In verteilten Testszenarien mit Mehrkanal-Druckscannern ist IEEE 1588 – das Precision Time Protocol (PTP) – ein hochpräziser Taktsynchronisierungsstandard, der speziell für vernetzte Mess- und Steuerungssysteme entwickelt wurde. Mithilfe einer Master-Slave-Uhrarchitektur, Messung der Verbindungsverzögerung und Mechanismen zur Korrektur des Taktversatzes wird eine Zeitausrichtung im Nanosekunden- bis Mikrosekundenbereich zwischen Geräten über Standard-Ethernet-Netzwerke erreicht. Dadurch werden die herkömmlichen Herausforderungen eines großen asynchronen Übertragungsverzögerungsjitters und der Unfähigkeit, Abtastzeitpunkte über mehrere Geräte hinweg zu synchronisieren, überwunden und eine globale, einheitliche Zeitreferenz für mehrere Scanner und Datenerfassungsknoten bereitgestellt.
Um das Time-Alignment-Prinzip von IEEE 1588 intuitiver zu verstehen, können wir eine Vorlesung im Klassenzimmer als Analogie verwenden:
·Der gesamte Klassenraum stellt ein Testnetzwerk dar, das aus mehreren Scannern besteht. Die ganze Klasse muss in einem einheitlichen Rhythmus der Vorlesung zuhören und sich Notizen machen – so wie alle Scanner synchron im gleichen Moment abtasten müssen.
·Der Lehrer ist die Großuhr im Netzwerk und verfügt über die genaueste und zuverlässigste Referenzzeit.
·Jeder Schüler repräsentiert eine Nebenuhr eines Scanners. Die Uhren jedes Schülers laufen zunächst mit leicht unterschiedlichen Geschwindigkeiten – entsprechend dem inhärenten Offset und der Temperaturdrift des lokalen Quarzoszillators jedes Scanners. Der Lehrer sendet regelmäßig die Standardzeit an die gesamte Klasse, analog zum 1588-Protokoll, das regelmäßig Sync-, Delay_req- und andere Synchronisierungsnachrichten sendet.
·Nachdem der Schüler die Zeit des Lehrers gehört hat, vergleicht er aktiv die Differenz mit seiner eigenen Uhr, misst die Nachrichtenübertragungsverzögerung und passt dann seine Uhr manuell an die des Lehrers an – dies entspricht dem gesamten Prozess der IEEE 1588-Messung der Netzwerkübertragungsverzögerung, der Berechnung des Uhrenversatzes und der Durchführung einer lokalen disziplinierten Kalibrierung.
·Nur wenn alle Uhren im Klassenzimmer synchronisiert sind, können die Schüler gleichzeitig Fragen aufnehmen und beantworten. Ebenso können mehrere Scanner nur durch den Einsatz von IEEE 1588 zur Zeitausrichtung im gesamten Netzwerk eine geräteübergreifende synchrone Abtastung realisieren und so sicherstellen, dass Druckdaten von verschiedenen Messpunkten genau demselben physikalischen Moment entsprechen – und so Verzerrungen bei der Strömungsfeldanalyse und der Druckrekonstruktion aufgrund einer zeitlichen Fehlausrichtung vermeiden.
Da das Testen von Druckscannern strenge Anforderungen an die Zeitkonsistenz mehrerer Knoten, die Erfassung transienter Drucksignale und die Skalierbarkeit verteilter Netzwerke stellt, können gewöhnliche serielle Schnittstellen, Triggerleitungen oder lokale Uhren den Bedarf an einer Ausrichtung auf Nanosekundenebene über mehrere Geräte hinweg nicht erfüllen. IEEE 1588, das Ethernet nutzt, um die Verkabelung zu vereinfachen, eine hochpräzise Zeitsynchronisierung bereitzustellen und Drift automatisch zu kompensieren, ist zu einem unverzichtbaren Kernprotokoll für Druckscannerprodukte geworden.
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