struct ara::tsync::TimePrecisionMeasurement

Die Struktur ara::tsync::TimePrecisionMeasurement liefert detaillierte Messwerte zur Präzisionserfassung eines synchronisierten Time Slave gegenüber einer globalen Zeitbasis. Sie erfasst lokale Zeitstempel unmittelbar vor und nach der Synchronisation ([SWS_TS_01401], [SWS_TS_01406]) sowie Laufzeit- und Ratenabweichungen. Über das Statusbitfeld [SWS_TS_01403] signalisiert sie zudem Fehlerzustände wie Timeouts, übermäßige Zeitsprünge oder Ratenüberschreitungen.

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Kontext

Die Datenstruktur ara::tsync::TimePrecisionMeasurement dient der Bereitstellung detaillierter Messdaten zur Präzisionserfassung eines synchronisierten Time Slave gegenüber einer übergeordneten Zeitbasis. Innerhalb des Moduls tsync erfasst sie bei einem Synchronisationsereignis Schnappschüsse der lokalen Uhrzeit unmittelbar vor und nach dem Abgleich mit der globalen Zeitbasis. Die Struktur bildet damit die Schnittstelle zur messtechnischen Überwachung, Gütebewertung und Diagnose der Uhrensynchronisation in verteilten Systemen.

Kontextdiagramm: Erfassung und Weitergabe von Präzisionsdaten zwischen Zeitbasis, Time Slave und Überwachungsanwendung. Quellen: [SWS_TS_01401], [SWS_TS_01403], [SWS_TS_01408]

Lebenszyklus

Als finale Struktur ohne eigene Zeiger- oder Ressourcenverwaltung wird TimePrecisionMeasurement als Wertetyp (Value Object) instantiiert. Die Instanziierung und Befüllung erfolgt typischerweise zyklisch durch den Time Slave der Adaptive-Plattform unmittelbar im Anschluss an einen Synchronisationsschritt. Die Struktur besitzt keine dynamischen Lebenszyklusphasen oder internen Zustandsübergänge; ihr Zustand ist ab dem Zeitpunkt der Befüllung als konsistenter Messdatensatz unveränderlich. Da die Struktur üblicherweise per Kopie oder über konstante Referenzen an auswertende Komponenten übergeben werden dürfte, existieren keine übergeordneten Besitzverhältnisse oder komplexen Zerstörungsanforderungen. Frage Q-11af6e7f794e4acb (offen) Der gleichzeitige lesende Zugriff auf eine befüllte Instanz aus mehreren Ausführungs-Threads gilt als unkritisch, sofern keine nebenläufige Schreiboperation stattfindet.

Nutzungspfad

Die typische Auswertung der Messwerte folgt einem festen Muster zur Analyse von Ganggenauigkeit, Synchronisationssprüngen und Netzwerkverzögerungen:

• Prüfung des Synchronisationsstatus: Zunächst wird das Bitfeld [SWS_TS_01403] (timeBaseStatus) analysiert, um zu ermitteln, ob eine gültige globale Synchronisation vorliegt oder ob Fehlerbedingungen aufgetreten sind.
• Bestimmung des Zeitsprungs: Durch den Vergleich der Zeitstempel der lokalen Zeitbasis unmittelbar vor der Synchronisation ([SWS_TS_01406] locSeconds, [SWS_TS_01407] locNanoSeconds) mit den Werten direkt nach der Synchronisation ([SWS_TS_01401] glbSeconds, [SWS_TS_01402] glbNanoSeconds) lässt sich der angewandte Korrektursprung exakt berechnen.
• Gütebestimmung der Übertragung: Über [SWS_TS_01408] (pathDelay) wird die aktuelle Übertragungs- und Signallaufzeit in Nanosekunden ausgewertet. Ergänzend liefert [SWS_TS_01405] (rateDeviation) die berechnete Ratenabweichung der lokalen Taktrate direkt nach der Ratenmessung.
• Zuordnung zur virtuellen Lokalzeit: Die niederwertigen 32 Bit der virtuellen lokalen Zeitbasis ([SWS_TS_01404] virtualLocalTimeLow) erlauben die Korrelation des Synchronisationszeitpunkts mit der kontinuierlichen Referenzuhr des Knotens.

Fehlerszenarien

Fehler- und Ausnahmezustände werden nicht durch C++-Exceptions gemeldet, sondern sind direkt über die Statusbits in [SWS_TS_01403] (timeBaseStatus) kodiert. Auswertende Komponenten müssen vor der Weiterverarbeitung der Zeitwerte prüfen, welche Fehlerbedingungen vorliegen:

• Empfangs-Timeout: Wenn Bit 0 (TIMEOUT, 0x01) gesetzt ist, trat ein Timeout beim Empfang von Synchronisationsnachrichten auf.
• Zeitsprünge: Die Bits TIMELEAP_FUTURE (0x10, Bit 4) bzw. TIMELEAP_PAST (0x20, Bit 5) signalisieren, dass ein konfigurierter Schwellenwert für sprunghafte Zeitkorrekturen in die Zukunft oder Vergangenheit überschritten wurde.
• Ratenfehler: Wenn Bit 7 (RATE_EXCEEDED, 0x80) gesetzt ist, überschreitet die berechnete Taktrate die definierten Grenzwerte; Bit 6 (RATE_CORRECTED, 0x40) zeigt hingegen an, ob überhaupt eine gültige Ratenkorrektur berechnet werden konnte.
• Abhängigkeitsbedingung: Gemäß [SWS_TS_01403] können die Bits TIMEOUT, TIMELEAP_FUTURE, TIMELEAP_PAST und SYNC_TO_GATEWAY (0x04, Bit 2) ausschließlich dann gesetzt sein, wenn Bit 3 (GLOBAL_TIME_BASE, 0x08) gesetzt ist. Fehlt GLOBAL_TIME_BASE, lief die lokale Zeitbasis bisher ausschließlich auf der lokalen Referenzuhr und war noch nie mit der globalen Zeitbasis synchronisiert.