Platforma komunikacyjna rozległego systemu czasu rzeczywistego dr inż. Jerzy Nabielec dr inż. Andrzej Wetula jena@agh.edu.pl wetula@agh.edu.pl Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej Katedra Metrologii i Elektroniki MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, 23-26 maja 2017

Standardy propagacji referencji czasu AGENDA Geneza Standardy propagacji referencji czasu Założenia i zasady budowy prototypowego systemu Struktura master-slave Węzeł master – nadawanie Węzeł slave – Echo Węzeł master – odbiór Eksperyment Struktura „drzewo” Obszary zastosowań MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, 23-26 maja 2017

Geneza Wymyślaj i opracowuj teorie niezgodne z zaakceptowanym punktem widzenia, nawet jeśli ten ostatni jest wysoce potwierdzony i ogólnie przyjęty Paul Feyerabend MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, 23-26 maja 2017

Geneza MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, 23-26 maja 2017

Geneza MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, 23-26 maja 2017

Geneza MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, 23-26 maja 2017

Geneza MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, 23-26 maja 2017

Geneza MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, 23-26 maja 2017

Standardy propagacji referencji czasu IEEE 1588 ; < 1 s PROFINET IEC 81650 White Rabbit (CERN) ; <1ns DCF 77 ; 2ms GPS, Galileo (30ns) GUM (Warszawa) – Borowiec (Poznań); 10 ps MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, 23-26 maja 2017

Założenia i zasady budowy prototypowego systemu Cele do zrealizowania: Przez to samo łącze przesyłane są ramki synchronizujące oraz transportujące dane Bardzo wysoka jakość synchronizacji odległych węzłów systemu bez względu na odległość pomiędzy nimi Długość łącza pomiędzy węzłami ponad 1000km realizowana jako sekwencja przęseł Długość jednego przęsła rzędu 140km Urządzenia pośredniczące w komunikacji nie magazynują przesyłanych ramek; pełnią tylko rolę powtarzaczy na poziomie bitowym MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, 23-26 maja 2017

Założenia i zasady budowy prototypowego systemu Struktura : master - slave MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, 23-26 maja 2017

Założenia i zasady budowy prototypowego systemu Metoda syntonizacji - master nieprzerwanie propaguje swoją częstotliwość przy wykorzystaniu samosynchronizującego kodowania , np. Manchester , PWM Metoda synchronizacji - Start/Stop przy wykorzystaniu niestandardowych relacji czasowych (SYNC - trzeci stan łącza dwustanowego) Czas propagacji sygnału od mastera do slave’a jest taki sam jak od slave’a do mastera MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, 23-26 maja 2017

Założenia i zasady budowy prototypowego systemu Ramka komunikacyjna MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, 23-26 maja 2017

Węzeł master – nadawanie Realizacja sprzętowa MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, 23-26 maja 2017

Węzeł slave – ECHO Realizacja sprzętowa MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, 23-26 maja 2017

Węzeł master – odbiór Realizacja sprzętowa MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, 23-26 maja 2017

Eksperyment Realizacja sprzętowa: NI sbRIO-9602 (FPGA Xilinx Spartan-3) 2 szt. 80 MHz -> 12,5ns SFP Fiberxon 160 km 2 szt. 1 bit stan „Low” 50ns , stan „High” 50ns Światłowód jednomodowy (3km, 40km) Cyrkulator (1para) Ramka - 200 bitów Częstotliwość SYNC 50 kHz MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, 23-26 maja 2017

Eksperyment MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, 23-26 maja 2017

Struktura „drzewo” 1 master, N slave, M switch Master rozgłasza referencję częstotliwości - broadcast Wszystkie slave odbierają referencję częstotliwości - syntonizacja Cykliczny dialog : master <-> wybrany m-ty slave - synchronizacja Identyczne ramki jak dla struktury master-slave Switche zestawiają połączenie powrotne slave-master Master konfiguruje switche – identyczna ramka Adresowanie switchy MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, 23-26 maja 2017

Obszary zastosowań Smart Grid -> Smart City Synchronizacja BTS: LTE , 5G Niezależna weryfikacja GPS, Galileo Mobilne, AD HOC , systemy pomiarowe czasu rzeczywistego z łączem radiowym MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, 23-26 maja 2017

Obszary zastosowań ASIC Zintegrowanie SFP oraz cyrkulatora 1 bit <-> 1 ns MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, 23-26 maja 2017

Obszary zastosowań Bezpieczeństwo Światłowód : Odporność na atak 'man in the middle' Ciągłe monitorowanie charakterystyki łącza Węzły w obiektach o dozorowanym dostępie Redundancja MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, 23-26 maja 2017

Dziękuję za uwagę MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, 23-26 maja 2017