PTPv2

Was bedeutet PTP?

Das Precision Time Protocol (PTP) ist ein Kommunikationsprotokoll zur Synchronisation der Systemzeit verschiedener Systeme (PC, SPS, sonstige Geräte) in einem Netzwerk. Das Protokoll ist nach der Norm IEEE 1588 definiert.

In einer typischen PTP-Topologie gibt es einen Zeitmaster und ein oder mehrere Zeitslaves, welche sich auf den Master synchronisieren. Die höchste Synchronisationsgenauigkeit Software-basierter PTP-Applikationen, wie in ibaPDA, liegt bei 5 ms.

ibaPDA kann als Slave konfiguriert werden. Wenn ein ibaPDA-System als Zeitslave konfiguriert wird, synchronisiert es sich auf einen Zeitmaster im Netzwerk, sofern einer vorhanden ist.

ibaPDA unterstützt den Standard PTPv2 gemäß IEEE 1588-2008 (oder "IEEE 1588-V2"). Mit dem neuen Verfahren wird zur Verteilung der Uhrzeit im Netzwerk nur noch die Multicast-Adresse 224.0.1.129 in allen Domänen verwendet. Die Domänen-Nummer kann den Wert 0 bis 255 haben und ist Bestandteil des Zeittelegramms.

PTP-Einstellungen Zeitslave

Netzwerkschnittstelle

Wählen Sie hier die Netzwerkschnittstelle des ibaPDA-Rechners aus, die für die Zeitsynchronisation genutzt werden soll.

PTP-Domäne

Wenn Sie ibaPDA als Slave konfigurieren, stellen Sie hier die gleiche PTP-Domäne ein, auf der auch der Zeitmaster sendet.

Wenn Sie ibaPDA als Master konfigurieren, können Sie eine beliebige PTP-Domäne zwischen 0 und 255 einstellen.

Verzögerungsmodus

Die Genauigkeit des PTP-Protokolls basiert unter anderem darauf, dass die Verzögerungen, die bei der Übertragung von Informationen innerhalb eines Netzwerks immer auftreten, kontinuierlich berechnet und in die Zeitsynchronisation der Zeitslaves mit einkalkuliert werden. Zu diesem Zweck stehen zwei Methoden zur Verfügung, von denen Sie hier eine auswählen können.

• End-to-End: Bei dieser Methode wird die Verzögerung zwischen Zeitmaster und Zeitslave über den gesamten Weg durch das Netzwerk ermittelt. Dazu sendet der Slave eine "Delay request"-Nachricht an den Master, der darauf mit einer "Delay response"-Nachricht antwortet. Damit wird die Laufzeit der Nachrichten über das Netzwerk berechnet. Diese Methode ist im Prinzip für alle Netzwerke gut geeignet, auch wenn die Netzwerkkomponenten wie Switches, Hubs oder Routers nicht unbedingt PTP-konform sind. Allerdings ist die Genauigkeit, die mit der End-to-End-Methode in einem Netzwerk erreicht werden kann, nicht so hoch wie mit der Peer-to-Peer-Methode in einem Netzwerk gleicher Topologie und mit "PTP-transparent clocks". Des Weiteren erzeugt die End-to-End-Methode eine höhere Netzwerklast, insbesondere, wenn mehrere Slaves im Netzwerk sind.

• Peer-to-Peer: Bei dieser Methode wird die Verzögerung direkt zwischen den Ports benachbarter Geräte mithilfe sog. "Peer-delay-request/-response"-Nachrichten berechnet ("Verzögerung Anfrage/Antwort"). Alle Netzwerkgeräte auf dem Weg zwischen Master und Slave ermitteln jeweils die Verzögerung auf den Teilstrecken zu den Geräten, mit denen sie direkt verbunden sind, und reichen die Information weiter an das nächste Gerät. Die Gesamtverzögerung zwischen Master und Slave wird von sog. "PTP-transparent clocks" (Switch, Hub oder Router) berechnet, indem der empfangene Verzögerungswert, ergänzt um die Verzögerung, die ggf. im Gerät selbst verursacht wird, in das Korrekturfeld eines PTP-Ereignistelegramms (z. B. Sync-Telegramm) geschrieben wird. Die Peer-to-Peer-Methode kann nur bei vollständig PTP-konformen Netzwerken angewendet werden. Sie verursacht weniger Netzwerklast und ist unempfindlicher gegenüber Asymmetrien oder Veränderungen innerhalb des Netzwerks als die End-to-End-Methode.

Status

Das Statusfeld zeigt den derzeitigen Status der Zeitsynchronisation. Die Zeitsynchronisation funktioniert nur, wenn die Erfassung läuft.

Aktueller Master

Wenn ibaPDA als Slave konfiguriert ist, wird hier zur Information die IP-Adresse des Zeitmasters angezeigt.

Differenz zwischen Systemzeit und empfangener Zeit

Zyklisch wird die empfangene Zeit mit der eigenen Systemzeit verglichen und die Abweichung ermittelt. Je nachdem, ob die Differenz eher positiv oder eher negativ ist, wird eine entsprechende Frequenzanpassung des eigenen Systemtakts berechnet.

Systemtakt-Frequenzanpassung

Wert der Frequenzanpassung, die aus der Differenz zwischen Systemzeit und empfangener Zeit ermittelt wurde. Damit wird eine vor- bzw. nachgehende Systemzeituhr korrigiert.

Telegrammzähler

Diese Übersicht zeigt unterschiedliche Telegrammzähler. Es gibt einen Zähler pro Telegrammtyp. Normalerweise zählen die Zähler Sync, Announce, Verzögerung Anfrage (delay request) und Verzögerung Antwort (delay response) hoch, wenn eine Master-Slave-Verbindung besteht.