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IRIG Zeitcode-Formate

Inhalt:



Übersicht

Der Ausdruck IRIG-Code wird oft für eine ganze Gruppe von seriellen Zeitcodes verwendet, bei denen die Zeit in einem kontinuierlichen, binären Datenstrom codiert übertragen wird. Die einzelnen Code-Formate unterscheiden sich jedoch durch die Signalform, z.B. moduliert oder unmoduliert, von der die mögliche Verwendungsweise abhängt, sowie durch die Datenrate und die Art der übertragenen Daten.

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Standards

Im Jahr 1956 wurde die TeleCommunication Working Group (TCWG) der amerikanischen Inter Range Instrumentation Group (IRIG) damit beauftragt, verschiedenen Zeitcodes zu standardisieren. Die erste Veröffentlichung erfolgte 1960 als IRIG Document 104-60. Im Laufe der Jahre wurden die Original-Spezifikation mehrfach überarbeitet. So wurde im Jahr 1970 das IRIG Document 104-70 erstellt, das später als IRIG Standard 200-70 veröffentlicht wurde. Weitere Versionen sind IRIG Standard 200-89 aus dem Jahr 1989 sowie IRIG Standard 200-95 aus dem Jahr 1995 (A002, A132, B002, B122), IRIG Standard 200-98 aus dem Jahr 1998 und IRIG Standard 200-04 aus dem Jahr 2004.

Die letzten Versionen sind IRIG Standard 200-98 aus dem Jahr 1998, in dem Manchester-modulierte Codes eingeführt wurden, sowie die aktuelle Version IRIG Standard 200-04, die einige Codes definiert, mit denen auch die Jahreszahl übertragen wird.

Neben den originalen IRIG-Standards existieren auch Spezifikationen durch andere Gremien, die spezielle Erweiterungen definieren.

AFNOR NF S87-500 aus dem Jahr 1987 Associacion Française de Normalisation (AFNOR) http://www.afnor.org Pflicht: Sekunden, Minuten, Stunden, Jahrestag (1...356/366), Jahreszahl Optional: Wochentag (1=Montag...7=Sonntag), Monat, Monatstag, Tagessekunde Übertragung: moduliert 1 kHz, unmoduliert RS-485

Der Standard IEEE1344-1995 definiert einen Code, der auf IRIG-B122 aus IRIG Standard 200-89 basiert und eine Verwendung des Control Fields (CF) zur Übertragung von erweiterten Zeitinformationen definiert. Dazu gehören neben einer zweistelligen Jahreszahl auch der Offset zur UTC-Zeit, der aktuelle Sommerzeit-Status und Ankündigungen von Beginn und Ende der Sommerzeit, sowie Informationen zu einer bevorstehenden Schaltsekunde.

Die aktuelle Version des IRIG-Standards 200 ist auf der Webseite des U.S. Range Commanders Council verfügbar:
https://wsmrc2vger.wsmr.army.mil/rcc/PUBS/pubs.htm


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Beschreibung der IRIG-Formate

Die Bezeichnung eines IRIG-Formats besteht aus einem Buchstaben und 3 darauffolgenden Ziffern. Jeder Buchstabe sowie die Ziffer an jeder Stelle legt eine Eigenschaft des entsprechenden IRIG-Codes fest. Die folgende Tabelle enthält Standardformate nach dem IRIG-Standard 200-04:

 IRIG A  IRIG B  IRIG D   IRIG E  IRIG G  IRIG H 
A000 B000 D001 E001 G001 H001
A003 B003 D002 E002 G002 H002
A130 B120 D111 E111 G006 H111
A132 B122 D112 E112 G141 H112
A133 B123 D121 E121 G142 H121
    D122 E122 G146 H122

Die Bezeichnungen der einzelnen Codes setzen sich dabei wie folgt zusammen:

Anfangsbuchstabe:
Rate Designation
A
B
D
E
G
H
1000 PPS
100 PPS
1 PPM
10 PPS
10000 PPS
1 PPS
1st Digit:
Form Designation
0
1
DC Level Shift (DCLS), width coded, no carrier
Sine wave carrier, amplitude modulated
2nd Digit:
Carrier Resolution
0
1
2
3
4
No carrier(DCLS)
100 Hz / 10 millisecond resolution
1 kHz / 1 millisecond resolution
10 kHz / 100 microsecond resolution
100 kHz / 10 microsecond resolution
3rd Digit:
Coded Expressions
0
1
2
3
6
BCD, CF, SBS
BCD, CF
BCD
BCD, SBS
BCD, BCD_Year

Bedeutung der in der Tabelle oben verwendeten Abkürzungen:

  • BCD - Binary Coded Decimal, Codierung der Zeit (HH,MM,SS,DDD)
  • SBS - Straight Binary Second of day, Tagessekunde (0....86400)
  • CF - Control Functions, abhänging von der Applikation

Die folgende Grafik zeigt die Grundstruktur aller IRIG-Codes:

IRIG Timecodes

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Modulierte IRIG-Codes

Bei modulierten IRIG-Codes wird ein Trägersignal mit dem Zeitcode moduliert. Die Trägerfrequenz wird durch die Kennung des IRIG-Formats festgelegt.

Beispiel: B123

  • die zweite Stelle gibt die Carrier Auflösung an (2 -> 1kHz)
  • Die Hüllkurve des Trägers entspricht der des unmoduliertem Codes
  • Das Tastverhältnis ist typischerweise 10:3 (kann in einem Bereich von 10:3 bis 10:6 sein)

Ein weiteres gebräuchliches Format ist AFNOR NF S87-500, ein französischer Standard, kein IRIG Code, aber ähnlich aufgebaut.

IRIG Timecodes AM

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Techniken zur Übertragung des modulierten Codes:

  • Koaxiaxialkabel 50Ω terminiert oder high-Z, 600Ω (eine Standardmethode)
  • symmetrisches Twisted Pair
  • analoge Fiber Optic (Lichtwellenleiter) Sender/Empfänger (selten)

Der Signalpegel für IRIG-Code ist in IRIG 200-98 nicht definiert.


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Unmodulierte IRIG-Codes

  • festgelegt in IRIG 200-98
  • DC Level Shift Codes ohne Träger

Techniken zur Übertragung des unmodulierten Codes:

  • TTL Level über Koaxialkabel (auf korrekte Terminierung achten)
  • RS-422 Differentialübertragung, twisted pair Kabel
  • RS-232 Level, geschirmtes Kabel (nur kurze Entfernungen)
  • Fiber Optic (Lichtwellenleiter)

Transmission of unmodulated IRIG Codes

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Meinberg IRIG-Empfänger

Time Code Receiver TCR511 (Europakarte)

  • zwei unabhängige, konfigurierbare serielle Schnittstellen
  • Sekundenimpulsausgang (PPS), TTL Pegel
  • Minutenimpulsausgang (PPM), TTL Pegel
  • DCF77-Emulation

PCI Timecode Empfänger TCR511PCI

  • PCI-Karte, 3.3 V/5 V PCI, 33/66 MHz, PCI-X kompatibel
  • eine serielle Schnittstelle
  • interruptfähig

PCI Express Timecode Empfänger TCR511PEX

  • PCI Express-Karte, Single Lane, Low Profile Formfaktor
  • eine serielle Schnittstelle
  • interruptfähig

PCI Time Code Empfänger und Generator TCR167PCI

  • PCI-Karte, 3.3 V/5 V PCI, 33/66 MHz, PCI-X kompatibel
  • eine serielle Schnittstelle
  • integrierte Lösung mit kombiniertem IRIG-Empfänger und Generator
  • interruptfähig
  • optional optische Ein-/Ausgänge erhältlich

PCI Express Time Code Empfänger und Generator TCR170PEX

  • PCI-Karte, 3.3 V/5 V PCI, 33/66 MHz, PCI-X kompatibel
  • zwei unabhängige serielle RS232-Schnittstellen
  • integrierte Lösung mit kombiniertem IRIG-Empfänger und Generator
  • interruptfähig
  • Programmierbare Impulsausgänge
  • optional optische Ein-/Ausgänge erhältlich
  • DDS Frequenzsynthesizer

Netzwerk Time Server LANTIME M300/TCR

  • IRIG-gesteuerter NTP Timeserver



Unterstützte IRIG-Formate:

Meinberg IRIG Empfänger:  TCR511  TCR511PCI  TCR511PEX  TCR167PCI  TCR170PEX  LANTIME
M300/M400 TCR
A000/B000  2.) ok ok ok ok ok ok
A002/A003 ok ok ok ok ok ok
B002/B003 ok ok ok ok ok ok
A130/B130 ok ok ok ok ok ok
A132/A133 ok ok ok ok ok ok
B122/B123 ok ok ok ok ok ok
AFNOR NF S87-500 ok ok ok ok ok ok
AFNOR NF S87-500 (DC) ok ok ok ok ok ok
IEEE1344 moduliert 1.) 1.) 1.) 1.) 1.) 1.)

Anmerkungen:

1.) erfordert spezielle Firmware
2.) CF-Segment wird vom IRIG-Empfänger ignoriert
AFNOR NF S87-500 (DC) ist nicht standardisiert!

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IRIG Generatoren

Meinberg IRIG-Generatoren und Empfänger/Generator-Kombinationen

TimeCode Generator TCG511

  • kann von GPS- oder DCF77-PZF-Empfängern synchronisiert werden
  • kann für besondere Anwendungen mit Oszillator bestückt werden
  • einstellbare serielle Schnittstelle
  • auswählbares Telegramm für die Synchronisation (Meinberg Standard / Uni Erlangen)
  • ALC (Automatic Level Control) für AFNOR NF S87-500 Kompatibilität
  • PPS-Gewinnung für spezielle Anwendungen
  • Bootstrap loader/Flash Memory erlaubt Software Update via serieller Schnittstelle

PCI Time Code Empfänger und Generator TCR167PCI

  • PCI-Karte, 3.3 V/5 V PCI, 33/66 MHz, PCI-X kompatibel
  • eine serielle Schnittstelle
  • integrierte Lösung mit kombiniertem IRIG-Empfänger und Generator
  • interruptfähig
  • optional optische Ein-/Ausgänge erhältlich

PCI GPS Empfänger und IRIG Generator GPS170PCI

  • PCI-Karte, 3.3 V/5 V PCI, 33/66 MHz, PCI-X kompatibel
  • eine serielle Schnittstelle
  • integrierte Lösung mit kombiniertem GPS-Empfänger und IRIG-Generator
  • interruptfähig

GPS Satellitenempfänger mit LC-Display

  • GPS Empfänger mit IRIG Timecode Generator
  • 3 programmierbare Schaltausgänge
  • Zeitcode Generator (IRIG-B, AFNOR)
  • bis zu 4 einstellbare serielle Schnittstellen
  • Normalfrequenzausgänge
  • Sekunden- und Minutenimpulse
  • 2 Time-Trigger-Eingänge
  • DDS-Frequenzsynthesizer
  • DCF77-Simulation
  • Antenne absetzbar bis 300m mit Standardkabel RG58

Die GPS167 kann entweder mit ZTC Option oder in Kombination mit einem TCG511 Modul in einem modularen System als IRIG Generator verwendet werden.

Generierte IRIG-Formate:

Meinberg IRIG Generatoren:  TCG511  TCR167PCI  TCR170PEX  GPS170PCI  GPS180PEX  GPS164  GPS170
A002 ok - - - - - -
A003 ok - - - - - -
B002 ok ok ok ok ok ok ok
B003 ok ok ok ok ok ok ok
A132 ok - - - - - -
A133 ok - - - - - -
B122 ok ok ok ok ok ok ok
B123 ok ok ok ok ok ok ok
AFNOR NF S87-500 ok ok ok ok ok ok ok
AFNOR NF S87-500 (DC) ok ok ok ok ok ok ok
IEEE1344 modulated ok ok ok ok ok ok ok
IEEE1344 unmodulated ok ok ok ok ok ok ok
C37.118 1.) ok ok ok ok ok ok

Anmerkungen:
1.) erfordert spezielle Firmware

  • TCG511 erzeugt modulierte IRIG Codes mit 3VPP (MARK) an 50Ω
  • AFNOR NF S87-500 Code wird mit 2.17VPP (MARK) an 600Ω erzeugt
  • unmodulierte Codes mit TTL, RS232, RS422 Pegel und Open Drain Ausgang.
  • C37.118: wie IEEE1344, jedoch mit gedrehtem Vorzeichenbit für den UTC-Offset
  • AFNOR NF S87-500 (DC) ist nicht standardisiert!
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