前提はイーサネット ネットワークでは必ずしも妥当ではありません。精度を向上させるために、各中間クロックの滞留時間がエンドツーエンド透過クロックのオフセットに追加されます。ただし、滞留時間にはピア間のリンク遅延が考慮されていません。ピア間のリンク遅延はピアツーピア透過クロックによって処理されます。

ピアツーピア透過クロックは、ピア遅延メカニズムを実装する 2 つのクロック ポート間のリンク遅延を測定します。リンク遅延は、Sync メッセージと Follow_Up メッセージのタイミング情報を補正するために使用されます。

ピアツーピア透過クロックは、次のイベント メッセージを使用します。

• Pdelay_Req

• Pdelay_Resp

• Pdelay_Resp_Follow_Up

これらのメッセージは、次のシーケンスで送信されます。

1. ポート 1 が、Pdelay_Req メッセージのタイムスタンプ t1 を生成します。

2. ポート 2 が、このメッセージを受信してタイムスタンプ t2 を生成します。

3. ポート 2 が、Pdelay_Resp メッセージを返してタイムスタンプ t3 を生成します。

   2 つのポート間の周波数オフセットによるエラーを最小限に抑えるために、ポート 2 は、Pdelay_Reqメッセージを受信した後に、できるかぎり迅速に Pdelay_Resp メッセージを返します。

4. ポート 2 が、Pdelay_Resp メッセージと Pdelay_Resp_Follow_Up メッセージでそれぞれタイムスタンプ t2 とタイムスタンプ t3 を返します。

5. ポート 1 が、Pdelay_Resp メッセージを受信した後に、タイムスタンプ t4 を生成します。その後、ポート 1 が、4 つのタイムスタンプ（t1、t2、t3、t4）を使用して平均リンク遅延を計算します。

理想的な PTP ネットワークでは、時刻源クロックと時刻受信者クロックは同じ周波数で動作します。ただし、このネットワークでは「ドリフト」が発生する可能性があります。ドリフトは、時刻源クロックと時刻受信者クロックの周波数差です。デバイスハードウェアのタイムスタンプ情報とフォローアップメッセージ（スイッチで代行受信）を使用してローカルクロックの周波数を調整し、時刻源クロックの周波数と一致させることによって、ドリフトを補償することができます。

グランドマスタークロックは、サーバーの時刻源に物理的に接続されているネットワークデバイスです。すべてのクロックはグランドマスター クロックと同期します。

PTP ドメイン内では、グランドマスター クロックが、PTP によるクロック同期の主時刻源です。グランドマスタークロックは、通常、GPS や原子時計などの正確な時刻源を持っています。ネットワークが外部時刻リファレンスを必要とせず、内部で同期する必要のみがある場合、グランドマスター クロックは自走できます。

PTP ネットワークにおける境界クロックは、標準のネットワークにおけるスイッチやルータに代わる動作をします。境界クロックには複数の PTP ポートがあり、各ポートは個別の PTP 通信パスへのアクセスを提供します。このクロックは、すべての PTP メッセージを代行受信して処理し、他のすべてのネットワーク トラフィックを通過させます。また、境界クロックは、BMCA を使用して、任意のポートから見えるクロックから最善のものを選択します。選択したポートは非マスターモードに設定されます。マスターポートは下流に接続されたクロックを同期させ、非マスターポートは上流のマスタークロックと同期します。

PTP ネットワークの透過クロックの役割は、PTP イベント メッセージの一部である時間間隔フィールドを更新することです。この更新により、スイッチの遅延が補償され、1 ピコ秒未満の精度が実現されます。

次の 2 種類の透過クロックがあります。

エンドツーエンド（E2E）透過クロックは、SYNC メッセージと DELAY_REQUEST メッセージに関して PTP イベントメッセージ中継時間（「滞留時間」とも呼ばれる）を測定します。この測定された中継時間は、対応するメッセージのデータフィールド（補正フィールド）に追加されます。

• SYNC メッセージの測定された中継時間は、対応する SYNC メッセージに対してまたは FOLLOW_UP メッセージの補正フィールドに追加されます。

• DELAY_REQUEST メッセージの測定された中継時間は、対応する DELAY_RESPONSE メッセージに対して補正フィールドに追加されます。

時刻受信側は、時刻受信側の時刻と時刻送信側の時刻間のオフセットを決定するときにこの情報を使用します。E2E 透過クロックは、リンク自体の伝播遅延は補正しません。

ピアツーピア（P2P）透過クロックは、前述のように、E2E 透過クロックと同じ方法で PTP イベントメッセージ中継時間を測定します。さらに、P2P 透過クロックは上流リンク遅延を測定します。上流リンク遅延は、上流の隣接する P2P 透過クロックと考慮対象の P2P 透過クロックの間の推定パケット伝搬遅延です。

これらの 2 つの時間（メッセージ中継時間と上流リンク遅延時間）は両方とも PTP イベントメッセージの補正フィールドに追加され、時刻受信者によって受信されるメッセージの補正フィールドにはすべてのリンク遅延の合計が含まれます。理論的には、これは、SYNC パケットのエンドツーエンドの遅延の合計（時刻源から時刻受信者まで）です。

次の図に、PTP ネットワーク内の時刻源/時刻受信者階層に含まれる PTP クロックを示します。

（注）	上記の図で、M はマスターポートを示し、S は非マスターポートまたは従属ポートを示します。

• すべての PHY PTP クロックはグランドマスター クロックと同期します。スイッチ システム クロックは、PTP 設定およびプロセスの一部として同期しません。

• グランドマスター クロックで VLAN が有効になっている場合、その VLAN は、スイッチ上の PTP ポートのネイティブ VLAN と同じ VLAN にある必要があります。

• グランドマスター クロックで VLAN が設定されている場合、グランドマスター クロックはタグなし PTP メッセージをドロップする場合があります。グランドマスタークロックがタグ付きパケットを送信するようスイッチに強制するには、グローバルコマンドの vlan dot1q tag native を入力します。

スイッチのデフォルトの PTP プロファイル モードは、Default プロファイル モードです。このモードでは、次のようになります。

• Cisco Catalyst IE9300 高耐久性シリーズ スイッチは、Default プロファイルで透過クロック、境界クロック、グランドマスター境界クロック、および PTP 転送モード（PTP パススルー）をサポートします。

• Cisco Catalyst IE9300 高耐久性シリーズ スイッチは通常のクロックをサポートしていません。

IEEE Power プロファイルは、変電所で使用される PTP ネットワークの特定の値または許容値を定義します。定義される値には、最適な物理層、PTP メッセージ用のより高位のプロトコル、および優先されるベスト マスター クロック アルゴリズムが含まれます。Power プロファイルの値は、変電所内、変電所間、および広い地理的領域にわたる一貫した信頼性のあるネットワーク時刻配信を保証します。

次の表に、IEEE 1588 Power プロファイルで定義されている設定値と、スイッチが各 PTP プロファイル モードで使用する値を示します。

クロックマネージャは、NTP を PTP に変換するシスコのソフトウェアアーキテクチャに含まれるコンポーネントで、さまざまなタイムサービスを追跡し、時刻をアクティブに提供するクロックを選択します。クロック マネージャは、状態の変化、うるう秒、サマータイムといった重要な変化をタイム サービスに通知します。

クロックマネージャは、最初に NTP または手動設定のクロックを選択し、NTP がアクティブでなければ、その後に PTP およびリアルタイムクロックを選択します。次の表に、クロック選択プロセスの結果を示します。

一般に、クロックマネージャは、Cisco IOS コマンドの show ptp clock と show clock によって表示される時刻が一致することを保証します。show clock コマンドは常に上記の優先順位に従いますが、show ptp clock の時刻は、以下の 2 つの例外的な状況下で異なる可能性があります。

• スイッチが TC または BC のいずれかであり、ネットワーク上に他のアクティブなリファレンスが存在しない。後方互換性を保持するために、TC と BC はクロックマネージャから時刻を取得せず、ネットワーク PTP GMC からのみ時刻を取得する。アクティブな PTP GMC が存在しない場合、show clock コマンドと show ptp clock コマンドの出力で表示される時刻が異なる可能性がある。

• スイッチが、同期元の TC、従属ポートを持つ BC、または従属ポートを持つ GMC-BC であり、PTP GMC によって提供される時刻が、NTP またはユーザー（つまり手動設定）によって提供される時刻と一致しない。この場合、PTP クロックは PTP GMC からの時刻を転送する必要がある。もしも PTP クロックが PTP GMC に従わないと、PTP ネットワークに 2 つの異なる時刻基準が存在することになり、PTP を使用するイベントアプリケーションの制御ループまたはシーケンスが破綻してしまう。

次の表に、Cisco IOS および PTP クロックがさまざまな設定でどのように動作するかを示します。ほとんどの場合、2 つのクロックは一致します。ただし、場合によっては 2 つのクロックが異なります。それらの設定は、表で強調表示されています。

次の図に、インターフェイスに GMC ブロック機能が設定された PTP ネットワークトポロジの例を示します。

PTP パケットは、既存のネットワークと同期しようとする外部ネットワークの GMC から発信されます。GMC ブロックが設定されたポートに PTP パケットが到達すると、システムがパケットから必要な情報を取得した後にそれらのパケットは破棄されます。

外部ネットワークからのパケットは制限されているため、システムは既存のシステム内に存在するローカル GMC と同期します。GMC ブロックが設定されているポートから発信される PTP パケットは、このインターフェイスからの出力が引き続き許可されます。そのため、既存のネットワーク内のデバイスを GMC にすることができます。

• Cisco PTP の実装では、2 ステップ クロックのみがサポートされ、1 ステップ クロックはサポートされません。

• Cisco PTP は、マルチキャスト PTP メッセージのみをサポートしています。

• Cisco PTP は PTP バージョン 2 のみをサポートします。

• Power プロファイル 2017 は、透過クロックモードのみをサポートします。

• スイッチとグランドマスター クロックは、同じ PTP ドメイン内にある必要があります。

• Power プロファイルモードが有効になっている場合、スイッチは、Organization_extension と Alternate_timescale の 2 つのタイプ、長さ、値（TLV）メッセージ拡張を含まない PTP アナウンスメッセージをドロップします。

  グランドマスタークロックが PTP に準拠しておらず、これらの TLV なしでアナウンスメッセージを送信する場合は、以下のコマンドを入力して、アナウンスメッセージを処理するようにスイッチを設定します。

  ptp clock boundary domain 1 profile power
  allow-without-tlv

• スイッチがPower プロファイル モードになっている場合は、peer_delay メカニズムのみがサポートされます。

  Power プロファイル境界モードを有効にし、clock-port サブオプションを使用してインターフェイスを関連付けるには、次のコマンドを入力します。

  ptp clock boundary domain 1 profile power
  clock-port 1
  transport ethernet multicast interface gi1/0/1

• Power プロファイル透過 モードを無効にするには、次のコマンドを入力します。これにより、スイッチは転送モードに戻ります。

  no ptp clock transparent domain x profile power
  

• E2E 透過クロックを有効にするには、次のコマンドを使用します。

  ptp clock transparent domain x profile default

• Default プロファイルモードでは、delay_request メカニズムのみがサポートされます。

  Default プロファイル境界クロックモードと、clock-port サブオプションに関連付けられたインターフェイスを有効にするには、次のコマンドを入力します。

  ptp clock boundary domain 1 profile default
  clock-port 1
  transport ipv4 multicast interface gi1/0/1

• PTP メッセージのパケット フォーマットには、802.1q タグ付きパケットまたはタグなしパケットを使用できます。

• スイッチは PTP パケットの 802.1q QinQ トンネリングをサポートしていません。

• Power プロファイルモードでは、次のようになります。

  • PTP インターフェイスがアクセス ポートとして設定されている場合、PTP メッセージはタグなしのレイヤ 2 パケットとして送信されます。

  • PTP インターフェイスがトランクポートとして設定されている場合、以下の 2 つのケースが考えられます。

    • ネイティブ VLAN がインターフェイスで有効になっている場合、PTP パケットはネイティブ VLAN 上でタグなしで送信されます。

    • PTP VLAN がクロックポートで設定されている場合、PTP パケットは設定された PTP VLAN でタグ付けされます。

• 時刻受信者 IED はタグ付きパケットとタグなしパケットをサポートする必要があります。

• PTP パケットが E2E 透過クロック モードのネイティブ VLAN で送信される場合、それらはタグなしパケットとして送信されます。タグ付きパケットとして送信するようにスイッチを設定するには、グローバル コマンドの vlan dot1q tag native を入力します。

NTP から PTP への機能は、Default E2E プロファイルと Power プロファイルをサポートします。

• Cisco Catalyst IE9300 高耐久性シリーズ スイッチは、Cisco IOS XE Cupertino 17.9.1 リリース以降、PTP over Parallel Redundancy Protocol（PRP）をサポートしています。cisco.com の『Redundancy Protocol Configuration Guide, Cisco Catalyst IE9300 Rugged Series Switches』の「PTP over PRP」の章を参照してください。

• Cisco Catalyst IE9300 高耐久性シリーズ スイッチは、ポートチャネルでの PTP をサポートしていません。

• Cisco Catalyst IE9300 高耐久性シリーズ スイッチは、水平スタック構成での PTP をサポートしていません。

• Cisco Catalyst IE9300 高耐久性シリーズ スイッチは、Cisco Resilient Ethernet Protocol（REP）を介した PTP をサポートしていません。

• 次の PTP クロック モードは、単一の VLAN 上でのみ動作します。

  • e2etransparent

  • p2ptransparent