Realizarea sincronizarii de timp in infrastructurile de televiziune se poate face in mai multe moduri: via GPS (Global Positioning System), NTP (Network Time Protocol), IRIG (Inter Range Instrumentation Group) si PTP (Precision Time Protocol).
Fiecare protocol are propriile puncte forte, fiind dezvoltat pentru diverse scopuri. Alegerea unuia in detrimentul altuia se face prin evaluarea sistemului si a capacitatilor acestuia.
Ceasul fizic atasat unui echipament este folosit pentru marcarea temporala a unui eveniment aparut in cadrul unui proces. Rezolutia ceasului trebuie sa fie mai mica decat rata la care apar evenimentele.
Protocolul PTP este ales cand performantele de sincronizare ale sistemului trebuie sa depaseasca ordinul de precizie al NTP, adica ordinul milisecundelor.
PTP a fost construit sa fie utilizat in retele LAN. Cu optiuni pentru sisteme mai mari, acesta este unul dintre diferentiatorii specifici intre PTP si NTP.
Un sistem PTP are capacitatea de a trimite markeri de timp in pachetele de sincronicare. Dispozitivele care utilizeaza PTP pot sincroniza ceasurile din retea la un ordin de marime al microsecundelor si chiar al nanosecundelor.
Marker-ii de timp pot fi alocati prin metode software sau hardware. Prin metoda Software, intr-o retea formata din echipamente standard, precizia sincronizarii ceasurilor utilizand protocolul PTP este de 10 - 100 microsecunde. Prin metoda Hardware, intr-o retea dedicata, este posibil sa se atinga o sincronizare cu o precizie de 30 nanosecunde cu o rezolutie de 8 nanosecunde.
PTP utilizeaza o metodologie robusta de sincronizare, un algoritm care in mod continuu si automat mentine ierarhia potrivita a dispozitivelor pentru acuratete maxima.
PTP defineste o ierarhie master-slave. Master-ul deserveste drept referinta de timp pentru mai multe dispozitive.
Cand un sistem este initializat, protocolul IEEE 1588 foloseste algoritmul Best Master Clock pentru a determina care ceas din retea este cel mai precis, acesta devenind master-clock, toate celelalte ceasuri devin slaves si isi sincronizeaza ceasurile lor cu master-clock-ul.
IEEE 1588 ofera o sincronizare la microsecunda pe distante lungi cu o cablare standard. Sincronizarea echipamentelor se face in doi pasi:
1- se stabileste care echipament este folosit ca master clock;
2- masoara si corecteaza diferenta de timp cauzata de offset-urile ceasurilor si delay-ul retelei
Din cauza ca diferenta de timp (dintre ceasul master si ceasul slave) este formata din offset si intarzierea mesajului transmis, corectia de timp se realizeaza in doua etape:
- corectia de offset
- corectia de delay
Ceasul master initializeaza corectia de offset folosind mesaje de sync si de follow-up (figura 1).
Cand ceasul master trimite un mesaj de sync, ceasul slave foloseste ceasul local pentru a marca sosirea mesajului de sync (t2) si il compara cu markerul de timp imprimat mesajului de catre ceasul master (t1). Diferenta dintre cei doi markeri de timp reprezinta offset-ul ceasului slave plus delayul de transmitere a mesajului.
Ceasul slave ajusteaza ceasul local cu aceasta diferenta; pentru corectarea intarzierii mesajului transmis ceasul slave foloseste un alt set de mesaje de sync si follow-up folosind valoarea corectata a ceasului sau. Apoi ceasul slave elibereaza o cerere de "delay request" si marcheaza timpul de expediere (t3);
Ceasul master marcheaza si el sosirea mesajului de "delay request" (t4) dupa care ceasul master trimite un mesaj de "delay response";
Cand Ceasul slave receptioneaza Delay Response, va detine patru markeri de timp – t1, t2, t3 si t4 - si poate calcula offset-ul master-slave, luand in considerare si o intarziere cauzata de retea.
Delay = ((t2-t1)+(t4-t3))/2
Delay = (Delay1+Delay2)/2
Offset = ((t2-t1)-(t4-t3))/2
Offset = (Delay1-Delay2)/2
Ceasul slave ajusteaza ceasul sau cu valoarea delay-ului pentru a sincroniza cele doua ceasuri.
Din cauza ca ceasurile master si slave functioneaza independent, corectia de offset si corectia de delay se repeta periodic, realizand functionarea sincrona a ceasurilor.
Standardul IEEE 1588 defineste urmatoarele tipuri de ceasuri:
- Grand Master-clock - folosit ca referinta pentru celelalte ceasuri si echipamente din retea;
- Boundary-clock - Boundary Clocks sunt switchurile intr-o retea PTP, scopul lor fiind sa distribuie markerii de timp de la Grand Master-clock la Ordinary-clock cu o distorsiune minima;
- Ordinary-clock - Ordinary Clocks se afla la periferia retelei PTP;
Aceste ceasuri, folosite impreuna, alcatuiesc un mecanism de sincronizare robust si precis.
Dispozitivele din reteaua PTP pot fi adaugate, sterse sau reconfigurate in timpul utilizarii sistemului si vor negocia automat in cazul unei schimbari o noua ierarhie pentru a mentine performanta optima de sincronizare. Algoritmul Best Master Clock (BMC) al PTP-ului este responsabil pentru acest comportament.
Algoritmul BMC este un element cheie in ceea ce priveste simplitatea si auto-administrarea retelei PTP . Unele dispozitive PTP actioneaza fie ca master fie ca slave, algoritmul BMC fiind utilizat pentru a determina daca este necesara selectarea unui nou master sau daca un dispozitiv necesita tranzitia de la statul de master la unul de slave.
Metodologiile de sincronizare impuse de PTP si NTP sunt similare prin faptul ca ambele calculeaza offset-ul ceasului si intarzierea mesajului. Protocoalele difera semnificativ in ceea ce priveste mecanismele si acest lucru poate fi luat in considerare la alegerea uneia dintre cele doua tipuri de tehnologii. NTP utilizeaza timpul UTC (Universal Time Coordinated), in timp ce PTP utilizeaza TAI (Temps Atomique Internatiomal / International Atomic Time) si offset-urile UTC. 
Un exemplu de Grand Master-Clock este VSG-4MTG (Master Timing Generator) de la Imagine Communications.
VSG-4MTG foloseste la intare informatii de timing din diverse surse precum Linear Time Code (LTC), Vertical Interval Time Code (VITC), Global Positioning Systems (GPS), Precision Time Protocol (PTP Master), si Network Time Protocol (NTP) server.
Informatiile de timing (Time/Date si Time Base) primite de la sursa activa sunt transferate in blocul ITKE (Internal Time Keeping Engine) unde sunt procesate si convertite in diverse formate de output. Iesirile disponibile sunt urmatoarele: PTP Master, NTP Server, Two Linear Time Code (LTC), Black burst video.
Atat Primary Source cat si Secondary Source pot fi alese oricare din sursele de externe de intrare; cand sursa primara are o intrerupere de 1 secunda, sursa secundara ii ia locul; daca nici sursa secundara nu este disponibila echipamentul VSG-4MTG va functiona pe timingul generat intern.
VSG-4MTG mentine TAI (International Atomic Time) ca sursa principala de timp.
Mecanismul de Failover Return va determina pe care din cele doua surse externe va comuta cand semnalele de timing extern sunt disponibile.
Cand PTP master este selectat la output, VSG-4MTG poate sa fie master pentru sub-reteaua lui sau poate sa devina slave intr-o retea mai mare. VSG- 4MTG poate sa devina Grand Master pentru toata reteaua daca in retea exista un device PTP mai putin precis. Precizia echipamentului VSG-4MTG este +/- 100 nanosecunde.
