Az óra szinkronizálása - Clock synchronization

A téma szélesebb körű ismertetését lásd: Órahálózat .

Az óraszinkronizálás az informatika és a mérnöki tudományok témája, amelynek célja az egyébként független órák összehangolása . Még akkor is, ha kezdetben pontosan be van állítva, a valódi órák bizonyos idő elteltével eltérnek az óra eltolódása miatt, amelyet az órák kissé eltérő ütemben számolnak. Számos probléma merül fel az órajel -különbségek és számos megoldás következtében, amelyek közül néhány megfelelőbb, mint mások bizonyos összefüggésekben.

Terminológia

A soros kommunikációban az óraszinkronizálás az óra helyreállítására utalhat, amely frekvenciaszinkronizációt ér el, szemben a teljes fázisú szinkronizálással . Az ilyen óraszinkronizálást használják a távközlés szinkronizálásában és az automatikus baud rate érzékelésben .

A pleziokron vagy izokron működés olyan rendszert jelent, amely frekvenciaszinkronizálással és a fázisszinkronizáció laza korlátaival rendelkezik. A szinkron működés szorosabb szinkronizációt jelent az idő alapján, talán a frekvencia mellett.

Problémák

A kisebb léptékű időgazdálkodási nehézségek eredményeként problémák merülnek fel az óra torzításával, amelyek bonyolultabbá válnak az elosztott számítástechnikában , amelyben több számítógépnek is ugyanazt a globális időt kell megvalósítania. Például Unix rendszerekben a make parancs használható összeállításához új vagy módosított kódot, és igyekszik elkerülni újrafordítás változatlan kódot. A make parancs annak a gépnek az óráját használja, amelyen fut, hogy meghatározza, mely forrásfájlokat kell újra fordítani. Ha a források külön fájlkiszolgálón találhatók, és a két gép szinkronizálatlan órákkal rendelkezik, előfordulhat , hogy a make program nem a megfelelő eredményeket hozza .

A szinkronizálás szükséges a streaming média pontos reprodukálásához . Az óra szinkronizálása az Ethernet rendszereken keresztüli audió jelentős alkotóeleme .

Megoldások

Egy központi szerverrel rendelkező rendszerben a szinkronizálási megoldás triviális; a szerver diktálja a rendszeridőt. Cristian algoritmusa és a Berkeley algoritmus lehetséges megoldások az óra szinkronizálási problémájára ebben a környezetben.

Az elosztott számítástechnikában a probléma összetettebbé válik, mivel a globális idő nem könnyen ismert. Az interneten a leggyakrabban használt óraszinkronizációs megoldás a hálózati időprotokoll (NTP), amely egy réteges kliens-szerver architektúra, amely felhasználói adatgram-protokoll (UDP) üzenetátadáson alapul. A Lamport időbélyegek és a vektoros órák a logikai óra fogalmai az elosztott számítástechnikában.

A vezeték nélküli hálózat , a probléma még nagyobb kihívást lehetősége miatt az ütközés a szinkronizálási csomagokat a vezeték nélküli közeg és a nagyobb eltolódás mértéke órák alacsony költségű vezeték nélküli eszközök.

Berkeley algoritmus

Fő cikk: Berkeley algoritmus

A Berkeley algoritmus alkalmas olyan rendszerekre, ahol nincs rádióóra , ez a rendszer nem tudja meggyőződni a tényleges időről, csak a globális átlagidő globális időként való fenntartásával. Az időkiszolgáló rendszeresen lekéri az időt az összes ügyfélből, átlagolja az eredményeket, majd jelentést tesz az ügyfeleknek a helyi órák beállításairól, amelyek az átlag eléréséhez szükségesek. Ez az algoritmus kiemeli azt a tényt, hogy a belső órák nemcsak a bennük lévő időben, hanem az órajelben is változhatnak .

Óra-mintavétel kölcsönös hálózati szinkronizálás

Az óra-mintavételező kölcsönös hálózati szinkronizálás (CS-MNS) alkalmas elosztott és mobil alkalmazásokhoz. Bebizonyosodott, hogy skálázható olyan hálóhálózatokon, amelyek közvetetten összekapcsolt, nem szomszédos csomópontokat tartalmaznak, és kompatibilis az IEEE 802.11 és hasonló szabványokkal. Pár mikroszekundumos nagyságrendű lehet, de közvetlen fizikai vezeték nélküli kapcsolatot igényel, elhanyagolható linkkésleltetéssel (kevesebb, mint 1 mikroszekundum) a szomszédos csomópontok közötti kapcsolatokon, néhány száz méterre korlátozva a szomszédos csomópontok közötti távolságot.

Cristian algoritmusa

Fő cikk: Cristian algoritmusa

Cristian algoritmusa az időkiszolgáló létezésére támaszkodik. Az időkiszolgáló rádióórát vagy más pontos időforrást használva tartja karóráját, majd a rendszer összes többi számítógépe szinkronban marad vele. Az időkliens úgy tartja fenn az óráját, hogy eljáráshívást kezdeményez az időkiszolgálóhoz. Ennek az algoritmusnak a változatai pontosabb időszámításokat végeznek a hálózati rádió terjedési idejének figyelembevételével.

Global Positioning System

A navigációban való használata mellett a Global Positioning System (GPS) az óra szinkronizálására is használható. A GPS időjelek pontossága ± 10 nanosekundum.

Tartományközi műszercsoport Időkódok

Az IRIG időkódok szabványos formátumok az időzítési információk átviteléhez. Az atomfrekvencia -szabványok és a precíz időzítésre tervezett GPS -vevők gyakran IRIG kimenettel vannak felszerelve. A szabványokat az Amerikai Egyesült Államok hadseregének távolsági műszerezési csoportja (IRIG), a Range Commanders Council szabványügyi testülete hozta létre . Ezen szabványok kidolgozása 1956 októberében kezdődött, és az eredeti szabványokat 1960 -ban fogadták el.

Hálózati időprotokoll

A hálózati időprotokoll (NTP) egy rendkívül robusztus protokoll, amelyet széles körben használnak az interneten. Az évek során jól tesztelt, általában a legkorszerűbbnek tekinthető a megbízhatatlan hálózatok elosztott időszinkronizálási protokolljaiban . A szinkronizációs eltolásokat néhány ezredmásodperces nagyságrendűre csökkentheti a nyilvános interneten, és ezredmásodperces szintekre a helyi hálózatokon .

Az NTP protokoll egyszerűsített változata, az Simple Network Time Protocol (SNTP) egyszerű egyképes állapot nélküli elsődleges/másodlagos szinkronizálási protokollként is használható, de nem rendelkezik az NTP kifinomult jellemzőivel, és így sokkal alacsonyabb a teljesítménye és megbízhatósági szintje .

Precíziós időprotokoll

A precíziós időprotokoll (PTP) egy master/slave protokoll, amely rendkívül pontos időt biztosít a helyi hálózatokon.

Referencia adás szinkronizálása

A Reference Broadcast Time Synchronization (RBS) algoritmust gyakran használják vezeték nélküli hálózatokban és érzékelőhálózatokban. Ebben a sémában egy kezdeményező egy referenciaüzenetet sugároz, hogy a vevőket az óra beállítására ösztönözze.

Referencia Broadcast Infrastructure Synchronization

A Reference Broadcast Infrastructure Synchronization (RBIS) protokoll egy master/slave szinkronizációs protokoll, mint az RBS, amely a vevő/vevő szinkronizálási paradigmán alapul. Kifejezetten infrastruktúra módban konfigurált (azaz hozzáférési pont által koordinált) IEEE 802.11 vezeték nélküli hálózatokban való használatra készült. A protokoll nem igényel semmilyen módosítást a hozzáférési ponton.

Szinkron Ethernet

A szinkron Ethernet szinkron módon használja az Ethernetet, így a szinkronizálási protokollokkal, például a PTP-vel kombinálva, a White Rabbit Project esetében , szubszanonális szinkronizálási pontosság érhető el.

Vezeték nélküli ad hoc hálózatok

A szinkronizálás vezeték nélküli ad hoc hálózatokban történik, szinkronizálási üzenetek többlépéses küldésével, és minden csomópont fokozatosan szinkronizál azzal a csomóponttal, amely a szinkronizáló üzenet közvetlen feladója. Példaként említhető az elárasztási idő szinkronizációs protokoll (FTSP) és a Harmonia, mindkettő képes a szinkronizálást a mikroszekundum nagyságrendű pontossággal elérni.

Lásd még

Hivatkozások

Külső linkek