Nagypontosságú óraszinkronizáció IEEE 1588 alapon beágyazott Linux rendszerekben

Az elosztott rendszerek spektruma rendkívül széles, a kisméretű beágyazott rendszerektől a nagyteljesítményű klaszterekig terjed. Az alkalmazások túlnyomó része a végpontok szinkronizált működését igényli, azonban ez nehezen megvalósítható a végpontokban működő szinkronizált órák jelenléte nélkül. Ennek biztosítására különböző költséghatékony óraszinkronizációs eljárások születtek. Az Ethernet és a TCP/IP egyre fontosabb szerepet játszik ezekben a kommunikációs rendszerekben, tehát az in-band (dedikált szinkronizációs link nélküli) szinkronizációs megoldások jelenléte elengedhetetlen ezen elterjedt megoldások kiszolgálása végett. Az egyik lehetőség a szinkronizáció biztosítására az IEEE 1588-as jelű szabvány. A technológiának nagyszámú alkalmazása létezik.

Ahhoz, hogy méréseket, eseményeket, tranzakciókat különböztethessünk meg egy elosztott rendszerben, a pontos globális keletkezési dátumaik ismerete szükséges az adatfeldolgozás során, hogy visszaállíthassuk az események valós sorrendjét. Példaképpen a nagyobb tőzsdei kereskedőházak tranzakciós gyakorisága elérheti az akár egymillió tranzakció/másodperc sebességet, ami azt jelenti, hogy azok keletkezési idejét minimum mikroszekundum pontossággal ismernünk kell. Villamos elosztórendszerekben nem csupán jól megválasztott mérési módszerekkel kell rendelkeznünk, hanem az elosztott mérőrendszer pontos globális óráját is biztosítanunk kell, hogy az alállomásokon mért késleltetett tranziensek alapján meghatározzuk a hiba okát. A szórakoztatóelektronikai ipar is igyekszik az eszközeit egyetlen kommunikációs csatornával felszerelni, melyen a kép és hang adatok együttesen továbbíthatóak a meglevő kommunikációs infrastruktúrát felhasználva (802.11AVB). Ez egyszerűsítheti a berendezések fizikai felépítését, valamint egy újabb lépcső az otthoni ambiens rendszerek teljes integrációja felé. Ennek a kezdeményezésnek egy elengedhetetlen kiegészítő szabványa a precíziós óraszinkronizációt biztosító 802.11AS szabvány, mely az IEEE 1588 egy egyszerűsített profilját használja.

A dolgozatban bemutatásra kerül egy nem valós idejű Linux környezetben implementált IEEE 1588 alapú nagy pontosságú (< 1 us) megoldás. Bemutatunk egy megoldást az abszolút referenciafrekvencia integrálásra, kihasználva a hálózati csatolók hardveres képességeit. A rendszer pontossága egy külső referenciával kerül összehasonlításra, szintén a hálózati kártyák képességeit kiaknázva. A bemutatott megoldás kisebb beágyazott rendszerekbe is kiválóan skálázódik, minden funkció implementálható, architektúrális változtatások nélkül, amennyiben a szükséges alacsonyszintű hardvertámogatás adott. A megoldás PPS (Pulse Per Second), vagy nagyobb frekvenciájú kimenetei segítenek egyéb hardverek óraszinkronizációjának megvalósításában. A dolgozat ezen felül összefoglalja a valós és nem valós idejű rendszerek közti különbségeket a nagypontosságú óraszinkronizáció tekintetében.

szerző

• 
  Ferencz Bálint
  villamosmérnöki
  nappali

konzulens

• 
  Dr. Kovácsházy Tamás
  Egyetemi docens, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

helyezés