来源：TSNLAB 微信公众号
前言：本文的目的，在于介绍IEEE 802.1AS所定义的gPTP（generalized Precision Time Protocol）的基本情况，解释TSN在哪些场景下需要时间同步。
在时间同步的技术领域中，IEEE 1588定义的精准时间协议（PTP，Precision Time Protocol，有时也被直接称作1588v2）知名度高、应用广泛。对于电信网络、电力网络、音视频桥接网络等具体的应用场景，ITU、IEEE等组织分别基于PTP/1588v2定义了profile，用于指导相应场景下时间同步的方案实现，并符合该场景的具体需求。在TSN的前身、AVB（音视频桥接网络）时代，IEEE 802.1AS制定了PTP/1588v2的一种层二网络的profile，被称为gPTP。后来，TSN工作组又更新了该标准，支持多域、时钟备份等。当前最新发布的标准为IEEE 802.1AS-2020。
“TSN一定需要时间同步”，这句话可谓TSN界的“三大误解”之一了。在逻辑上，时间同步并非TSN的必要条件。TSN方案需要时间同步的场景有如下两个：
•网络中的用户（终端）需要相同的时间基准
在AVB时代，终端通过支持IEEE 1722，在发送侧的报文头打入时间戳，然后接收侧根据时间戳，将多路的音视频同步播出。实现这个过程的重要基础，就是各个终端的时间基准是一致的，即你的1点1分1秒和我的1点1分1秒要准确一致。网络设备通过IEEE 802.1AS，实现了网络中各个终端间的精准时间同步。同样，在工业自动化控制现场，多组控制器、输入设备（如传感器）、输出设备（如驱动器）的多个控制任务，在相同的时间基准——本地时钟（Working clock）下，周期性地输入输出信号，有条不紊地工作。这仍然需要网络提供精准时间同步的能力。
•使用某些特定的TSN调度方案需要网络设备时间同步
使用基于IEEE 802.1Qbv时间感知整形（TAS，Time-Aware Shaping）时，可以配合网络设备间的时间同步，使得不同网络设备上的门控开关状态协同工作，以达到对关键流量更好的、更低时延、更低抖动的保障。这种方案就是一般意义上的时间门控调度（Time-based Scheduling或Time-Aware Scheduling）。如IEEE 802.1Qch定义的周期排队转发（CQF，Cyclic Queuing and Forwarding）方案，也需要网络设备间的时间同步。
细心的读者可能会问，在用户（终端）需要相同的时间基准的情况下，为什么网络设备需要支持特殊的“时间同步”的能力呢？这就要讲到时间同步协议的原理了。PTP有一个“双向时延相同”的基础假设；从设备A的a端口发送信令到设备B的b端口，发送时间记t1，接收时间记t2；然后从b端口返回一个信令到a端口，发送时间记t3，接收时间记t4；那么两个设备间传输信令的时延d=((t2-t1)+(t4-t3))/2；设备B通过修正时延d，完成和设备A的“对表”，即实现A与B的时间同步。对于终端间的时间同步，要么通过网络设备逐跳的时间同步来实现（如终端1和网络设备A同步、网络设备A和网络设备B同步、网络设备B和终端2同步，因此终端1和2同步），要么直接同步。对于后者，需要网络设备对时间同步信令进行处理（因为网络设备上双向的处理时延可能会有较大的抖动差异），否则，同步的精度会很差。
关于时间同步的技术细节，本文暂不展开介绍。笔者在努力邀请该领域的技术大神，为大家专门创作一篇IEEE 802.1AS技术科普文。