EthTsync模块时间同步协议gPTP拓扑结构

EthTsync时间同步协议EthTsync时间同步协议是基于IEEE802.1AS规范中定义的gPTP标准协议发展出来的一套协议，该模块的时间同步原理与gPTP协议一致，只不过在协议内容方面，AUTOSAR规范进行了一些扩展，丰富了gPTP时间同步内容。

因此，本文将重点以IEEE802.1AS定义的gPTP以太网时间同步原理与协议来跟大家讲解EthTsync模块的基本功能与作用，同时针对协议内容的差异也会指出区别与联系。

本节将会从如下几个方面针对EthTsync模块时间同步协议介绍：

gPTP拓扑结构：介绍gPTP协议应用在何种以太网节点网络中使用以及各节点如何进行交互；

gPTP时间同步流程：介绍gPTP时间同步协议实现的基本原理与过程；

gPTP与PTP协议区别和联系：介绍gPTP协议与IEEE 1588规范中定义的PTP协议区别与联系；

AUTOSAR中gPTP协议介绍：介绍在AUTOSAR规范中的gPTP协议的具体内容，包含报文格式定义等内容；

gPTP拓扑结构

如下图2所示展示了单一域时间敏感网络的gPTP域拓扑结构，根据gPTP协议规范了如下域内三种类型的以太网节点：

GrandMaster Node（简称GM）：在一个gPTP域内有且仅有一个主时钟，即GrandMaster节点，简称GM；

Bridge Node：桥接节点，在一个gPTP域内可以存在多个，但是不能作为时钟节点，只能作为透明时钟；

Endpoint Node：边缘节点，作为该gPTP域内的从时钟节点；

图2 gPTP单一域节点拓扑结构

其中，gPTP协议是建立在主从时钟关系上的一种协议，也就是说，在一个网络内所有节点都要以Master节点作为主时钟，其余节点作为从时钟，从时钟将自己的本地时间与主时钟时间进行同步，同时时间同步是可以层次递进的，作为slave节点的时钟也可以作为另一个局域网内的主时钟，如网关节点。

在上图中框起来的区域如果发生link错误，导致currentGM无法将时间同步信息传递进该区域，那么就会使用到BMCA算法来实现新的Master时钟选择，
若发生此类场景，图中GNSS边缘时钟节点将会被作为新的GM节点而存在，此时网络中将会存在两个gPTP域。

值得注意的是，AUTOSAR规范中的EthTsync模块明确表示不支持BMCA算法，主要是考虑到整车网络属于一个静态网络，整个ECU拓扑结构上下点电都不会发生变化，如果发生上述连接故障问题也就需要进行售后处理，软件无需处理该场景。

因此，在车载以太网拓扑结构中，gPTP域内的GrandMaster主时钟均已预先设定好，无需通过BMCA算法来进行动态选择。