Druhy výstupů na zařízeních Meinberg

NTP = Network Time Protocol

Chodí po standardním Ethernetu (resp. TCP/IP), dosažitelná přesnost synchronizace klienta v rámci LAN je 100 us až 1 ms. Záleží na kvalitě klientů (zda provádějí plnohodnotnou kompenzaci zpoždění v síti a statistické filtrování odchylek) a na zátěži LAN jiným provozem.

Jedná se o standardní protokol pro synchronizaci času v internetu - funguje i po WAN linkách, pochopitelně s nižší přesností. Umí pracovat v globální hierarchii s mnohonásobnou redundancí zdrojů času.

RS232

Jedná se o nativní výstup prostých GPS přijímačů, který je externě k dispozici také u většiny NTP serverů (kromě M100). Pomocí samotného tohoto výstupu lze dosáhnout přesnost synchronizace cca na 1 ms. NTP servery ho interně používají pro příjem času z GPS, ovšem v kombinaci s PPS pro vyšší přesnost. Externí výstupy RS232 umí kromě formátu "Meinberg Standard Time String" a NMEA taky několik dalších běžných formátů - množina podporovaných "cizích" formátů se mírně liší podle modelu.

IRIG-B/AFNOR

Rodinka formátů poměrně běžných v energetice. Přesnost synchronizace cca na 100 us až 1 ms podle varianty. Některé varianty nepřenášejí kompletní informaci (např. schází letopočet) - lze použít počáteční ruční nastavení letopočtu. Vyžaduje vlastní kabeláž. Meinbergové ho umí nabídnout modulovaný na sínusovou nosnou nebo jako obdélník v základním pásmu (TTL/DCLS, TTL otevřený kolektor, RS422, případně na optočlenovém výstupu) - obvykle je v základní výbavě na jednom zařízení několik variant pohromadě (alespoň modulovaný signál a DCLS).

PPM = minutový pulz, Pulse Per Minute

Ostrá hrana jednou za minutu. Dají se s tím synchronizovat PLC automaty přes binární vstupy. U Meinbergů šířka pulzu obvykle 200 ms, polarita v některých případech konfigurovatelná. Dělají se výstupy v různých napěťových úrovních. Přímo z GPS přijímačů Meinberg leze TTL - na výstupu GPS přijímače je přesnost hrany prakticky shodná s přesností interního oscilátoru přijímače, tj. pod mikrosekundu (odhadem 100 ns). PPM na výstupu různých krabiček zn.Meinberg je velmi často TTL, velmi často specifikováno do zátěže 50 Ohmů (= na TTL docela tvrdý výstup), ovšem bez galvanické izolace. U levnějších přijímačů je občas vidět PPM se slabým optočlenem. GPS164 má PPM k dispozici na optočlenových výstupech ve dvou variantách spínatelného napětí a proudů (55V/50mA a 400V/150mA). Tady je pak přesnost dána rychlostí optočlenů: slabší optočleny dovolí přesnost snad i v jednotkách us, "solid state relé" kterým Meinbergové říkají PhotoMOS mají pevné zpoždění tuším cca 20 us.

PPS = vteřinový pulz, Pulse Per Second

Pulz o šířce 200 us každou vteřinu. Kompatibilní s open-source NTPd, prostřednictvím PPS API v linuxovém nebo FreeBSD kernelu. Používá se nejčastěji k upřesnění "Time of Day" informace předávané po RS232. Přesnost a vlastnosti externích rozhraní jsou shodné s PPM.

PTP(v2) = Precision Time Protocol IEEE1588(-2008)

Cílem při vytváření tohoto standardu bylo v rámci "konvergence všeho průmyslového řízení na Ethernetu" dosáhnout vysoce přesné synchronizace po Ethernetové síti. Reálně se mluví o "submikrosekundové" přesnosti, konkrétně 10 - 100 ns. Například na 100Mb Ethernetu vychází reálná přesnost na úrovni 20 us (takt 50 MHz, 2 bity na symbol).
Protokol PTP (request/response) neběhá nad obyčejným ethernetovým hardwarem (síťovky, switche) ale vyžaduje speciální hardware pro master, slave i switche. PTP master generuje hardwarem časové značky, vkládané do odpovědí protokolu PTP. Síťovka pracující jako PTP slave tyto značky umí hardwarově přijmout a zpracovat = synchronizovat si lokální časovou základnu (bez přímé účasti CPU hostitelského počítače). Existuje i softwarová implementace PTPd pro Unix, která reálně dosahuje přesnosti cca 10 us. Rozdíl mezi NTP a PTP je zde mj. v rychlosti reakce servosmyčky (PTP se ustálí mnohem rychleji). Pro seriózní aplikace ale nemá smysl implementovat PTP čistě softwarově.
PTP switch funguje buď jako "boundary clock" (hraniční hodiny mezi PTP sítěmi/doménami) nebo nově (v2) v transparentním režimu, kdy u průchozích paketů do konkrétního datového pole přičte své skutečné průchozí zpoždění (které i v případě absolutní priority pro PTP může být ovlivněno queueingem, protože právě odesílaný "ne-PTP" paket nelze předběhnout). Nevýhodou BC oproti TC je to, že BC má lokální hodiny synchronizované servosmyčkou oproti nadřazenému masteru, a sám BC switch se staví do role masteru vůči svým podřízeným slavům - při hierarchickém/kaskádním zapojení v rozsáhlejší síti docházelo v kaskádě Boundary Clocks ke kumulativnímu navyšování "reakční doby" (integračních konstant) a zisků jednotlivých smyček, takže přesnost v kaskádě rychle klesala (směrem k naprosté divergenci). Naproti tomu TC je takřka čistý "feed-forward systém", kde neurčitost vkládaná každým TC switchem v kaskádě je na úrovni jednoho tiku hodin ethernetové linky - prakticky se kaskáda TC chová znatelně lépe než kaskáda BC.
Běžný ethernetový provoz lze pouštět přes switche, které jsou PTP-enabled. Pokud naopak provozujete PTP skrz obyčené switche bez HW podpory PTP, vzdáváte se deterministické přesnosti časových značek. I nezatížený switch zanese do PTP nepřesnost v nižších stovkách ns, a obecně hůře se paradoxně chovají složité switche s pokročilými funkcemi (L3 switch s MLS, filtrováním apod.). A pod zátěží je chování vůbec poměrně nedefinované. I pokud se Vám podaří nakonfigurovat pro PTP priorizaci, uvažte že na 100Mb Ethernetu trvá odeslání 1500B rámce cca 150 us, na GbEth 15 us (= odhad nejhorších hodnot jitteru skrz jeden switch).

Frekvenční normál 10 MHz

Pro všeobecné použití. Jedná se o takt interního oscilátoru GPS přijímače = přímý výstup. Některé laboratorní čítače (měřící přístroje) mají vstup pro externí referenční zdroj 10 MHz (určený původně asi pro Rubidium). Používá se např. také pro synchronizaci vysílacích zařízení DVB/DAB, ve spojení s PPS - tady pozor na volbu oscilátoru, aby měl PPS "fázově synchronní" s 10 MHz a do posledního taktu přesný.

Frekvenční normál 2048 kHz nebo E1 vč. framingu

Používá se pro PDH/SDH na rozhraní G.703 (koax nebo twist). Kromě prostého obdélníku 2048 kHz je běžná také synchronizace rozhraním T1/E1 (včetně základního framingu).

Audio-video: word clock, black burst, třístavová synchronizace, HSYNC/VSYNC

Word clock = jednotný vzorkovací takt o konfigurovatelné frekvenci (prostý obdélník). Používá se v nahrávacích audio-studiích.
Blackburst nebo-li dvoustavový synchronizační signál, a jeho třístavový následník, mají své uplatnění v profesionálních video pracovištích - umožňují synchronní přepínání zdrojů videa apod. Výstupní karty firmy Meinberg pro video-synchronizaci umí vytvářet také snímkové a řádkové synchronizační pulzy.

Volně konfigurovatelná frekvence nebo pulzy

Pro všeobecné použití, na úrovních TTL (vyšší modely LanTime) nebo opticky izolované (GPS164). Pulzy a frekvence jsou vytvářeny děličkami/čítači nebo PLL syntezátorem ze základní frekvence 10 MHz.

Alarmové relé

Volně plovoucí spínací kontakt. Slouží k signalizaci poruchy. U modelů LanTime lze přesný význam konfigurovat.

SNMP

Obecný "internetový" protokol pro strojový dohled/správu/konfiguraci síťových elementů. V NTP serverech Meinberg je k dispozici poměrně kompletní implementace SNMP - zejména může být zajímavá možnost zasílat varovné trapy do dohledového systému. (Dalšími možnostmi je syslog, SMTP maily nebo WinPopUp zprávičky.)