Zaman Senkronizasyon | TAYFES Enerji

Zaman Senkronizasyonu

Elektrik ve Enerji Altyapısında endüstriyel sistemlerdeki gibi bir çok uygulamada zaman senkronizasyonu sağlamak gittikçe önemli hale gelmiştir.

Ağa bağlı istasyonlar belli bir merkezden periyodik olarak güvenilir bir zaman bilgisi ile beslenebiliyorsa, en uygun işletme koşulları sağlanabilir. Sistemdeki hatalar doğruluğu yüksek zaman damgaları ile daha etkin takip edilebildiğinden, üretim duruşları daha az olacak, emre amadelik ve verimlilik artacaktır.

Her alanda kullanılan zaman senkronizasyon çok kritik hayat kurtaran uygulamalardır.

Raylı sistemlerde zaman senkronizasyonu, tüm tren ve metro hareketlerinin doğru şekilde koordine edilmesi, çarpışmaların ve kazaların önlenmesi açısından hayati öneme sahiptir. Aynı zamanda, tren tarifelerinin dakik şekilde uygulanması ve gecikmelerin minimuma indirilmesi, sistem verimliliği ve yolcu memnuniyeti için kritik bir faktördür. İstasyonlar, trenler ve kontrol merkezleri arasında eş zamanlı veri akışı, operasyonların kesintisiz bir şekilde devam etmesini sağlar.

Zaman Senkronizasyonun Avantajları

Elektronik sistemlerde veri akışını düzenler ve hataları önler.
Cihazların aynı anda çalışmasını sağlayarak işlem koordinasyonunu artırır.
Güvenlik kamera kayıtlarında doğru zaman damgası oluşturur.
Ölçüm ve analiz cihazlarında yüksek doğruluk sağlar.
Telekom ve IoT altyapılarında iletişim güvenilirliğini artırır

Uydu Sistemleri

Küresel konumlama sistemi (GPS) uyduları Amerika Brileşik Devleti tarafından yönetilirler. Dünya çapında zaman ve konum bilgileri dağıtırlar. Askeri amaçlı başlayan bu uygulama sonradan sivil kullanıma da açılmıştır. Her yörüngede dört uydu olmak üzere, dünyanın 20.200 km yukarısındaki altı yörüngede yaklaşık en az 24 uydu dolanır. Bu 24 uydulu düzenleme, dünyanın herhangi bir noktasından en az dört uydunun görülebilir olmasını sağlar. Yörüngede bulunan ilave uydular, bazı asıl uydular bakıma girdiğinde, kapsamanın düşmesini engeller.

Rusya Federasyonu tarafından sağlanan GLONASS, küresel kapsama ve karşılaştırılabilir doğruluk açısından işletmede olan ikinci alternatiftir. İşletmede olan 24 uydusu vardır.

Avrupa Birliği tarafından planlanan GALILEO’nun, henüz sadece 4 uydusu yörüngededir. Tamamlandığında asgari 24 uydu sağlayacaktır.

Çin tarafından geliştirilen BDS halen Asya Pasifik bölgesinde 10 uyduyla hizmet vermektedir. 35 uydu ile küresel bazda hizmet vermesi planlanmaktadır.

Hindistan tarafından planlanmaktadır. Hindistan ve çevresinde bölgesel hizmet verecektir. Toplam planlanan yedi uydu olup, üçü halen yörüngededir.

DCF77 sinyali Avrupa’nın büyük bir kısmında alınabilir. İyi hava koşullarında gündüz 1900 km, gece 2100 km menzili vardır. Sinyalin zayıfladığı veya alınamadığı durumları atlatabilmek için alıcılarda dahili saat de bulunur ve 1500 km’ye kadar iyi çalışırlar.

Uzun dalga sinyalleri parazitlerden kolay etkilenirler, ki bunlara örnek olarak verici yakınındaki fırtına gibi atmosferik olumsuzluklar ve alıcı yakınındaki elektro-manyetik kaynaklar verilebilir. Sinyal duvarlardan zayıflayarak geçer. Bu nedenlerle alıcı anteni dikkatli bir şekilde yerleştirmek gerekir.

Dünya çapında bazı karasal radyo istasyonları zaman sinyali yayınlamaktadır. Ne yazık ki, bu istasyonlar birbiriyle uyumlu olmayan farklı protokoller kullanırlar. Her istasyonun farklı frekansı vardır ve nerede hangisinin kullanılacağına bağlı olarak, farklı alıcılar gerekir. Aşağıdaki tablo sadece uzun dalga yayın yapan istasyonları listeler. Kısa dalgada yayın yapan istasyonlar da vardır. Uzun dalganın avantajı sinyalin dağlar ve binalar gibi engellerden daha kolay geçmesidir.

Ağ Zaman Protokolü (NTP)

NTP, ağ zaman protokolü kelimelerinin (Network Time Protocol) baş harfleridir. Bilgisayarların saatlerinin Internet protokolü ile bir zaman kaynağına göre eşzamanlı olmasını sağlar.

NTP’nin bazı özellikleri şöyledir:

NTP gerçek zamanı gösteren bir referans kaynağına ihtiyaç duyar. Bütün takipçiler üzerinde beraberce anlaşılan bir zamana değil, o gerçek zamana yönelirler.
NTP, UTC zamanını referans olarak kullanır.
NTP hata toleransı olan bir protokoldür. Ulaşılabilir olan bir kaç kaynaktan en iyisini otomatik olarak seçer. Birikmiş hatayı en aza indirmek için bir kaç kaynağı birleştirir. Hatalı zaman kaynaklarını tespit edip kaçınır.
Eşzamanlı bir ağda bir kaç zaman referansı olabilir. Ağın her üyesi zaman bilgisi alışverişini tek yönlü veya çift yönlü olarak yapabilir. Bir üyeden diğerine zamanın yayılması hiyerarşik bir grafik oluşturur ki, referans saatler en üstte yer alır.
Bir kaç ulaşılabilir kaynak olduğunda, zamanı hesaplamak için NTP en iyi adayları seçer. Doğruluğu yüksek olan bir protokoldür. Çözünürlüğü nanosaniyeden küçüktür.
Ağ bağlantısı geçici olarak kurulamadığında bile, NTP geçmişteki ölçümleri kullanarak şimdiki zamanı ve hatayı tahmin etmeye çalışır.

NTP zaman damgası alıp gönderirken, 123 nolu port üzerinde UDP kullanıcı datagram protokolünü kullanır. Yerel ağlarda (LAN) ideal koşullarda 1 ms doğruluğu sağlar. Yerel zaman zonları bilgisini veya yaz saati bilgisini iletmez.

Basit Zaman Protokolü (SNTP)

Basit Ağ Zaman Protokolü (SNTP), TCP/IP protokol ailesinin bir zaman senkronizasyon protokolüdür. Bağlantısız Kullanıcı Veri Paketi Protokolü (UDP) üzerine kuruludur ve IP ağlarında (IPv4 ve IPv6) sistem zamanını senkronize etmek için tüm destekleyici cihazlarda kullanılabilir. Temelinde, bireysel istemcilerin aynı ağdaki seçilen bir zaman sunucusundan zaman bilgisini aldığı bir istemci-sunucu yapısı bulunur. Bu sunucu mevcut değilse, yedek olarak ek zaman sunucuları mevcuttur. SNTP’nin ilk sürümü 1992 yılına dayanmaktadır ve RFC 1361’de belirtilmiştir . Bu, protokolü , ağlarda sistem zamanını ayarlamak için de kullanılan Ağ Zaman Protokolünün basitleştirilmiş bir varyantı olarak tanımlar.

Delaware Üniversitesi’ndeki bir çalışma grubu tarafından geliştirilen protokol, çeşitli revizyonlardan sonra dördüncü sürümüyle (SNTPv4) kullanıma sunulmuştur. Bu sürüm, üniversite tarafından 2006 yılında RFC 4330’da yayınlanmıştır.

NTP gibi, SNTP de bir ağdaki tüm cihazların sistem saatini kolayca senkronize etmek için kullanılır. Bu amaçla, istemci-sunucu modeli kullanılır ve resmi dünya saati (“eşgüdümlü evrensel saat”) referans zaman olarak alınır. Zaman sunucuları, SNTP istemcileri, yani ilgili cihazlar için, basit ağ zaman protokolü kullanılarak senkronize edilecek sistem saatini “dağıtıcı” görevi görür. Bu işlev için gerekli IP paketleri UDP 123 portu üzerinden gönderilir ve SNTP, NTP’ye çok benzediği için senkronizasyon işleminde genellikle NTP sunucuları kullanılır.

IP paketlerinin iletimi, istemci ve sunucu arasında basit doğrudan bağlantılar (tek noktaya yayın) yoluyla veya sunucu ile birden fazla istemci arasında çok noktalı bağlantılar (yayın ve çok noktaya yayın) yoluyla gerçekleştirilebilir.

Hassas Zaman Protokolü (PTP)

Hassas zaman bilgisi özellikle merkezi olmayan sistemler için önemlidir. IEEE 1588 ile tam olarak belirtilen Hassas Zaman Protokolünü (PTP) kullanarak bir mikrosaniyeden daha az bir süre kesinliği içerisinde Ethernet networkleri üzerinden dağıtılan saatleri ilk kez senkronize etmek imkanı sağlanmıştır.

PTP hassas senkronizasyon gerektiren otomasyon teknolojisinde daima talep görmüştür. Hareket Kontrol teknolojisi uygulamaları önemli bir alanıdır. Mesela PTP bir robotun, bir matbaa, bir ambalaj veya kağıt işleme makinası içerisindeki sürücülerin senkronize olmasına yardımcı olur. İşbirlikçi robotlar son derece hassas saatler aracılığıyla bağlantılıdırlar ve PTP ile devam eden prosesler kronolojik olarak birbirleriyle tamı tamına koordine edilir.

Otomasyon teknolojisi alanının dışındaki pek çok firma da aynı zamanda PTP’nin değerlendirilmesi ve uygulanması üzerine çalışıyor. Okumaların toplanması ve ilişkilendirilmesi gereken tüm durumlarda PTP çok aranan bir çözümdür. Hirschmann Ethernet üzerinden saat senkronizasyonu alanında öncülerden biridir. 2004’den bu yana dünyanın ilk IEEE 1588 uyumlu boundary clock switch ile Hirschmann birçok projenin bir parçasını oluşturmuştur. Fast Ethernet ve Gigabit Ethernet için genişletilmiş IEEE Standardı 1588-2008 uyum sağlanmıştır.

PTP (IEEE 1588) ile NTP arasındaki temel fark nedir? Hangisini seçmeliyiz?

Temel fark hassasiyettir. NTP, yazılım tabanlıdır ve genellikle milisaniye düzeyinde bir hassasiyete sahiptir. Bu durum standart IT operasyonları için yeterlidir. PTP ise donanımsal zaman damgalama kullanarak mikrosaniyenin altında doğruluk sunar. 5G altyapılı sistemlerde, akıllı şebekelerde (IEC 61850), yüksek hızlı hareket kontrolü gibi uygulamalarda time server kullanılması gerekir. Bu gibi sistemlerde PTS-10X tercih edilebilir.

Kullanım Alanları

En çok zaman senkronizasyonu kullanılan uygulamalar.

Merkezi Saat Sistemi
Telekominasyon Sistemleri
Fiberoptik Ağlar
IOT Uygulamaları
SCADA ve Endüstriyel Otomasyon
Güç Dağıtım Merkezleri
Deprem ve Jeoljik Ölçüm Sistemleri
Veri Merkezleri
Raylı sistemler
Kamera ve Güvenlik Sistemleri

Bize Ulaşın

Uzman kadromuz ile gerçekleştirebildiğimiz temin, montaj, konfigürasyon ve devreye a hizmetimizle ilgili soru ve talepleriniz için bize ulaşın.