تعارف
الیکٹرک پاور انڈسٹری میں "ڈیجیٹل سب اسٹیشن" بنانے کے تصور کے لیے 1 μs کی درستگی کے ساتھ ہم آہنگی کی ضرورت ہوتی ہے۔ مالی لین دین کے لیے بھی مائیکرو سیکنڈ کی درستگی کی ضرورت ہوتی ہے۔ ان ایپلی کیشنز میں، NTP وقت کی درستگی اب کافی نہیں ہے۔
PTPv2 مطابقت پذیری پروٹوکول، جسے IEEE 1588v2 معیار نے بیان کیا ہے، کئی دسیوں نینو سیکنڈز کی مطابقت پذیری کی درستگی کی اجازت دیتا ہے۔ PTPv2 آپ کو L2 اور L3 نیٹ ورکس پر ہم وقت سازی کے پیکٹ بھیجنے کی اجازت دیتا ہے۔
اہم علاقے جہاں PTPv2 استعمال کیا جاتا ہے وہ ہیں:
- توانائی
- کنٹرول اور پیمائش کا سامان؛
- فوجی صنعتی کمپلیکس؛
- ٹیلی کام
- مالیاتی شعبے.
یہ پوسٹ بتاتی ہے کہ PTPv2 سنکرونائزیشن پروٹوکول کیسے کام کرتا ہے۔
ہمارے پاس صنعت میں زیادہ تجربہ ہے اور ہم اکثر اس پروٹوکول کو انرجی ایپلی کیشنز میں دیکھتے ہیں۔ اس کے مطابق، ہم احتیاط کے ساتھ جائزہ لیں گے۔ .
یہ کیوں ضروری ہے؟
اس وقت، PJSC Rosseti کے STO 34.01-21-004-2019 اور PJSC FGC UES کے STO 56947007-29.240.10.302-2020 میں PTPv2 کے ذریعے وقت کی مطابقت پذیری کے ساتھ عمل بس کو منظم کرنے کے تقاضے شامل ہیں۔
یہ اس حقیقت کی وجہ سے ہے کہ ریلے پروٹیکشن ٹرمینلز اور پیمائش کرنے والے آلات پروسیس بس سے جڑے ہوئے ہیں، جو کہ نام نہاد SV اسٹریمز (ملٹی کاسٹ اسٹریمز) کا استعمال کرتے ہوئے فوری کرنٹ اور وولٹیج کی قدروں کو پروسیس بس کے ذریعے منتقل کرتے ہیں۔
ریلے پروٹیکشن ٹرمینلز ان اقدار کو بے پروٹیکشن نافذ کرنے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ اگر وقت کی پیمائش کی درستگی چھوٹی ہے، تو کچھ تحفظات غلط طریقے سے کام کر سکتے ہیں۔
مثال کے طور پر، مطلق سلیکٹیوٹی کا دفاع "کمزور" وقت کی ہم آہنگی کا شکار ہو سکتا ہے۔ اکثر اس طرح کے دفاع کی منطق دو مقداروں کے موازنہ پر مبنی ہوتی ہے۔ اگر قدریں کافی بڑی قدر سے ہٹ جاتی ہیں، تو تحفظ کو متحرک کیا جاتا ہے۔ اگر ان اقدار کو 1 ms کی درستگی کے ساتھ ناپا جاتا ہے، تو آپ کو ایک بڑا فرق مل سکتا ہے جہاں قدریں اصل میں نارمل ہوتی ہیں اگر 1 μs کی درستگی کے ساتھ ناپی جائے۔
پی ٹی پی ورژن
PTP پروٹوکول کو اصل میں 2002 میں IEEE 1588-2002 کے معیار میں بیان کیا گیا تھا اور اسے "Networked Measurement and Control Systems کے لیے ایک پریسجن کلاک سنکرونائزیشن پروٹوکول کے لیے معیاری" کہا جاتا تھا۔ 2008 میں، اپ ڈیٹ کردہ IEEE 1588-2008 معیار جاری کیا گیا، جو PTP ورژن 2 کی وضاحت کرتا ہے۔ پروٹوکول کے اس ورژن نے درستگی اور استحکام کو بہتر بنایا، لیکن پروٹوکول کے پہلے ورژن کے ساتھ پسماندہ مطابقت کو برقرار نہیں رکھا۔ نیز، 2019 میں، IEEE 1588-2019 معیار کا ایک ورژن جاری کیا گیا، جس میں PTP v2.1 کی وضاحت کی گئی تھی۔ یہ ورژن PTPv2 میں معمولی بہتری کا اضافہ کرتا ہے اور PTPv2 کے ساتھ پسماندہ مطابقت رکھتا ہے۔
دوسرے الفاظ میں، ہمارے پاس ورژن کے ساتھ درج ذیل تصویر ہے:
PTPv1
(IEEE 1588-2002)
PTPv2
(IEEE 1588-2008)
PTPv2.1
(IEEE 1588-2019)
PTPv1 (IEEE 1588-2002)
-
غیر مطابقت پذیر
غیر مطابقت پذیر
PTPv2 (IEEE 1588-2008)
غیر مطابقت پذیر
-
ہم آہنگ
PTPv2.1 (IEEE 1588-2019)
غیر مطابقت پذیر
ہم آہنگ
-
لیکن، ہمیشہ کی طرح، باریکیاں ہیں.
PTPv1 اور PTPv2 کے درمیان عدم مطابقت کا مطلب یہ ہے کہ PTPv1 فعال آلہ PTPv2 پر چلنے والی درست گھڑی کے ساتھ مطابقت پذیر نہیں ہو سکے گا۔ وہ ہم وقت سازی کے لیے مختلف میسج فارمیٹس استعمال کرتے ہیں۔
لیکن ایک ہی نیٹ ورک پر PTPv1 والے آلات اور PTPv2 والے آلات کو یکجا کرنا اب بھی ممکن ہے۔ اس کو حاصل کرنے کے لیے، کچھ مینوفیکچررز آپ کو ایج کلاک پورٹس پر پروٹوکول ورژن منتخب کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔ یعنی، ایک باؤنڈری کلاک PTPv2 کا استعمال کرتے ہوئے ہم وقت سازی کر سکتی ہے اور پھر بھی PTPv1 اور PTPv2 دونوں کا استعمال کرتے ہوئے اس سے جڑی دوسری گھڑیوں کو ہم آہنگ کر سکتی ہے۔
پی ٹی پی ڈیوائسز۔ وہ کیا ہیں اور کیسے مختلف ہیں؟
IEEE 1588v2 معیار کئی قسم کے آلات کو بیان کرتا ہے۔ ان سب کو ٹیبل میں دکھایا گیا ہے۔
آلات پی ٹی پی کا استعمال کرتے ہوئے LAN پر ایک دوسرے کے ساتھ بات چیت کرتے ہیں۔
پی ٹی پی ڈیوائسز کو کلاک کہتے ہیں۔ تمام گھڑیاں گرینڈ ماسٹر گھڑی سے صحیح وقت لیتی ہیں۔
گھڑیوں کی 5 اقسام ہیں:
گرینڈ ماسٹر گھڑی
درست وقت کا بنیادی ذریعہ۔ اکثر جی پی ایس کو جوڑنے کے لیے ایک انٹرفیس سے لیس ہوتا ہے۔
عام گھڑی
ایک واحد بندرگاہ والا آلہ جو ماسٹر (ماسٹر کلاک) یا غلام (غلام گھڑی) ہو سکتا ہے
ماسٹر کلاک (ماسٹر)
وہ عین وقت کا ذریعہ ہیں جس کے ذریعہ دوسری گھڑیاں ہم آہنگ ہوتی ہیں۔
غلام گھڑی
اختتامی آلہ جو ماسٹر کلاک سے مطابقت پذیر ہے۔
باؤنڈری کلاک
ایک آلہ جس میں متعدد بندرگاہیں ہوں جو مالک یا غلام ہو سکتی ہیں۔
یعنی یہ گھڑیاں اعلیٰ ماسٹر کلاک سے ہم آہنگ ہو سکتی ہیں اور کمتر غلام گھڑیوں کو ہم آہنگ کر سکتی ہیں۔
آخر سے آخر تک شفاف گھڑی
متعدد بندرگاہوں والا آلہ جو نہ تو ماسٹر کلاک ہے اور نہ ہی غلام۔ یہ دو گھڑیوں کے درمیان پی ٹی پی ڈیٹا منتقل کرتا ہے۔
ڈیٹا منتقل کرتے وقت، شفاف گھڑی تمام PTP پیغامات کو درست کرتی ہے۔
منتقلی پیغام کے ہیڈر میں اصلاحی فیلڈ میں اس ڈیوائس پر تاخیر کا وقت شامل کرنے سے اصلاح ہوتی ہے۔
پیئر ٹو پیئر شفاف گھڑی
متعدد بندرگاہوں والا آلہ جو نہ تو ماسٹر کلاک ہے اور نہ ہی غلام۔
یہ دو گھڑیوں کے درمیان پی ٹی پی ڈیٹا منتقل کرتا ہے۔
ڈیٹا منتقل کرتے وقت، شفاف گھڑی تمام PTP پیغامات کی مطابقت پذیری اور فالو_اپ کو درست کرتی ہے (ان کے بارے میں مزید ذیل میں)۔
تصحیح ٹرانسمیٹڈ پیکٹ کے تصحیح فیلڈ میں ٹرانسمیٹنگ ڈیوائس پر تاخیر اور ڈیٹا ٹرانسمیشن چینل میں تاخیر کو شامل کرکے حاصل کی جاتی ہے۔
مینجمنٹ نوڈ
ایک آلہ جو دوسری گھڑیوں کی تشکیل اور تشخیص کرتا ہے۔
ماسٹر اور غلام گھڑیاں PTP پیغامات میں ٹائم اسٹیمپ کا استعمال کرتے ہوئے مطابقت پذیر ہیں۔ پی ٹی پی پروٹوکول میں دو قسم کے پیغامات ہیں:
- ایونٹ کے پیغامات مطابقت پذیر پیغامات ہیں جن میں پیغام بھیجے جانے کے وقت اور موصول ہونے کے وقت ٹائم اسٹیمپ بنانا شامل ہے۔
- عام پیغامات - ان پیغامات میں ٹائم اسٹیمپ کی ضرورت نہیں ہوتی ہے، لیکن متعلقہ پیغامات کے لیے ٹائم اسٹیمپ ہو سکتے ہیں۔
ایونٹ کے پیغامات
عام پیغامات
ہم وقت ساز کریں
Delay_Req
Pdelay_Req
Pdelay_Resp
اعلان کریں
فالو_اپ
Delay_Resp
Pdelay_Resp_Follow_Up
مینجمنٹ
سگنلنگ
تمام قسم کے پیغامات پر ذیل میں مزید تفصیل سے بات کی جائے گی۔
مطابقت پذیری کے بنیادی مسائل
جب ہم وقت سازی کا پیکٹ مقامی نیٹ ورک پر منتقل ہوتا ہے، تو اسے سوئچ اور ڈیٹا لنک میں تاخیر ہوتی ہے۔ کوئی بھی سوئچ تقریباً 10 مائیکرو سیکنڈز کی تاخیر پیدا کرے گا، جو PTPv2 کے لیے ناقابل قبول ہے۔ سب کے بعد، ہمیں حتمی ڈیوائس پر 1 μs کی درستگی حاصل کرنے کی ضرورت ہے۔ (یہ ہے اگر ہم توانائی کے بارے میں بات کر رہے ہیں۔ دیگر ایپلی کیشنز کو زیادہ درستگی کی ضرورت ہو سکتی ہے۔)
IEEE 1588v2 کئی آپریٹنگ الگورتھم کی وضاحت کرتا ہے جو آپ کو وقت کی تاخیر کو ریکارڈ کرنے اور اسے درست کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔
کام الگورتھم
عام آپریشن کے دوران، پروٹوکول دو مراحل میں کام کرتا ہے۔
- مرحلہ 1 - "ماسٹر کلاک - غلام گھڑی" کے درجہ بندی کا قیام۔
- فیز 2 - اینڈ ٹو اینڈ یا پیئر ٹو پیئر میکانزم کا استعمال کرتے ہوئے کلاک سنکرونائزیشن۔
مرحلہ 1 - ماسٹر-غلام کے درجہ بندی کا قیام
ریگولر یا ایج کلاک کی ہر بندرگاہ میں ریاستوں کی ایک خاص تعداد ہوتی ہے (غلام گھڑی اور ماسٹر کلاک)۔ معیار ان ریاستوں کے درمیان منتقلی الگورتھم کو بیان کرتا ہے۔ پروگرامنگ میں، ایسے الگورتھم کو محدود ریاستی مشین یا ریاستی مشین کہا جاتا ہے (مزید تفصیلات وکی میں)۔
یہ ریاستی مشین دو گھڑیوں کو جوڑنے پر ماسٹر سیٹ کرنے کے لیے بہترین ماسٹر کلاک الگورتھم (BMCA) کا استعمال کرتی ہے۔
یہ الگورتھم گھڑی کو گرینڈ ماسٹر واچ کی ذمہ داریاں سنبھالنے کی اجازت دیتا ہے جب اپ اسٹریم گرینڈ ماسٹر گھڑی GPS سگنل کھو دیتی ہے، آف لائن ہو جاتی ہے، وغیرہ۔
بی ایم سی اے کے مطابق ریاستی تبدیلیوں کا خلاصہ درج ذیل خاکہ میں کیا گیا ہے:
"تار" کے دوسرے سرے پر گھڑی کے بارے میں معلومات ایک خصوصی پیغام میں بھیجی جاتی ہیں (پیغام کا اعلان کریں)۔ یہ معلومات موصول ہونے کے بعد، ریاستی مشین کا الگورتھم چلتا ہے اور یہ دیکھنے کے لیے موازنہ کیا جاتا ہے کہ کون سی گھڑی بہتر ہے۔ بہترین گھڑی پر بندرگاہ ماسٹر واچ بن جاتی ہے۔
نیچے دیے گئے خاکے میں ایک سادہ درجہ بندی دکھائی گئی ہے۔ راستے 1, 2, 3, 4, 5 میں ایک شفاف گھڑی ہوسکتی ہے، لیکن وہ ماسٹر کلاک - غلام گھڑی کے درجہ بندی کو قائم کرنے میں حصہ نہیں لیتے ہیں۔
فیز 2 - ریگولر اور ایج کلاک کو سنکرونائز کریں۔
"ماسٹر کلاک - سلیو کلاک" کا درجہ بندی قائم کرنے کے فوراً بعد، ریگولر اور باؤنڈری کلاک کی ہم آہنگی کا مرحلہ شروع ہوتا ہے۔
مطابقت پذیری کے لیے، ماسٹر کلاک غلام گھڑیوں کو ٹائم اسٹیمپ پر مشتمل ایک پیغام بھیجتا ہے۔
ماسٹر گھڑی ہو سکتی ہے:
- واحد مرحلہ؛
- دو مرحلے
سنگل سٹیج گھڑیاں مطابقت پذیری کے لیے ایک Sync پیغام بھیجتی ہیں۔
دو مرحلے والی گھڑی مطابقت پذیری کے لیے دو پیغامات استعمال کرتی ہے - Sync اور Follow_Up۔
ہم وقت سازی کے مرحلے کے لیے دو میکانزم استعمال کیے جا سکتے ہیں:
- تاخیر کی درخواست کے جواب کا طریقہ کار۔
- پیر میں تاخیر کی پیمائش کا طریقہ کار۔
سب سے پہلے، آئیے ان میکانزم کو آسان ترین صورت میں دیکھیں - جب شفاف گھڑیاں استعمال نہیں کی جاتی ہیں۔
تاخیر کی درخواست کے جواب کا طریقہ کار
میکانزم میں دو مراحل شامل ہیں:
- ماسٹر کلاک اور غلام گھڑی کے درمیان پیغام کی ترسیل میں تاخیر کی پیمائش۔ تاخیر کی درخواست کے جواب کے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے انجام دیا گیا۔
- درست وقت کی شفٹ کی اصلاح کی جاتی ہے۔
تاخیر کی پیمائش
t1 - ماسٹر کلاک کے ذریعے Sync پیغام بھیجنے کا وقت؛ t2 - غلام گھڑی کے ذریعہ مطابقت پذیری کے پیغام کے استقبال کا وقت؛ t3 - غلام گھڑی کے ذریعہ تاخیر کی درخواست (Delay_Req) بھیجنے کا وقت؛ t4 - ماسٹر کلاک کے ذریعہ Delay_Req استقبالیہ کا وقت۔
جب غلام گھڑی t1، t2، t3 اور t4 کے اوقات کو جانتی ہے، تو یہ مطابقت پذیری کے پیغام (tmpd) کو منتقل کرتے وقت اوسط تاخیر کا حساب لگا سکتی ہے۔ اس کا حساب درج ذیل ہے:
Sync اور Follow_Up پیغام کو منتقل کرتے وقت، آقا سے غلام تک وقت کی تاخیر کا حساب لگایا جاتا ہے - t-ms۔
Delay_Req اور Delay_Resp پیغامات کی ترسیل کرتے وقت، غلام سے آقا تک کی تاخیر کا حساب لگایا جاتا ہے - t-sm۔
اگر ان دو قدروں کے درمیان کچھ توازن پیدا ہو جائے تو عین وقت کے انحراف کو درست کرنے میں ایک خامی ظاہر ہوتی ہے۔ غلطی اس حقیقت کی وجہ سے ہوئی ہے کہ حسابی تاخیر t-ms اور t-sm تاخیر کی اوسط ہے۔ اگر تاخیر ایک دوسرے کے برابر نہیں ہے، تو ہم وقت کو درست طریقے سے ایڈجسٹ نہیں کریں گے۔
وقت کی تبدیلی کی اصلاح
ایک بار جب ماسٹر گھڑی اور غلام گھڑی کے درمیان تاخیر معلوم ہو جاتی ہے، غلام گھڑی وقت کی اصلاح کرتی ہے۔
غلام گھڑیاں مالک سے غلام گھڑیوں میں پیکٹ منتقل کرتے وقت درست وقت کا حساب لگانے کے لیے Sync پیغام اور ایک اختیاری Follow_Up پیغام کا استعمال کرتی ہیں۔ شفٹ کا حساب درج ذیل فارمولے سے کیا جاتا ہے۔
پیر میں تاخیر کی پیمائش کا طریقہ کار
یہ طریقہ کار ہم آہنگی کے لیے دو مراحل کا بھی استعمال کرتا ہے:
- آلات تمام بندرگاہوں کے ذریعے تمام پڑوسیوں کے لیے وقت کی تاخیر کی پیمائش کرتے ہیں۔ ایسا کرنے کے لیے وہ ہم مرتبہ تاخیر کا طریقہ کار استعمال کرتے ہیں۔
- درست وقت کی تبدیلی کی اصلاح۔
پیئر ٹو پیئر موڈ کو سپورٹ کرنے والے آلات کے درمیان تاخیر کی پیمائش کرنا
پیر ٹو پیئر میکانزم کو سپورٹ کرنے والی بندرگاہوں کے درمیان تاخیر کو درج ذیل پیغامات کا استعمال کرتے ہوئے ماپا جاتا ہے:
جب پورٹ 1 t1، t2، t3 اور t4 کے اوقات کو جانتا ہے، تو یہ اوسط تاخیر (tmld) کا حساب لگا سکتا ہے۔ اس کا حساب درج ذیل فارمولے سے کیا جاتا ہے۔
پورٹ پھر اس قدر کا استعمال کرتا ہے جب ہر Sync پیغام یا اختیاری Follow_Up پیغام کے لیے ایڈجسٹمنٹ فیلڈ کا حساب لگاتا ہے جو ڈیوائس سے گزرتا ہے۔
کل تاخیر اس ڈیوائس کے ذریعے ٹرانسمیشن کے دوران ہونے والی تاخیر، ڈیٹا چینل کے ذریعے ٹرانسمیشن کے دوران اوسط تاخیر اور اس پیغام میں پہلے سے موجود تاخیر کے برابر ہوگی، جو اپ اسٹریم ڈیوائسز پر فعال ہے۔
پیغامات Pdelay_Req، Pdelay_Resp اور اختیاری Pdelay_Resp_Follow_Up آپ کو ماسٹر سے غلام اور غلام سے ماسٹر تک تاخیر حاصل کرنے کی اجازت دیتے ہیں (سرکلر)۔
ان دونوں قدروں کے درمیان کوئی بھی توازن ٹائم آفسیٹ درستگی کی غلطی کو متعارف کرائے گا۔
درست وقت کی تبدیلی کو ایڈجسٹ کرنا
غلام گھڑیاں ایک پیکٹ کو ماسٹر سے غلام گھڑیوں میں منتقل کرتے وقت درست وقت کا حساب لگانے کے لیے Sync میسج اور ایک اختیاری Follow_Up پیغام کا استعمال کرتی ہیں۔ شفٹ کا حساب درج ذیل فارمولے سے کیا جاتا ہے۔
پیئر ٹو پیئر میکانزم کی ایڈجسٹمنٹ کے فوائد - ہر Sync یا Follow_Up پیغام کے وقت میں تاخیر کا حساب لگایا جاتا ہے کیونکہ یہ نیٹ ورک میں منتقل ہوتا ہے۔ نتیجتاً، ٹرانسمیشن کے راستے کو تبدیل کرنے سے کسی بھی طرح سے ایڈجسٹمنٹ کی درستگی متاثر نہیں ہوگی۔
اس میکانزم کا استعمال کرتے وقت، وقت کی مطابقت پذیری کے لیے مطابقت پذیری پیکٹ کے ذریعے طے شدہ راستے پر وقت کی تاخیر کا حساب لگانے کی ضرورت نہیں ہوتی، جیسا کہ بنیادی تبادلے میں کیا جاتا ہے۔ وہ. Delay_Req اور Delay_Resp پیغامات نہیں بھیجے جاتے ہیں۔ اس طریقہ میں، آقا اور غلام گھڑیوں کے درمیان تاخیر کا خلاصہ ہر Sync یا Follow_Up پیغام کے ایڈجسٹمنٹ فیلڈ میں کیا جاتا ہے۔
ایک اور فائدہ یہ ہے کہ ماسٹر کلاک کو Delay_Req پیغامات پر کارروائی کرنے کی ضرورت سے نجات مل جاتی ہے۔
شفاف گھڑیوں کے آپریٹنگ موڈز
اس کے مطابق، یہ سادہ مثالیں تھیں۔ اب فرض کریں کہ سوئچز مطابقت پذیری کے راستے پر ظاہر ہوتے ہیں۔
اگر آپ PTPv2 سپورٹ کے بغیر سوئچ استعمال کرتے ہیں، تو ہم وقت سازی پیکٹ سوئچ پر تقریباً 10 μs تک تاخیر کا شکار ہو جائے گا۔
PTPv2 کو سپورٹ کرنے والے سوئچز کو IEEE 1588v2 اصطلاحات میں شفاف گھڑیاں کہتے ہیں۔ شفاف گھڑیاں ماسٹر کلاک سے ہم آہنگ نہیں ہوتی ہیں اور "ماسٹر کلاک - سلیو کلاک" کے درجہ بندی میں حصہ نہیں لیتی ہیں، لیکن ہم وقت سازی کے پیغامات کو منتقل کرتے وقت انہیں یاد رہتا ہے کہ ان کے ذریعے پیغام میں کتنی دیر ہوئی تھی۔ یہ آپ کو وقت کی تاخیر کو ایڈجسٹ کرنے کی اجازت دیتا ہے۔
شفاف گھڑیاں دو طریقوں میں کام کر سکتی ہیں:
- آخر سے آخر تک.
- پیر پیر.
اینڈ ٹو اینڈ (E2E)
E2E شفاف گھڑی تمام بندرگاہوں پر پیغامات کی مطابقت پذیری اور اس کے ساتھ فالو_اپ پیغامات کو نشر کرتی ہے۔ یہاں تک کہ وہ جو کچھ پروٹوکولز (مثال کے طور پر، RSTP) کے ذریعے مسدود ہیں۔
سوئچ ٹائم اسٹیمپ کو یاد رکھتا ہے جب پورٹ پر Sync پیکٹ (Follow_Up) موصول ہوا تھا اور جب اسے پورٹ سے بھیجا گیا تھا۔ ان دو ٹائم اسٹیمپس کی بنیاد پر، سوئچ کو پیغام پر کارروائی کرنے میں لگنے والے وقت کا حساب لگایا جاتا ہے۔ معیاری میں، اس وقت کو رہائش کا وقت کہا جاتا ہے۔
پروسیسنگ کا وقت Sync (ایک قدمی گھڑی) یا Follow_Up (دو قدمی گھڑی) پیغام کے اصلاحی فیلڈ میں شامل کیا جاتا ہے۔
E2E شفاف گھڑی سوئچ سے گزرنے والے Sync اور Delay_Req پیغامات کے پروسیسنگ کے وقت کی پیمائش کرتی ہے۔ لیکن یہ سمجھنا ضروری ہے کہ ماسٹر کلاک اور غلام گھڑی کے درمیان وقت کی تاخیر کا حساب تاخیر کی درخواست کے جواب کے طریقہ کار سے کیا جاتا ہے۔ اگر ماسٹر کلاک بدل جاتا ہے یا ماسٹر کلاک سے غلام گھڑی کا راستہ بدل جاتا ہے، تو تاخیر دوبارہ ناپی جاتی ہے۔ یہ نیٹ ورک کی تبدیلیوں کی صورت میں منتقلی کا وقت بڑھاتا ہے۔
P2P شفاف گھڑی، کسی پیغام کو پروسیس کرنے کے لیے سوئچ میں لگنے والے وقت کی پیمائش کرنے کے علاوہ، پڑوسی لیٹینسی میکانزم کا استعمال کرتے ہوئے اپنے قریبی پڑوسی سے ڈیٹا لنک پر تاخیر کی پیمائش کرتی ہے۔
دونوں سمتوں میں ہر لنک پر تاخیر کی پیمائش کی جاتی ہے، بشمول وہ لنکس جو کچھ پروٹوکول (جیسے RSTP) کے ذریعہ مسدود ہیں۔ اگر گرینڈ ماسٹر کلاک یا نیٹ ورک ٹوپولوجی تبدیل ہوتی ہے تو یہ آپ کو مطابقت پذیری کے راستے میں نئی تاخیر کا فوری حساب لگانے کی اجازت دیتا ہے۔
Sync یا Follow_Up پیغامات بھیجتے وقت سوئچ اور لیٹنسی کے ذریعے میسج پروسیسنگ کا وقت جمع ہوتا ہے۔
PTPv2 کی قسمیں سوئچ کے ذریعے سپورٹ کرتی ہیں۔
سوئچز PTPv2 کی حمایت کر سکتے ہیں:
- پروگرام کے لحاظ سے؛
- ہارڈ ویئر
سافٹ ویئر میں PTPv2 پروٹوکول کو لاگو کرتے وقت، سوئچ فرم ویئر سے ٹائم اسٹیمپ کی درخواست کرتا ہے۔ مسئلہ یہ ہے کہ فرم ویئر سائیکل سے کام کرتا ہے، اور آپ کو اس وقت تک انتظار کرنا پڑے گا جب تک کہ یہ موجودہ سائیکل مکمل نہیں کر لیتا، پروسیسنگ کی درخواست لیتا ہے اور اگلے سائیکل کے بعد ٹائم اسٹیمپ جاری کرتا ہے۔ اس میں بھی وقت لگے گا، اور ہمیں تاخیر ہو جائے گی، حالانکہ PTPv2 کے لیے سافٹ ویئر سپورٹ کے بغیر اتنا اہم نہیں۔
PTPv2 کے لیے صرف ہارڈویئر سپورٹ ہی آپ کو مطلوبہ درستگی برقرار رکھنے کی اجازت دیتا ہے۔ اس صورت میں، ٹائم سٹیمپ ایک خصوصی ASIC کے ذریعہ جاری کیا جاتا ہے، جو بندرگاہ پر نصب ہوتا ہے۔
پیغام کی شکل
تمام پی ٹی پی پیغامات درج ذیل فیلڈز پر مشتمل ہیں:
- ہیڈر - 34 بائٹس۔
- باڈی - سائز پیغام کی قسم پر منحصر ہے۔
- لاحقہ اختیاری ہے۔
ہیڈر
ہیڈر فیلڈ تمام PTP پیغامات کے لیے یکساں ہے۔ اس کا سائز 34 بائٹس ہے۔
ہیڈر فیلڈ فارمیٹ:
پیغام کی قسم - پیغامات کی ترسیل کی قسم پر مشتمل ہے، مثال کے طور پر Sync، Delay_Req، PDelay_Req، وغیرہ۔
پیغام کی لمبائی - پی ٹی پی پیغام کے پورے سائز پر مشتمل ہے، بشمول ہیڈر، باڈی اور لاحقہ (لیکن پیڈنگ بائٹس کو چھوڑ کر)۔
ڈومین نمبر - اس بات کا تعین کرتا ہے کہ پیغام کس PTP ڈومین سے تعلق رکھتا ہے۔
ڈومین۔ - یہ کئی مختلف گھڑیاں ہیں جو ایک منطقی گروپ میں جمع کی جاتی ہیں اور ایک ماسٹر کلاک سے ہم آہنگ ہوتی ہیں، لیکن ضروری نہیں کہ کسی مختلف ڈومین سے تعلق رکھنے والی گھڑیوں کے ساتھ مطابقت پذیر ہوں۔
پرچم - اس فیلڈ میں پیغام کی حیثیت کی شناخت کے لیے مختلف جھنڈے شامل ہیں۔
اصلاح کا میدان - نینو سیکنڈ میں تاخیر کا وقت شامل ہے۔ تاخیر کے وقت میں شفاف گھڑی کے ذریعے ٹرانسمیشن کرتے وقت تاخیر شامل ہوتی ہے، نیز پیئر ٹو پیئر موڈ استعمال کرتے وقت چینل کے ذریعے ترسیل میں تاخیر شامل ہوتی ہے۔
sourcePortIdentity - اس فیلڈ میں یہ معلومات موجود ہے کہ یہ پیغام اصل میں کس پورٹ سے بھیجا گیا تھا۔
sequenceID - انفرادی پیغامات کے لیے ایک شناختی نمبر پر مشتمل ہے۔
کنٹرول فیلڈ - آرٹفیکٹ فیلڈ =) یہ معیار کے پہلے ورژن سے باقی ہے اور اس پیغام کی قسم کے بارے میں معلومات پر مشتمل ہے۔ بنیادی طور پر میسج ٹائپ جیسا ہی ہے، لیکن کم اختیارات کے ساتھ۔
logMessageInterval - اس فیلڈ کا تعین پیغام کی قسم سے ہوتا ہے۔
جسم
جیسا کہ اوپر بحث کی گئی ہے، پیغامات کی کئی اقسام ہیں۔ یہ اقسام ذیل میں بیان کی گئی ہیں:
اعلانیہ پیغام
اعلان پیغام کا استعمال اسی ڈومین کے اندر موجود دیگر گھڑیوں کو اس کے پیرامیٹرز کے بارے میں "بتانے" کے لیے کیا جاتا ہے۔ یہ پیغام آپ کو ماسٹر کلاک - غلام گھڑی کا درجہ بندی ترتیب دینے کی اجازت دیتا ہے۔
پیغام کو مطابقت پذیر بنائیں
مطابقت پذیری کا پیغام ماسٹر کلاک کے ذریعہ بھیجا جاتا ہے اور اس میں مطابقت پذیری کے پیغام کے تخلیق ہونے کے وقت ماسٹر کلاک کا وقت ہوتا ہے۔ اگر ماسٹر کلاک دو مرحلے کی ہے، تو Sync پیغام میں ٹائم اسٹیمپ کو 0 پر سیٹ کیا جائے گا، اور موجودہ ٹائم اسٹیمپ متعلقہ Follow_Up پیغام میں بھیجا جائے گا۔ مطابقت پذیری کا پیغام تاخیر کی پیمائش کے دونوں میکانزم کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
پیغام ملٹی کاسٹ کے ذریعے منتقل کیا جاتا ہے۔ اختیاری طور پر آپ یونی کاسٹ استعمال کر سکتے ہیں۔
Delay_Req پیغام
Delay_Req پیغام کا فارمیٹ Sync پیغام سے مماثل ہے۔ غلام گھڑی Delay_Req بھیجتی ہے۔ اس میں وہ وقت ہوتا ہے جب غلام گھڑی کے ذریعے Delay_Req بھیجا گیا تھا۔ یہ پیغام صرف تاخیر کی درخواست کے جواب کے طریقہ کار کے لیے استعمال ہوتا ہے۔
پیغام ملٹی کاسٹ کے ذریعے منتقل کیا جاتا ہے۔ اختیاری طور پر آپ یونی کاسٹ استعمال کر سکتے ہیں۔
فالو_اپ پیغام
فالو_اپ پیغام اختیاری طور پر ماسٹر کلاک کے ذریعے بھیجا جاتا ہے اور اس میں بھیجنے کا وقت ہوتا ہے۔ پیغامات کی مطابقت پذیری کریں۔ ماسٹر صرف دو مراحل کی ماسٹر گھڑیاں فالو_اپ پیغام بھیجتی ہیں۔
فالو_ اپ میسج تاخیر کی پیمائش کے دونوں میکانزم کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
پیغام ملٹی کاسٹ کے ذریعے منتقل کیا جاتا ہے۔ اختیاری طور پر آپ یونی کاسٹ استعمال کر سکتے ہیں۔
Delay_Resp پیغام
Delay_Resp پیغام ماسٹر کلاک کے ذریعے بھیجا جاتا ہے۔ اس میں وہ وقت ہوتا ہے جب ماسٹر کلاک کو Delay_Req موصول ہوا تھا۔ یہ پیغام صرف تاخیر کی درخواست کے جواب کے طریقہ کار کے لیے استعمال ہوتا ہے۔
پیغام ملٹی کاسٹ کے ذریعے منتقل کیا جاتا ہے۔ اختیاری طور پر آپ یونی کاسٹ استعمال کر سکتے ہیں۔
Pdelay_Req پیغام
Pdelay_Req پیغام ایک ڈیوائس کے ذریعے بھیجا جاتا ہے جو تاخیر کی درخواست کرتا ہے۔ اس میں اس ڈیوائس کے پورٹ سے پیغام بھیجے جانے کا وقت ہوتا ہے۔ Pdelay_Req صرف پڑوسی تاخیر کی پیمائش کے طریقہ کار کے لیے استعمال ہوتا ہے۔
Pdelay_Resp پیغام
Pdelay_Resp پیغام ایک ایسے آلے کے ذریعے بھیجا جاتا ہے جسے تاخیر کی درخواست موصول ہوئی ہے۔ اس میں اس ڈیوائس کے ذریعے Pdelay_Req پیغام موصول ہونے کا وقت شامل ہے۔ Pdelay_Resp پیغام صرف پڑوسی تاخیر کی پیمائش کے طریقہ کار کے لیے استعمال ہوتا ہے۔
پیغام Pdelay_Resp_Follow_Up
Pdelay_Resp_Follow_Up پیغام اختیاری طور پر اس ڈیوائس کے ذریعے بھیجا جاتا ہے جسے تاخیر کی درخواست موصول ہوئی ہے۔ اس میں اس ڈیوائس کے ذریعے Pdelay_Req پیغام موصول ہونے کا وقت شامل ہے۔ Pdelay_Resp_Follow_Up پیغام صرف دو مرحلے کی ماسٹر گھڑیوں کے ذریعے بھیجا جاتا ہے۔
اس پیغام کو ٹائم اسٹیمپ کے بجائے عملدرآمد کے وقت کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ عملدرآمد کا وقت Pdelay-Req موصول ہونے سے لے کر Pdelay_Resp بھیجنے تک کا وقت ہے۔
Pdelay_Resp_Follow_Up صرف پڑوسی تاخیر کی پیمائش کے طریقہ کار کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔
انتظامی پیغامات
ایک یا زیادہ گھڑیوں اور کنٹرول نوڈ کے درمیان معلومات کی منتقلی کے لیے PTP کنٹرول پیغامات کی ضرورت ہوتی ہے۔
LV میں منتقل کریں۔
پی ٹی پی پیغام دو سطحوں پر منتقل کیا جا سکتا ہے:
- نیٹ ورک - IP ڈیٹا کے حصے کے طور پر۔
- چینل - ایتھرنیٹ فریم کے حصے کے طور پر۔
ایتھرنیٹ پر IP پر UDP پر PTP پیغام کی ترسیل
ایتھرنیٹ پر UDP پر PTP
پروفائلز
پی ٹی پی میں بہت سارے لچکدار پیرامیٹرز ہیں جن کو ترتیب دینے کی ضرورت ہے۔ مثال کے طور پر:
- بی ایم سی اے کے اختیارات۔
- تاخیر کی پیمائش کا طریقہ کار۔
- تمام قابل ترتیب پیرامیٹرز کے وقفے اور ابتدائی اقدار وغیرہ۔
اور اس حقیقت کے باوجود کہ ہم نے پہلے کہا تھا کہ PTPv2 ڈیوائسز ایک دوسرے کے ساتھ مطابقت رکھتی ہیں، یہ سچ نہیں ہے۔ مواصلت کرنے کے لیے آلات میں ایک جیسی ترتیبات ہونی چاہئیں۔
اسی لیے نام نہاد PTPv2 پروفائلز ہیں۔ پروفائلز کنفیگر شدہ سیٹنگز اور ڈیفائنڈ پروٹوکول پابندیوں کے گروپ ہوتے ہیں تاکہ کسی مخصوص ایپلیکیشن کے لیے ٹائم سنکرونائزیشن کو لاگو کیا جا سکے۔
IEEE 1588v2 معیار خود صرف ایک پروفائل کی وضاحت کرتا ہے - "ڈیفالٹ پروفائل"۔ دیگر تمام پروفائلز مختلف تنظیموں اور انجمنوں کے ذریعہ بنائے اور بیان کیے گئے ہیں۔
مثال کے طور پر، پاور پروفائل، یا PTPv2 پاور پروفائل، پاور سسٹمز ریلےنگ کمیٹی اور IEEE پاور اینڈ انرجی سوسائٹی کی سب سٹیشن کمیٹی نے بنایا تھا۔ پروفائل خود IEEE C37.238-2011 کہلاتا ہے۔
پروفائل بیان کرتا ہے کہ پی ٹی پی کو منتقل کیا جا سکتا ہے:
- صرف L2 نیٹ ورکس کے ذریعے (یعنی ایتھرنیٹ، HSR، PRP، غیر IP)۔
- پیغامات صرف ملٹی کاسٹ براڈکاسٹ کے ذریعے منتقل کیے جاتے ہیں۔
- پیر میں تاخیر کی پیمائش کا طریقہ کار تاخیر کی پیمائش کے طریقہ کار کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔
ڈیفالٹ ڈومین 0 ہے، تجویز کردہ ڈومین 93 ہے۔
C37.238-2011 کا ڈیزائن فلسفہ اختیاری خصوصیات کی تعداد کو کم کرنا اور آلات کے درمیان قابل اعتماد تعامل اور نظام کے استحکام میں اضافہ کے لیے صرف ضروری افعال کو برقرار رکھنا تھا۔
اس کے علاوہ، پیغام کی ترسیل کی تعدد کا تعین کیا جاتا ہے:
درحقیقت، انتخاب کے لیے صرف ایک پیرامیٹر دستیاب ہے - ماسٹر کلاک کی قسم (سنگل اسٹیج یا دو اسٹیج)۔
درستگی 1 μs سے زیادہ نہیں ہونی چاہئے۔ دوسرے الفاظ میں، ایک سنگل سنکرونائزیشن پاتھ میں زیادہ سے زیادہ 15 شفاف گھڑیاں یا تین باؤنڈری کلاک ہو سکتے ہیں۔
ماخذ: www.habr.com