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GPS-Antenne und zentrale Zeitreferenz in einem einzigen Gerät garantieren ein präzises Zeitsignal : Ausgabe 20/2016, 08.12.2016

Präzise Zeitsynchronisation im Ethernet

Damit alle Geräte in einem Netzwerk auf die selbe Zeit synchronisiert sind, kommuniziert eine zentrale Zeitreferenz (Grandmaster Clock) mit den zu synchronisierenden Geräten. Dazu verwendet etwa die OTMC 100 von Omicron das Network Time Protocol (NTP, SNTP) oder – für Anwendungen mit besonders hohen Genauigkeitsanforderungen – das Precision Time Protocol (PTP) gemäss IEEE 1588-2008.

Bilder: OMICRON Lab

Damit Geräte die korrekte Uhrzeit verwenden und in einem Netzwerk synchron sind, bindet man sie an eine zentrale Zeitreferenz an. Diese «Grandmaster Clock» empfängt die Weltzeit über GPS. Je nach Länge des Koaxialkabels, das die GPS-Antenne mit der Grandmaster Clock verbindet, kommt es zu Signallaufzeiten von bis zu einer halben Mikrosekunde. Diese Verzögerung korrigierten Techniker bisher manuell, meist ohne die Länge des bereits verlegten Kabels zu kennen. Um Abweichungen zwischen GPS-und Netzwerkzeit zu minimieren, entwickelte Omicron Lab ein Gerät, das die GPS-Antenne und die eigentliche Zeitreferenz in einem wasserdichten und wetterfesten Gehäuse vereint. Die antennenintegrierte Grandmaster Clock OTMC 100 installiert man an geeigneter Stelle und verbindet sie direkt mit dem Ethernet. Die Verlegung eines Koaxialkabels zwischen GPS-Antenne und Grandmaster Clock entfällt dabei völlig.

Kabellängen bis zu 100 m sind möglich

«Zeitsynchronisation setzt man in den vielfältigsten Bereichen ein. Einfach ausgedrückt sorgt sie dafür, dass der Computer an Ihrem Arbeitsplatz nicht 11.06 Uhr anzeigt und bei einem Kollegen zwei Zimmer weiter 11.13 Uhr. Das mag unerheblich klingen, aber beispielsweise in einem Elektroniklabor muss ein Rechner, der ein sensibles Messgerät steuert, mit anderen Geräten synchron sein, um die Genauigkeit einer Messung nicht zu gefährden», erläutert Markus Pfitscher, verantwortlicher Sales und Business Development Manager bei Omicron Lab. In solchen Fällen können Zeitunterschiede von wenigen Mikrosekunden innerhalb eines Netzwerkes bereits ein grosses Problem darstellen. Wie eingangs erwähnt, entfällt beim OTMC 100 das koaxiale Antennenkabel vollständig, da man das Gerät direkt mittels Netzwerkkabel ans Ethernet anschliesst. Dabei ist eine Kabellänge von bis zu 100 m zwischen dem OTMC 100 und dem Ethernet-Switch möglich. Zudem handelt es sich beim OTMC 100 um ein Power-over-Ethernet-Gerät (PoE), welches über das Netzwerkkabel auch die benötigte Betriebsspannung erhält. Zusätzliche Stromversorgungskabel sind nicht notwendig. Mit einer Leistungsaufnahme von weniger als 2 W benötigt die OTMC 100 ausserdem nur einen Bruchteil der Energie, welche konventionelle Zeitreferenzen benötigen.

Optimal auch für den portablen Einsatz

Mit einem Durchmesser von 116 mm und einer Höhe von 107 mm ist die OTMC 100 Grandmaster Clock sehr klein und kompakt. Sie eignet sich daher besonders gut für die Installation in beengten Umgebungen und einen portablen oder temporären Einsatz, beispielsweise auf Übertragungswagen oder bei tageweisen Events wie Konzerten, Festivals oder Sportveranstaltungen. Dafür reicht ein Platzieren mit dem optional erhältlichen Stativ oder die Montage mittels Masthalterung am Übertragungswagen. «Zeitsynchronisation über PTP gewinnt im professionellen Rundfunkmarkt immer mehr an Bedeutung. Beispiele sind der Übertragungsstandard Ravenna für Realtime-Audioübertragung in IP-Netzwerken oder das sogenannte PTP-Broadcastprofil gemäss SMPTE ST 2059-2:2015», so Pfitscher.

Die Inbetriebnahme und Konfiguration der OTMC 100 ist besonders einfach. «Sobald die Grandmaster Clock mit dem Netzwerk verbunden ist, bekommt sie ihre IP-Adresse vom DHCP-Server des Netzwerks oder wählt eine Auto-IP», erklärt Pfitscher. «In einer Windows-Umgebung kann man den Omicron-Devicebrowser verwenden, um die Zeitreferenz besonders leicht im Netzwerk zu lokalisieren.» Über das integrierte Webinterface lassen sich alle Betriebsparameter einfach und plattformunabhängig konfigurieren. Es lässt sich sowohl mit Maus und Tastatur als auch mittels Touchscreen einfach und intuitiv bedienen. Um mehr als eine OTMC 100 einzurichten, speichert man die Konfiguration eines Gerätes als XML-Datei und überträgt sie dann über Web oder SSH auf andere Geräte. Die Grandmaster Clock lässt sich zudem gegen unberechtigte Zugriffe schützen, indem das verschlüsselte HTTPS-Protokoll zusammen mit dem SSL-Zertifikat des Nutzers und einem Passwort verwendet wird. Je nach Sicherheitsbedürfnis des Benutzers können zusätzlich Protokollrestriktionen aktiviert werden und somit zum Beispiel der SSH- oder FTP-Zugriff komplett unterbunden werden.

Sichere Zeitsynchronisation auch unter schwierigen Bedingungen

Die gesamte Grandmaster Clock ist sehr robust und für den permanenten Ausseneinsatz geeignet. Ein grosser Betriebstemperaturbereich, ein wetterfestes Gehäuse mit integriertem Druck- und Feuchtigkeitsausgleich und eine wasserdichte Steckverbindung stellen einen Betrieb auch bei extremen Umfeldbedingungen sicher. Durch die integrierte aktive GPS-Antenne und den eingebauten, besonders empfindlichen 12-Kanal-GPS-Empfänger, liefert die OTMC 100 selbst unter schwierigsten Empfangsbedingungen verlässliche Zeitsynchronisationsdaten. 

Infoservice

Omicron electronics GmbH, Attn: Omicron Lab
Oberes Ried 1, AT-6833 Klaus
Tel. 0043 594 95 10 00, Fax 0043 594 95 99 99
info@omicron-lab.com, www.omicron-lab.com



Die Zeitreferenz OTMC 100 vereint GPS-Antenne und -Receiver mit der eigentlichen PTP-Grandmaster-Clock in einem kompakten, wetterfesten Gehäuse – das Koaxialkabel zwischen der GPS-Antenne und der PTP-Uhr wie bei herkömmlichen Lösungen entfällt


Die Grandmaster Clock ist klein und mit Stativ oder Masthalterung schnell aufgebaut


Alle Funktionen und Einstellungen lassen sich dank Webserver und intuitivem Navigationskonzept per Browser erreichen