Inhaltsverzeichnis
Werbung
10 Technischer Anhang
10.5 Das Precision Time Protocol (PTP) / IEEE 1588
PTP/IEEE1588 ist ein Zeitsynchronisationsprotokoll, das Sub-Mikrosekunden-Genauigkeit über ein Standard-
Ethernet-Kabel ermöglicht. Dieser Genauigkeitsgrad wird dadurch erreicht, dass die für PTP/IEEE1588 ver-
wendeten Netzwerk-Ports mit einer sogenannten Hardware-Timestamping-Unit erweitert werden. Diese Kom-
ponente ermittelt sehr genau den Zeitpunkt, zu dem ein PTP Netzwerkpaket versendet bzw. empfangen wurde.
Das auf Multicast- oder Unicast Paketen basierende Netzwerkprotokoll berücksichtigt diese Zeitstempel bei der
Kompensation der Laufzeiten von Synchronisationspaketen und erreicht so die oben angegebene Genauigkeit.
Anders als z.B. NTP gibt es bei PTP lediglich eine Zeitquelle. Die sogenannte Grandmaster Clock ist der
einzige Zeitgeber und wird von allen PTP Clients (Slave Clocks) als Zeitquelle verwendet. Sind zwei oder mehr
Grandmaster Clocks in einem Netzwerk vorhanden, wird mittels eines im Standard festgelegten Algorithmus
ermittelt, wer als Grandmaster Clock verwendet wird. Dieser „Best Master Clock" (BMC) Algorithmus ist bei
allen PTP Systemen identisch, daher werden alle PTP/IEEE1588 konformen Systeme die gleiche Grandmas-
ter Clock auswählen. Die verbleibenden nicht ausgewählten Grandmaster Clocks gehen in den sogenannten
Passiv-Modus und senden keine Synchronisationspakete, solange die aktive Grandmaster Clock diese „Sync-
Messages" versendet.
Die verwendete Netzwerk-Infrastruktur ist von entscheidender Bedeutung und nimmt großen Einfluss auf die
erreichbare Genauigkeit eines PTP/IEEE1588 Netzwerks. Bei asymmetrischen Laufzeiten verschlechtert sich
die Genauigkeit, daher sind Standard-Switche nicht so sehr für den Einsatz in PTP-Netzwerken geeignet.
Die Store-And-Forward Technologie dieser Geräte läßt die Durchlaufzeiten der Netzwerkpakete lastabhängig
teilweise dramatisch schwanken und erschwert dadurch die Laufzeit-Kompensation erheblich. Durch Einsatz
des HQ-Filters (siehe entsprechendes Kapitel) können diese Schwankungen eliminiert werden. Einfache Hubs
mit zumindest fixen Durchleitzeiten dagegen stellen kein Problem dar. In größeren Netzwerken helfen spezielle
Switches mit PTP/IEEE1588 Funktionalität dabei, die möglichen Genauigkeitsklassen zu erreichen. Diese Kom-
ponenten fungieren als sogenannte „Boundary Clocks" (BC) oder „Transparent Clocks" (TC) und gleichen die
internen Laufzeiten durch eigene Timestamping-Units aus, in dem sie im „Boundary Clock"-Modus gegenüber
der Grandmaster Clock als Slave (Client) agieren und den angeschlossenen Slaves selbst als Grandmaster er-
scheinen. Im „Transparent Clock"-Modus wird dem Sync-Paket beim Durchlaufen des Switches die Verweildauer
(„Residence Time") innerhalb des Switctes als Korrekturwert mitgegeben. Intern wird die Zeitskala TAI (siehe
Zeitskala in Global Parameters) verwendet.
microSync
Datum: 11. August 2022
195
Werbung
Inhaltsverzeichnis
