Platforma komunikacyjna rozległego systemu czasu rzeczywistego

Prezentacja na temat: "Platforma komunikacyjna rozległego systemu czasu rzeczywistego"— Zapis prezentacji:

1 Platforma komunikacyjna rozległego systemu czasu rzeczywistego
dr inż. Jerzy Nabielec dr inż. Andrzej Wetula 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, maja 2017

2 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, maja 2017

3 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, maja 2017

4 Geneza MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, maja 2017

5 Geneza MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, maja 2017

6 Geneza MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, maja 2017

7 Geneza MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, maja 2017

8 Geneza MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, maja 2017

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

10 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, maja 2017

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

12 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, maja 2017

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

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

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

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

17 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 bitów Częstotliwość SYNC 50 kHz MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, maja 2017

18 Eksperyment MWK’17 Metrologia Wspomagana Komputerowo, Waplewo, maja 2017

19 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, maja 2017

20 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, maja 2017

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

22 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, maja 2017

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