为了传输更高带宽的音视频流并且满足汽车内低延迟、高可靠性传输的要求，IEEE 802.1音视频桥接（Audio Video Bridging, AVB）工作组定义了一种基于一套独立于TCP/IP协议族的通信协议的实现方法。涉及到的协议大体如下：
IEEE802.1Qat，流预留协议（StreamReservation Protocol, SRP）,为特定的数据流预留带宽的标准；文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/ruhelijiechezaiyitaiwangzhishijiantongbuxieyigptp/
IEEE802.1Qav，时间敏感流的转发和排队规则（Forwarding and Queuing for Time-Sensitive Streams, FQTSS）,流量整形的标准，可保证带宽和QoS的延迟参数。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/ruhelijiechezaiyitaiwangzhishijiantongbuxieyigptp/
以及其他的上层通信方案：文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/ruhelijiechezaiyitaiwangzhishijiantongbuxieyigptp/
IEEE1722，音视频桥接传输协议（Audio/VideoBridging Transport Protocol, AVBTP）文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/ruhelijiechezaiyitaiwangzhishijiantongbuxieyigptp/
IEEE 1733，实时传输协议（Real-timeTransport Protocol, RTP）;文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/ruhelijiechezaiyitaiwangzhishijiantongbuxieyigptp/
IEEE802.1AS， 广义精确时钟协议（GeneralizedPrecision Time Protocol, gPTP），确保收发的终端之间严格时间同步的标准。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/ruhelijiechezaiyitaiwangzhishijiantongbuxieyigptp/
本文将对gPTP协议进行简单介绍和分析。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/ruhelijiechezaiyitaiwangzhishijiantongbuxieyigptp/
gPTP的用途是将车载网络中各个节点的时钟进行同步，因为各个节点的时钟都是互相独立运行的，而有些应用需要各个节点步调一致地执行。比如播放音频和视频的任务可能在不同的节点上实现，那么这两个设备必须要有相同的时钟基准，否则可能出现画面和声音对不上的情况。时钟同步本质上就是各方对一下表。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/ruhelijiechezaiyitaiwangzhishijiantongbuxieyigptp/
gPTP是基于主从关系的，也就是说，一个局部网络中的所有节点以master的时钟为基准，将自己的本地时钟与master的时钟进行同步。下面是个简单的示意图，需要注意的是，时钟同步是层层递进式的，slave也可以作为下一层网络的master。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/ruhelijiechezaiyitaiwangzhishijiantongbuxieyigptp/
gPTP协议位于OSI模型的层2之上，可以依赖于以太网传输。gPTP报文利用以太网传输时，MAC报文头中的Ethertype = 0x88F7。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/ruhelijiechezaiyitaiwangzhishijiantongbuxieyigptp/
gPTP报文由3部分组成：
- Header （对所有gPTP都一样）
- Body （取决于gPTP 报文类型）
- TLV(type lengthvalue)
其中header是所有类型的gPTP报文都有的，它有34个字节，结构如下图所示：
gPTP报文头
报文头中的message Type标识了gPTP报文的类型，类型取值范围如下图所示：
gPTP报文类型
接下来对gPTP协议的具体任务和实现流程的介绍中将涉及到上图中的报文类型。
gPTP要完成的主要任务包括：
1.选择最佳主时钟
2.频率同步
3.时间同步
4.延迟时间测量
选择最佳主时钟：
gPTP的主时钟选择机制是“最佳主时钟算法（BMCA）”。选择算法启动时，所有可以成为主时钟的端点都会参与竞争。要启动BMCA算法，所有端点都通过发送Announce报文来宣告自己的能力。各个端点比较自己与其他端点的相关字段值，胜出者作为主时钟端点。但车辆是一个封闭的网络，不会出现节点总变化的情况，所以车载应用中，主时钟往往都是固定的，比如网关。
频率同步：
网络中各个节点的时钟的频率并不总是完全一致。比如，在实际为100秒的时间段时间，A节点的时钟可能计时为90秒，B节点的时钟可能计时为110秒（实际中不可能出现如此大的偏差，但偏差总是有的，这里只是举例说明）。所以gPTP Slave的时钟频率需要与Master相匹配。频率同步的实现方式如下图所示：
频率同步的实现方式
在实际的gPTP通信中，master会不停地发送Sync和Follow-up，slave能够测量出自己收到Sync报文的时间，即上图中的T2和T4（这个时间是以slave的本地时钟为基准的）。在每个sync报文之后，master都会发送一个follow-up报文，用来告诉slave自己发送上一条sync报文时的时间戳（以master的本地时钟为基准）。
没有follow-up报文的话，slave无法知道Sync报文的实际发送时间，即上图中的T1和T3。所以sync和follow-up总是成对出现的。有了T1、T3和T2、T4，slave就能够计算出自己的时钟频率与master之间的偏差，计算式如下图所示：
延迟时间测量：
为了将自己的时钟与master同步，slave必须测量出自己与master之间报文传递的延迟时间。时延测量使用到的上文中提到的PDelay_Req、PDelay_Resp和PDelay_Resp_Followup三种gPTP报文。具体的测量方式如下图所示：
延迟时间测量
1.首先slave发送PDelay_Req报文，请求测量延迟时间；
2.PDelay_Req报文离开物理层时，slave利用本地时钟获得T1时间戳；
3.PDelay_Req报文到达应答方物理层，master利用本地时钟获得T2时间戳；
4.master生成一个PDelay_Resp报文并发送，将T2时间戳带给slave；
5.slave利用本地时钟可以捕获收到PDelay_Resp时的时间戳T4；
6.然后master会发送PDelay_Resp_Followup报文将T3带给slave；
这样slave就知道T1,T2,T3,T4这四个时间戳了，然后利用如下算式计算延迟时间：
计算延迟时间
其中R是在上节中提到的计算出的slave与master之间时钟频率的偏差。这种计算方法中，认为信道是对称的，即报文从slave到master和从master到slave所经历的延时是一样的。
时间同步：
根据上文计算出延迟时间和频率差异之后，slave就可以利用master不断发送的sync和follow_up报文将自己的时钟与master进行同步了。
具体的同步方式如下图所示：
将slave的时钟与master同步
计算式如下所示：
在上述计算式中，Tb是slave在某时刻的本地时间戳，Ta是该时刻master上的本地时间戳。同步的目的，就是根据Tb可以推算出Ta的值。在这个计算式中，slave通过sync和follow_up报文获得T1和T2，delay和R在之前的延迟时间和频率差异计算中已经获得。所以，slave能够根据本地时间戳Tb计算出master上的时间戳Ta，时间同步就实现了。
以上是我对gPTP协议的粗浅理解，抛砖引玉，如有疏漏，还请指正。
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