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Zwei in eins: Mobile, kompakte PTP Grandmaster Clock erleichtert die Zeit­syn­chronisation in Ü-Wagen und bei temporären Events

Die RAVENNA-Technologie, eine Lösung für die Echtzeitverteilung von Audio- und anderen Medieninhalten in IP-basierten Netzwerkumgebungen, setzt sich insbesondere im professionellen Broadcast-Markt wegen ihrer niedrigen Latenz, völligen Signal-Transparenz und hohen Zuverlässigkeit immer stärker durch. Bei Live-Übertragungen von Konzerten mit RAVENNA beispielsweise, bei denen im Rahmen einer zentralen Zeitverteilung eine GPS-Referenz notwendig ist, musste bislang jedoch auf eine Zwei-Geräte-Kombination aus fest installierter GPS-Antenne und PTP-Grandmaster Clock zurückgegriffen werden, die besonders für mobile Umgebungen mit beengten Platzverhältnissen sehr unpraktisch ist. Eine noch flexiblere Einsatzfähigkeit der RAVENNA-Technologie wird durch die Nutzung der von Omicron Lab entwickelten, antennenintegrierten Zeitreferenz OTMC 100 ermöglicht. Dieses Gerät kombiniert GPS-Antenne sowie -Receiver und die eigentliche PTP Grandmaster Clock in einem kompakten Outdoorgehäuse. Der Aufbau der OTMC 100 ist unkompliziert, das Gerät kann einfach an geeigneter Stelle aufgestellt und direkt mit dem Ethernet verbunden werden.

 

Die Zeitsynchronisation innerhalb von RAVENNA erfolgt über die Verteilung einer Wall Clock-Zeit mit Hilfe des IP-kompatiblen Standardprotokolls PTP (Precision Time Protocol gemäß IEEE 1588-2008) und der daraus lokal generierten Media Clocks: „Eine Grandmaster Clock übernimmt in einer RAVENNA-Installation die Rolle des zentralen Zeitgebers, der über Ethernet diese Zeit an alle angeschlossenen beziehungsweise mitwirkenden Audio-Nodes übermittelt“, erläutert Andreas Hildebrand, Produkt Manager bei der ALC NetworX GmbH, die die neue Technologie entwickelt hat. „Aus der übermittelten Zeit werden die erforderlichen Media Clocks an den einzelnen Nodes unabhängig voneinander erzeugt.“ Damit diese Geräteuhren systemweit im Rahmen der Anforderungen synchron zueinander sind, darf die zeitliche Abweichung der lokalen Media Clocks zur Grandmaster-Uhr nicht mehr als ± 10 µs, in speziellen Fällen nur ± 1 µs und weniger betragen. 

 

„Für ein in sich geschlossenes System spielt die tatsächliche Wall Clock-Zeit zwar keine Rolle, solange alle beteiligten Nodes der System-Zeit folgen. Daher kann in diesem Fall auch eine nicht-GPS-fähige Node die Rolle des Grandmasters übernehmen“, so Hildebrand. In verteilten Systemen, in denen mehrere Subnetze oder Standorte miteinander vernetzt sind, müssen dagegen alle Systeme der gleichen Zeitbasis folgen. Dies ist im einfachsten Fall eine GPS-Referenz, so dass entsprechend GPS-referenzierte Grandmaster Clocks eingesetzt werden müssen. 

 

Drei Komponenten in einem Grandmaster-Gerät verbaut

 

Bislang wurden Projekte, die eine GPS-Zeitbasis als Referenz verwenden, in der Regel mit PTP Grandmaster Clocks realisiert, die aus einer abgesetzten, fest installierten GPS-Antenne und einem PTP-Grandmaster-Gerät bestehen. „In diesen Systemen sind in der Regel 19“-rack-mount-Komponenten verbaut“, erklärt Hildebrand. „Als klassische Lösung hat man hier meistens eine Antenne auf dem und das Grandmaster-Gerät im Rack.“ Omicron Lab hat dagegen in der OTMC 100-Serie alle Komponenten direkt in der Antenne untergebracht, das heißt die GPS-Empfangsantenne, der eigentliche GPS-Empfänger und die komplette Grandmaster Clock sind in einem Gehäuse verbaut. Da alle Zeitreferenz-relevanten Funktionalitäten im OTMC 100 kombiniert sind, wird kein zusätzlicher Platz im Rack beziehungsweise im Serverraum benötigt.

 

„Das Gerät wird über einen Ethernet-Anschluss direkt ans Netzwerk angebunden und das PTP-Zeitsignal eingespeist“, erläutert Markus Pfitscher, verantwortlicher Sales und Business Development Manager bei Omicron Lab. „Die Verlegung eines Koaxialkabels zwischen der GPS-Antenne und der PTP-Uhr wie bei herkömmlichen Lösungen ist nicht mehr notwendig.“ Bei dem OTMC 100 handelt es sich zudem um ein PoE (Power over Ethernet)-Gerät; es wird also über das gleiche , über das die Daten übertragen werden, mit Energie versorgt und zeichnet sich durch einen besonders niedrigen Stromverbrauch aus. Dabei sind Ethernet Kabellängen von bis zu 100 m zwischen zwei Nodes möglich. Darüber hinaus ist die Uhr nicht nur ein Master gemäß IEEE 1588, sondern kann zusätzlich auch als NTP- und SNTP-Zeitserver verwendet werden. 

 

Kompaktmodell für Live-Events

 

Mit einem Durchmesser von 116 mm und einer Höhe von 107 mm für das wasserdichte, outdoor-geeignete Gehäuse ist die OTMC 100 Grandmaster Clock sehr klein und kompakt. Sie eignet sich daher besonders gut für die Installation in beengten Umgebungen und einen mobilen oder temporären Einsatz, beispielsweise auf Übertragungswagen oder bei tageweisen Events wie Konzerten, Festivals oder Sportveranstaltungen. „Der Platzbedarf des Geräts ist extrem gering und es kann sehr schnell aufgebaut werden. Dafür reicht ein Platzieren mit dem optional erhältlichen TriPod von Omicron Lab oder die Montage in der vorgesehene Außenhalterung am Ü-Wagen“, so Hildebrand. 

 

Die integrierte PTP Grandmaster Clock führt einen vollständig eingebetteten PTP-Protokollstack aus. „Das einzige, was der Anwender noch machen muss, ist die Durchführung des Setups der Uhr über das Plattform-unabhängige Web Interface”, so Pfitscher. „Danach können alle PTP-kompatiblen Geräte im Netzwerk synchronisiert werden.“ Die Konfiguration selbst ist ebenfalls sehr unkompliziert. Der integrierte Webserver der OTMC 100 ermöglicht den Zugang zu allen Funktionen und Einstellungen mittels Webbrowser und das intuitive Navigationskonzept sorgt dafür, dass die Grandmaster Clock von verschiedenen Computern – beispielsweise auch Tablet-PCs mit Touchscreen – eingestellt und kontrolliert werden kann. 

 

Sichere Datenübertragung unter schwierigsten Bedingungen

 

„Sobald die OTMC 100 mit dem Netzwerk verbunden ist, bekommt sie ihre IP-Adresse vom DHCP-Server des Netzwerks oder wählt eine Auto-IP“, erklärt Pfitscher. „In einer Windows-Umgebung kann der Omicron-Gerätebrowser dazu verwendet werden, die Uhr besonders leicht im Netzwerk zu lokalisieren und zu konfigurieren.“ Sie lässt sich zudem gegen unberechtigte Zugriffe schützen, indem das verschlüsselte HTTPS-Protokoll zusammen mit dem SSL-Zertifikat des Nutzers und einem Passwort verwendet wird. Um mehr als eine OTMC 100 einzurichten, kann die Konfiguration einer Uhr als XML-Datei gespeichert und mittels SSH auf andere Geräte übertragen werden.

 

Die gesamte Grandmaster Clock ist sehr robust und wiedersteht beispielsweise Erschütterungen gemäß IEC 680068-2-27. Der Ethernet-Anschluss selbst ist wasserdicht gemäß IEC 61076-3-106 (Variante 4). Da die OTMC 100 mit einer aktiven GPS-Antenne und einem besonders empfindlichen 12-Kanal-GPS-Empfänger ausgestattet ist, liefert sie selbst unter schwierigsten Empfangsbedingungen verlässliche Zeitsynchronisationsdaten. 

 

Hintergrundinformationen zu RAVENNA

 

RAVENNA ist eine Lösung für die Echtzeitverteilung von Audio- und anderen Medieninhalten in IP-basierten Netzwerkumgebungen. Da RAVENNA standardisierte Netzwerkprotokolle verwendet, funktioniert die neue Technologie problemlos in vorhandenen Netzwerkinfrastrukturen. Leistung und Kapazität steigen dabei mit den Kapazitäten der zugrundeliegenden Netzwerkarchitektur. Die Hauptzielgruppe von RAVENNA ist der professionelle Broadcast-Markt, die Technologie erfüllt die Anforderungen der Sendeanstalten hinsichtlich niedriger Latenz, völliger Signal-Transparenz und hoher Zuverlässigkeit. Anwendungsbereiche sind unter anderem die hausinterne Signalverteilung in Rundfunkhäusern  und anderen Festinstallationen, die Vernetzung von flexiblen Einrichtungen an Veranstaltungsorten inklusive Ü-Wagen-Einbindungen (zum Beispiel bei großen Sport- oder  Live-Events) und Verbindungen zwischen  Produktionsanlagen über WAN-Links  für Remote Produktionen.

RAVENNA ist ein offener Technologiestandard ohne proprietäre Lizensierung und wird von namhaften Firmen wie , , Merging, Digigram, Neumann, Genelec und anderen unterstützt. Zudem ist die Technologie mit AES67, dem Audio over IP-Interoperability-Standard der AES, kompatibel.

 

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