Synchronisation - Zeit Server

Synchronisation - Zeit Server

Während sich der heimische Rechner über eine per NTP (Network Time Protocol) und öffentlichem NTP-Server automatisch gestellte Uhr im zwei bis dreistelligen Millisekundenbereich freut, reicht diese Genauigkeit in sensiblen Netzwerken bei weitem nicht aus.

Wo die Bandbreiten groß sind, der Zeitstempel auf dem Datenpaket entscheidend oder die Sicherheitsansprüche erhöht, muss ein vermehrtes Augenmerk auf die Zeitsynchronisation im Netzwerk gelegt werden.

Unsere Systeme werden benötigt, um Rechnernetze beispielsweise im Bereich Telekommunikation, Stromversorgung, Wertpapierhandel oder Forschung und Entwicklung zeitlich zu synchronisieren.

Kritische Infrastrukturen wie beispielsweise intelligente Netze von Stromversorgern (Smart Grids) können durch unzureichende Vorsorge bei der Zeit-Synchronisation anfällig für Angriffe und damit teure Ausfälle sein. Auch Rechnernetze im Bereich der Telekommunikation, dem Wertpapierhandel oder in Forschung und Entwicklung benötigen eine präzise zeitliche Zuordnung von Datenpaketen.

Die Versorgung mit Zeit über einen öffentlichen NTP Zeitserver ist hier nicht mehr ausreichend. Abhilfe schafft ein eigener, ins LAN integrierter Zeitserver. Auch da gibt es qualitativ große Unterschiede. Das in Deutschland beliebte DCF-77 Signal kann nur eingeschränkt für hochwertige Synchronisation in kritischen Bereichen sorgen. Daher basieren unsere Zeitserver auf genauen inneren Oscillatoren in Kombination mit einem oder - redundant aufgebaut - zwei Multi-GNSS-Empfängern.

Beim amerikanischen Hersteller Masterclock ist der Name bereits Programm. Masterclocks Zeit- und Frequenzgeneratoren stehen im LAN als stabile Hauptuhren (Masterclocks) zur Verfügung. Optional kann die Zeit über PTP (Precision Time Protocol) oder diverse Zeitcode-Ausgänge direkt verteilt werden.

Einen Schritt weiter geht die ursprünglich 1992 in den Niederlanden gegründete und seit 1998 in Polen ansässige Firma Elproma. Mit internationalen Innovationspreisen ausgezeichnet, hat die ISO 9001 und IQnet zertifizierte Firma schon mehrfach als Spezialist für die Ethernet Zeitsynchronisations-Protokolle NTP und PTP-IEEE1588 an Forschungs- und Entwicklungsprojekten teilgenommen, so zum Beispiel an CERN White Rabbit und DEMETRA Horizon 2020. Im Rahmen des 2017 abgeschlossenen DEMETRA Projektes wurden Zeitsynchronisations-Services untersucht, einige davon auf Basis des europäischen Satellitennavigationssystems GALILEO. Dabei wurden auch einige Schwächen aufgedeckt.

Die Forschungsergebnisse finden in den Elproma Zeitservern ihre Anwendung. Bei Bedarf können die Systeme redundant aufgebaut werden, so dass sie die Zeit über zwei Multi GNSS (Global Navigation Satellite System) Empfänger beziehen können, zusätzlich sind sie abgesichert über interne hoch-genaue Oszillatoren. Erreicht wird dadurch eine Genauigkeit von besser als 15 Nanosekunden relativ zu UTC (Universal Time Coordinated). Bei der Verteilung der Zeit im LAN ermöglicht der modulare Aufbau der Geräte Abstufungen. Mit den Modulen für das Network Time Protocol NTP (LAN 1 und LAN2) und Software Time Stamping werden besser als 10 µsec erreicht. Erheblich genauer – besser als 200 Nanosekunden - wird die Synchronisation bei Verwendung von PTP und den optionalen ARM-basierten PTP-Modulen für LAN3 bis LAN10 mit eigenen IP-Stacks und Hardware Time Stamping.

 

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