LTE筆記: 5G Time Sensitive Communications ~ 802.1AS - Grand Master Selection

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在上一篇文章中, 我們介紹了 NTP 同步機制,
考慮到 NTP 機制的簡單且能以效率的完成同步,
此機制被實作於電腦網路中, 透過指派同步的時間伺服器, 
Windows 和 Linux 就可以利用 NTP 相同機制處理同步系統時間,
此同步的系統時間, 除了顯示於使用者, 也用以防範網路攻擊.

然而, NTP 機制有兩個主要的缺點,
第一, 當有許多同步訊號源 (時間同步伺服器) 時, 要向哪一個對時?
第二, NTP 協定假設封包來回的時間對稱,
這個假設在區域網路中成立 (來回路徑一致, 延遲也會相同), 
但在大型網路中, 封包來回的路徑可能不一, 也會造成不同程度的延遲.

在 802.1AS 中就針對這兩個限制進行一些調整,
這邊先提及一下, 802.1AS 的前身是 IEEE 1588, 也稱為 PTP (Precision Time Protocol),
所以當看到 IEEE 1588 和 PTP 時, 事實上, 就想像其類似於 802.1AS 的機制,
802.1AS 針對多個時間源的問題, 稱為: Grand Master selection,
在此機制下, 時間同步伺服器透過發出 Announce 訊號通知, 並有兩個行為:
第一, 在沒有聽到更好的 Announce 訊號時, 發出 Announce 訊號,
第二, 在收到更好訊號源發出的 Announce 訊號時, 作為被同步的裝置,
透過 Announce 訊號的傳播, 便可以選出網路中最好的同步訊號源,
並保有一定的強韌性, 如下圖所示:
圖片生成自: https://www.ieee802.org/1/files/public/docs2008/as-kbstanton-8021AS-overview-for-dot11aa-1108.pdf

值得注意的是, 在 802.1AS 中, 所謂好的同步訊號源, 
可以根據管理者的優先權設定, 以及時間訊號的來源 (例如: GPS) 進行比較,
會將自我認知的好壞, 轉換成一向量 (越小越好), 放在 Announce 訊息中,
Announce 訊息中也會包含訊號源的 MAC 位址, 作為識別,
透過此選擇的機制, 網路中的個節點將產生一個樹狀結構 (如下圖), 
此樹狀結構將影像後續的時間更正機制.

來自: https://www.ieee802.org/1/files/public/docs2008/as-nfinn-fast-master-select-0408-v2.pdf

我們可以看到, 網路中各節點的連接埠, 
循 Announce 訊息方向, 以及和同步訊號源的關係, 
分成: Master Port (發出 Announce) 和 Slave Port (接收 Announce),
Passive Port 不參與時間同步的進行, Backup Port 是 Master Port 的備援,
在下一篇文章中, 我們將介紹 802.1AS 如何在此樹狀架構下,
進行硬體支援的時間同步.

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