TECHNOLOGIE, PRODUKTY – INFORMACJE FIRMOWE
Rysunek 3. Synchronizacja zegara poprzez mechanizm PTP
2. clockClass lokalnego zegara: jest to ustawienie atrybutu lokalnego zegara, które ogranicza stany, do których może wejść. Mniejsza wartość oznacza, że zegar jest bardziej stabilny. clockClass określa, jaką rolę może pełnić zegar. Po podjęciu decyzji BMCA zegar wejdzie w odpowiedni stan. Wiadomość Announce jest wysyłana okresowo z zegara Grandmaster, dzięki czemu BMCA jest stale wykonywane na wszystkich zegarach, a stan zegara będzie się dynamicznie zmieniał, zarówno w zależności od stanu sieci, jak i własnych ustawień. W przypadku błędnej konfiguracji lub awarii, która powoduje, że więcej niż jeden Master przesyła komunikaty PTP, zegar podrzędny może użyć reguły BMCA, aby zdecydować, który Master jest najlepszy i odrzucić informacje od gorszego Mastera.
6.Two step i One step W PTP najistotniejszą kwestią jest określenie dokładnego czasu, w którym przesyłana jest wiadomość PTP Sync, która jest odbierana przez interfejsy Ethernet zegarów podrzędnych. Nie jest możliwe ustalenie czasu wysłania wiadomości, do czasu kiedy zostanie wysłana. Czas znakowany jest w interfejsie Ethernetowym, który wspiera PTP, a następnie udostępnia tę informację do Grandmastera. Kolejnym krokiem jest wysyłanie wiadomości Follow Up, która przekazuje ten dokładny czas do najbliższego urządzenia i urządzeń końcowych. Zegary podrzędne dla uzyskania maksymalnej dokładności dodają swoje oszacowane opóźnienie w wiadomości Follow Up. Połączenie wiadomości Sync i Follow Up jest nazywane operacją „Two Steps”.
Dzięki wykorzystaniu bardziej zaawanasowanych przełączników Ethernet, możliwe jest modyfikowanie komunikatów PTPv2 w czasie rzeczywistym, aktualizując dokładny znacznik czasu w trakcie transmisji. Unikamy dzięki temu konieczności wysyłania wiadomości Follow Up i jest to operacja zwana One Step. Grandmaster rozsyła znacznik czasu w wiadomości Sync, a przezroczyste zegary zapewniają oszacowanie opóźnienia sieci w korekcie wiadomości Sync, a nie w wiadomości Follow Up, co znacząco zmniejsza ruch sieciowy. Architekturę systemów z precyzyjną synchronizacją PTPv2 można zbudować wykorzystując One step i Two step w jednej sieci. Wówczas przełączniki będą musiały wziąć pod uwagę informację o poprawkach, które zostały wprowadzone do wiadomości Sync przezroczystych zegarów jednoetapowych oraz zaktualizowane informacje wysłane w wiadomościach Follow Up przezroczystych zegarów dwuetapowych.
7. IEEE 1588 Power Profile W standardzie PTPv2 wprowadzone profile, które pozwalają na szereg opcji, jeżeli chodzi o ich konfigurację. Profile definiują pewne funkcje, wskazując ich konkretne zastosowanie. Dla przemysłu energetycznego powstał profil IEEE Std C37.238-2011/2017, który dzięki zoptymalizowanym parametrom i przy minimalnej konfiguracji po stronie użytkownika pozwala osiągać dokładność synchronizacji poniżej 1 µs przy topologiach sieciowych typowych dla systemów automatyki stacji. Management Information Base (MIB) dla Simple Network Management Pro-
URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 5/2021
tocol (SNMP) jest również zdefiniowany w Power Profile i umożliwia monitorowanie kluczowych parametrów urządzeń za pomocą standardowych narzędzi do zarządzania siecią. Wydajność systemu synchronizacji czasu monitorowana jest w czasie rzeczywistym, a w przypadku wystąpienia problemów lub anomalii zgłaszane są alerty do administratora. Power Profile definiuje wymagania dla przełączników Ethernetowych, które mogą wprowadzić niedokładność nie większą niż 50ns. Zgodnie z normą, niedokładność dla Power profile nie może przekraczać poziomu 1 µs, stąd ograniczenie do 16 przełączników Ethernet w topologii sieci ringu. W niedokładności musimy również uwzględnić opóźnienie wnoszone przez zegar z GPS do 200 ns (zgodnie z normą). Profil wymaga, aby do przełączania wszystkich wiadomości PTPv2 w sieci Ethernet były używane przełączniki Peer-to-Peer, a wszystkie wiadomości przesyłane za pomocą ramek Ethernet layer 2. Peer-to-Peer oznacza, że każde urządzenie PTP wymienia wiadomości z sąsiednim urządzeniem w sieci, aby zmierzyć opóźnienie ścieżki pomiędzy nimi - w ten sposób unikamy komunikacji każdego Slave z Masterem. Całkowite opóźnienie sieci jest obliczane przez zsumowanie opóźnień ścieżek i czasów pobytu przełącznika pomiędzy zegarem Grandmaster a każdym zegarem Slave. Ma to dwie zalety: y Ruch i obciążenie, które kierowane jest na główny zegar w sieci, nie zawiesza się wraz z dodawaniem kolejnych urządzeń. Grandmaster komunikuje się tylko z przełącznikiem Ethernet, do którego jest podłączony.
37
