IEEE 1588 PTP
Lösungen mit IEEE 1588 PTP für Netzwerk-Switches, Router und Infrastrukturen
Wir implementieren die Unterstützung von IEEE 1588 PTP in Software und Hardware für verschiedene Telekommunikationsgeräte. Dank fortschrittlicher Zeitstempelfunktionen synchronisieren unsere kundenspezifischen Lösungen die Uhren verschiedener Netzwerkelemente bei äußerst geringer Latenz.
Wie funktioniert es?
IEEE 1588 funktioniert durch den Austausch bidirektionaler Synchronisationsnachrichten zwischen der Master- und der Slave-Uhr. In diesen Nachrichten erhält der Slave Informationen über die aktuelle Zeit des Masters. Dabei lässt sich die Verzögerung einfach bestimmen. Anschließend schätzt das Protokoll die Laufzeit der Nachricht in eine Richtung, indem es die Round-Trip-Verzögerung halbiert.
Vorteile des Synchronisationsprotokolls IEEE 1588
Das Synchronisationsprotokoll IEEE 1588 ist für die Koordination und Abstimmung verschiedener Komponenten oder Prozesse innerhalb eines Systems unerlässlich. Es stellt Echtzeitanwendungen folgende Informationen zur Verfügung:
- Präzise Tageszeitinformationen (Time of Day, ToD)
- Eingaben mit Zeitstempel
- Geplante und synchronisierte Ausgaben
Dieses Protokoll ist der einzige standardisierte terrestrische Mechanismus zur Übertragung von Phasen- und Zeitinformationen mit höchster Genauigkeit über ein paketbasiertes Netzwerk. Zu seinen Anwendungsbereichen zählen Mobilfunknetze, die industrielle Prozesssteuerung, Audio-/Videonetzwerke, intelligente Energieverteilung, Transportwesen, Automobilindustrie und IIoT.
Wie Promwad diese Technologie einsetzt
Promwad ist unabhängig von bestimmten Chipherstellern: Wir entwickeln Synchronisationssubsysteme für die von Ihnen gewählte Plattform – Microchip, Realtek, NVIDIA, Qualcomm oder andere. Die nachfolgende Referenzimplementierung verwendet Microchip-SparX-5i-Ethernet-Switches mit Microchip 1588v2 und 10G-PHYs. Den gleichen Ansatz wenden wir auf jeden Chipsatz an, auf dem Ihr Produkt basiert.
Wir setzen folgende Modelle ein:
- Ethernet-Switches: VSC7546TSN, VSC7549TSN, VSC7552TSN, VSC7556TSN, VSC7558TSN
- PHYs/10G-PHYs: VSC8572, VSC8574
Softwareentwicklung
IEEE 1588v2 PTP ist als Modul auf Anwendungsebene in die IStaX-SDKs integriert. Es läuft auf der Hardware von Microchip-Ethernet-Switches und wird durch einen Rewriter, Egress-Port-Module und timingfähige PHYs unterstützt.
Die PTP-Implementierung umfasst folgende Funktionen:
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Ordinary Clocks und Boundary Clocks mit grundlegenden Delay- und Peer-to-Peer-Mechanismen
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Peer-to-Peer-/End-to-End-Transparent-Clock
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Lokale Uhr und Servo
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Best-Master-Clock-Algorithmus (BMC)
Standardmäßig arbeitet das Protokoll als Ethernet PTP über Ethernet-Multicast. PTP kann auch über IPv4-Multicast oder -Unicast konfiguriert werden.
Unterstützte Anwendungen
Die mit IEEE 1588-2008 eingeführten PTP-Synchronisationsprofile erleichtern verschiedenen Standardisierungsgremien (z. B. ITU-T, IETF, SMPTE, AES, IEC, Avnu, AUTOSAR, LXI und AIA) die Einführung von PTP für bestimmte Anwendungen, etwa in den Bereichen Finanzwesen und Unternehmen, professioneller Rundfunk, Energiewirtschaft sowie Test- und Messtechnik.
Unsere Ingenieure implementieren die Unterstützung für folgende Profile:
IEEE Std 1588-2019 für allgemeine Anwendungen
G8275.1 und G.8265.1 für die Telekommunikationsbranche
IEEE Std 802.1AS für Audio-/Videoanwendungen, industrielle Automatisierung und Automotive-Anwendungen
Unser Tech-Stack
IEEE 1588-2008 | IEEE 802.1AS-2020 | ITU-T G.8265.1 | ITU-T G.8275.1 | ITU-T G.8275.2 | SMPTE ST-2059-2
PHC | Zeitstempeleinheit | Servo | PPS-Ein-/Ausgang | GNSS | Ordinary Clock | Transparent Clock | Boundary Clock
5G-/6G-Telekommunikationssysteme | Multimedia-Broadcasting | Finanzhandel | Industrielle Automatisierung
Servoalgorithmus | Zwei-/Ein-Schritt-Synchronisationsmodus | E2E-/P2P-Verzögerungsmechanismus | L2-/L4-Transport | SyncE-Nutzung | Domänennummer | PHC-Zeitformat | Nachrichten-Timing | BMCA-Verfahren | Unicast/Multicast
Microchip | Realtek | SiTime | NVIDIA | Qualcomm | Marvell
Brücke zwischen den Timing-Generationen: PTP, SyncE und Legacy-Synchronisation
PTP kommt selten allein zum Einsatz. Sobald ein Netzwerk von SONET/SDH migriert oder ein Switch die Anforderungen von Versorgungsunternehmen, Bahnbetreibern oder 5G-Kunden erfüllen muss, wird die Synchronisation zu einer Aufgabe, die mehrere Standards umfasst. Den meisten Anbietern von Netzwerkgeräten fehlt jedoch das spezialisierte Personal, um diese Aufgabe zu bewältigen.
Promwad ist Ihr Integrationspartner für Timing-Lösungen: Wir verkaufen Ihnen keinen fertigen Grandmaster, sondern integrieren eine vollständige Synchronisationslösung in die Hardware, die Sie bereits entwickeln.
Der komplette Timing-Stack aus einer Hand
Alle PTP-Profile zur Erfüllung von Ausschreibungsanforderungen
G.8265.1 (Frequenz, Telekommunikation), G.8275.1 (Phase/Zeit mit SyncE-Unterstützung, Versorgungsnetze und Mobilfunk-Backhaul), G.8275.2 (nur PTP, Fabriken und Unternehmen), IEC 62439-3 (HSR/PRP für Umspannwerke) und IEEE 802.1AS/gPTP für TSN. Eine einzige Firmwarebasis, die Qualifizierungsanforderungen in Versorgungsnetzen, Fabriken und der Telekommunikation erfüllt, ohne für jeden Kunden neu entwickelt werden zu müssen.
Synchronous Ethernet (SyncE), einschließlich Enhanced eEEC
Wir integrieren SyncE (ITU-T G.8262) und Enhanced eEEC (G.8262.1) – die Frequenzreferenz auf der Bitübertragungsschicht, auf die G.8275.1 angewiesen ist und die für kritische Infrastrukturen obligatorisch ist. Die Verbreitung von SyncE in der Industrie liegt noch immer deutlich hinter der Telekommunikationsbranche: Ohne diese Technologie können Anbieter ihre Produkte nicht auf den Märkten für Versorgungs- oder Schienennetze vertreiben. Genau diese Lücke schließen wir.
Telecom Boundary Clock, Klassen A bis D (ITU-T G.8273.2)
Installationen in Versorgungsnetzen erfordern in der Regel die Klassen A–C (100–40 ns); privates 5G und O-RAN-Fronthaul benötigen Klasse D (<5 ns). Klasse D ist Ihre Eintrittskarte in den Markt für 5G-Timing.
Kundenspezifische Synchronisation, wenn Standardlösungen nicht ausreichen
Hybride TSN- und Versorgungsnetzplattformen, industrielle private 5G-Netze sowie spezielle Anforderungen an Holdover und Failover: Wir entwickeln den Servoalgorithmus, die Holdover-Funktion (OCXO/TCXO) und das Failover-Verhalten entsprechend Ihren Zielvorgaben.
Legacy-Kompatibilität, von Anfang an berücksichtigt
Interworking mit SONET/SDH (ITU-T G.813) und PDH (G.812) sowie Übertragung per Circuit Emulation (CES/TDMoIP), damit Ihre Kunden nach ihrem eigenen Zeitplan zu IP/MPLS migrieren können, statt die Umstellung in einem einzigen disruptiven Schritt durchführen zu müssen. Da SDH das Ende seines Lebenszyklus erreicht, kann Abwärtskompatibilität den Vertragsabschluss ermöglichen.
GNSS-resilientes Timing (zukunftsorientiert)
Da die Widerstandsfähigkeit gegen Jamming und Spoofing bei Versorgungsnetzen und kritischen Infrastrukturen zunehmend von einer Premiumfunktion zu einer Ausschreibungsanforderung wird, integrieren wir GNSS-Sicherheit und Holdover-Funktionen direkt in das Synchronisationssubsystem.
Warum ein Entwicklungspartner einem fertigen Produkt überlegen ist
Grandmaster-Anbieter verkaufen ein fertiges Gerät. Wir integrieren Timing in das Gerät, das Sie bereits entwickeln – abgestimmt auf Ihren Chipsatz, Ihre Anforderungen an Servo und Holdover sowie Ihre angestrebten Zertifizierungen (IEEE C37.238 für Versorgungsnetze, ITU-T Klasse D für 5G). So erhalten Sie eine einzige Switch-Plattform, die sowohl für reine PTP-Fabriknetzwerke als auch für kritische Infrastrukturen mit SyncE und PTP geeignet ist – statt zwei Produktlinien und zwei Entwicklungsteams, über die Sie nicht verfügen.
Wann Sie uns einbeziehen sollten:
Wenn eine dieser Herausforderungen Teil Ihrer Roadmap ist, sollten wir darüber sprechen.
Unsere Fallstudien im Bereich Telekommunikation
Möchten Sie IEEE-1588-Funktionen in Ihrem Projekt implementieren?
Schreiben Sie uns. Wir kontaktieren Sie noch heute oder am nächsten Werktag. Alle übermittelten Informationen werden vertraulich behandelt.
FAQ
Was sind die wichtigsten Einsatzbereiche von PTP?
Wie funktioniert IEEE 1588 PTP?
Das Protokoll legt die Betriebsmodi von Server und Client sowie die Synchronisationsnachrichten zwischen Master und Slave fest. Der Slave synchronisiert sich mit dem Master, der als Zeitquelle dient. Ein Master, der mit einer Zeitreferenz wie GPS oder CDMA synchronisiert ist, wird als Grandmaster bezeichnet.
- Synchronisationsnachrichten des Masters
- Verzögerungsantworten des Masters
- Verzögerungsanfragen des Slaves
Zusätzlich zu diesen Nachrichten ermöglicht das BMC-Verfahren mehreren Mastern, sich auf die beste Uhr im Netzwerk zu einigen.
Für die Synchronisation über ein LAN werden mindestens ein Master und ein Slave benötigt. Ein einzelner Master kann mehrere Slaves synchronisieren. Die Slaves verwenden die Synchronisationsnachrichten der Master, um ihre lokalen Uhren anzupassen. Dabei zeichnen alle Teilnehmer präzise Zeitstempel auf.