來源：TSNLAB 微信公眾號

　　前言：本文的目的，在於介紹IEEE 802.1AS所定義的gPTP（generalized Precision Time Protocol）的基本情況，解釋TSN在哪些場景下需要時間同步。

　　在時間同步的技術領域中，IEEE 1588定義的精準時間協議（PTP，Precision Time Protocol，有時也被直接稱作1588v2）知名度高、應用廣泛。對於電信網絡
、電力網絡、音視頻橋接網絡等具體的應用場景，ITU
、IEEE等組織分別基於PTP/1588v2定義了profile，用於指導相應場景下時間同步的方案實現，並符合該場景的具體需求。在TSN的前身
、AVB（音視頻橋接網絡）時代

，IEEE 802.1AS製定了PTP/1588v2的一種層二網絡的profile，被稱為gPTP。後來
，TSN工作組又更新了該標準，支持多域、時鍾備份等。當前最新發布的標準為IEEE 802.1AS-2020。

　　“TSN一定需要時間同步”，這句話可謂TSN界的“三大誤解”之一了。在邏輯上，時間同步並非TSN的必要條件。TSN方案需要時間同步的場景有如下兩個：

　　•網絡中的用戶（終端）需要相同的時間基準

　　在AVB時代，終端通過支持IEEE 1722，zaifasongcedebaowentoudarushijianchuo，ranhoujieshoucegenjushijianchuo，jiangduoludeyinshipintongbubochu。shixianzhegeguochengdezhongyaojichu
，jiushigegezhongduandeshijianjizhunshiyizhide，jinide1點1分1秒和我的1點1分1秒要準確一致。網絡設備通過IEEE 802.1AS，實現了網絡中各個終端間的精準時間同步。同樣，在工業自動化控製現場，多組控製器、輸入設備（如傳感器）
、輸出設備（如驅動器）的多個控製任務，在相同的時間基準——本地時鍾（Working clock）下，周期性地輸入輸出信號，有條不紊地工作。這仍然需要網絡提供精準時間同步的能力。

　　•使用某些特定的TSN調度方案需要網絡設備時間同步

　　使用基於IEEE 802.1Qbv時間感知整形（TAS，Time-Aware Shaping）時
，可以配合網絡設備間的時間同步，使得不同網絡設備上的門控開關狀態協同工作，以達到對關鍵流量更好的
、更低時延
、更低抖動的保障。這種方案就是一般意義上的時間門控調度（Time-based Scheduling或Time-Aware Scheduling）。如IEEE 802.1Qch定義的周期排隊轉發（CQF，Cyclic Queuing and Forwarding）方案，也需要網絡設備間的時間同步。

　　細心的讀者可能會問，在用戶（終端）需要相同的時間基準的情況下
，為什麼網絡設備需要支持特殊的“時間同步”的能力呢
？這就要講到時間同步協議的原理了。PTP有一個“雙向時延相同”的基礎假設；從設備A的a端口發送信令到設備B的b端口
，發送時間記t1，接收時間記t2；然後從b端口返回一個信令到a端口，發送時間記t3，接收時間記t4
；那麼兩個設備間傳輸信令的時延d=((t2-t1)+(t4-t3))/2；設備B通過修正時延d，完成和設備A的“對表”，即實現A與B的時間同步。對於終端間的時間同步
，要麼通過網絡設備逐跳的時間同步來實現（如終端1和網絡設備A同步、網絡設備A和網絡設備B同步

、網絡設備B和終端2同步，因此終端1和2同步），要麼直接同步。對於後者
，需要網絡設備對時間同步信令進行處理（因為網絡設備上雙向的處理時延可能會有較大的抖動差異），否則，同步的精度會很差。

　　關於時間同步的技術細節
，本文暫不展開介紹。筆者在努力邀請該領域的技術大神
，為大家專門創作一篇IEEE 802.1AS技術科普文。