Damit Geräte in einem Netzwerk synchron zueinander sind und auch die korrekte absolute Uhrzeit verwenden, werden sie an eine zentrale Zeitreferenz angebunden. Durch die bisherige Technik ergaben sich bislang aus Signallaufzeiten Verzögerungen. Omicron Lab präsentiert eine Lösung des Problems auf der Sensor+Test. Die sogenannte Grandmaster Clock empfängt im Normalfall die absolute Weltzeit über GPS. Die dazu benötigte GPS-Antenne wird über ein Koaxialkabel an die Grandmaster Clock angeschlossen. Je nach Kabellänge kommt es dabei zu Signallaufzeiten von bis zu einer halben µs. Diese Signalverzögerung musste bisher manuell korrigiert werden. Das wird dadurch erschwert, dass der ausführende Techniker normalerweise die Länge des meist bereits verlegten Kabels in der Regel nicht genau kennt. Um Abweichungen zwischen der GPS-Zeit und der Zeit innerhalb des Netzwerks zu minimieren, hat Omicron Lab ein Gerät entwickelt, das die GPS-Antenne und die eigentliche Zeitreferenz in einem kompakten, wasserdichten und wetterfesten Gehäuse vereint. Die antennenintegrierte Grandmaster Clock OTMC 100, die auf der diesjährigen Sensor + Test präsentiert wird, kann einfach an geeigneter Stelle installiert und direkt mit dem Ethernet verbunden werden. Die Verlegung eines Koaxialkabels zwischen GPS-Antenne und der Grandmaster Clock entfällt völlig.

„Zeitsynchronisationslösungen werden in den vielfältigsten Bereichen eingesetzt. Einfach ausgedrückt sorgen 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 µs innerhalb eines Netzwerkes bereits ein großes Problem darstellen.

Damit es nicht zu diesen Abweichungen kommt, kommuniziert die zentrale Zeitreferenz, die sogenannte Grandmaster Clock, über Ethernet mit den zu synchronisierenden Geräten. Sie sorgt so dafür, dass alle Geräte im Netzwerk immer die gleiche Uhrzeit haben. Dazu verwendet die OTMC 100 wahlweise das Network Time Protocol (NTP, SNTP) oder für Anwendungen mit besonders hohen Genauigkeitsanforderungen das  Precision Time Protocol (PTP) gemäß Standard IEEE 1588-2008.

Kabellängen von bis zu 100 m möglich

Wie eingangs erwähnt, entfällt beim OTMC 100 das normalerweise benötigte koaxiale Antennenkabel vollständig, da das Gerät direkt mittels eines Netzwerkkabels ans Ethernet angeschlossen wird. Dabei ist eine Kabellänge von bis zu 100 m zwischen der antennenintegrierten Grandmaster Clock und dem Ethernet Switch möglich. Zudem handelt es sich um ein PoE (Power over Ethernet)-Gerät, welches über das Netzwerkkabel auch mit der benötigten Betriebsspannung versorgt wird. Zusätzliche Stromversorgungskabel sind deshalb nicht notwendig. Mit einer Leistungsaufnahme von weniger als 2 W benötigt das Gerät außerdem nur einen Bruchteil der Energie, welche von konventionellen Zeitreferenzen benötigt wird. 

Optimal auch für den portablen Einsatz geeignet

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 hierfür sind der Übertragungsstandard Ravenna für Real-Time Audio-Übertragung in IP-Netzwerken oder das sogenannte PTP-Broadcastprofil gemäß SMPTE ST 2059-2:2015“, so Pfitscher.

Unkomplizierte Inbetriebnahme und sicherer Betrieb

Die Inbetriebnahme und Konfiguration der OTMC 100 ist besonders einfach. „Sobald die OTMC 100 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 der Omicron-Devicebrowser dazu verwendet werden, die Zeitreferenz besonders leicht im Netzwerk zu lokalisieren.“ Über das integrierte Webinterface der OTMC 100 lassen sich alle Betriebsparameter einfach und plattformunabhängig konfigurieren. Das Webinterface ist so gestaltet, dass die Bedienung sowohl mit Maus und Tastatur als auch mittels Touchscreen einfach und intuitiv erfolgen kann. Um mehr als eine OTMC 100 einzurichten, kann die Konfiguration eines Gerätes als XML-Datei gespeichert und dann über Web oder SSH auf andere Geräte übertragen werden. Die OTMC 100 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 unter schwierigsten Bedingungen

Die gesamte Grandmaster Clock ist sehr robust und wurde für den permanenten Außeneinsatz entwickelt. 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.