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NORMATIVE
approfondimenti
Automazione e Strumentazione
n
Settembre 2015
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& Gas, Militare e conseguentemente anche
tra i produttori di hardware e microprocessori.
Similmente al protocollo NTP, anche lo IEEE
1588 è basato sul trasferimento di messaggi con-
tenenti l’informazione temporale attraverso una
rete dati, ma i tratti comuni si limitano pressoché
a questo.
Come funziona
Il PTP si prende carico di tre aspetti fon-
damentali:
Frequenza, Fase e Tempo
.
Questi sono evidentemente correlati, ma non
sono la stessa cosa. Due clock possono essere
alla stessa frequenza, ma una fase diversa; o alla
stessa fase e frequenza, ma con un tempo diverso.
Nel mondo delle Telecomunicazioni, ad esempio,
gli aspetti più importanti per una sincronizzazione
efficace attraverso le diverse tecnologie di tra-
sporto e le variemicrocelle, sono fase e frequenza.
Diversamente, in ambiti legati alla gestione
dell’Energia, la variabile più critica è il Tempo.
Questi aspetti, insieme alla naturale evolu-
zione del protocollo in funzione delle esigenze
emerse durante l’utilizzo in vari ambienti,
hanno creato i presupposti per un’estesa azione
di raffinamento e rivisitazione dello standard.
L’edizione
IEEE1588-2008
, conosciuta anche
come
PTPv2
, costituisce la seconda genera-
zione del protocollo; introduce un ampio set
di migliorie ed è quella attualmente di uti-
lizzo generale (è importante notare che non
è compatibile con la versione originaria).
Questa versione spinge avanti ulteriormente
il limite di accuratezza ottenibile (nell’ordine
delle decine di nanosecondi), utilizzando har-
dware dedicato e sviluppato per questo tipo di
impiego (Transparent Clock, una forma evoluta
di switch), che registra esattamente il tempo
in cui il pacchetto contenente l’informazione
di sincronizzazione, viene ricevuta dal client.
L’informazione permette di compensare l’in-
certezza introdotta da sistemi operativi in real-
time e dagli altri ritardi di propagazione (delay)
nei processi, allineando così il master clock
(Grandmaster) a tutti i clocks dei dispositivi
che ricevono da questo la sincronizzazione.
Le funzioni hardware di Time-Stamping non
impattano sulle operazioni di eventuali altri pro-
tocolli coesistenti nella rete Ethernet (per esempio
IEC 61850, Modbus/IP, DNP3, IEC 60870-5-104
ecc.) permettendo così la condivisione delle stesse
porte e dunque favorendo un approccio di tipo
plug-in, con minimo dispendio di risorse di rete.
Allo scopo di rendere il protocollo quanto più
flessibile e utilizzabile in applicazioni carat-
terizzate dai più disparati requisiti, sono inol-
tre migliorati o implementati ex-novo molti
importanti aspetti evidenziati nel corso dell’u-
tilizzo del protocollo nella sua prima versione.
Tra i numerosi interventi, viene incluso il sup-
porto di protocolli UDP/IPv4 (User Datagram
Protocol/Internet Protocol), DeviceNet, Pro-
finet, ControlNet, VLAN, viene introdotta la
correzione dell’asimmetria del percorso di rete,
il supporto delle comu-
nicazioni
Unicast,
miglioramenti
nella
ridondanza di sistema
e del message rate.
In considerazione di
tutto questo, appare
chiaro come il PTP
possa essere stato adot-
tato come protocollo di
sincronizzazione prin-
cipale nella quasi tota-
lità delle applicazioni
caratterizzate da una
criticità
dell’aspetto
relativo alla sincroniz-
zazione.
I profili
Essendo lo IEEE1588-2008 un protocollo
complesso, dove alcune parti sono indirizzate
esclusivamente verso alcuni ambienti specifici,
per facilitarne la comprensione e l’adeguata
implementazione, viene introdotto il concetto di
“Profilo”
, il cui scopo fondamentale è quello di
specificare in modo univoco quali tra le nume-
rose combinazioni di opzioni e attributi devono
essere impiegate per supportare in modo effi-
cace una specifica applicazione e, in ottica di
più ampia, di garantire un alto livello di intero-
perabilità tra apparati eterogenei, eventualmente
facenti parte di strutture/organizzazioni diverse.
Figura 2 - Esempio di applicazione combinata Power/Telecom
Figura 3 - Schema di calcolo
del tempo di transito dei
pacchetti (Time Stamping) per
la correzione dei ritardi generati
da percorsi di rete asimmetrici
(modalità Two-Step)