Tarkka aikasynkronointi ja aikalinkit kriittisessä infrastrukstuurissa

Samankaltaiset tiedostot
Tarkka aikasynkronointi ja aikalinkit maanpuolustuksessa. rahoitus: eur

Hajautetut vikasietoiset kelloverkot (2500M-0099) Anders Wallin, VTT, MIKES Metrologia. kesto: 2018/ /02 MATINE-rahoitus 100 keur

TIIVISTELMÄRAPORTTI (SUMMARY REPORT) Tarkka aikasynkronointi ja aikalinkit maanpuolustuksessa

Pakettisynkronointitestauksen automaatio

LYTH-CONS CONSISTENCY TRANSMITTER

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY VERKOTAN OY VERKOTAN LTD.

Efficiency change over time

GNSS-vastaanottimet. Havaintosuureet

Helsinki Metropolitan Area Council

Capacity Utilization

FPGA-piirien käyttökohteet nyt ja tulevaisuudessa Tomi Norolampi

TIIVISTELMÄRAPORTTI. Hajautetut vikasietoiset kelloverkot

TIEKE Verkottaja Service Tools for electronic data interchange utilizers. Heikki Laaksamo

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY GRANT4COM OY

Toimisto (5) HUOM. Komiteoiden ja seurantaryhmien kokoonpanot on esitetty SESKOn komitealuettelossa

Sulautettu tietotekniikka Kimmo Ahola

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

Sähköjärjestelmän käyttövarmuus & teknologia Käyttövarmuuspäivä

Finnish Solar Revolution

7.4 Variability management

TV white spaces taajuuksien käytön tehostamiseen

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

Nopeaa elektroniikkaa Oulusta

SESP Simulointiympäristön tarjoamat mahdollisuudet älykkäiden sähköverkkojen tutkimuksessa ja kehittämisessä

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

Security server v6 installation requirements

AKKREDITOITU KALIBROINTILABORATORIO ACCREDITED CALIBRATION LABORATORY SGS FIMKO OY

AFCEA PVTO2010 Taistelija / S4

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

MIKES, Julkaisu J3/2000 MASS COMPARISON M3. Comparison of 1 kg and 10 kg weights between MIKES and three FINAS accredited calibration laboratories

TEST REPORT Nro VTT-S Air tightness and strength tests for Furanflex exhaust air ducts

Toimisto (5) HUOM. Komiteoiden ja seurantaryhmien kokoonpanot on esitetty SESKOn komitealuettelossa

Ylläpitäjät, järjestelmäarkkitehdit ja muut, jotka huolehtivat VMwareinfrastruktuurin

SESKO ry LAUSUNTOPYYNTÖ 12/08 LIITE Toimisto (7) HUOM. Komiteoiden ja seurantaryhmien kokoonpanot on esitetty SESKOn komitealuettelossa

The CCR Model and Production Correspondence

WAMS 2010,Ylivieska Monitoring service of energy efficiency in housing Jan Nyman,

General studies: Art and theory studies and language studies

Internet of Things. Ideasta palveluksi IoT:n hyödyntäminen teollisuudessa. Palvelujen digitalisoinnista 4. teolliseen vallankumoukseen

Särmäystyökalut kuvasto Press brake tools catalogue

Use of spatial data in the new production environment and in a data warehouse

Miehistöjen työ- ja lepoajat

Security server v6 installation requirements

Tuloksia ja kokemuksia / results and experiences

Technische Daten Technical data Tekniset tiedot Hawker perfect plus

Liikenteen sähköiset palvelut Yksityisyyden suoja ja palveluiden häirintä

Stormwater filtration unit

Naisnäkökulma sijoittamiseen Vesa Puttonen

Signaalien taajuusalueet

Lausuntopyyntöluettelo HUOM. Komiteoiden ja seurantaryhmien kokoonpanot on esitetty SESKOn komitealuettelossa

EU DIGITAL EUROPE MITEN SAAMME NOPEUTETTUA TAVOITELTUA MUUTOSTA? CSC Markku Markkula COR RAPPORTEUR ON DIGITAL EUROPE

VTT EXPERT SERVICES OY VTT EXPERT SERVICES LTD.

ProAgria. Opportunities For Success

KESKIJÄNNITEVERKON SUOJAUS JA OHJAUS. Ville Tiesmäki

VTT ja tuulivoiman t&k. Tuulivoiman Workshop, Pasila Esa Peltola, johtava tutkija, VTT

Asumisen anturiratkaisut

Making use of BIM in energy management

Making diversity manageable. Miradore. Käytännön kokemuksia rahoituksen hakemisesta. Tiistai Technopolis Vapaudenaukio / Lappeenranta

Tekes BioRefine and Water: Water Innovations and Business Eväitä jatkoon Smart Water alueella Marina Congress Center Katri Mehtonen

Digitaalinen haavoittuvuus MATINE Tampere

KYMENLAAKSO- FINLAND S LOGISTICS CENTRE- REGION OF OPPORTUNITIES Kai Holmberg, NELI-North European Logistics Institute RIGA

Smart City -ratkaisut

SESKO ry LAUSUNTOPYYNTÖ 7/08 LIITE Toimisto (5) HUOM. Komiteoiden ja seurantaryhmien kokoonpanot on esitetty SESKOn komitealuettelossa

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

EU:n tarjoamia mahdollisuuksia

ReFuel 70 % Emission Reduction Using Renewable High Cetane Number Paraffinic Diesel Fuel. Kalle Lehto, Aalto-yliopisto 5.5.

Toimisto (5) HUOM. Komiteoiden ja seurantaryhmien kokoonpanot on esitetty SESKOn komitealuettelossa

Social and Regional Economic Impacts of Use of Bioenergy and Energy Wood Harvesting in Suomussalmi

Indoor Environment

Tekes the Finnish Funding Agency for Technology and Innovation. Copyright Tekes

Asiakaskannattavuus. Cost Management Center to higher profits

Millainen on viihtyisä kaupunki ja miten sitä mitataan?

Geoenergian tulevaisuuden visio. Jari Suominen

Atostek. KanTa-konseptin tuotteistaminen ja vienti ulkomaille

Aalto Service Factory

National Building Code of Finland, Part D1, Building Water Supply and Sewerage Systems, Regulations and guidelines 2007

The Satellite and Antenna Association of Finland goes to Stockholm 11 th 13 th of September 2014

Myytävät laitteet/instruments for sale mobile:

Microsoft Advertising. Hinnasto 4/

Sähkönjakeluverkon hallinnan arkkitehtuuri. Sami Repo

Tutkimustoiminta MIKES- Metrologiassa

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY WE CERTIFICATION OY OPERATOR LABORATORY

S Sähkön jakelu ja markkinat S Electricity Distribution and Markets

7. Product-line architectures

Opinnäytetyön Loppuseminaari klo 8

Kansallinen hankintailmoitus: HAAGA-HELIA Oy Ab : HAAGA-HELIA Oy Ab: Pasilan aktiivilaitteet 2011

Rakentamisen näkymät EU-alueella ja Suomessa

FROM VISION TO CRITERIA: PLANNING SUSTAINABLE TOURISM DESTINATIONS Case Ylläs Lapland

IARU Reg. 1 V/U/SHF-taajuusjakosuositus

Automaatiojärjestelmän hankinnassa huomioitavat tietoturva-asiat

Suomi innovaatioympäristönä maailman paras?

Satelliittipaikannus

AKKREDITOITU KALIBROINTILABORATORIO ACCREDITED CALIBRATION LABORATORY SGS FIMKO OY

Toimitusketjun vastuullisuus ja riskien hallinta

895 M ,26%*

Kitchen Pendant 2/10/19

Väylämoduuli - DALI Master Wago

Valuation of Asian Quanto- Basket Options

VÄRE premises Sari Dhima

Returns to Scale II. S ysteemianalyysin. Laboratorio. Esitelmä 8 Timo Salminen. Teknillinen korkeakoulu

Transkriptio:

VTT TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND LTD Tarkka aikasynkronointi ja aikalinkit kriittisessä infrastrukstuurissa MATINE TUTKIMUSSEMINAARI 16.11.2017 Anders Wallin VTT MIKES Metrologia

Tarkka aika Tarpeet ja standardit ITU PRTC ja eprtc vaatimukset televerkoille Digitaalinen sähköasemastandardi (IEC61850) Hajautettu passiivitutka / paikannus Aikaleimaus ja sähköinen kauppa (MIFID-2 EU direktiivi) Haasteet GNSS häirintä ja harhautus Televerkkojen epäsymmetriat Pitkä jäljitettävyysketju Ratkaisut Ajan lähde: UTC-laboratorio Ajansiirtotekniikat Tarkkaa aikaa PTP White Rabbit ajansiirrolla Kajaani, Metsähovi, jne. pilottihankkeet 13/11/2017 2

Tarkan ajan tarpeet ja standardit - Televerkot - Energiaverkot - Paikannus - Aikaleimaus

Telecom [Huawei] [Microsemi] 13/11/2017 4

Energy [Fluke] 13/11/2017 5

Navigation 13/11/2017 6

Finance / e-commerce 13/11/2017 7

Tarkan ajan haasteet - GNSS - epäsymmetriat televerkoissa

GNSS Threats GNSS System incidents SVN23 Incident - 26th January 2016 13 micrsecond jump on some receivers Unintentional Interference [Mujunen] Aalto [ITSF2016] Intentional jamming/spoofing! US $42 / Piece made-in-china.com 13/11/2017 9

Asymmetries in typical DWDM networks Uplink delay downlink delay!! Dispersion control fiber length not controlled PTPv2 / SyncE support in: Switches Media-converters Other E/O or O/E converters on the path Link Kajaani, 1000km MATINE, 280 km Metsähovi 50 km Round-triptime ~10 ms ~4 µs ~ 2.5 ms ~1 µs Observed Asymmetry ~ 500 µs Low!? 13/11/2017 10

Traceability-chain [Microsemi] 13/11/2017 11

Ratkaisut tarkkaan ajan ylläpitoon ja ajansiirtoon - UTC laboratoriot - Ajansiirto televerkossa - PTP White Rabbit tuloksia

UTC timekeeping Active hydrogen maser Cesium clock 13/11/2017 13

100 mk Active Hydrogen Masers Predictable frequency drift over >100 days Based on stable MIKES-building environment 13/11/2017 14

Circular-T >75 laboratories in total 13/11/2017 15

(update AW2017-11)

Time Distribution over Optical Fiber NTP: milliseconds (software time-stamping, unpredictable delays in routers/switches/gateways) PTP: microseconds (hardware time-stamping) PTP = Precision Time Protocol (IEEE 1588-2008, PTPv2) PTP White Rabbit: nanoseconds (hardware time-stamping enhanced by precise phase-measurement) [Deutsche Telekom]

Time-transfer (principle) Slave Time T 2 T 3 Round-Trip-Time = (T4-T1) (T3-T2) Master-Slave-Delay = 1/2 Round-Trip-Time? Timestamping Time-stamp Accuracy NTP Software ~ms No Allow for Link asymmetry? Master Time T 1 T 4 PTPv2 (IEEE1588-2008) PTP White Rabbit IEEE1588-2018 Hardware ~5-10 ns? Usually no. Hardware SyncE + phasemeasuremen t < 1 ns Allow for constant asymmetry

White Rabbit: Precision Time Protocol + Synchronous Ethernet Step 1. Hardware time-stamping of t 1 -t 4 Gives coarse (8 ns) RTT Step 2. Phase measurement to enhance T2 and T4 DDMTD: Measuring picoseconds with ~125 MHz clocks on FPGAs 125 MHz ~10 khz -> Round-trip-time measurement with sub-nanosecond precision

1000 km Espoo - Kajaani White Rabbit link H-maser bidir duplex SFPs and link 10 km ~1000 km link length 10.4 millisecond round trip Uplink downlink = ~4 us 12 amplifiers/multiplexers Longest span ~140 km Issues: Network maintenance changes asymmetry Stability limited by Cs-clock and GPS-PPP 2 ns 200 ns 100 days [Dierikx et al. http://dx.doi.org/10.1109/tuffc.2016.2518122] 13/11/2017 20

280km Link between H-maser clocks 1 ns 100 ns MJD 40 days 13/11/2017 21

Improving on Precision & Accuracy 1. Precision / Stability / random error Local Oscillator phase noise use OCXO in WR-nodes? PLL between Reference-clock and WR-node Now at about ADEV(1s) = 1e-11 2. Accuracy / Systematic errors Things that create asymmetric Propagation Chromatic Dispersion Calibration of SFPs Calibration of nodes 13/11/2017 A.E.Wallin, ITSF2016, 31 Oct 3 Nov, Prague 22

Low Propagation Asymmetry Link Standard White Rabbit recommends 1000BASE-BX10 SPFs: f TX - f RX = 27.7 THz Use adjacent DWDM channels in a single fiber!? f TX - f RX = 100 GHz (277-fold closer!) DWDM C21 C21 C22 C22 DWDM C22 C21 Single-fiber DWDM MUX Example1: 100km link (1 ms RTT), alpha known to be 250 PPM with 10% error -> resulting time-transfer error of ~7.5 ns Example2: 100km link (1 ms RTT), alpha known to be 1 PPM with 10% error -> resulting time-transfer error of ~70 ps A.E.Wallin, ITSF2016, 31 Oct 3 Nov, Prague 13/11/2017 23

Summary Requirements ITU PRTC and eprtc for Telecom IEC61850 for digital substations and Smart Grids MIFID-2/RTS-25 for time-stamping in the Financial sector Threats and issues GNSS Spoofing / Jamming Netwwork propagation asymmetries Support for PTPv2 and SyncE throughout the network Solutions Your local UTC(k)-lab! Upcoming IEE1588-2018 High Accuracy profile = White Rabbit Low-asymmetry links Best-practices guidelines for use of GNSS receivers Galileo offers alternative and new signals wrt. GPS/GLONASS 13/11/2017 24

Outlook Science Smart Grids Finance Time-stamping Telecom VLBI Network operators Metsähovi [images.google.com] Other UTC(k) laboratories 13/11/2017 25

TECHNOLOGY FOR BUSINESS