Zahteve po cenovno ugodnih, časovno sinhroniziranih omrežjih naraščajo s tem, ko narašča število uporab na področju kontrole, avdio/video in na področju zajemanja podatkov.
Tako za področje industrijske avtomatizacije kot tudi za pretok avdio/video podatkov je potreba za sinhroniziranim vozliščem nujna. Običajno so bila časovne informacije distribuirane preko namenskih naročniških omrežij, ločene od glavnih aplikacij. Vendar pa se trg sooča z IEEE 1588 PTP (angl. Precision Time Protocol) standardom. IEEE 1588 standard omogoča zbirko podatkov in časovno porazdeljenih omrežij, ki temeljijo na standardnih Ethernet komunikacijah. IEE 1588 PTP ponuja metodo za sinhronizacijo porazdeljenih omrežij v sub-mikrosekundnem razredu.
Kaj je IEEE 1588 PTP? Kako deluje?
IEEE 1588 PTP je protokol, ki temelji na pošiljanju sporočil. Načrtovan je tako, da porazdeli tako čas in frekvenco preko paketnega omrežja, kot je Ethernet. Zakasnitev na liniji med nadrejeno (Master) in podrejeno (Slave) napravo v omrežju je določena in se uporablja za nastavitev lokalne ure na vsaki podrejeni napravi. To napravam omogoča da delujejo s pomočjo lokalne ure, ki je sinhronizirana z vsemi in je tudi sinhronizirana z uro v nadrejeni napravi. IEEE 1588 PTP uporablja UDP (angl. User Datagram Protocol) pakete preko IP-ja s čemer sinhronizira lokalno uro na tipično 1pps.
Da bi dosegli sinhronizacijo z ostalim omrežjem, mora vsaka naprava ugotoviti, kateri taktni signal naj uporablja. Vse naprave uporabljajo algoritem “Najboljša Master ura” (angl. Best Master Clock – BMCA) s čemer izberejo vir ure. V kolikor naj bi bila naprava glavna ura nadrejene naprave, se za to ponavadi uporabi zelo natančen vir takta, kot npr. GPS. V kolikor naprava ni predvidena, da bi bila nadrejena, potem bo vir ure izluščila iz omrežja z uporabo PTP. V primeru, ko ji to ne uspe, kot uro uporabi svoj vgrajeni oscilator. BCMA nenehno teče zato, da se prilagodi na spremembe v omrežju.
Proces sinhronizacijskega sporočanja je razdeljen v dve fazi. Offset in Zakasnitev, kot je prikazano na Sliki 1. V 1. Fazi je offset čas med nadrejeno in podrejeno napravo izračunan in popravljen. Če želimo izvesti to funkcijo, nadrejena naprava neprenehoma oddaja določeno sporočilo podrejeni napravi v definiranih časovnih intervalih, običajno vsako sekundo kot na primer:
- nadrejena naprava pošlje sinhronizacijsko sporočilo podrejeni napravi in doda časovni žig ob prihodu: TM1,
- ob prihodu sporočila podrejena naprava sinhronizacijskemu sporočilu doda časovni žig TS1.
- Izstopni časovni žig TM1 je dostavljen podrejeni napravi z eno od metod:
- One-Step – vstavljen v začetno sinhronizacijsko sporočilo, ki ga je poslala nadrejena naprava
- Two-Step – vstavljeno v naslednje sporočilo, ki sledi
“One-step” ofset sinhronizacija ponavadi zahteva strojno podporo zato, da se vnese izstopni časovni žig nadrejene naprave med delovanjem (on the fly) v sinhronizacijsko sporočilo. “Two-step” sinhronizacija je manj učinkovita, zahteva dodatno pasovno širino in rezervo v CPU-ju za podporo sporočilu, ki sledi.
Druga faza sinhronizacijskega procesa je merjenje zakasnitve. Podrejena naprava bo poslala “zahtevek za zakasnitev” (angl. delay request) nadrejeni napravi in ta čas pošiljanja je izračunan.
EtherSynch™ – Zdaj je pravi čas!
Micrel, Inc.
2015_SE227_25
