PTPv2 టైమ్ సింక్రొనైజేషన్ ప్రోటోకాల్ యొక్క అమలు వివరాలు

పరిచయం

ఎలక్ట్రిక్ పవర్ పరిశ్రమలో "డిజిటల్ సబ్‌స్టేషన్" నిర్మించాలనే భావన 1 μs ఖచ్చితత్వంతో సమకాలీకరణ అవసరం. ఆర్థిక లావాదేవీలకు మైక్రోసెకండ్ ఖచ్చితత్వం కూడా అవసరం. ఈ అప్లికేషన్‌లలో, NTP సమయ ఖచ్చితత్వం సరిపోదు.

IEEE 2v1588 ప్రమాణం ద్వారా వివరించబడిన PTPv2 సింక్రొనైజేషన్ ప్రోటోకాల్, అనేక పదుల నానోసెకన్ల సమకాలీకరణ ఖచ్చితత్వాన్ని అనుమతిస్తుంది. PTPv2 మిమ్మల్ని L2 మరియు L3 నెట్‌వర్క్‌ల ద్వారా సమకాలీకరణ ప్యాకెట్‌లను పంపడానికి అనుమతిస్తుంది.

PTPv2 ఉపయోగించే ప్రధాన ప్రాంతాలు:

• శక్తి;
• నియంత్రణ మరియు కొలిచే పరికరాలు;
• సైనిక-పారిశ్రామిక సముదాయం;
• టెలికాం;
• ఆర్థిక రంగం.

ఈ పోస్ట్ PTPv2 సింక్రొనైజేషన్ ప్రోటోకాల్ ఎలా పనిచేస్తుందో వివరిస్తుంది.

పరిశ్రమలో మాకు మరింత అనుభవం ఉంది మరియు శక్తి అనువర్తనాల్లో ఈ ప్రోటోకాల్‌ను తరచుగా చూస్తాము. దీని ప్రకారం, మేము జాగ్రత్తగా సమీక్ష చేస్తాము శక్తి కోసం.

ఇది ఎందుకు అవసరం?

ప్రస్తుతం, PJSC Rosseti యొక్క STO 34.01-21-004-2019 మరియు PJSC FGC UES యొక్క STO 56947007-29.240.10.302-2020 PTPv2 ద్వారా సమయ సమకాలీకరణతో ప్రాసెస్ బస్‌ను నిర్వహించడానికి ఆవశ్యకాలను కలిగి ఉన్నాయి.

రిలే ప్రొటెక్షన్ టెర్మినల్స్ మరియు కొలిచే పరికరాలు ప్రాసెస్ బస్‌కు అనుసంధానించబడి ఉండటం దీనికి కారణం, ఇది SV స్ట్రీమ్‌లు (మల్టీకాస్ట్ స్ట్రీమ్‌లు) అని పిలవబడే ప్రక్రియ బస్సు ద్వారా తక్షణ కరెంట్ మరియు వోల్టేజ్ విలువలను ప్రసారం చేస్తుంది.

రిలే రక్షణ టెర్మినల్స్ బే రక్షణను అమలు చేయడానికి ఈ విలువలను ఉపయోగిస్తాయి. సమయ కొలతల ఖచ్చితత్వం తక్కువగా ఉంటే, కొన్ని రక్షణలు తప్పుగా పని చేయవచ్చు.

ఉదాహరణకు, సంపూర్ణ ఎంపిక యొక్క రక్షణలు "బలహీనమైన" సమయ సమకాలీకరణకు గురవుతాయి. తరచుగా ఇటువంటి రక్షణల యొక్క తర్కం రెండు పరిమాణాల పోలికపై ఆధారపడి ఉంటుంది. విలువలు తగినంత పెద్ద విలువతో విభేదిస్తే, అప్పుడు రక్షణ ప్రేరేపించబడుతుంది. ఈ విలువలను 1 ms సమయ ఖచ్చితత్వంతో కొలిస్తే, మీరు 1 μs ఖచ్చితత్వంతో కొలిస్తే విలువలు సాధారణంగా ఉండే పెద్ద వ్యత్యాసాన్ని పొందవచ్చు.

PTP సంస్కరణలు

PTP ప్రోటోకాల్ వాస్తవానికి 2002లో IEEE 1588-2002 ప్రమాణంలో వివరించబడింది మరియు దీనిని "నెట్‌వర్క్‌డ్ మెజర్‌మెంట్ మరియు కంట్రోల్ సిస్టమ్స్ కోసం ప్రెసిషన్ క్లాక్ సింక్రొనైజేషన్ ప్రోటోకాల్ కోసం ప్రామాణికం" అని పిలుస్తారు. 2008లో, నవీకరించబడిన IEEE 1588-2008 ప్రమాణం విడుదల చేయబడింది, ఇది PTP వెర్షన్ 2ని వివరిస్తుంది. ప్రోటోకాల్ యొక్క ఈ సంస్కరణ ఖచ్చితత్వం మరియు స్థిరత్వాన్ని మెరుగుపరిచింది, కానీ ప్రోటోకాల్ యొక్క మొదటి సంస్కరణతో వెనుకబడిన అనుకూలతను కొనసాగించలేదు. అలాగే, 2019లో, PTP v1588ని వివరిస్తూ IEEE 2019-2.1 ప్రమాణం యొక్క వెర్షన్ విడుదల చేయబడింది. ఈ సంస్కరణ PTPv2కి చిన్నపాటి మెరుగుదలలను జోడిస్తుంది మరియు PTPv2తో వెనుకకు అనుకూలంగా ఉంటుంది.

మరో మాటలో చెప్పాలంటే, మేము సంస్కరణలతో క్రింది చిత్రాన్ని కలిగి ఉన్నాము:

PTPv1
(IEEE 1588-2002)

PTPv2
(IEEE 1588-2008)

PTPv2.1
(IEEE 1588-2019)

PTPv1 (IEEE 1588-2002)

-
అననుకూలమైనది

అననుకూలమైనది

PTPv2 (IEEE 1588-2008)

అననుకూలమైనది

-
అనుకూలంగా

PTPv2.1 (IEEE 1588-2019)

అననుకూలమైనది

అనుకూలంగా

-

కానీ, ఎప్పటిలాగే, సూక్ష్మ నైపుణ్యాలు ఉన్నాయి.

PTPv1 మరియు PTPv2 మధ్య అననుకూలత అంటే PTPv1-ప్రారంభించబడిన పరికరం PTPv2లో నడుస్తున్న ఖచ్చితమైన గడియారంతో సమకాలీకరించబడదు. వారు సమకాలీకరించడానికి వివిధ సందేశ ఆకృతులను ఉపయోగిస్తారు.

కానీ అదే నెట్‌వర్క్‌లో PTPv1తో పరికరాలను మరియు PTPv2తో పరికరాలను కలపడం ఇప్పటికీ సాధ్యమే. దీన్ని సాధించడానికి, కొంతమంది తయారీదారులు అంచు క్లాక్ పోర్ట్‌లలో ప్రోటోకాల్ వెర్షన్‌ను ఎంచుకోవడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తారు. అంటే, సరిహద్దు గడియారం PTPv2ని ఉపయోగించి సమకాలీకరించగలదు మరియు PTPv1 మరియు PTPv2 రెండింటినీ ఉపయోగించి దానికి కనెక్ట్ చేయబడిన ఇతర గడియారాలను ఇప్పటికీ సమకాలీకరించగలదు.

PTP పరికరాలు. అవి ఏమిటి మరియు అవి ఎలా భిన్నంగా ఉంటాయి?

IEEE 1588v2 ప్రమాణం అనేక రకాల పరికరాలను వివరిస్తుంది. అవన్నీ పట్టికలో చూపించబడ్డాయి.

పరికరాలు PTPని ఉపయోగించి LAN ద్వారా ఒకదానితో ఒకటి సంభాషించుకుంటాయి.

PTP పరికరాలను గడియారాలు అంటారు. అన్ని గడియారాలు గ్రాండ్‌మాస్టర్ వాచ్ నుండి ఖచ్చితమైన సమయాన్ని తీసుకుంటాయి.

5 రకాల గడియారాలు ఉన్నాయి:

గ్రాండ్ మాస్టర్ గడియారం

ఖచ్చితమైన సమయం యొక్క ప్రధాన మూలం. తరచుగా GPSని కనెక్ట్ చేయడానికి ఇంటర్‌ఫేస్‌తో అమర్చబడి ఉంటుంది.

సాధారణ గడియారం

మాస్టర్ (మాస్టర్ క్లాక్) లేదా స్లేవ్ (స్లేవ్ క్లాక్)గా ఉండే ఒకే పోర్ట్ పరికరం

ప్రధాన గడియారం (మాస్టర్)

ఇతర గడియారాలు సమకాలీకరించబడిన ఖచ్చితమైన సమయానికి అవి మూలం

స్లేవ్ గడియారం

మాస్టర్ గడియారం నుండి సమకాలీకరించబడిన పరికరాన్ని ముగించండి

సరిహద్దు గడియారం

మాస్టర్ లేదా స్లేవ్‌గా ఉండే బహుళ పోర్ట్‌లతో కూడిన పరికరం.

అంటే, ఈ గడియారాలు సుపీరియర్ మాస్టర్ క్లాక్ నుండి సింక్రొనైజ్ చేయగలవు మరియు నాసిరకం బానిస గడియారాలను సమకాలీకరించగలవు.

ఎండ్-టు-ఎండ్ పారదర్శక గడియారం

మాస్టర్ క్లాక్ లేదా స్లేవ్ లేని బహుళ పోర్ట్‌లతో కూడిన పరికరం. ఇది రెండు గడియారాల మధ్య PTP డేటాను ప్రసారం చేస్తుంది.

డేటాను ప్రసారం చేస్తున్నప్పుడు, పారదర్శక గడియారం అన్ని PTP సందేశాలను సరిచేస్తుంది.

ప్రసారం చేయబడిన సందేశం యొక్క హెడర్‌లోని దిద్దుబాటు ఫీల్డ్‌కు ఈ పరికరంలో ఆలస్యం సమయాన్ని జోడించడం ద్వారా దిద్దుబాటు జరుగుతుంది.

పీర్-టు-పీర్ పారదర్శక గడియారం

మాస్టర్ క్లాక్ లేదా స్లేవ్ లేని బహుళ పోర్ట్‌లతో కూడిన పరికరం.
ఇది రెండు గడియారాల మధ్య PTP డేటాను ప్రసారం చేస్తుంది.

డేటాను ప్రసారం చేస్తున్నప్పుడు, పారదర్శక గడియారం అన్ని PTP సందేశాలను సమకాలీకరించడం మరియు Follow_Up (క్రింద వాటి గురించి మరింత) సరిచేస్తుంది.

ట్రాన్స్‌మిట్ చేయబడిన ప్యాకెట్ యొక్క దిద్దుబాటు ఫీల్డ్‌కు ట్రాన్స్‌మిట్ చేసే పరికరంలో ఆలస్యం మరియు డేటా ట్రాన్స్‌మిషన్ ఛానెల్‌లో ఆలస్యాన్ని జోడించడం ద్వారా దిద్దుబాటు సాధించబడుతుంది.

నిర్వహణ నోడ్

ఇతర గడియారాలను కాన్ఫిగర్ చేసే మరియు నిర్ధారణ చేసే పరికరం

PTP సందేశాలలో సమయముద్రలను ఉపయోగించి మాస్టర్ మరియు స్లేవ్ గడియారాలు సమకాలీకరించబడతాయి. PTP ప్రోటోకాల్‌లో రెండు రకాల సందేశాలు ఉన్నాయి:

• ఈవెంట్ సందేశాలు సమకాలీకరించబడిన సందేశాలు, ఇవి సందేశం పంపబడిన సమయంలో మరియు స్వీకరించబడిన సమయంలో టైమ్‌స్టాంప్‌ను రూపొందించడాన్ని కలిగి ఉంటాయి.
• సాధారణ సందేశాలు - ఈ సందేశాలకు టైమ్‌స్టాంప్‌లు అవసరం లేదు, కానీ సంబంధిత సందేశాల కోసం టైమ్‌స్టాంప్‌లు ఉండవచ్చు

ఈవెంట్ సందేశాలు

సాధారణ సందేశాలు

సమకాలీకరణ
ఆలస్యం_Req
Pdelay_Req
Pdelay_Resp

ప్రకటించండి
ఫాలో_అప్
ఆలస్యం_Resp
Pdelay_Resp_Follow_Up
నిర్వాహకము
సిగ్నలింగ్

అన్ని రకాల సందేశాలు క్రింద మరింత వివరంగా చర్చించబడతాయి.

ప్రాథమిక సమకాలీకరణ సమస్యలు

సమకాలీకరణ ప్యాకెట్ స్థానిక నెట్‌వర్క్ ద్వారా ప్రసారం చేయబడినప్పుడు, అది స్విచ్ మరియు డేటా లింక్‌లో ఆలస్యం అవుతుంది. ఏదైనా స్విచ్ దాదాపు 10 మైక్రోసెకన్ల ఆలస్యాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది PTPv2కి ఆమోదయోగ్యం కాదు. అన్నింటికంటే, మేము తుది పరికరంలో 1 μs యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని సాధించాలి. (ఇది మనం శక్తి గురించి మాట్లాడుతున్నట్లయితే. ఇతర అనువర్తనాలకు ఎక్కువ ఖచ్చితత్వం అవసరం కావచ్చు.)

IEEE 1588v2 సమయం ఆలస్యాన్ని రికార్డ్ చేయడానికి మరియు దాన్ని సరిచేయడానికి మిమ్మల్ని అనుమతించే అనేక ఆపరేటింగ్ అల్గారిథమ్‌లను వివరిస్తుంది.

పని అల్గోరిథం
సాధారణ ఆపరేషన్ సమయంలో, ప్రోటోకాల్ రెండు దశల్లో పనిచేస్తుంది.

• దశ 1 - “మాస్టర్ క్లాక్ – స్లేవ్ క్లాక్” సోపానక్రమాన్ని ఏర్పాటు చేయడం.
• దశ 2 - ఎండ్-టు-ఎండ్ లేదా పీర్-టు-పీర్ మెకానిజం ఉపయోగించి క్లాక్ సింక్రొనైజేషన్.

దశ 1 - మాస్టర్-స్లేవ్ సోపానక్రమాన్ని స్థాపించడం

రెగ్యులర్ లేదా ఎడ్జ్ క్లాక్ యొక్క ప్రతి పోర్ట్ నిర్దిష్ట సంఖ్యలో స్టేట్‌లను కలిగి ఉంటుంది (స్లేవ్ క్లాక్ మరియు మాస్టర్ క్లాక్). ప్రమాణం ఈ రాష్ట్రాల మధ్య పరివర్తన అల్గోరిథంను వివరిస్తుంది. ప్రోగ్రామింగ్‌లో, అటువంటి అల్గారిథమ్‌ను ఫినిట్ స్టేట్ మెషిన్ లేదా స్టేట్ మెషీన్ అంటారు (వికీలో మరిన్ని వివరాలు).

రెండు గడియారాలను కనెక్ట్ చేసేటప్పుడు మాస్టర్‌ను సెట్ చేయడానికి ఈ స్టేట్ మెషీన్ బెస్ట్ మాస్టర్ క్లాక్ అల్గారిథమ్ (BMCA)ని ఉపయోగిస్తుంది.

అప్‌స్ట్రీమ్ గ్రాండ్‌మాస్టర్ వాచ్ GPS సిగ్నల్‌ను కోల్పోయినప్పుడు, ఆఫ్‌లైన్‌లోకి వెళ్లినప్పుడు, మొదలైనప్పుడు గ్రాండ్‌మాస్టర్ వాచ్ యొక్క బాధ్యతలను స్వీకరించడానికి ఈ అల్గారిథమ్ వాచ్‌ని అనుమతిస్తుంది.

BMCA ప్రకారం రాష్ట్ర పరివర్తనాలు క్రింది రేఖాచిత్రంలో సంగ్రహించబడ్డాయి:


"వైర్" యొక్క మరొక చివరలో వాచ్ గురించి సమాచారం ప్రత్యేక సందేశంలో పంపబడుతుంది (సందేశాన్ని ప్రకటించండి). ఈ సమాచారం అందిన తర్వాత, స్టేట్ మెషీన్ అల్గారిథమ్ రన్ అవుతుంది మరియు ఏ గడియారం మంచిదో చూడటానికి పోలిక చేయబడుతుంది. ఉత్తమ వాచ్‌లోని పోర్ట్ మాస్టర్ వాచ్ అవుతుంది.

దిగువ రేఖాచిత్రంలో సాధారణ సోపానక్రమం చూపబడింది. 1, 2, 3, 4, 5 మార్గాలు పారదర్శక గడియారాన్ని కలిగి ఉండవచ్చు, కానీ అవి మాస్టర్ క్లాక్ - స్లేవ్ క్లాక్ సోపానక్రమాన్ని ఏర్పాటు చేయడంలో పాల్గొనవు.

దశ 2 - సాధారణ మరియు అంచు గడియారాలను సమకాలీకరించండి

"మాస్టర్ క్లాక్ - స్లేవ్ క్లాక్" సోపానక్రమాన్ని స్థాపించిన వెంటనే, సాధారణ మరియు సరిహద్దు గడియారాల సమకాలీకరణ దశ ప్రారంభమవుతుంది.

సమకాలీకరించడానికి, మాస్టర్ క్లాక్ స్లేవ్ గడియారాలకు టైమ్‌స్టాంప్‌తో కూడిన సందేశాన్ని పంపుతుంది.

ప్రధాన గడియారం ఇలా ఉండవచ్చు:

• ఒకే వేదిక;
• రెండు-దశ.

సింగిల్-స్టేజ్ గడియారాలు సమకాలీకరించడానికి ఒక సమకాలీకరణ సందేశాన్ని పంపుతాయి.

రెండు-దశల గడియారం సమకాలీకరణ కోసం రెండు సందేశాలను ఉపయోగిస్తుంది - సమకాలీకరణ మరియు ఫాలో_అప్.

సమకాలీకరణ దశ కోసం రెండు యంత్రాంగాలను ఉపయోగించవచ్చు:

• ఆలస్యం అభ్యర్థన-ప్రతిస్పందన విధానం.
• పీర్ ఆలస్యం కొలత విధానం.

మొదట, ఈ యంత్రాంగాలను సరళమైన సందర్భంలో చూద్దాం - పారదర్శక గడియారాలు ఉపయోగించనప్పుడు.

ఆలస్యం అభ్యర్థన-ప్రతిస్పందన విధానం

యంత్రాంగం రెండు దశలను కలిగి ఉంటుంది:

1. మాస్టర్ క్లాక్ మరియు స్లేవ్ క్లాక్ మధ్య సందేశాన్ని ప్రసారం చేయడంలో ఆలస్యాన్ని కొలవడం. ఆలస్యం అభ్యర్థన-ప్రతిస్పందన మెకానిజం ఉపయోగించి ప్రదర్శించబడింది.
2. ఖచ్చితమైన సమయ మార్పు యొక్క దిద్దుబాటు నిర్వహించబడుతుంది.

జాప్యం కొలత


t1 - మాస్టర్ క్లాక్ ద్వారా సమకాలీకరణ సందేశాన్ని పంపే సమయం; t2 - స్లేవ్ క్లాక్ ద్వారా సమకాలీకరణ సందేశాన్ని స్వీకరించే సమయం; t3 - బానిస గడియారం ద్వారా ఆలస్యం అభ్యర్థన (Delay_Req) ​​పంపే సమయం; t4 - మాస్టర్ క్లాక్ ద్వారా Delay_Req రిసెప్షన్ సమయం.

స్లేవ్ క్లాక్ t1, t2, t3 మరియు t4 సమయాలను తెలుసుకున్నప్పుడు, సమకాలీకరణ సందేశాన్ని (tmpd) ​​ప్రసారం చేసేటప్పుడు సగటు ఆలస్యాన్ని లెక్కించవచ్చు. ఇది క్రింది విధంగా లెక్కించబడుతుంది:

సమకాలీకరణ మరియు ఫాలో_అప్ సందేశాన్ని ప్రసారం చేస్తున్నప్పుడు, మాస్టర్ నుండి స్లేవ్‌కు సమయం ఆలస్యం గణించబడుతుంది - t-ms.

Delay_Req మరియు Delay_Resp సందేశాలను ప్రసారం చేస్తున్నప్పుడు, స్లేవ్ నుండి మాస్టర్‌కు సమయం ఆలస్యం లెక్కించబడుతుంది - t-sm.

ఈ రెండు విలువల మధ్య కొంత అసమానత ఏర్పడినట్లయితే, ఖచ్చితమైన సమయం యొక్క విచలనాన్ని సరిదిద్దడంలో లోపం కనిపిస్తుంది. లెక్కించిన ఆలస్యం t-ms మరియు t-sm ఆలస్యం యొక్క సగటు అయినందున లోపం ఏర్పడింది. ఆలస్యాలు ఒకదానికొకటి సమానంగా లేకుంటే, మేము సమయాన్ని ఖచ్చితంగా సర్దుబాటు చేయము.

సమయ మార్పు యొక్క దిద్దుబాటు

మాస్టర్ క్లాక్ మరియు స్లేవ్ క్లాక్ మధ్య ఆలస్యం తెలిసిన తర్వాత, స్లేవ్ క్లాక్ సమయ సవరణను చేస్తుంది.

స్లేవ్ క్లాక్‌లు సమకాలీకరణ సందేశాన్ని మరియు ఒక ఐచ్ఛిక Follow_Up సందేశాన్ని ఉపయోగిస్తాయి, మాస్టర్ నుండి స్లేవ్ గడియారాలకు ప్యాకెట్‌ను ప్రసారం చేసేటప్పుడు ఆఫ్‌సెట్ యొక్క ఖచ్చితమైన సమయాన్ని లెక్కించడానికి. కింది ఫార్ములా ఉపయోగించి షిఫ్ట్ లెక్కించబడుతుంది:

పీర్ ఆలస్యం కొలత విధానం

ఈ విధానం సమకాలీకరణ కోసం రెండు దశలను కూడా ఉపయోగిస్తుంది:

1. పరికరాలు అన్ని పోర్ట్‌ల ద్వారా అన్ని పొరుగువారికి సమయం ఆలస్యాన్ని కొలుస్తాయి. దీన్ని చేయడానికి వారు పీర్ ఆలస్యం మెకానిజంను ఉపయోగిస్తారు.
2. ఖచ్చితమైన సమయ మార్పు యొక్క దిద్దుబాటు.

పీర్-టు-పీర్ మోడ్‌కు మద్దతు ఇచ్చే పరికరాల మధ్య జాప్యాన్ని కొలవడం

పీర్-టు-పీర్ మెకానిజంకు మద్దతు ఇచ్చే పోర్ట్‌ల మధ్య జాప్యం క్రింది సందేశాలను ఉపయోగించి కొలవబడుతుంది:

పోర్ట్ 1కి t1, t2, t3 మరియు t4 సమయాలు తెలిసినప్పుడు, అది సగటు ఆలస్యాన్ని (tmld) లెక్కించగలదు. ఇది క్రింది సూత్రాన్ని ఉపయోగించి లెక్కించబడుతుంది:

ప్రతి సమకాలీకరణ సందేశం లేదా పరికరం గుండా వెళ్లే ఐచ్ఛిక Follow_Up సందేశం కోసం సర్దుబాటు ఫీల్డ్‌ను లెక్కించేటప్పుడు పోర్ట్ ఈ విలువను ఉపయోగిస్తుంది.

మొత్తం ఆలస్యం ఈ పరికరం ద్వారా ప్రసార సమయంలో జరిగిన ఆలస్యానికి, డేటా ఛానెల్ ద్వారా ప్రసార సమయంలో సగటు ఆలస్యం మరియు అప్‌స్ట్రీమ్ పరికరాలలో ప్రారంభించబడిన ఈ సందేశంలో ఇప్పటికే ఉన్న ఆలస్యం మొత్తానికి సమానంగా ఉంటుంది.

Pdelay_Req, Pdelay_Resp మరియు ఐచ్ఛిక Pdelay_Resp_Follow_Up సందేశాలు మీరు మాస్టర్ నుండి స్లేవ్‌కి మరియు స్లేవ్ నుండి మాస్టర్‌కు (సర్క్యులర్) ఆలస్యాన్ని పొందడానికి అనుమతిస్తాయి.

ఈ రెండు విలువల మధ్య ఏదైనా అసమానత సమయ ఆఫ్‌సెట్ దిద్దుబాటు లోపాన్ని ప్రవేశపెడుతుంది.

ఖచ్చితమైన సమయ మార్పును సర్దుబాటు చేస్తోంది

స్లేవ్ క్లాక్‌లు సమకాలీకరణ సందేశాన్ని మరియు ఒక ఐచ్ఛిక Follow_Up సందేశాన్ని ఉపయోగిస్తాయి, మాస్టర్ నుండి స్లేవ్ గడియారాలకు ప్యాకెట్‌ను ప్రసారం చేసేటప్పుడు ఆఫ్‌సెట్ యొక్క ఖచ్చితమైన సమయాన్ని లెక్కించడానికి. కింది ఫార్ములా ఉపయోగించి షిఫ్ట్ లెక్కించబడుతుంది:

పీర్-టు-పీర్ మెకానిజం యొక్క ప్రయోజనాలు సర్దుబాటు - ప్రతి సమకాలీకరణ లేదా Follow_Up సందేశం యొక్క సమయం ఆలస్యం నెట్‌వర్క్‌లో ప్రసారం చేయబడినందున లెక్కించబడుతుంది. పర్యవసానంగా, ప్రసార మార్గాన్ని మార్చడం సర్దుబాటు యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని ఏ విధంగానూ ప్రభావితం చేయదు.

ఈ మెకానిజంను ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు, ప్రాథమిక మార్పిడిలో చేసినట్లుగా, సమకాలీకరణ ప్యాకెట్ ద్వారా ప్రయాణించే మార్గంలో సమయ సమకాలీకరణకు సమయ ఆలస్యాన్ని లెక్కించాల్సిన అవసరం లేదు. ఆ. Delay_Req మరియు Delay_Resp సందేశాలు పంపబడవు. ఈ పద్ధతిలో, మాస్టర్ మరియు స్లేవ్ గడియారాల మధ్య ఆలస్యం ప్రతి సమకాలీకరణ లేదా ఫాలో_అప్ సందేశం యొక్క సర్దుబాటు ఫీల్డ్‌లో సంగ్రహించబడుతుంది.

మరొక ప్రయోజనం ఏమిటంటే, Delay_Req సందేశాలను ప్రాసెస్ చేయవలసిన అవసరం నుండి మాస్టర్ క్లాక్ ఉపశమనం పొందుతుంది.

పారదర్శక గడియారాల ఆపరేటింగ్ మోడ్‌లు

దీని ప్రకారం, ఇవి సాధారణ ఉదాహరణలు. ఇప్పుడు సింక్రొనైజేషన్ మార్గంలో స్విచ్‌లు కనిపిస్తాయని అనుకుందాం.

మీరు PTPv2 మద్దతు లేకుండా స్విచ్‌లను ఉపయోగిస్తే, సింక్రొనైజేషన్ ప్యాకెట్ స్విచ్‌లో సుమారు 10 μs ఆలస్యం అవుతుంది.

IEEE 2v1588 పరిభాషలో PTPv2కి మద్దతు ఇచ్చే స్విచ్‌లను పారదర్శక గడియారాలు అంటారు. పారదర్శక గడియారాలు ప్రధాన గడియారం నుండి సమకాలీకరించబడవు మరియు "మాస్టర్ క్లాక్ - స్లేవ్ క్లాక్" సోపానక్రమంలో పాల్గొనవు, కానీ సమకాలీకరణ సందేశాలను ప్రసారం చేసేటప్పుడు వారు సందేశం ఎంతకాలం ఆలస్యం చేసిందో గుర్తుంచుకుంటారు. ఇది సమయం ఆలస్యాన్ని సర్దుబాటు చేయడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది.

పారదర్శక గడియారాలు రెండు రీతుల్లో పనిచేస్తాయి:

• పూర్తిగా.
• పీర్-టు-పీర్.

ఎండ్-టు-ఎండ్ (E2E)

E2E పారదర్శక గడియారం అన్ని పోర్ట్‌లలో సమకాలీకరణ సందేశాలను మరియు దానితో పాటు అనుసరించే_అప్ సందేశాలను ప్రసారం చేస్తుంది. కొన్ని ప్రోటోకాల్‌ల ద్వారా బ్లాక్ చేయబడినవి కూడా (ఉదాహరణకు, RSTP).

పోర్ట్‌లో సమకాలీకరణ ప్యాకెట్ (Follow_Up) స్వీకరించబడినప్పుడు మరియు పోర్ట్ నుండి పంపబడిన సమయముద్రను స్విచ్ గుర్తుంచుకుంటుంది. ఈ రెండు టైమ్‌స్టాంప్‌ల ఆధారంగా, సందేశాన్ని ప్రాసెస్ చేయడానికి స్విచ్‌కి పట్టే సమయం లెక్కించబడుతుంది. ప్రమాణంలో, ఈ సమయాన్ని నివాస సమయం అంటారు.

ప్రాసెసింగ్ సమయం సమకాలీకరణ (ఒక-దశ గడియారం) లేదా ఫాలో_అప్ (రెండు-దశల గడియారం) సందేశం యొక్క దిద్దుబాటు ఫీల్డ్‌కు జోడించబడింది.

E2E పారదర్శక గడియారం స్విచ్ ద్వారా పంపే సమకాలీకరణ మరియు Delay_Req సందేశాల ప్రాసెసింగ్ సమయాన్ని కొలుస్తుంది. కానీ మాస్టర్ క్లాక్ మరియు స్లేవ్ క్లాక్ మధ్య సమయ ఆలస్యం ఆలస్యం అభ్యర్థన-ప్రతిస్పందన మెకానిజం ఉపయోగించి లెక్కించబడుతుందని అర్థం చేసుకోవడం ముఖ్యం. మాస్టర్ క్లాక్ మారితే లేదా మాస్టర్ క్లాక్ నుండి స్లేవ్ క్లాక్‌కి మార్గం మారితే, ఆలస్యం మళ్లీ కొలవబడుతుంది. ఇది నెట్‌వర్క్ మార్పుల విషయంలో పరివర్తన సమయాన్ని పెంచుతుంది.

P2P పారదర్శక గడియారం, సందేశాన్ని ప్రాసెస్ చేయడానికి స్విచ్‌కి పట్టే సమయాన్ని కొలవడంతో పాటు, పొరుగు జాప్యం మెకానిజం ఉపయోగించి దాని సమీప పొరుగువారికి డేటా లింక్‌పై ఆలస్యాన్ని కొలుస్తుంది.

కొన్ని ప్రోటోకాల్ (RSTP వంటివి) ద్వారా బ్లాక్ చేయబడిన లింక్‌లతో సహా రెండు దిశలలోని ప్రతి లింక్‌పై జాప్యం కొలుస్తారు. గ్రాండ్‌మాస్టర్ గడియారం లేదా నెట్‌వర్క్ టోపోలాజీ మారితే సింక్రొనైజేషన్ మార్గంలో కొత్త ఆలస్యాన్ని వెంటనే లెక్కించేందుకు ఇది మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది.

సమకాలీకరణ లేదా Follow_Up సందేశాలను పంపేటప్పుడు స్విచ్‌ల ద్వారా సందేశ ప్రాసెసింగ్ సమయం మరియు జాప్యం పేరుకుపోతుంది.

స్విచ్‌ల ద్వారా PTPv2 మద్దతు రకాలు

స్విచ్‌లు PTPv2కి మద్దతు ఇవ్వగలవు:

• కార్యక్రమముగా;
• హార్డ్వేర్.

సాఫ్ట్‌వేర్‌లో PTPv2 ప్రోటోకాల్‌ను అమలు చేస్తున్నప్పుడు, స్విచ్ ఫర్మ్‌వేర్ నుండి టైమ్‌స్టాంప్‌ను అభ్యర్థిస్తుంది. సమస్య ఏమిటంటే, ఫర్మ్‌వేర్ చక్రీయంగా పని చేస్తుంది మరియు ఇది ప్రస్తుత చక్రాన్ని పూర్తి చేసి, ప్రాసెసింగ్ కోసం అభ్యర్థనను స్వీకరించి, తదుపరి చక్రం తర్వాత టైమ్‌స్టాంప్‌ను జారీ చేసే వరకు మీరు వేచి ఉండాలి. దీనికి కూడా సమయం పడుతుంది మరియు PTPv2 కోసం సాఫ్ట్‌వేర్ మద్దతు లేకుండా ముఖ్యమైనది కానప్పటికీ, మేము ఆలస్యం చేస్తాము.

PTPv2 కోసం హార్డ్‌వేర్ మద్దతు మాత్రమే అవసరమైన ఖచ్చితత్వాన్ని నిర్వహించడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది. ఈ సందర్భంలో, పోర్ట్‌లో ఇన్‌స్టాల్ చేయబడిన ప్రత్యేక ASIC ద్వారా టైమ్ స్టాంప్ జారీ చేయబడుతుంది.

సందేశ ఆకృతి

అన్ని PTP సందేశాలు క్రింది ఫీల్డ్‌లను కలిగి ఉంటాయి:

• హెడర్ - 34 బైట్లు.
• శరీరం - పరిమాణం సందేశ రకాన్ని బట్టి ఉంటుంది.
• ప్రత్యయం ఐచ్ఛికం.

శీర్షిక

అన్ని PTP సందేశాలకు హెడర్ ఫీల్డ్ ఒకేలా ఉంటుంది. దీని పరిమాణం 34 బైట్లు.

హెడర్ ఫీల్డ్ ఫార్మాట్:

సందేశ రకం – ప్రసారం చేయబడే సందేశ రకాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఉదాహరణకు Sync, Delay_Req, PDelay_Req, మొదలైనవి.

సందేశం పొడవు – హెడర్, బాడీ మరియు ప్రత్యయం (కానీ పాడింగ్ బైట్‌లను మినహాయించి) సహా PTP సందేశం యొక్క పూర్తి పరిమాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది.

డొమైన్ సంఖ్య - సందేశం ఏ PTP డొమైన్‌కు చెందినదో నిర్ణయిస్తుంది.

Домен - ఇవి ఒక తార్కిక సమూహంలో సేకరించబడిన అనేక విభిన్న గడియారాలు మరియు ఒక మాస్టర్ క్లాక్ నుండి సమకాలీకరించబడతాయి, కానీ వేరే డొమైన్‌కు చెందిన గడియారాలతో తప్పనిసరిగా సమకాలీకరించబడవు.

జెండాలు – ఈ ఫీల్డ్ సందేశం యొక్క స్థితిని గుర్తించడానికి వివిధ ఫ్లాగ్‌లను కలిగి ఉంది.

దిద్దుబాటు ఫీల్డ్ - నానోసెకన్లలో ఆలస్యం సమయాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఆలస్య సమయం అనేది పారదర్శక గడియారం ద్వారా ప్రసారం చేసేటప్పుడు ఆలస్యం, అలాగే పీర్-టు-పీర్ మోడ్‌ను ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు ఛానెల్ ద్వారా ప్రసారం చేసేటప్పుడు ఆలస్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది.

sourcePortIdentity - ఈ ఫీల్డ్‌లో ఈ సందేశం అసలు ఏ పోర్ట్ నుండి పంపబడిందనే సమాచారాన్ని కలిగి ఉంటుంది.

క్రమం ID - వ్యక్తిగత సందేశాల కోసం గుర్తింపు సంఖ్యను కలిగి ఉంటుంది.

కంట్రోల్ ఫీల్డ్ – ఆర్టిఫ్యాక్ట్ ఫీల్డ్ =) ఇది స్టాండర్డ్ యొక్క మొదటి వెర్షన్ నుండి మిగిలిపోయింది మరియు ఈ సందేశం రకం గురించి సమాచారాన్ని కలిగి ఉంటుంది. తప్పనిసరిగా మెసేజ్ టైప్ లాగానే ఉంటుంది, కానీ తక్కువ ఎంపికలతో.

logMessageInterval - ఈ ఫీల్డ్ సందేశ రకం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.

శరీర

పైన చర్చించినట్లుగా, అనేక రకాల సందేశాలు ఉన్నాయి. ఈ రకాలు క్రింద వివరించబడ్డాయి:

ప్రకటన సందేశం
ప్రకటన సందేశం అదే డొమైన్‌లోని ఇతర గడియారాలకు దాని పారామితుల గురించి "చెప్పడానికి" ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ సందేశం మిమ్మల్ని మాస్టర్ క్లాక్ - స్లేవ్ క్లాక్ సోపానక్రమాన్ని సెటప్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది.


సందేశాన్ని సమకాలీకరించండి
సమకాలీకరణ సందేశం మాస్టర్ క్లాక్ ద్వారా పంపబడుతుంది మరియు సమకాలీకరణ సందేశం రూపొందించబడిన సమయంలో మాస్టర్ గడియారం యొక్క సమయాన్ని కలిగి ఉంటుంది. మాస్టర్ క్లాక్ రెండు-దశలు అయితే, సమకాలీకరణ సందేశంలోని టైమ్‌స్టాంప్ 0కి సెట్ చేయబడుతుంది మరియు ప్రస్తుత టైమ్‌స్టాంప్ అనుబంధిత Follow_Up సందేశంలో పంపబడుతుంది. సమకాలీకరణ సందేశం రెండు జాప్యం కొలత మెకానిజమ్‌ల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది.

Multicast ఉపయోగించి సందేశం ప్రసారం చేయబడుతుంది. ఐచ్ఛికంగా మీరు యూనికాస్ట్‌ని ఉపయోగించవచ్చు.

Delay_Req సందేశం

Delay_Req సందేశం యొక్క ఆకృతి సమకాలీకరణ సందేశానికి సమానంగా ఉంటుంది. బానిస గడియారం Delay_Reqని పంపుతుంది. ఇది స్లేవ్ క్లాక్ ద్వారా Delay_Req పంపబడిన సమయాన్ని కలిగి ఉంది. ఈ సందేశం ఆలస్యం అభ్యర్థన-ప్రతిస్పందన విధానం కోసం మాత్రమే ఉపయోగించబడుతుంది.

Multicast ఉపయోగించి సందేశం ప్రసారం చేయబడుతుంది. ఐచ్ఛికంగా మీరు యూనికాస్ట్‌ని ఉపయోగించవచ్చు.

ఫాలో_అప్ సందేశం

Follow_Up సందేశం ఐచ్ఛికంగా మాస్టర్ క్లాక్ ద్వారా పంపబడుతుంది మరియు పంపే సమయాన్ని కలిగి ఉంటుంది సందేశాలను సమకాలీకరించండి మాస్టర్. కేవలం రెండు-దశల మాస్టర్ గడియారాలు మాత్రమే Follow_Up సందేశాన్ని పంపుతాయి.

Follow_Up సందేశం రెండు జాప్య కొలత మెకానిజమ్‌ల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది.

Multicast ఉపయోగించి సందేశం ప్రసారం చేయబడుతుంది. ఐచ్ఛికంగా మీరు యూనికాస్ట్‌ని ఉపయోగించవచ్చు.

ఆలస్యం_రెస్ప్ సందేశం

Delay_Resp సందేశం మాస్టర్ క్లాక్ ద్వారా పంపబడింది. ఇది మాస్టర్ క్లాక్ ద్వారా Delay_Reqని స్వీకరించిన సమయాన్ని కలిగి ఉంది. ఈ సందేశం ఆలస్యం అభ్యర్థన-ప్రతిస్పందన విధానం కోసం మాత్రమే ఉపయోగించబడుతుంది.

Multicast ఉపయోగించి సందేశం ప్రసారం చేయబడుతుంది. ఐచ్ఛికంగా మీరు యూనికాస్ట్‌ని ఉపయోగించవచ్చు.

Pdelay_Req సందేశం

ఆలస్యాన్ని అభ్యర్థించే పరికరం ద్వారా Pdelay_Req సందేశం పంపబడింది. ఇది ఈ పరికరం యొక్క పోర్ట్ నుండి సందేశం పంపబడిన సమయాన్ని కలిగి ఉంటుంది. Pdelay_Req పొరుగు ఆలస్య కొలత మెకానిజం కోసం మాత్రమే ఉపయోగించబడుతుంది.

Pdelay_Resp సందేశం

ఆలస్యం అభ్యర్థనను స్వీకరించిన పరికరం ద్వారా Pdelay_Resp సందేశం పంపబడింది. ఇది ఈ పరికరం ద్వారా Pdelay_Req సందేశాన్ని స్వీకరించిన సమయాన్ని కలిగి ఉంది. Pdelay_Resp సందేశం పొరుగు ఆలస్య కొలత విధానం కోసం మాత్రమే ఉపయోగించబడుతుంది.

సందేశం Pdelay_Resp_Follow_Up

ఆలస్యం అభ్యర్థనను స్వీకరించిన పరికరం ద్వారా Pdelay_Resp_Follow_Up సందేశం ఐచ్ఛికంగా పంపబడుతుంది. ఇది ఈ పరికరం ద్వారా Pdelay_Req సందేశాన్ని స్వీకరించిన సమయాన్ని కలిగి ఉంది. Pdelay_Resp_Follow_Up సందేశం రెండు-దశల మాస్టర్ గడియారాల ద్వారా మాత్రమే పంపబడుతుంది.

ఈ సందేశాన్ని టైమ్‌స్టాంప్‌కు బదులుగా అమలు సమయం కోసం కూడా ఉపయోగించవచ్చు. అమలు సమయం అనేది Pdelay-Req స్వీకరించిన క్షణం నుండి Pdelay_Resp పంపబడే వరకు సమయం.

Pdelay_Resp_Follow_Up అనేది పొరుగు ఆలస్య కొలత విధానం కోసం మాత్రమే ఉపయోగించబడుతుంది.

నిర్వహణ సందేశాలు

ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ గడియారాలు మరియు నియంత్రణ నోడ్ మధ్య సమాచారాన్ని బదిలీ చేయడానికి PTP నియంత్రణ సందేశాలు అవసరం.

LVకి బదిలీ చేయండి

PTP సందేశం రెండు స్థాయిలలో ప్రసారం చేయబడుతుంది:

• నెట్‌వర్క్ - IP డేటాలో భాగంగా.
• ఛానెల్ - ఈథర్నెట్ ఫ్రేమ్‌లో భాగంగా.

ఈథర్‌నెట్ ద్వారా IP ద్వారా UDP ద్వారా PTP సందేశ ప్రసారం

ఈథర్‌నెట్ ద్వారా UDP ద్వారా PTP

ప్రొఫైల్స్

PTP కాన్ఫిగర్ చేయవలసిన చాలా సౌకర్యవంతమైన పారామితులను కలిగి ఉంది. ఉదాహరణకి:

• BMCA ఎంపికలు.
• జాప్యం కొలత విధానం.
• అన్ని కాన్ఫిగర్ చేయగల పారామితుల యొక్క విరామాలు మరియు ప్రారంభ విలువలు మొదలైనవి.

PTPv2 పరికరాలు ఒకదానికొకటి అనుకూలంగా ఉన్నాయని మేము ఇంతకు ముందు చెప్పినప్పటికీ, ఇది నిజం కాదు. కమ్యూనికేట్ చేయడానికి పరికరాలు తప్పనిసరిగా ఒకే సెట్టింగ్‌లను కలిగి ఉండాలి.

అందుకే PTPv2 ప్రొఫైల్స్ అని పిలవబడేవి ఉన్నాయి. ప్రొఫైల్‌లు కాన్ఫిగర్ చేయబడిన సెట్టింగ్‌లు మరియు నిర్వచించబడిన ప్రోటోకాల్ పరిమితుల సమూహాలు, తద్వారా నిర్దిష్ట అప్లికేషన్ కోసం సమయ సమకాలీకరణను అమలు చేయవచ్చు.

IEEE 1588v2 ప్రమాణం ఒక ప్రొఫైల్‌ను మాత్రమే వివరిస్తుంది - “డిఫాల్ట్ ప్రొఫైల్”. అన్ని ఇతర ప్రొఫైల్‌లు వివిధ సంస్థలు మరియు సంఘాలచే సృష్టించబడ్డాయి మరియు వివరించబడ్డాయి.

ఉదాహరణకు, పవర్ ప్రొఫైల్, లేదా PTPv2 పవర్ ప్రొఫైల్, పవర్ సిస్టమ్స్ రిలేయింగ్ కమిటీ మరియు IEEE పవర్ అండ్ ఎనర్జీ సొసైటీ సబ్‌స్టేషన్ కమిటీచే సృష్టించబడింది. ప్రొఫైల్‌నే IEEE C37.238-2011 అంటారు.

PTPని ప్రసారం చేయవచ్చని ప్రొఫైల్ వివరిస్తుంది:

• L2 నెట్‌వర్క్‌ల ద్వారా మాత్రమే (అంటే ఈథర్‌నెట్, HSR, PRP, నాన్-IP).
• మల్టీకాస్ట్ ప్రసారం ద్వారా మాత్రమే సందేశాలు ప్రసారం చేయబడతాయి.
• పీర్ ఆలస్యం కొలత విధానం ఆలస్యం కొలత విధానంగా ఉపయోగించబడుతుంది.

డిఫాల్ట్ డొమైన్ 0, సిఫార్సు చేయబడిన డొమైన్ 93.

C37.238-2011 యొక్క డిజైన్ ఫిలాసఫీ ఐచ్ఛిక లక్షణాల సంఖ్యను తగ్గించడం మరియు పరికరాల మధ్య నమ్మకమైన పరస్పర చర్య మరియు పెరిగిన సిస్టమ్ స్థిరత్వం కోసం అవసరమైన విధులను మాత్రమే ఉంచడం.

అలాగే, సందేశ ప్రసారం యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ నిర్ణయించబడుతుంది:

వాస్తవానికి, ఎంపిక కోసం ఒక పరామితి మాత్రమే అందుబాటులో ఉంది - మాస్టర్ క్లాక్ రకం (సింగిల్-స్టేజ్ లేదా రెండు-దశ).

ఖచ్చితత్వం 1 μs కంటే ఎక్కువ ఉండకూడదు. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, ఒక సమకాలీకరణ మార్గం గరిష్టంగా 15 పారదర్శక గడియారాలు లేదా మూడు సరిహద్దు గడియారాలను కలిగి ఉంటుంది.

మూలం: www.habr.com