Hohe Messgenauigkeit bei Hilscher

Delay und Jitter bei Real-time-Ethernet

07. Januar 2008

In der Automatisierung haben sich lineare Netzstrukturen bewährt. Diese führen aber beim Einsatz von Ethernet bei Geräten mit zwei Ports, internen Switches oder Hubs, zu kritischen Anforderungen bezüglich Durchlaufzeit und Jitter, wenn man ein Real-Time-Ethernet-Protokoll nutzt. Für entsprechende Messungen stehen beispielsweise lizenzfreie Analyseprogramme aus dem Internet, wie Wireshark, zur Verfügung. Diese verwenden die Ethernet-Ports des PCs als Analyser-Hardware und nutzen sogenannte TAPs, um sich in die Ethernet-Leitungen einzuschleifen. Aussagefähige Delay-Messungen im Full Duplex-Betrieb benötigen allerdings vier Aufzeichnungskanäle, die beim PC in der Regel nicht vorhanden sind. Außerdem ergeben Zeitmessungen mit PC-Genauigkeit bestenfalls Ergebnisse im Mikrosekundenbereich. Aussagefähige Werte müssten etwa um den Faktor 1000 genauer sein.

Die Hilscher GmbH, einer der führenden Anbieter von industriellen Kommunikationsprodukten, hat nun für solche Messungen den netANALYZER als intelligente PCI-Karte entwickelt. Diese Karte verfügt interne TAPs und zeichnet zwei Ethernetverbindungen bidirektional auf. Dabei erhält jeder Ethernetframe einen Zeitstempel mit einer Auflösung von 10ns. Hieraus werden dann Verzögerung und Jitter ermittelt. Zur weiteren Analyse werden die Daten über das offene WinPcap-Format an das Analyseprogramm Wireshark übergeben. Für EtherCAT, Ethernet/IP, Powerlink, PROFINET und SERCOS III stehen entsprechende Protokollfilter kostenlos im Internet zur Verfügung.

Für die Messung werden die Ethernet-Leitungen des zu testenden Gerätes einfach über die internen TAPs des netANALYZER geschleift. Hierfür können handelsübliche Patch-Kabel verwendet werden. Das Starten und Stoppen der Aufzeichnung bzw. das Ermitteln des Jitters und des Delays werden durch ein Programm auf dem PC des netANALYZER gesteuert. Anschließend werden die Daten auf der Festplatte des PCs gespeichert. Das Analyseprogramm Wireshark greift dort auf die Daten zu und zeigt sie am Bildschirm an.