Le soluzioni di timing nei sistemi digitali

L’evolversi delle reti digitali richiede soluzioni di timing ad alta efficienza per rispondere alle necessità applicative. Le reti locali (LAN), reti geografiche (WAN), o anche le reti cellulari, sono esempi comuni di reti IP. Quando sono attuate nel controllo industriale, test e misura, il timing è una considerazione critica del progetto. Ad esempio, la qualità del segnale video è sensibile ai ritardi non deterministici e vari fattori di rumore jitter; e le macchine robotiche su una catena di montaggio devono essere sincronizzate tra loro per rispondere alle necessità del processo produttivo. In questo articolo analizzeremo diversi approcci come Network Time Protocol (NTP), Simple Network Time Protocol (SNTP) e Precision Time Protocol (PTP); e forniremo una panoramica generale di soluzioni IC.

Introduzione

Un clock di riferimento è necessario per la sincronizzazione degli elementi di rete definiti anche come Network Elements (NE). Generalmente essi richiedono un Voltage Controlled Oscillator (VCXO), Phase Locked Loop (PLL), al fine di raggiungere uno stato sincronizzato. Indipendentemente dalla soluzione scelta, il progetto dovrà essere in grado di fornire la giusta quantità di attenuazione del jitter (al seguente link un approfondimento), e la cancellazione del rumore di fase, con la possibilità di sincronizzarsi con tutti gli altri elementi del network. Le reti sincronizzate hanno di solito un master clock in riferimento al Coordinated Universal Time (UTC). UTC è in rapporto con il tempo atomico internazionale (TAI). Il rapporto fisso tra questi due tempi è basato sul secondo periodicamente aggiunto all'UTC per tenere conto del rallentamento della rotazione della terra.  Un'altra misura è UT1, che è essenzialmente il tempo medio solare a 0° di longitudine. Il rapporto tra UTC e UT1 è mantenuto entro 0.9 secondi. Tuttavia, esistono centinaia di server secondari e informazioni di temporizzazione che possono far riferimento anche a satelliti di navigazione GPS.

Soluzioni di sincronizzazione

Le applicazioni più comuni per il mantenimento di soluzioni IT (Information Technology Infrastructure) all'interno di un'azienda richiedono sincronizzazioni di tempo. Il mantenimento di database distribuiti, sistemi di backup dei file, sicurezza di rete e di misura richiedono soluzioni di timing precise per garantire che le applicazioni funzionino in maniera efficiente. In applicazioni di rete in modalità real time, come ad esempio i pacchetti dati di conferenze multimediali, audio e video devono essere fuse in modo che il discorso e l'immagine appaiano sincronizzati.

Il Network Time Protocol (NTP) è tra i protocolli Internet più utilizzati per la sincronizzazione degli orologi. In un ambiente industriale, i requisiti di tempo sincronizzati tendono ad essere più severi e possono fornire un valore critico per le applicazioni e-Manufacturing, soprattutto in sistemi Advanced Process Control (APC). Il raggiungimento dei requisiti di precisione di sincronizzazione dell'ordine di 1 millisecondo (ms) richiede un'accurata progettazione della rete NTP in termini di precisione, sicurezza, estensibilità della rete e gestione della stessa. Con una corretta progettazione della topologia NTP, il protocollo può supportare la precisione nominale inferiore al millisecondo (in generale in un range di 10µs to 100ms).

Mentre i pacchetti in genere hanno i numeri di sequenza nelle intestazioni, un singolo fotogramma video può essere trasmesso in streaming utilizzando diversi pacchetti. Pertanto, diversi pacchetti possono avere [...]

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4 Commenti

  1. Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio Di Paolo Emilio 1 giugno 2017
  2. Prof st 3 giugno 2017
    • Emanuele Bonanni Emanuele Bonanni 4 giugno 2017
      • Prof st 5 giugno 2017

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