La temporizzazione è il fondamento delle TSN (Time Sensitive Networks). Nel caso di tali reti, la comunicazione avviene in tempo reale, con un'elevata esigenza rispetto agli errori di temporizzazione apportati da singoli dispositivi della rete. Per poter soddisfare questi criteri serve un riferimento al tempo comune dei dispositivi, ossia la sincronizzazione degli orologi incorporati nei dispositivi, in modo che ogni elemento della rete possa eseguire le proprie operazioni esattamente nel momento specifico che ad esso è stato assegnato. Il TSN può funzionare in modo corretto e continuo quando gli orologi sono sincronizzati in modo preciso e quanto più sensibile è la rete, tanto più è necessaria la precisione e la stabilità del server di temporizzazione. Pertanto, è necessario monitorare gli errori di temporizzazione, in modo che si possa intraprendere una qualsiasi azione sia contro le cause che contro gli effetti di tali errori.

Sincronizzazione ed errori di temporizzazione

Se vogliamo sincronizzare gli orologi, il principale oggetto di interesse diventa l'errore temporale, ovvero la differenza di tempo che si verifica tra gli orologi di due dispositivi, l'orologio monitorato e l'orologio di riferimento. L'errore di temporizzazione è costituito dalla somma di due tipi di errore: un errore legato al tempo, chiamato errore di temporizzazione dinamica (dTE), e un errore indipendente dal tempo, chiamato errore costante.

Il cTE si applica a tutte le sorgenti che generano errori costanti e prevedibili, dovuti ad esempio all'asimmetria del collegamento, al ritardo del cavo dell'antenna o del cavo in fibra ottica. Gli errori cTE si possono correggere con una certa facilità. In assenza di compensazione della lunghezza del cavo d'antenna, è sufficiente misurare il ritardo di tale antenna e del cavo. Nel caso della fibra ottica, la questione è più complicata, in quanto a causa dei diversi ritardi dovuti all'utilizzo di diverse lunghezze d'onda, ma si tratta comunque di un errore calibrabile.

Il dTE, invece, coinvolge tutti quegli elementi che, per la loro dinamica, sono imprevedibili. I fattori che causano tali errori possono essere, ad esempio, variazioni della frequenza dell'oscillatore legate alla temperatura, variazioni della densità della ionosfera o errori di sincronizzazione GNSS oppure gli errori di marcatura temporale. In questo caso, la soluzione al problema consiste nella creazione di un'architettura di rete adeguata e nel monitoraggio dei parametri di sincronizzazione al fine di compensare gli errori di temporizzazione che si sono verificati ma che possono essere corretti.

Accumulo di errori temporali

Un aspetto molto importante nel verificarsi degli errori di temporizzazione è il loro accumulo. A cosa è dovuto il fenomeno dell'accumulo degli errori di temporizzazione? Dalla natura dell'architettura della rete TSN. In questo paragrafo, esaminiamo brevemente la costruzione di reti sensibili al tempo e rispondiamo alla domande, per che cosa sono responsabili i componenti più rilevanti. Se non sei interessato a questo tema, consulta il paragrafo successivo.

Il nucleo della rete TSN è l'ePRTC (enhanced Primary Reference Time Clock), sincronizzato tramite il GNSS, che funge da fonte di riferimento per il tempo. La sincronizzazione viene trasmessa nella rete tramite il Grand Master (GM). L'ePRC, invece, fornisce il segnale di riferimento per la temporizzazione o la sincronizzazione di altri orologi all'interno di una rete. Particolare enfasi è stata posta non tanto sulla precisione del time server stesso, quanto sul mantenimento della stabilità della frequenza e dell'holdover associato ( sostenimento). L'ePRC (enhanced Primary Reference Clock), generalmente un oscillatore atomico esterno, garantisce la massima qualità di holdover e garantisce la stabilità non solo durante il normale funzionamento della rete, ma anche quando il segnale GNNS si dissolve. Il Grand Master genera a sua volta i timestamp PTP supportati da Ethernet sincrono.

E come si presenta la rete dal punto di vista dell'accumulo di errore di temporizzazione?

La Figura 3 mostra il percorso che il timestamp dall'ePRTC per poter raggiungere l'applicazione finale. Ciascun elemento della rete impiega il proprio tempo per trasportare le informazioni relative al tempo, quindi ogni elemento contribuisce con un certo ritardo. Secondo lo standard IEEE 1588 e le raccomandazioni dell'ITU-T G.8271 relative agli aspetti di sincronizzazione temporale e di fase delle reti di telecomunicazione e dell'ITU-T G.8271.1, riguardanti i vincoli di rete per la sincronizzazione temporale nelle reti a commutazione di pacchetto con pieno supporto per il clock dalla rete, per il corretto funzionamento di una rete di telecomunicazione 5G, il budget di tempo (attuale) della rete deve essere pari a ±1,1 µs e il ritardo di comunicazione end-to-end deve essere limitato a ±1,5 µs. Per la tecnologia MIMO orientata al futuro, tale ritardo non deve superare il limite di ±130 ns, se non addirittura ±65 ns. Non si tratta di requisiti richiesti dal cliente o dalle applicazioni che il 5G dovrà supportare, bensì di requisiti necessari affinché il 5G possa effettivamente funzionare. Non è possibile ottenere un intervallo di tempo così ridotto e preciso senza un attento monitoraggio della rete, mentre il monitoraggio della rete non può essere effettuato senza un'adeguata sonda di monitoraggio.

Che cosa si scopre nel monitoraggio della sonda?

Le soluzioni più diffuse in commercio sono le sonde di monitoraggio integrate al time server. Tuttavia, si tratta di una soluzione problematica perché si tratta di un giudizio arbitrario sul proprio operato. Se le sonde non sono collegate in modo differenziato tra di esse, in caso di trasmissione del riferimento di temporizzazione errato, la sonda continua a segnalare che tutto è corretto. Per risolvere questo problema occorre adottare una sonda di monitoraggio esterna, come il Quazar 700, che garantisce al 100% che i dati che ci vengono forniti siano rappresentativi e si riferiscono a uno stato effettivo.

In teoria, qualunque sonda di monitoraggio dovrebbe avere caratteristiche simili e fornire risultati analoghi. Tuttavia, all'atto pratico, esistono notevoli differenze tra i prodotti provenienti da produttori diversi. Nella nostra offerta troverete una sonda che supera questi standard e offre molte più possibilità.

... e cosa vi offre il Quazar-700?

Il Quazar-700 è una sonda gestibile che monitora la qualità della sincronizzazione di rete con una funzione di time server che batte la maggior parte delle sonde di altri concorrenti, non solo per la sua complessità, ma anche per l'utilità delle sue funzionalità, di cui pochi produttori possono vantarsi:

• Alta precisione e stabilità garantita dai migliori oscillatori (OCXO, DOCXO o RUBID) e una precisione di sincronizzazione temporale con il modulo GPS è pari a ±15ns (Clear Sky).

• La possibilità di monitorare in tempo reale i parametri misurati è una caratteristica che distingue nettamente il Quazar-700 dai prodotti della concorrenza. Dalle interfacce vengono scaricati continuamente dati che si possono analizzare in modo rapido e comodamente.

• Il rilevamento rapido degli errori PTP/SyncE (localizzazione e causa) e del funzionamento instabile della rete 5G legato alla sincronizzazione precisa di tempo e frequenza è una delle caratteristiche più apprezzate dai nostri clienti. Grazie alla possibilità di correlare i grafici, il Quazar-700 offre una grande comodità nella lettura dei valori rilevati.

• Il Quazar-700 consente l'archiviazione locale dei dati rilevati fino a 72 ore. La sonda consente la registrazione e la memorizzazione dei dati monitorati, archiviati e offre anche la possibilità di posizionare questi dati in forma di un grafico e di esportarli a un foglio di calcolo per un facile confronto.

• La possibilità di rilevare il jamming e lo spoofing e di segnalare questi eventi è una caratteristica esclusiva di poche sonde di monitoraggio.

• In vista delle attività di assistenza tecnica, il Quazar-700 è disponibile anche in versione mobile con un comodo kit di misurazione. Il kit è composto da una borsa, un cavo, un alimentatore e un'antenna a doppia banda. Con questa soluzione è possibile collegarsi comodamente a un router o direttamente a una BTS e iniziare a misurare.

Se desiderate avere informazioni più dettagliate sul Quazar-700, vi rimandiamo alla sottopagina del dispositivo o alla scheda del dispositivo ed anche vi invitiamo a contattarci.

Riassunto

Il monitoraggio degli errori temporali nelle reti sensibili al tempo è un aspetto estremamente importante della sicurezza e del funzionamento della rete: gli errori eccessivi legati al tempo possono infatti mettere fuori uso l'intero sistema. Per prevenire tali eventi, sono state sviluppate sonde di monitoraggio che permettono di controllare questo valore e di correggerlo in caso di necessità. Un compito così importante non può essere assegnato a una qualsiasi sonda che potrebbe semplicemente falsificare lo stato operativo reale della rete. Conviene investire un po' di più per una sonda, che non solo potrà fornire un'indicazione corretta dell'esistenza (o dell'assenza) di un eventuale difetto, ma aiuterà anche a localizzarlo e a risolverlo. In fondo, è in gioco il funzionamento di sistemi critici.