时间同步协议
一、(g) PTP 通用精确时间协议
在802.1AS中，时间同步是按照“域”（domain）划分的，包含多个PTP节点。在这些PTP节点中，有且仅有一个全局主节点（GrandMaster PTP Instance），其负责提供时钟信息给所有其他从节点。
PTP节点又分为两类：PTP End Instance（PTP端节点）和PTP Relay Instance（PTP转发节点）。
- PTP End Instance或者作为全局主节点，或者接收来自全局主节点的时间同步信息
- PTP Relay Instance从某一接口接收时间同步信息，修正时间同步信息后，转发到其他接口
时间同步过程
802.1AS中通过手动配置或者BMCA确立全局主节点时钟GrandMaster后，GrandMaster周期性的发送Sync和Follow_Up报文提供主时钟基准；
在实现节点同步之前，各个PTP节点通过Signaling报文协商计算NeighborRateRatio的间隔、计算MeanLinkDelay的间隔等信息；
最后，各PTP从节点利用已有的NeighborRateRatio、MeanLinkDelay以及接受到的Sync及Follow_Up报文，利用Follow_Up报文中的correctionField信息修正后，就能得出主时钟现在的时刻，从而完成时间同步。
多域冗余
多域冗余主要分为两种方式：
- 同一个全局主节点时钟被划分成多个域，每个域生成同步路径实现冗余
- 多个全局主节点时钟，每个全局主节点维护一个域并生成同步路径，多个全局主节点之间有主次之分，次全局主节点和主全局主节点进行同步
“一步”处理
“一步”处理的Sync报文
“一步”处理（On the Fly）是指在发送报文的同时，将在接近物理层的发送时间戳添加到报文中直接发送出去，这样将所需要的信息放在一帧报文中，更加高效，但是需要额外的硬件支持。对于接收节点，同样需要对“一步法”报文解析的能力。
“两步”处理的Sync报文
与之相对的是“两步法”，这种方法仅在Sync或Pdelay_Resp报文发送时记录发送时间戳，再把这一信息封装在Follow_Up或Pdelay_Resp_Follow_Up报文中发送，从而在不需要额外的硬件支持下获得精确的时间戳。
二、PTP 精确时间协议
PTP（Precision Time Protocol，精确时间协议）是一种IEEE 1588标准定义，用于在以太网中实现高精度的时间同步网络协议。它能够为网络中的所有设备提供一个统一的时间参考，从而确保数据的时效性和一致性。采用硬件时间戳，可以大幅减少软件处理时间，同步精度可以达到亚微秒级。此外，PTP可以运行在L2层（MAC层）和L4层（UDP层），在L2层网络运行时，可以在MAC层中直接进行报文解析，避免在UDP层处理，减少协议栈中驻留时间，进一步提高时间同步精度，十分适用于自动驾驶系统。
PTP网络由一个主时钟（Master Clock）和多个从时钟（Slave Clock）组成。主时钟通常连接到一个高精度的时间源，如GPS；从时钟则分布在网络中的各个设备上，如各类传感器。同时定义了三种时钟节点，包括普通时钟，边界时钟和透明时钟。
- 普通时钟（Ordinary Clock）：基本的从时钟，只有一个PTP通信端口，只同步时间。
- 边界时钟（Boundary Clock）：有多个PTP通信端口的时钟，可以接收一个时间信号并转发到另一个网络段，如交换机或路由器。
- 透明时钟（Transparent Clock）：通过它的报文不需要进行任何处理，直接转发。
PTP通过在主从设备之间交互同步报文，并记录下报文发送时间，从而计算网络传输延迟和主从设备间时钟的偏差。同步报文包括：Sync、Follow_Up、Delay_Req和Delay_Resp，时间同步过程如下：
PTP时间同步过程
1）主时钟周期性的发送 Sync 报文（预计时间） → 从时钟接收 Sync 报文（时间 t2）
2）主时钟发送 Follow_Up 报文（实际发送时间 t1） → 从时钟接收 Follow_Up 报文
3）从时钟发送 Delay_Req 报文（发送时间 t3） → 主时钟接收 Delay_Req 报文（接收时间 t4）
3）主时钟发送 Delay_Resp 报文（包含时间 t4）→ 从时钟接收 Delay_Resp 报文
三、gPTP（802.1AS）和PTP（IEEE 1588）的区别
gPTP / 802.1AS | PTP / IEEE 1588 |
在OSI第2层数据链路层使用以太网帧进行通信 | 支持多种第2层和第3-4层的通信方法，比如UDP |
仅允许时间感知系统（支持802.1AS协议的系统） | 在通信路径上支持非时间感知的系统 |
需要“点对点”延迟机制 | 提供“端到端”机制可选 |
知道四种端口状态 Master、Slave、Disable和Passive | 定义了其他不同的端口状态 |
仅使用“两步”处理 | 允许“一步”和“两步”处理 |
定义了两种时间感知系统 终端设备（普通时钟）和桥接设备（边界时钟） | 普通时钟、边界时钟、端到端透明时钟和点到点透明时钟 |
