網路時間標準NTP、PTP是什麼?Meta為何引進PTP?有助於元宇宙嗎?
網路時間標準NTP、PTP是什麼?Meta為何引進PTP?有助於元宇宙嗎?

積極開發元宇宙的科技巨頭Meta Platforms, Inc.近日[宣布][1]引進新的網路時間標準PTP(Precision Time Protocol,精確時間協議)於內部系統,以取代原有的NTP(Network Time Protocol,網路時間協議),保持資料中心(data center)內所有伺服器的時間精準度。

PTP是什麼?Meta為什麼要引入新時間協定?

網路上所有活動都仰賴於眾多伺服器,這些可能分布在不同位置的伺服器需要彼此同步,以確保時間準確無誤;假如出現任何誤差,就可能導致網路延遲、錯誤甚至是斷線,因此對於資料中心營運商來說,內部每個伺服器的時鐘都必須保持同步。而該同步過程的核心關鍵就是「網路時間標準」。

Meta近日宣布於自家資料中心的網路系統中,採用同步電腦時間的協議PTP,以利伺服器時間的同步速度達到奈秒(nanoseconds)等級,並取代精度為毫秒(milliseconds)的先前技術NTP。也就是說,PTP在速度上的表現無疑優於NTP,並有效減少伺服器之間的時間誤差。

PTP的應用除了提高時間精準度,還能改善Meta旗下所有服務的體驗,包括在Facebook與Instagram上建立與觀看Reels、利用Messenger進行文字與語音聊天,以及在元宇宙Horizon Worlds中展開探索。另外,官方也指出,PTP可能實現跨資料中心的GPU(圖形處理單元)同步,甚至開發人工智慧(AI)的潛能,且PTP亦助於保持未來系統的同步,故其有望成為元宇宙技術的基礎要件之一。

Horizon Worlds
Horizo​​n Worlds是一款由Meta Platforms開發的虛擬世界遊戲。在這個VR社群平台上,玩家可以舉辦活動、玩遊戲、進行社交活動。

Meta表示目前已經成功在部分設施試用PTP,希望未來可以拓展到資料中心內所有系統。不過Meta項目負責人Ahmad Byagowi與工程師Oleg Obleukhov也提到,雖然PTP比NTP更精確,但前者對於硬體的要求也更加嚴格,於是便有內部工程師發現部分硬體裝置的設計與PTP並不符。

此外,Meta還另外開發一項名為[Time Appliance][2]的專用設備,透過一種高精準度的時鐘:原子鐘,用來幫助伺服器確定目前時間。

NTP又是什麼?為什麼相對PTP時間較不精準?

因應早期利用網路同步電腦時間的需求,NTP早在1985年就問世,由美國電腦工程師兼德拉瓦大學教授Dave Mills所設計,是目前仍在使用最古老、最穩定的網際網路協定(TCP/IP)之一。

NTP可將網路上的電腦時間同步至UTC(世界協調時間,Coordinated Universal Time)的毫秒誤差內,並採用Marzullo演算法來選擇準確的時間伺服器,減輕網路延遲的影響,在國際上提供統一的時間。

為了尋求並提供精確時間,NTP的時間伺服器會與客戶端交換時間,其再利用對方給予的資料計算延遲或誤差秒數,並重新調整伺服器時間。NTP傳輸UTC時間的模式為階層狀,第零層接收「真實時間」的衛星系統為所有時鐘的參考,並將時間傳到第一層,第一層再傳到第二層,第二層接著傳到第三層,如此一來可以避免請求量過大的情況,相對的時間精準度可能也會隨著階層下降。

Network_Time_Protocol_structure
NTP時間傳輸階層式架構圖。

而作為開源(open source)標準,NTP最初是在Linux與類UNIX平台上開發,因此大部分Linux系統都包含NTP,而在macOS與Windows這兩個常見的作業系統中,也都內建有NTP的同步應用程式。此外,NTP亦應用於日常生活與各種產業,如電信業傳輸數據、衛星導航定位與一般企業的上班打卡等,可說是扮演了相當重要的角色。

速度更快、誤差更少,PTP逐漸崛起

PTP的前身為IEEE 1588-2002,其開發者兼《Measurement, Control and Communication Using IEEE 1588》一書的作者John C. Eidson表示,IEEE 1588旨在填補NTP和GPS兩協議之間的利基市場,不僅提供優於NTP的精準度,其成本也低於GPS接收器,適用距離亦比GPS訊號遠、廣。PTP正式發布於2002年,可用於軟硬體中,並持續針對準確度與穩定性推出新版本。

其同步模式採用主從式(master-slave architecture)架構,指每個PTP網域內只有一個主時鐘(grandmaster clock),主時鐘可直接收到衛星系統的時間,故其最為穩定、精準,在節點底下接收的則為從屬時鐘,換言之,主時鐘與從屬時鐘同步時間後,後者會再將精確資料送到不同設備。PTP亦使用最佳主時鐘演算法(Best master clock algorithm),自動選擇每個網域內的主要時鐘。

PTP之所以優於NTP,Meta指出是因為前者擁有硬體時間戳(Timestamps)與透明時鐘(Transparent clock),比起利用在應用層紀錄時間戳的NTP,PTP利用實體層(硬體)更能將延遲降到最低,並計算出以供接收端計算自己與網路時間的誤差,透明時鐘則是用來測量通訊介質的延遲,再交由系統補足延誤的時間。

目前,PTP已應用於路由器與交換器的開發,微軟[推出][3]的Windows Server 2022、Windows Server 2019與Windows 10(1809版),也提供使用者透過PTP同步時間;Amazon旗下的串流影片編碼服務[AWS Elemental Live][4]亦可開啟PTP時間。半導體公司Silicon Labs則是在2019年[收購][5]Qulsar的PTP軟體與模組,希望加速推出實體層的時脈產品,因應行動網路設施等市場需求。

Windows_Server_2022_screenshot.png
Windows Server 2022系統預覽圖。

Meta也表示,隨著5G世代的到來,電信產業也開始大力支持PTP,期盼旗下資料中心可以擴大使用PTP。在台灣,中華電信現也已推出[PTP校時服務][6],主打「用戶可透過光纖連接至中華電信主時鐘,取得比NTP更精確、更低延遲的時間源,並應用於金融交易、高頻交易、導航、智慧網路、廣播系統、電力網等環境」。

PTP的時代要來了嗎?總結PTP與NTP比較

比起PTP,成本、硬體要求皆較低的NTP現今仍較為廣泛使用,但是無論是商業還是科技,可能都會越來越講究時間的精準度。在Meta宣布採用PTP後,為追求相同利益,或許會出現更多大廠仿效,一同積極支持PTP發展。

NTP與PTP特色比較

網路時間協議 NTP 精確時間協議 PTP
年份 1985 2002
時間戳位置 應用層 實體層(硬體)
誤差/速度單位 毫秒 奈秒
精確度 敗(2-3毫秒) 勝(20-30奈秒)
成本 偏低 偏高
硬體要求 較低 較高
客戶端數量 基本上無限制 取決於網域如何配置
範圍 多用於公共、廣域廣路,也可用於區域網路 廣域、區域網路
優勢 泛用、延展性好、性能穩定 面對高精準時間同步需求漸增,PTP可能取代NTP
《數位時代》整理、製表

資料來源:[Datacenterdynamics][7]、[siliconANGLE][8]、[MakeUseOf][9]、[TimeTools][10]、[GeeksforGeeks][11]、[Engineering at Meta][12]

責任編輯:林美欣
[1]: https://about.fb.com/news/2022/11/introducing-precision-time-protocol-to-metas-networks/
[2]: https://github.com/opencomputeproject/Time-Appliance-Project/tree/master/Open-Time-Server/
[3]: https://learn.microsoft.com/zh-tw/windows-server/networking/windows-time-service/insider-preview
[4]: https://docs.aws.amazon.com/elemental-live/latest/ug/what-is-aws-elemental-live.html
[5]: https://www.digitimes.com.tw/tech/dt/n/shwnws.asp?id=0000571243_H3K16E4G5Q90HX23NDZ43
[6]: https://www.idc.hinet.net/ServiceNet_PTP.html
[7]: https://www.datacenterdynamics.com/en/news/meta-to-deploy-new-network-timing-protocol-precision-time-protocol/
[8]: https://siliconangle.com/2022/11/21/meta-implements-new-timing-protocol-data-centers/
[9]: https://www.makeuseof.com/what-is-network-time-protocol/
[10]: https://timetoolsltd.com/ntp/what-is-ntp/
[11]: https://www.geeksforgeeks.org/difference-between-ntp-and-ptp/
[12]: https://engineering.fb.com/2022/11/21/production-engineering/future-computing-ptp/

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從找對市場到放大商機,中華電信 5G 加速器助阿米索拉加速成長
從找對市場到放大商機,中華電信 5G 加速器助阿米索拉加速成長

從工作、娛樂到各種智慧服務,網路早已成為現代生活不可或缺的基礎設施。而人們對行動網路的期待也不再只是「連得上」,更希望無論身處室內外場域,都能享有穩定、流暢且一致的連線體驗。尤其 AI 時代來臨,從手機到無人搬運車、機器人與各種智慧設備,對高速、穩定網路的需求只會愈來愈高。

這也讓 5G 室內覆蓋逐漸成為一塊不可忽視的市場需求。中華電信 5G 加速器團隊阿米索拉(AMOESO)看準這股趨勢,推出5G室內分散式天線系統(5G DAS),並借助中華電信長期累積的電信專業、場域資源與第一線服務經驗,重新調整產品規格、市場定位與商業模式,讓創新技術更貼近使用者需求,進而加速擴大市場版圖。

技術做到一百分,市場卻不買單:阿米索拉發現兩大營運盲點

「我們一開始推出的產品,其實充滿技術人的迷思,只顧著把技術做到極致,卻忽略了市場是否真的需要,」阿米索拉執行長邱創群笑著說,回頭來看,團隊早期主要踩到了兩個盲點。

第一是找錯目標市場。阿米索拉原本鎖定已經建置 4G 室內覆蓋設備的舊建物,推出可沿用既有設備、由 4G 無痛升級至 5G 的產品。然而,產品實際推向市場後,團隊才發現,這群客戶並沒有強烈的網路升級動機;相較之下,尚未建置室內行動網路覆蓋的商辦大樓、住宅社區與新建築,反而展現出更明確的需求。

第二則是習慣從技術角度去定義產品,而非從市場需求反推規格。由於團隊成員多為研發背景,在制定產品規格時,主要延續過去的 4G 經驗,也習慣追求更高規格、更完整的功能;然而,技術做到一百分,不代表市場就會買單。團隊後來才意識到,比追求「頂規」更重要的是,讓產品符合客戶需求、且價格負擔得起,這才是技術走向市場的關鍵。

從產品規格到商業模式,中華電信助阿米索拉打開更大市場

這兩個盲點,導致阿米索拉的市場拓展速度一直不如預期,如何跳脫研發團隊視角,真正理解客戶需要什麼、願意為什麼買單,成為團隊下一步必須突破的關卡。

加入中華電信 5G 加速器後,這道關卡開始有了突破口。邱創群表示,透過5G 加速器牽線,阿米索拉得以直接對接中華電信,從第一線電信營運商與真實市場的視角,重新檢視產品規格、市場定位與價格服務包裝,跳脫過去單從研發角度思考產品的盲點。團隊也因此重新調整產品方向,將目光從金字塔頂端客戶,轉向更廣大的新建築、中小型企業與住宅市場。

「中華電信長期服務企業客戶、建商與一般使用者,最清楚終端市場真正需要什麼,」邱創群表示。憑藉長期累積的網路規劃經驗與第一線市場洞察,中華電信協助阿米索拉重新校準產品規格,在技術效能、實際需求與價格之間找到更適切的平衡點,讓產品更貼近客戶真正的使用情境。

中華電信_阿米索拉執行長
阿米索拉執行長邱創群表示,中華電信所帶來的第一線使用者回饋意見,不僅協助阿米索拉釐清產品規格,促使團隊發展出新的商業模式。
圖/ 數位時代

更重要的是,中華電信帶來的第一線市場回饋,也讓阿米索拉看見另一個過去沒有注意到的問題:客戶不買單,不一定是沒有需求,而是導入門檻太高,無法一次負擔全部的建置費用。舉例來說,許多住宅社區都有改善地下室等公共空間行動網路覆蓋的需求,若要由管委會編列預算採購設備,不僅可能面臨預算不足的窘境,還有可能卡在冗長的決策與開會流程,最後往往無疾而終。

面對這些沒有被滿足的需求,阿米索拉進一步與中華電信討論出新的商業模式,以設備租賃取代一次性採購,將初期建置成本轉為定期支付的租金,希望降低社區與企業的導入門檻。為此,阿米索拉甚至新增租賃相關營業項目,從過去以設備買賣為主的模式,延伸至訂閱與租賃型服務,讓更多「有需求、卻跨不過採購門檻」的客戶有機會導入,也為室內 5G 覆蓋打開更廣大的市場。

從 POC 到 Scale-up,中華電信助阿米索拉跨過信任門檻

「對我們而言,中華電信不只是合作夥伴,也可能是未來最大的客戶與市場通路,」邱創群說,中華電信除了協助阿米索拉調整產品規格、創新商業模式,也進一步尋找合適的驗證場域,希望透過實際場域完成 POC、產品認證與入網驗證,未來才能快速複製既有模式,大幅縮短產品導入與市場拓展的時間,預計年底前可完成第一個合作案。

除了與中華電信合作,阿米索拉也積極接觸中華電信各地營運處,目前已與台北、新北、新竹等營運單位建立合作管道,並鎖定新建案、企業廠辦及社會住宅等多元案場展開部署規劃,將產品推廣到更多場域。

而這些合作之所以能快速展開,邱創群認為,關鍵在於 5G 加速器讓阿米索拉能夠快速跨過新創最難突破的「信任門檻」。過去,阿米索拉也想與中華電信合作,卻卡在不知道該向哪個單位、哪個人敲門;加入 5G 加速器後,不僅有了對接中華電信內部不同單位的入口,更能藉由中華電信的品牌影響力,加速建立內外部對阿米索拉的信任與認同。無論接觸潛在客戶、合作夥伴或投資人,都比過去單靠陌生開發更有效率。

這份信任,也進一步反映在募資成果上。「中華電信願意把我們納入加速器,本身就代表對這個市場方向與團隊能力的認同。」邱創群坦言,來自中華電信的肯定,也提升投資人對阿米索拉的信心,使公司順利完成新一輪 4,000 萬元的募資,實收資本額進一步突破 7,000 萬元。

阿米索拉的故事,是中華電信 5G 加速器與新創共創的縮影。透過技術能力、場域資源與市場經驗的分享,中華電信陪伴新創跨越從 POC 走向 Scale-up 的階段,讓創新不只停留在技術驗證,更能轉化為真正被市場需要的產品與服務,進而壯大台灣 5G 創新生態系,讓電信產業的能量成為推動創新成長的重要力量。

阿米索拉
邱創群認為,5G 加速器讓阿米索拉能夠快速跨過新創最難突破的「信任門檻」,使公司無論接觸潛在客戶、合作夥伴或投資人,都比過去單靠陌生開發更有效率。
圖/ 數位時代

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