кандидат технических наук, доцент кафедры защищенных систем связи Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
Актуальность. В последние годы для промышленной автоматизации в качестве базовой архитектуры все чаще находят применение виртуализированные интегрированные системы, в телекоммуникационных сетях которых используется технология TSN, как наиболее подходящая для критически важных приложений, предъявляющих жесткие требования по скорости и гарантированности доставки информации. Качественные параметры сетей TSN, в свою очередь, зависят от точности ее временно́й синхронизации, поэтому разработка методов повышения точности синхронизации времени устройств сети с коммутацией пакетов является актуальной научно-практической задачей.
Цель: рассмотреть способы повышения точности синхронизации времени в сетях виртуализированных интегрированных систем, использующих технологию TSN, и то, как влияет на это тактовая сетевая синхронизация, которую обеспечивает применение технологии синхронного Ethernet.
Методы: влияние тактовой сетевой синхронизации на точность привязки шкалы времени оценивается по результатам имитационного моделирования процессов временно́й и тактовой синхронизации в среде AnyLogic.
Результат: в работе показана цепочка взаимодействия информационных и телекоммуникационных технологий, а также обеспечивающих подсистем, показывающих в совокупности принципы работы сложных встраиваемых компьютерных систем и способ определения их характеристик на основе моделирования, также представлены результаты имитационного моделирования, показывающие, что высокая точность привязки шкалы времени и стабильность ее удержания может достигаться путем совместной реализации частотной и временно́й синхронизации, что играет важную роль в сценариях применения TSN.
Новизна: разработана имитационная модель процессов временно́й и тактовой синхронизации, позволяющая оценить преимущества использования тактовой сетевой синхронизации в сетях TSN с точки зрения повышения точности синхронизации времени сетевых устройств.
Практическая значимость. Реализация частотной синхронизации в сети с поддержкой технологии TSN позволяет достигать высокой точности синхронизации времени сетевых устройств при использовании меньшего количества синхросообщений, что уменьшает объем служебного трафика. При этом возможно использовать менее стабильные задающие генераторы, так как их частота постоянно корректируется, а это повлечет уменьшение затрат.
Relevance. In recent years, virtualized integrated systems have widely become the base architectural solution for industrial automation systems. TSN technology is being used in their telecommunications networks, as it is the most suitable solution for mission-critical applications with stringent requirements for speed and guaranteed information delivery. The quality of TSN networks, in turn, depends on the accuracy of their time synchronization. Therefore, developing methods to improve the accuracy of time synchronization of packet-switched network devices is a pressing scientific and practical challenge.
Purpose of the work: to examine ways to improve the accuracy of time synchronization in networks of virtualized integrated systems using TSN technology, and the impact of network clock synchronization provided by synchronous Ethernet technology.
Methods used: the impact of network clock synchronization on the accuracy of timescale reference is assessed using the results of simulation modeling of time and clock synchronization processes in the AnyLogic environment.
Results: the paper presents a chain of interactions between information and telecommunication technologies, as well as supporting telecommunication subsystems, demonstrating in aggregate the operating principles of complex embedded computer systems and a method for determining their characteristics based on modeling. The results of simulation modeling are also presented, demonstrating that high accuracy of time scale binding and stability of its retention can be achieved through the joint implementation of frequency and time synchronization, which plays an important role in TSN application scenarios.
Practical significance: implementing frequency synchronization in a network supporting TSN technology enables high-precision time synchronization of network devices while using fewer synchronization messages to reduce the amount of service traffic. This allows that to save costs less stable clock generators may be used, as their frequency is consistently adjusted.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.