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Netzwerke und Endgeräte weltweit extrem genau synchronisieren

| Redakteur: Michael Eckstein

Rund um den Globus: Der PTP-Stack ermöglicht hochgenaues Synchronisieren von Netzwerken
Rund um den Globus: Der PTP-Stack ermöglicht hochgenaues Synchronisieren von Netzwerken (Bild: Kithara)

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In der Industrieautomation müssen Anlagen präzise zusammenarbeiten. Ein Weg führt über das Precision Time Protocol. Kithara hat es in die Ethernet-Treiber seiner RealTime-Suite integriert.

Mit dem Precision Time Protocol (PTP) lassen sich Netzwerkteilnehmer in einem verteilten System präzise synchronisieren. Der aktuelle Stand des zugehörigen Protokoll-Stacks für die paketbasierende Sync-Technologie ist im Standard IEEE 1588 v2 definiert.

Kithara Software hat eben diesen PTP-Stack in die Ethernet-Treiber seiner Echtzeitbibliothek eingebaut. Damit ist es nach Angaben des Unternehmens jetzt möglich, die Treiber und damit auch die Endgeräte über die Kithara RealTime-Suite in Echtzeit anzusteuern.

Hochgenaue Zeitstempel für die präzise Zusammenarbeit verteilter Systeme

Das PTP sorgt dafür, dass sehr genaue Zeitstempel erzeugt werden. Ihre Abweichungen liegen im Sub-Mikrosekundenbereich. Zeitgeber aller Teilnehmer in einem verteilten System lassen sich darüber sehr genau abgleichen.

Laut Kithara ist es sogar möglich, über das Global Positioning System (GPS) gekoppelte, weltweit verteilte Computernetzwerke zu synchronisieren – wohlgemerkt ohne dass eine Kabelverbindung erforderlich wäre. Im praktischen Einsatz lassen sich mit PTP beispielsweise Bilddaten von Mehrfachkamerasystemen abgleichen, präzise Messdaten in hohen Auflösungen ermitteln oder genaue parallele Robotikaufgaben durchführen.

Uwe Jesgarz, Geschäftsführer von Kithara Software, erklärt: „Das Precision Time Protocol verstärkt gleich mehrere unserer wichtigsten Anwendungsgebiete. Seit 12 Jahren sind unsere Echtzeit-Ethernet-Treiber erfolgreich im Einsatz, wir optimieren sie kontinuierlich.“ Der IEEE-1588-Standard gehöre quasi zum Pflichtprogramm. PTP sei sowohl für Automatisierung wie auch industrielle Bildverarbeitung interessant: „Zwei Bereiche, in die wir mit PC-basierter Echtzeit bereits vor Jahren vorgestoßen sind.“

Best Master Clock für die Synchronisation

Neben der manuellen Bestimmung auf Master- oder Slave-Funktionalität kann PTP zur Synchronisation auch den sogenannten Best-Master-Clock-Algorithmus (BMCA) verwenden, der innerhalb eines Netzwerks den Teilnehmer mit der genauesten Systemzeit ermittelt und diese als Referenz für alle weiteren Teilnehmer festlegt.

Mit dem PTP-Stack von Kithara können sowohl Raw-Ethernet als auch IP/UDP als Transportschicht verwendet werden. Damit das hochpräzise Hardware-Zeitstempeln klappt, unterstützt Kithara ausschließlich ausgewählte PTP-kompatible Netzwerkcontroller. Die Prioritäten, nach denen die Best Master Clock ermittelt wird, können in der Programmierschnittstelle festgelegt werden. Alternativ entscheiden Parameter wie Genauigkeit oder Art der Zeitquelle (GPS, Atomuhr) über den Vorrang.

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