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PTP nel settore industriale

Da quando i sistemi di telecamere industriali hanno iniziato a utilizzare Ethernet per il trasferimento delle immagini, richiedono un riferimento PTP comune a tutte le telecamere e il sistema di elaborazione delle immagini. Questo articolo descrive considerazioni sull'architettura quando si integra PTP in questi sistemi.

Scenario applicativo tipico

Un tipico sistema di telecamere industriali utilizzato per la visione stereo o l'ispezione della qualità è costituito da due o più telecamere che forniscono i dati di immagine sia in "modalità raffica", sia come flusso di dati continuo verso un'unità di elaborazione video. Non esiste una comprensione comune della frequenza o fase in tali sistemi. Pertanto, PTP è stato integrato in tali sistemi per il timestamp di ogni immagine video registrata e consentire all'unità di elaborazione di combinare correttamente i flussi ricevuti da più telecamere. Inoltre, si potrebbe usare anche PTP per attivare le telecamere.

La Figura 1 mostra un sistema di telecamere tipico. Di solito le linee Ethernet di tutti le telecamere sono aggregate in una singola connessione Ethernet verso l'untià di elaborazione video che utilizza uno switch Ethernet standard. Questa connessione Ethernet potrebbe utilizzare una velocità di collegamento superiore poiché viene utilizzato per il collegamento delle telecamere allo Switch Ethernet. In alternativa, l'unità di elaborazione video può offrire diverse Interfacce Ethernet; una per ogni telecamera come mostrato in Figura 2.

Comunicazione

La figura seguente mostra una comunicazione tipica in questi scenari. La larghezza di banda viene utilizzata asimmetricamente. Il downstream (traffico dalla telecamera a l'unità di elaborazione video) richiede una larghezza di banda piuttosto grande. L'upstream (traffico dal video unità di elaborazione alla fotocamera) consuma solo una piccola larghezza di banda poiché solo le informazioni di controllo e di stato vengono trasferite.

La figura seguente mostra il traffico PTP che viene aggiunto a questa applicazione comunicazione. La maggior parte dei dati viene inviata sul canale di uplink che è scarsamente usato.

Requisiti PTP

È importante pianificare attentamente la progettazione delle funzioni PTP nell'architettura del sistema.

Telecamera

Ogni telecamera fungerà solo da dispositivo slave PTP. La fotocamera richiede un Interfaccia di rete compatibile IEEE1588; è fondamentalmente un hardware IEEE1588 con supporto di timestamp hardware. Inoltre, sarà richiesto anche uno stack PTP. Lo stack esegue la comunicazione ad alto livello e controlla le funzioni hardware come unità clock e il timestamp.

Switch Ethernet

Uno switch Ethernet standard introduce ritardi imprevedibili sui pacchetti. Inoltre, il tempo di permanenza sarà di tanto in tanto eccessivo; si possono osservare anche circa 10 millisecondi. Mentre questi fattori non influenzano la comunicazione di livello 2 o di livello 3, influenzeranno la precisione del PTP. PTP definisce switch Ethernet con funzioni speciali chiamati Boundary Clock o Transparent Clock.

Unità di elaborazione video

L'unità di elaborazione video funge da dispositivo master PTP. In alternativa un Grandmaster dedicato può essere collegato allo Switch Ethernet come indicato in figura seguente:

L'unità di elaborazione video richiede sostanzialmente la stessa infrastruttura del telecamera. Se l'unità funge da dispositivo master PTP, è necessario un oscillatore ad alta stabilità.

Considerazioni sul sistema

Quando si integra PTP in sistemi di telecamere industriali, è necessario pianificare il traffico, la larghezza di banda e la latenza. Poiché il canale a valle è in genere pesantemente caricato i messaggi di Delay Request  inviati al master PTP per la misurazione del ritardo potrebbero essere eccessivamente ritardati o addirittura scartati. Se i pacchetti subiscono un ritardo asimmetrico su upstream e downstream l'accuratezza ne risentirà.

 

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