越来越精密复杂的传感器,超高清摄像机,机器学习算法和人工智能现已开始有效合作,为各行业带来益处。而各行业也在不断发展,多数必须协同工作的网络和相连接的应用程序已转换至以太网,其余很多的网络或应用也正在向这个方向转变。
时间同步一直是通信网络中关键的一环,它对确保以太网网络和终端应用保持定时性能至关重要。另外,在有更高精度的精确同步网络中,网络和应用还进一步提升性能。如何才能实现高精度呢?
精确定时协议(PTP)正成为通过以太网进行时间分配的首选方法。随着越来越多的网络部署PTP,人们也意识到,不同的PTP功能与其他技术结合使用,可适应不同的部署需求。几个不同的PTP协议子集也就此产生,为终端用户提供更多的选择。其中一个例子是通用PTP(gPTP)协议子集,它有许多独特的功能,以实现高定时精度。比如:
- Logical syntonization,用现成的元器件实现频率锁定。这对大规模部署来说更具成本效益,并支持快速启动以满足"即时"应用的需求。
- 更容易地重新配置计时路径,有助于冗余和容错。
当然,由于功能的要求和相关国际标准,有些应用本身就需要精确的同步,而其他应用则可以从时间戳或衍生相位和频率信号的额外精度中获得性能优势。下面举几个例子:
自动驾驶汽车: 越来越多的自动驾驶汽车拥有车载以太网网络。汽车上也有多个需要同步时间的应用程序,这可能包括:满足相同或不同视听体验的个性化车载信息娱乐系统,自主驾驶及停车泊位。未来还将包括监测超出人类所能及速度的事件并及时做出反应,比如当汽车在行驶或便道的过程中有可能碰撞移动或静止物体等。这些都要求带有高精度定时的数据交换,任何误差对实现各类功能都可能造成严重影响,可见稳健的定时对系统设计非常关键。
飞机、直升机和无人侦察机:飞机、直升机和无人机等应用正变得越来越先进。在建筑工地、救援搜索和火灾事故现场等地使用无人机可大大减少反应时间,降低人员伤亡的风险。无人机的搜索行动也依赖于来自摄像机所带来的超高清视频,而无人机的摄像机需结合传感器和预先配置的GPS飞行路径,而所有这些系统都要依靠高精度的定时信息。
沉浸式虚拟现实(VR)和增强现实(AR)体验: 虚拟现实(VR)和增强现实(AR)不仅可以为用户带来身临其境的游戏体验,对即时传输和全息传动等应用也至关重要。和上面所举的两个例子一样,VR和AR也要通过高清视频数据、传感器和人工智能的高精度同步运作才能实现。
虽然标准机构定义了以太网网络的操作要求(比如工业自动化的IEC/IEEE 60802标准),并提供不同的协议子集来支持某些特定的应用,但对于某些不受限于标准的应用来说,如果不达到高精度,应用产品也会面临严重的风险。上面的三个例子为您展现了各种系统,在这些系统中,不精准的同步会导致包括糟糕的用户体验,商业产品不可行,甚至威胁生命等严重后果。
所以在这些系统中运行的产品和应用都要符合非常严格的时间同步要求,需要以最高精度和高带宽的线路速率进行测试,以减少性能风险和保持系统可靠性,这不仅仅是为了满足标准,而是因为同步定时真的非常重要。
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