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27 www computerautomation de ● 12 20 -Serie dung bekannt sein Hierzu wird zuerst die Latenz Delay zwischen zwei PTP-Knoten bestimmt wofür ein Mechanismus auf Basis sogenannter Peer Delay Messages P2P zum Einsatz kommt Mit dem Wissen über die Latenz kann nun der eigentliche Phasenfehler Offset mittels zeitgestempelter Nachrichten bestimmt werden Durch aufeinanderfolgende Messung erfolgt noch die Bestimmung des Frequenzfehlers der Drift Wie im einzelnen Parameter Delay Phasenfehler und Drift bestimmt werden ist im Standard definiert Wie die gemessenen Phasen und Frequenzfehler ausgeglichen werden ist nicht im Standard definiert und implementierungsspezifisch Dies kann sprunghaft oder durch ausgereifte Regelungsalgorithmen erfolgen Die Qualität der Synchronisation Die erreichbare Genauigkeit hängt stark von der Stabilität der Zeitquelle der Topologie und der daraus folgenden Anzahl an Hierarchien im PTP-Synchronisationsbaum ab Dazu kommt ebenfalls der zu erwartende systembedingte Fehler pro Knoten in der Hierarchie ZeitstempelGranularität Aufenthaltsdauer OszillatorStabilität Und schlussendlich hängt die Genauigkeit natürlich von der Implementation des zu synchronisierenden Endknotens ab Zeitstempel-Granularität Filterund Regel-Parameter OszillatorStabilität Aus der Synchronisationshierarchie in Bild 1 ist ersichtlich dass mit zunehmender Zahl an Ebenen Hops zwischen der Zeitquelle und Zeitsenke die erreichbare Genauigkeit abnimmt Dies ist hauptsächlich der Zeitstempel-Genauigkeit in den einzelnen Hops und den darauf basierenden Berechnungen sowie der Stabilität der Oszillatoren geschuldet Grundsätzlich legt PTP nicht fest wie ein Zeitstempel eines Pakets genommen wird jedoch legt es fest wann ein Zeitstempel genommen wird Dies ist genau dann wenn der StartofFrame-Delimiter SFD das Kabel am jeweiligen Knoten verlässt beziehungsweise erreicht Wie es nun zu den entsprechenden Zeitstempeln kommt ist implementationsabhängig Zudem gibt es verschiedene Ebenen wo Zeitstempel genommen werden können Bild 2 In den unteren Ebenen erfolgt die Zeitstempelung dabei in Hardware in den oberen in Software Vereinfacht gesagt gilt je höher die Schicht im OSI Model desto fehlerbehafteter ist der Zeitstempel Um eine Synchronisationsgenauigkeit <1 μs zu erreichen ist eine Hardware-Unterstützung notwendig Dies gilt auch weil der Zeitstempel nur einer von drei entscheidenden Teilen ist welcher für hochgenaue Synchronisation und deren Nutzen nötig ist Die Zeitstempel basieren schlussendlich auf einer Zeit welche entsprechend in Phase und Frequenz angepasst werden muss was den zweiten entscheidenden Teil darstellt eine anpassbare Uhr Je genauer die Uhr geregelt werden kann desto genauer sind schlussendlich die Zeitstempel und dementsprechend auch wieder die Berechnungen der neuen Regelparameter Die Genauigkeit der Regelung hängt in dem Zusammenhang aber auch sehr stark von der Oszillator-Stabilität der Taktquelle für die Uhr ab Es bringt also nichts wenn die Frequenz der Uhr mit einer Auflösung von etwa 1 ppb 1 ns s geregelt wird die Taktquelle aber einen Jitter von 10 ppm hat 10 μs s hat Glücklicherweise sind auch viele lowcost KristallOszillatoren mit 50 ppm bei konstanter Temperatur Vibration sehr frequenzstabil <10 ppb Der absolute Frequenzfehler ist hier irrelevant da dieser einfach weggeregelt werden kann Es geht hier also rein um die Frequenzstabilität Um mit weniger stabilen Oszillatoren eine passable Genauigkeit zu erreichen kann die Frame-Rate erhöht werden Dies führt dazu dass ein Knoten öfters nachregeln kann und entsprechend weniger weit wegdriftet als bei niedrigeren Raten dies jedoch auf Kosten der Netzwerklast Das dritte und letzte entscheidende Puzzleteil ist die Möglichkeit Bild Computer&AUTOMATION Bild 2 Zeitstempel-Ungenauigkeit auf verschiedenen Ebenen des Netzwerk-Stacks