14. - 16. März 2017 // Nürnberg, Germany

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IEEE 1588 – "Precision Time Protocol" Software Stack

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Kompletter Master und Slave IEEE 1588 PTP (Precision Time Protocol) Software-Stack. Dieses Produkt erlaubt eine hochgenaue Zeitsynchronisierung verteilter Echtzeituhren über ein paketbasiertes Netzwerk (Typischerweise Ethernet). Mit Unterstützung von entsprechender Hardware kann so eine Genauigkeit im Bereich von Nanosekunden erzielt werden

Die Real-Time Systems IEEE 1588 Protokoll Software beinhaltet den vollen Master und Slave IEEE 1588 Funktionsumfang gemäß der Spezifikation des „Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems“ – kurz „PTP“ oder Precision Time Protocol.

Mittels PTP werden über ein Netzwerk (typischerweise Ethernet) mehrere Geräte zeitlich miteinander synchronisiert. Die Uhr mit der höchsten Genauigkeit, die „Grand Master Clock“ wird hierfür automatisch ermittelt. Durch die implementierte Unterstützung des so genannten „Hot-Plugging“ können Geräte jederzeit hinzugefügt oder entfernt werden. Während des Betriebs und nach der ersten Synchronisierung werden die PTP Echtzeituhren durch den regelmäßigen Austausch von Synchronisierungsnachrichten kontinuierlich korrigiert. Darüber hinaus wird die Genauigkeit durch den Einsatz von Filtern und statistischen Berechnungen weiter gesteigert.

Die Software ist einfach in der Anwendung, selbst konfigurierend und geht sparsam mit Rechner- und Netzwerkressourcen um.

Bisher war bei allen hochpräzisen IEEE 1588 Synchronisierungsmethoden eine für die Erzeugung von Zeitstempeln dedizierte Hardware erforderlich. Der RTS IEEE 1588 Stack ermöglicht jedoch eine Genauigkeit der Synchronisierung von bis zu +/- 5 µs mittels herkömmlicher Netzwerkschnittstelle, ohne zusätzliche Hardware.

Das Produkt wird mit Servo-Algorithmen, Regler, Filter, PTP-Clock und umfangreicher Dokumentation sowie mit einer Beispielimplementierung unter VxWorks auf x86 ausgeliefert und ist im Quellcode verfügbar.

Über das IEEE 1588 PTP Protokoll
Paketbasierte Netzwerke wie Ethernet sind in Ihrer Funktionsweise nicht deterministisch. Über ein Netzwerk verteilte Echtzeitapplikationen können jedoch über eine deterministische Abstraktionsschicht entkoppelt werden. Wenn alle Netzwerkteilnehmer über eine hochpräzise Zeitsynchronisierung Ihrer Echtzeituhren verfügen, kann im System Determinismus erzeugt werden.

Synchronisierte Echtzeituhren sind unter Anderem wichtig in Applikationen der

  • Messtechnik und Instrumentation zur Erzeugung von synchronisierten Zeitstempeln
  • Industriellen Automatisierung für synchrone Steuerung
  • Simulation für Echtzeitfunktionalität


Der IEEE 1588 Standard hat am Markt bereits eine breite Akzeptanz erzielt und auch im Bereich der Messtechnik wurde diese Methode zur Zeitsynchronisierung für das neue LXI-Protokoll (Nachfolger von GPIB auf LAN) spezifiziert.

Zielsetzung des IEEE 1588 Standards sind

  • Hochpräzise Synchronisierung von Echtzeituhren in den Komponenten eines über Netzwerk verteilten Mess-, Regel- oder Steuerungssystems.
  • Auslegung für relativ lokale Systeme wie sie typischerweise in der Automatisierung oder Messtechnik anzutreffen sind.
  • Anwendbar auf lokale Netze (LAN) mit Support von Multicastfunktionalität (einschließlich aber nicht beschränkt auf Ethernet).
  • Einfache administrationsfreie Installation mit der Unterstützung von "hot-plugging".
  • Unterstützung von heterogenen Systemen mit Uhren unterschiedlicher Genauigkeit, Auflösung und Stabilität.
  • Minimale Anforderung an Host-Computer- und Netzwerkressourcen.


IEEE 1588 spezifiziert

  • eine Methode zur automatischen Segmentierung eines PTP-Netzwerks
  • die Eigenschaften von PTP-Uhren
  • die Definition und Handhabung der sog. "Master Clock"
  • die Synchronisierung von über Netzwerk verbundenen PTP-Uhren
  • das PTP Netzwerk-Management Protokoll

RTS Real-Time Hypervisor

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