PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Esittely

Konsepti rakentaa "digitaalinen ala-asema" sähköteollisuudessa edellyttää synkronointia 1 μs:n tarkkuudella. Rahoitustapahtumat vaativat myös mikrosekunnin tarkkuutta. Näissä sovelluksissa NTP-aikatarkkuus ei enää riitä.

IEEE 2v1588 -standardin kuvaama PTPv2-synkronointiprotokolla mahdollistaa useiden kymmenien nanosekuntien synkronointitarkkuuden. PTPv2:n avulla voit lähettää synkronointipaketteja L2- ja L3-verkkojen yli.

Pääalueet, joilla PTPv2:ta käytetään, ovat:

  • energia;
  • ohjaus- ja mittauslaitteet;
  • sotilas-teollinen kompleksi;
  • televiestintä;
  • taloussektori.

Tämä viesti selittää, kuinka PTPv2-synkronointiprotokolla toimii.

Meillä on enemmän kokemusta teollisuudesta ja näemme tämän protokollan usein energiasovelluksissa. Tämän vuoksi teemme tarkastelun varoen energiaa varten.

Miksi se on välttämätöntä?

Tällä hetkellä PJSC Rossetin STO 34.01-21-004-2019 ja PJSC FGC UES:n STO 56947007-29.240.10.302-2020 sisältävät vaatimukset prosessiväylän järjestämiselle aikasynkronoinnilla PTPv2:n kautta.

Tämä johtuu siitä, että prosessiväylään on kytketty releen suojausliittimet ja mittauslaitteet, jotka välittävät hetkellisiä virta- ja jännitearvoja prosessiväylän kautta käyttämällä niin kutsuttuja SV-virtoja (multicast-virtoja).

Releen suojausliittimet käyttävät näitä arvoja kenttäsuojauksen toteuttamiseen. Jos aikamittausten tarkkuus on pieni, jotkin suojaukset voivat toimia väärin.

Esimerkiksi absoluuttisen selektiivisyyden puolustukset voivat joutua "heikon" aikasynkronoinnin uhreiksi. Usein tällaisten puolustusten logiikka perustuu kahden suuren vertailuun. Jos arvot poikkeavat riittävän suurella arvolla, suojaus laukeaa. Jos nämä arvot mitataan 1 ms:n aikatarkkuudella, saat suuren eron, jossa arvot ovat todellisuudessa normaaleja, jos ne mitataan 1 μs:n tarkkuudella.

PTP-versiot

PTP-protokolla kuvattiin alun perin vuonna 2002 IEEE 1588-2002 -standardissa, ja sen nimi oli "Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems". Vuonna 2008 julkaistiin päivitetty IEEE 1588-2008 -standardi, joka kuvaa PTP-version 2. Tämä protokollan versio paransi tarkkuutta ja vakautta, mutta ei säilyttänyt taaksepäin yhteensopivuutta protokollan ensimmäisen version kanssa. Lisäksi vuonna 2019 julkaistiin versio IEEE 1588-2019 -standardista, joka kuvaa PTP v2.1:tä. Tämä versio lisää pieniä parannuksia PTPv2:een ja on taaksepäin yhteensopiva PTPv2:n kanssa.

Toisin sanoen meillä on seuraava kuva versioineen:

PTPv1
(IEEE 1588-2002)

PTPv2
(IEEE 1588-2008)

PTPv2.1
(IEEE 1588-2019)

PTPv1 (IEEE 1588-2002)

-
epäjohdonmukainen

epäjohdonmukainen

PTPv2 (IEEE 1588-2008)

epäjohdonmukainen

-
yhteensopiva

PTPv2.1 (IEEE 1588-2019)

epäjohdonmukainen

yhteensopiva

-

Mutta kuten aina, on vivahteita.

Yhteensopimattomuus PTPv1:n ja PTPv2:n välillä tarkoittaa, että PTPv1-yhteensopiva laite ei pysty synkronoimaan PTPv2:ssa toimivan tarkan kellon kanssa. Ne käyttävät eri viestimuotoja synkronointiin.

Mutta silti on mahdollista yhdistää laitteita PTPv1:llä ja laitteita, joissa on PTPv2 samassa verkossa. Tämän saavuttamiseksi jotkin valmistajat antavat sinun valita protokollaversion reunakellon porteista. Toisin sanoen rajakello voi synkronoida käyttämällä PTPv2:ta ja silti synkronoida muut siihen liitetyt kellot käyttämällä sekä PTPv1:tä että PTPv2:ta.

PTP-laitteet. Mitä ne ovat ja miten ne eroavat?

IEEE 1588v2 -standardi kuvaa useita laitteita. Kaikki ne näkyvät taulukossa.

Laitteet kommunikoivat keskenään lähiverkon kautta PTP:n avulla.

PTP-laitteita kutsutaan kelloiksi. Kaikki kellot ottavat tarkan ajan suurmestarikellosta.

Kelloja on 5 tyyppiä:

Suurmestari kello

Tarkan ajan tärkein lähde. Usein varustettu liitännällä GPS-liitäntää varten.

Tavallinen Kello

Yksiporttinen laite, joka voi olla isäntä (isäntäkello) tai orja (orjakello)

Pääkello (mestari)

Ne ovat tarkan ajan lähde, jolla muut kellot synkronoidaan

Orja kello

Pääkellosta synkronoitu päätelaite

Rajakello

Laite, jossa on useita portteja, joka voi olla isäntä tai orja.

Toisin sanoen nämä kellot voivat synkronoida ylemmästä isäntäkellosta ja synkronoida huonommat orjakellot.

Päästä päähän läpinäkyvä kello

Laite, jossa on useita portteja ja joka ei ole isäntäkello eikä orja. Se siirtää PTP-tietoja kahden kellon välillä.

Dataa siirrettäessä läpinäkyvä kello korjaa kaikki PTP-viestit.

Korjaus tapahtuu lisäämällä tämän laitteen viiveaika lähetetyn viestin otsikon korjauskenttään.

Peer-to-Peer läpinäkyvä kello

Laite, jossa on useita portteja ja joka ei ole isäntäkello eikä orja.
Se siirtää PTP-tietoja kahden kellon välillä.

Dataa siirrettäessä läpinäkyvä kello korjaa kaikki PTP-viestit Sync ja Follow_Up (lisätietoja alla).

Korjaus saadaan aikaan lisäämällä lähetettävän paketin korjauskenttään lähettävän laitteen viive ja tiedonsiirtokanavan viive.

Hallintasolmu

Laite, joka määrittää ja diagnosoi muita kelloja

Isäntä- ja orjakellot synkronoidaan käyttämällä PTP-sanomissa olevia aikaleimoja. PTP-protokollassa on kahdenlaisia ​​viestejä:

  • Tapahtumaviestit ovat synkronoituja viestejä, jotka sisältävät aikaleiman luomisen viestin lähetyshetkellä ja sen vastaanottamisen yhteydessä.
  • Yleiset viestit - Nämä viestit eivät vaadi aikaleimoja, mutta voivat sisältää aikaleimoja aiheeseen liittyville viesteille

Tapahtuman viestit

Yleiset viestit

Synkronoi
Delay_Req
Pdelay_Req
Pdelay_Resp

Ilmoittaa
Seuranta
Delay_Resp
Pdelay_Resp_Follow_Up
johto
Signaling

Kaikentyyppisiä viestejä käsitellään tarkemmin alla.

Perussynkronointiongelmat

Kun synkronointipaketti lähetetään paikallisverkon kautta, se viivästyy kytkimessä ja datalinkissä. Mikä tahansa kytkin tuottaa noin 10 mikrosekunnin viiveen, mikä ei ole hyväksyttävää PTPv2:lle. Loppujen lopuksi meidän on saavutettava 1 μs:n tarkkuus lopullisessa laitteessa. (Tämä on jos puhumme energiasta. Muut sovellukset saattavat vaatia suurempaa tarkkuutta.)

IEEE 1588v2 kuvaa useita toimintaalgoritmeja, joiden avulla voit tallentaa aikaviiveen ja korjata sen.

Työn algoritmi
Normaalin toiminnan aikana protokolla toimii kahdessa vaiheessa.

  • Vaihe 1 - ”Master Clock – Slave Clock” -hierarkian perustaminen.
  • Vaihe 2 - kellon synkronointi End-to-End- tai Peer-to-Peer-mekanismilla.

Vaihe 1 - Master-Slave-hierarkian perustaminen

Jokaisella tavallisen tai reunakellon portilla on tietty määrä tiloja (orjakello ja isäntäkello). Standardi kuvaa näiden tilojen välisen siirtymäalgoritmin. Ohjelmoinnissa tällaista algoritmia kutsutaan äärellistilakoneeksi tai tilakoneeksi (lisätietoja Wikissä).

Tämä tilakone käyttää Best Master Clock Algorithm (BMCA) -algoritmia asettamaan isäntä, kun kaksi kelloa yhdistetään.

Tämän algoritmin avulla kello ottaa haltuunsa suurmestarikellon vastuut, kun ylävirran suurmestarikello menettää GPS-signaalin, siirtyy offline-tilaan jne.

BMCA:n mukaiset tilasiirtymät on koottu seuraavaan kaavioon:
PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Tiedot "langan" toisessa päässä olevasta kellosta lähetetään erityisviestinä (Announce message). Kun tämä tieto on vastaanotettu, tilakonealgoritmi suoritetaan ja tehdään vertailu, jotta nähdään, mikä kello on parempi. Parhaan kellon portista tulee pääkello.

Yksinkertainen hierarkia on esitetty alla olevassa kaaviossa. Polut 1, 2, 3, 4, 5 voivat sisältää läpinäkyvän kellon, mutta ne eivät osallistu Master Clock - Slave Clock -hierarkian muodostamiseen.

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Vaihe 2 - Synkronoi tavalliset ja reunakellot

Välittömästi "Master Clock - Slave Clock" -hierarkian luomisen jälkeen alkaa tavallisten ja rajakellojen synkronointivaihe.

Synkronointia varten pääkello lähettää orjakelloille aikaleiman sisältävän viestin.

Pääkello voi olla:

  • yksivaiheinen;
  • kaksivaiheinen.

Yksivaiheiset kellot lähettävät yhden synkronointiviestin synkronoitavaksi.

Kaksivaiheinen kello käyttää synkronoinnissa kahta viestiä - Sync ja Follow_Up.

Synkronointivaiheessa voidaan käyttää kahta mekanismia:

  • Viive pyyntö-vastaus -mekanismi.
  • Vertaisviiveen mittausmekanismi.

Ensinnäkin tarkastellaan näitä mekanismeja yksinkertaisimmassa tapauksessa - kun läpinäkyviä kelloja ei käytetä.

Viive pyyntö-vastaus -mekanismi

Mekanismi sisältää kaksi vaihetta:

  1. Mittaa viivettä viestin lähetyksessä isäntäkellon ja orjakellon välillä. Suoritetaan käyttämällä viivepyyntö-vastausmekanismia.
  2. Tarkka aikasiirtymä korjataan.

Latenssimittaus
PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

t1 – Synkronointiviestin lähetysaika pääkellon toimesta; t2 – Aika, jolloin orjakello on vastaanottanut synkronointiviestin; t3 – Aika, jolloin orjakello lähettää viivepyynnön (Delay_Req); t4 – Delay_Req vastaanottoaika pääkellon toimesta.

Kun orjakello tietää ajat t1, t2, t3 ja t4, se voi laskea keskimääräisen viiveen lähettäessään synkronointisanoman (tmpd). Se lasketaan seuraavasti:

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Lähetettäessä Sync and Follow_Up -sanomaa, aikaviive isännästä orjalle lasketaan - t-ms.

Lähetettäessä viestejä Delay_Req ja Delay_Resp, aikaviive orjasta isännälle lasketaan - t-sm.

Jos näiden kahden arvon välillä esiintyy epäsymmetriaa, niin tarkan ajan poikkeaman korjaamisessa ilmenee virhe. Virhe johtuu siitä, että laskettu viive on t-ms- ja t-sm-viiveiden keskiarvo. Jos viiveet eivät ole samat, emme säädä aikaa tarkasti.

Aikasiirtymän korjaus

Kun isäntäkellon ja orjakellon välinen viive tunnetaan, orjakello suorittaa aikakorjauksen.

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Orjakellot käyttävät Sync-viestiä ja valinnaista Follow_Up-sanomaa laskeakseen tarkan aikasiirtymän, kun paketti lähetetään isännältä orjakelloille. Siirto lasketaan seuraavalla kaavalla:

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Vertaisviiveen mittausmekanismi

Tämä mekanismi käyttää myös synkronoinnissa kahta vaihetta:

  1. Laitteet mittaavat aikaviivettä kaikille naapureille kaikkien porttien kautta. Tätä varten he käyttävät vertaisviivemekanismia.
  2. Tarkan aikasiirron korjaus.

Mittaa viivettä vertaisverkkoa tukevien laitteiden välillä

Peer-to-peer-mekanismia tukevien porttien välinen latenssi mitataan seuraavilla viesteillä:

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Kun portti 1 tietää ajat t1, t2, t3 ja t4, se voi laskea keskimääräisen viiveen (tmld). Se lasketaan seuraavalla kaavalla:

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Portti käyttää sitten tätä arvoa laskeessaan säätökenttää jokaiselle laitteen läpi kulkevalle synkronointiviestille tai valinnaiselle Follow_Up-viestille.

Kokonaisviive on yhtä suuri kuin tämän laitteen kautta tapahtuvan lähetyksen viiveen, datakanavan kautta tapahtuvan lähetyksen keskimääräisen viiveen ja tähän viestiin jo sisältyvän viiveen summa, joka on käytössä ylävirran laitteissa.

Viestit Pdelay_Req, Pdelay_Resp ja valinnainen Pdelay_Resp_Follow_Up antavat sinun saada viiveen isännältä orjalle ja orjalta isännälle (ympyrä).

Mikä tahansa epäsymmetria näiden kahden arvon välillä aiheuttaa aikapoikkeaman korjausvirheen.

Tarkan aikasiirron säätäminen

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Orjakellot käyttävät Sync-viestiä ja valinnaista Follow_Up-sanomaa laskeakseen tarkan aikasiirtymän, kun paketti lähetetään isännältä orjakelloille. Siirto lasketaan seuraavalla kaavalla:

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Peer-to-peer-mekanismin säätö edut - jokaisen Sync- tai Follow_Up-viestin aikaviive lasketaan sitä mukaa, kun se lähetetään verkossa. Näin ollen siirtotien muuttaminen ei vaikuta millään tavalla säädön tarkkuuteen.

Tätä mekanismia käytettäessä aikasynkronointi ei vaadi aikaviiveen laskemista synkronointipaketin kulkemalla polulla, kuten peruskeskuksessa tehdään. Nuo. Delay_Req ja Delay_Resp viestejä ei lähetetä. Tässä menetelmässä isäntä- ja orjakellojen välinen viive summataan yksinkertaisesti kunkin Sync- tai Follow_Up-viestin säätökenttään.

Toinen etu on, että pääkello on vapautettu tarpeesta käsitellä Delay_Req-viestejä.

Läpinäkyvien kellojen toimintatilat

Näin ollen nämä olivat yksinkertaisia ​​esimerkkejä. Oletetaan nyt, että kytkimet näkyvät synkronointipolulla.

Jos käytät kytkimiä ilman PTPv2-tukea, synkronointipaketti viivästyy kytkimessä noin 10 μs.

PTPv2:ta tukevia kytkimiä kutsutaan läpinäkyviksi kelloiksi IEEE 1588v2 -terminologiassa. Läpinäkyviä kelloja ei synkronoida pääkellosta, eivätkä ne osallistu ”Master Clock - Slave Clock” -hierarkiaan, mutta lähettäessään synkronointiviestejä ne muistavat kuinka kauan viesti viivästyi. Tämän avulla voit säätää aikaviivettä.

Läpinäkyvät kellot voivat toimia kahdessa tilassa:

  • Päittäin.
  • Peer to peer.

Päästä päähän (E2E)

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Läpinäkyvä E2E-kello lähettää synkronointiviestejä ja niihin liittyviä Follow_Up-viestejä kaikissa porteissa. Jopa ne, jotka jotkin protokollat ​​(esimerkiksi RSTP) ovat estäneet.

Kytkin muistaa aikaleiman, kun synkronointipaketti (Follow_Up) vastaanotettiin portissa ja milloin se lähetettiin portista. Näiden kahden aikaleiman perusteella lasketaan aika, joka kytkimeltä kuluu viestin käsittelyyn. Standardissa tätä aikaa kutsutaan viipymäajaksi.

Käsittelyaika lisätään Sync (yksivaiheinen kello)- tai Follow_Up (kaksivaiheinen kello) -sanoman correctionField-kenttään.

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Läpinäkyvä E2E-kello mittaa kytkimen läpi kulkevien Sync- ja Delay_Req-viestien käsittelyaikaa. Mutta on tärkeää ymmärtää, että isäntäkellon ja orjakellon välinen aikaviive lasketaan käyttämällä viivepyyntö-vastausmekanismia. Jos isäntäkello vaihtuu tai polku isäntäkellosta orjakelloon muuttuu, viive mitataan uudelleen. Tämä pidentää siirtymäaikaa verkkomuutosten sattuessa.

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

P2P-läpinäkyvä kello sen lisäksi, että se mittaa ajan, joka kuluu kytkimelle viestin käsittelyyn, mittaa datalinkin viivettä lähimpään naapuriinsa käyttämällä naapurin latenssimekanismia.

Latenssi mitataan jokaisessa linkissä molempiin suuntiin, mukaan lukien linkit, jotka ovat estäneet jonkin protokollan (kuten RSTP). Tämän avulla voit välittömästi laskea uuden viiveen synkronointipolussa, jos suurmestarikello tai verkkotopologia muuttuu.

Viestien käsittelyaika kytkimillä ja viive kertyy lähetettäessä Sync- tai Follow_Up-viestejä.

Kytkimien PTPv2-tuen tyypit

Kytkimet voivat tukea PTPv2:ta:

  • ohjelmallisesti;
  • laitteisto.

Toteutettaessa PTPv2-protokollaa ohjelmistossa kytkin pyytää aikaleimaa laiteohjelmistolta. Ongelmana on, että laiteohjelmisto toimii syklisesti, ja sinun on odotettava, kunnes se päättää nykyisen syklin, ottaa käsittelypyynnön ja antaa aikaleiman seuraavan jakson jälkeen. Tämä vie myös aikaa, ja saamme viiveen, vaikkakaan ei niin merkittävän kuin ilman ohjelmistotukea PTPv2:lle.

Vain PTPv2:n laitteistotuki mahdollistaa vaaditun tarkkuuden ylläpitämisen. Tässä tapauksessa aikaleiman antaa erityinen ASIC, joka on asennettu porttiin.

Viestin muoto

Kaikki PTP-viestit koostuvat seuraavista kentistä:

  • Otsikko – 34 tavua.
  • Runko – koko riippuu viestin tyypistä.
  • Suffiksi on valinnainen.

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Ylätunniste

Otsikko-kenttä on sama kaikille PTP-viesteille. Sen koko on 34 tavua.

Otsikkokentän muoto:

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

viestin tyyppi – sisältää lähetettävän viestin tyypin, esimerkiksi Sync, Delay_Req, PDelay_Req jne.

viestin pituus – sisältää PTP-viestin täyden koon, mukaan lukien otsikon, tekstin ja loppuliitteen (ei kuitenkaan täytetavuja).

domainNumber – määrittää, mihin PTP-alueeseen viesti kuuluu.

Verkkotunnuksen nimi - nämä ovat useita eri kelloja, jotka on koottu yhteen loogiseen ryhmään ja synkronoitu yhdestä pääkellosta, mutta ei välttämättä synkronoitu eri toimialueeseen kuuluvien kellojen kanssa.

liput – Tämä kenttä sisältää erilaisia ​​lippuja, jotka tunnistavat viestin tilan.

korjauskenttä – sisältää viiveajan nanosekunteina. Viiveaika sisältää viiveen lähetettäessä läpinäkyvän kellon kautta sekä viiveen lähetettäessä kanavan kautta käytettäessä Peer-to-Peer-tilaa.

sourcePortIdentity – Tämä kenttä sisältää tiedot siitä, mistä portista tämä viesti alun perin lähetettiin.

sekvenssitunnus – sisältää tunnistenumeron yksittäisille viesteille.

ohjauskenttä – artefaktikenttä =) Se jää standardin ensimmäisestä versiosta ja sisältää tiedot tämän viestin tyypistä. Pohjimmiltaan sama kuin messageType, mutta vähemmän vaihtoehtoja.

logMessageInterval – tämä kenttä määräytyy viestin tyypin mukaan.

elin

Kuten edellä mainittiin, viestejä on useita. Nämä tyypit on kuvattu alla:

Ilmoitusviesti
Announce-viestiä käytetään "kerromaan" muille saman toimialueen kelloille sen parametreista. Tämän viestin avulla voit määrittää Master Clock - Slave Clock -hierarkian.
PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Synkronoi viesti
Synkronointiviestin lähettää pääkello ja se sisältää pääkellon ajan synkronointiviestin luomishetkellä. Jos pääkello on kaksivaiheinen, synkronointiviestin aikaleimaksi asetetaan 0 ja nykyinen aikaleima lähetetään siihen liittyvässä Follow_Up-viestissä. Synkronointiviestiä käytetään molemmissa latenssimittausmekanismeissa.

Viesti lähetetään Multicastilla. Vaihtoehtoisesti voit käyttää Unicastia.

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Delay_Req viesti

Delay_Req-sanoman muoto on identtinen synkronointiviestin kanssa. Orjakello lähettää Delay_Req. Se sisältää ajan, jonka orjakello lähetti Delay_Req:n. Tätä viestiä käytetään vain viivepyyntö-vastausmekanismissa.

Viesti lähetetään Multicastilla. Vaihtoehtoisesti voit käyttää Unicastia.

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Seurantaviesti

Seurantaviestin lähettää valinnaisesti pääkello ja se sisältää lähetysajan Synkronoi viestit hallita. Vain kaksivaiheiset pääkellot lähettävät Follow_Up -viestin.

Follow_Up-sanomaa käytetään molemmissa latenssimittausmekanismeissa.

Viesti lähetetään Multicastilla. Vaihtoehtoisesti voit käyttää Unicastia.

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Delay_Resp -viesti

Pääkello lähettää Delay_Resp -viestin. Se sisältää ajan, jolloin pääkello vastaanotti Delay_Req:n. Tätä viestiä käytetään vain viivepyyntö-vastausmekanismissa.

Viesti lähetetään Multicastilla. Vaihtoehtoisesti voit käyttää Unicastia.

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Pdelay_Req-viesti

Pdelay_Req-sanoman lähettää laite, joka pyytää viivettä. Se sisältää ajan, jolloin viesti lähetettiin tämän laitteen portista. Pdelay_Req käytetään vain naapuriviiveen mittausmekanismiin.

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Pdelay_Resp -viesti

Pdelay_Resp-viestin lähettää laite, joka on vastaanottanut viivepyynnön. Se sisältää ajan, jolloin tämä laite vastaanotti Pdelay_Req-sanoman. Pdelay_Resp-sanomaa käytetään vain naapuriviiveen mittausmekanismille.

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Viesti Pdelay_Resp_Follow_Up

Pdelay_Resp_Follow_Up-sanoman lähettää valinnaisesti laite, joka on vastaanottanut viivepyynnön. Se sisältää ajan, jolloin tämä laite vastaanotti Pdelay_Req-sanoman. Pdelay_Resp_Follow_Up-sanoman lähettävät vain kaksivaiheiset pääkellot.

Tätä viestiä voidaan käyttää myös suoritusaikana aikaleiman sijaan. Suoritusaika on aika siitä hetkestä, kun Pdelay-Req vastaanotetaan, kunnes Pdelay_Resp lähetetään.

Pdelay_Resp_Follow_Up käytetään vain naapuriviiveen mittausmekanismiin.

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Hallintoviestit

PTP-ohjausviestejä tarvitaan tiedon siirtämiseen yhden tai useamman kellon ja ohjaussolmun välillä.

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Siirto LV:hen

PTP-viesti voidaan lähettää kahdella tasolla:

  • Verkko – osana IP-dataa.
  • Kanava – osana Ethernet-kehystä.

PTP-viestin lähetys UDP:n yli IP:n kautta Ethernetin kautta

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

PTP yli UDP Ethernetin kautta

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Profiilit

PTP:ssä on melko paljon joustavia parametreja, jotka on määritettävä. Esimerkiksi:

  • BMCA-vaihtoehdot.
  • Latenssin mittausmekanismi.
  • Kaikkien konfiguroitavien parametrien aikavälit ja alkuarvot jne.

Ja huolimatta siitä, että sanoimme aiemmin, että PTPv2-laitteet ovat yhteensopivia keskenään, tämä ei ole totta. Laitteilla on oltava samat asetukset, jotta ne voivat olla yhteydessä toisiinsa.

Siksi on olemassa niin sanottuja PTPv2-profiileja. Profiilit ovat ryhmiä määritettyjä asetuksia ja määritettyjä protokollarajoituksia, jotta aikasynkronointi voidaan toteuttaa tietylle sovellukselle.

IEEE 1588v2 -standardi itsessään kuvaa vain yhtä profiilia – "oletusprofiilia". Kaikki muut profiilit ovat eri organisaatioiden ja yhdistysten luomia ja kuvaamia.

Esimerkiksi Power Profile tai PTPv2 Power Profile loivat Power Systems Relaying Committee ja Substation Committee of IEEE Power and Energy Society. Itse profiilin nimi on IEEE C37.238-2011.

Profiili kuvaa, että PTP voidaan lähettää:

  • Vain L2-verkkojen kautta (eli Ethernet, HSR, PRP, ei-IP).
  • Viestit lähetetään vain Multicast-lähetyksenä.
  • Vertaisviiveen mittausmekanismia käytetään viiveen mittausmekanismina.

Oletusverkkotunnus on 0, suositeltu verkkotunnus on 93.

C37.238-2011:n suunnittelufilosofia oli vähentää valinnaisten ominaisuuksien määrää ja säilyttää vain tarvittavat toiminnot luotettavaa laitteiden välistä vuorovaikutusta ja järjestelmän vakauden lisäämistä varten.

Myös sanoman lähetystaajuus määritetään:

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Itse asiassa vain yksi parametri on valittavissa - pääkellon tyyppi (yksivaiheinen tai kaksivaiheinen).

Tarkkuus ei saa olla suurempi kuin 1 μs. Toisin sanoen yksi synkronointipolku voi sisältää enintään 15 läpinäkyvää kelloa tai kolme rajakelloa.

PTPv2-aikasynkronointiprotokollan toteutustiedot

Lähde: will.com

Lisää kommentti