Cuando se utiliza el Precision Time Protocol (PTP) para la sincronización horaria, los equipos que se encuentran entre el Grandmaster y los clientes pueden reducir la precisión total del sistema. En un artículo anterior de este blog hemos visto cómo el reloj transparente (Transparent Clock) limita este fenómeno. El Boundary Clock no funciona como el reloj transparente. No se limita a dejar pasar los mensajes PTP corrigiéndolos. Actúa como referencia horaria local para los clientes, sin dejar de estar sincronizado con el Grandmaster.
El problema de la acumulación de retardos
Cuando un mensaje PTP atraviesa un switch, se pone en cola con el resto del tráfico de red. El tiempo que tarda en atravesar ese switch depende de la carga de la red en ese instante concreto, y, por tanto, varía de un mensaje a otro. Esta variación, denominada PDV (Packet Delay Variation), falsea el cálculo de sincronización y, en consecuencia, degrada la precisión horaria. Lo más problemático es que la PDV se acumula con cada equipo atravesado: tras unos pocos saltos, PTP deja de ser más preciso que NTP.
La función del Boundary Clock es resolver este problema dividiendo la cadena de acumulación de retardos en varios segmentos que se sincronizan de manera independiente.
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Funcionamiento de un Boundary Clock
Un Boundary Clock es un equipo con varios puertos PTP que desempeña simultáneamente dos funciones. En uno de sus puertos, denominado puerto cliente, se sincroniza con el Grandmaster como lo haría cualquier cliente. En el resto de sus puertos, denominados puertos servidor, redistribuye esta hora sincronizada a los equipos situados en sentido descendente, actuando así como referencia horaria local.
Así, un Boundary Clock divide la cadena PTP en dos segmentos distintos. En sentido ascendente, se comporta como cliente; en sentido descendente, como servidor. Los clientes ubicados detrás de él ya no dialogan directamente con el Grandmaster: para ellos, el reloj de frontera es la referencia horaria inmediata.
Las variaciones de retardo acumuladas entre el Grandmaster y el reloj de frontera quedan confinadas al segmento de red ascendente. Los clientes situados en sentido descendente se benefician así de una sincronización limpia. Así, cada segmento dispone de su propia evaluación del retardo, y la señal PTP se «regenera» en cada Boundary Clock, de ahí su nombre.
¿Por qué utilizar un Boundary Clock?
Utilizar un Boundary Clock permite hacer más fiable la distribución horaria en redes de gran envergadura. Con los relojes transparentes, todos los clientes dialogan directamente con el Grandmaster, que acaba saturándose si hay demasiados clientes. El Boundary Clock reparte esta carga: cada switch PTP se encarga de un subconjunto de clientes, y el Grandmaster se comunica entonces exclusivamente con los relojes de frontera de primer nivel. La arquitectura se jerarquiza y cada nivel gestiona únicamente un número limitado de sesiones.
Por diseño, el principio de Boundary Clock segmenta la red. Así, la sincronización puede dividirse en zonas autónomas, cada una con su propia referencia local. En este caso, el despliegue, el diagnóstico y el mantenimiento son mucho más sencillos.
¿Cuándo no utilizar un Boundary Clock ?
El Boundary Clock es un reloj propiamente dicho. Dispone de su propio oscilador, que deriva con el tiempo. Los mensajes PTP procedentes del Grandmaster corrigen esta deriva de forma continua, pero siempre subsiste una desviación residual entre su hora interna y la de referencia. Ahora bien, esta desviación se acumula en cada nivel: en una arquitectura de tres niveles, los clientes finales heredan la suma de las derivas de los tres relojes que los preceden. Por tanto, conviene limitar el número de niveles para mantener esta acumulación bajo control.
Es precisamente en este punto donde el reloj transparente conserva la ventaja: al no distribuir hora por sí mismo, no introduce deriva adicional.
¿En qué casos elegirlo?
Es especialmente recomendable cuando la red es extensa y hay muchos clientes. Por el contrario, en una red de tamaño moderado, con solo unos pocos saltos entre el Grandmaster y los clientes, el reloj transparente —o Transparent Clock— suele ser suficiente y resulta más sencillo de implementar.
En la práctica, ambos suelen combinarse. Los Boundary Clocks se sitúan en los puntos estructurales de la red, mientras que los relojes transparentes se colocan allí donde el número de saltos es reducido. Esta arquitectura híbrida es la más habitual en los despliegues PTP.
Aspectos que deben vigilarse durante la instalación
Al igual que con el reloj transparente, el sellado de tiempo de los mensajes PTP debe realizarse a nivel de hardware, y no de software, ya que, de lo contrario, se perdería la precisión buscada. La calidad del oscilador integrado también influye: cuanto más estable es el oscilador, menor es la deriva entre dos correcciones y, por tanto, mayor es la precisión para los clientes situados en sentido descendente.
La configuración también merece especial atención. Los puertos PTP deben declararse correctamente —puerto cliente del lado del Grandmaster y puertos servidor del lado de los clientes—, y el perfil PTP debe mantenerse coherente en toda la cadena.
Un último punto: el reloj de frontera no corrige la asimetría de la red, es decir, la diferencia de retardo entre el trayecto de ida y el trayecto de vuelta de un mensaje. Este problema depende de la topología de la red y se aborda con independencia del tipo de reloj elegido.
