确定性网络PTP
基于PTP SyncE的时间同步技术研究与实现
详解PTP协议_jasonj33的博客-CSDN博客_ptp协议
网络通信中，有的时候会要求主机和其他主机保持时钟同步，或者说是在可接受的误差范围内
网络时钟同步分为时间同步和频率同步
- 左半部分就是时间同步，任何时刻A和B的时间都是相等的
- 右半部分就是频率同步，任何时刻A和B的时间的差值是相等的
请求应答机制：请求应答机制用于测量端到端的延时时间
- 主时钟向从时钟发送Sync报文，并记录时间T1。从时钟收到Sync后，记录接收时间T2
- 主时钟发送完Sync，紧接着发送一个带有T1值的Follow_Up报文给从时钟
- 从时钟向主时钟发送Delay_Req报文，记录发送时间T3，主时钟收到后记录接收时间T4
- 主时钟向从时钟发送携带T4的报文Delay_Resp
背景：5G移动网络对基站时间同步提出了更高的要求（3ns以内）。
精密时间协议(Precision Time Protocol)PTP：利用硬件时间戳，同步精度可以达到亚微秒级别。局限性在于自身的频率漂移和老化率特性不同，长时间导致钟差累计变大。软件实现为毫秒量级，硬件实现为纳米级别。
同步以太网(Synchronous Ethernet, SyncE)技术能实现高精度时钟信息的传递和恢复，但是只能传递频率信息，不能传递时间信息。
本文利用PTP协议实现主从端的延迟测量，利用同步以太网技术实现频率同步，从而提高同步精度。
限制PTP精度的几点原因：
在PTP 网络中，采用的时钟同步机制，一般认为来回传输的时间作为路径时延，默认传输路径是完全对称的。并未考虑由于传输链路不对称引起的计算误差，从而对路径时延和主从时钟偏差的结果带来影响，继而导致同步精度降低。
时钟是独立运行的，PTP网络中每个时钟的晶振独立运行，时钟的频率存在偏差。
- 时间戳的同步精度有限。
分很多时间端，找到对应时间开始发送。
时延敏感网络(TSN)资源调度机制研究
摘要：
时间敏感网络的核心思想是减少转发过程中的排队时延。在交换设备中将时间敏感流和非时间敏感流隔开，再通过为队列分配专用时隙的方式实现可预计的端到端时延。
本文为网络服务请求和网络时隙资源建立了模型，建立的以最大化网络中部署的服务请求为目标的整数线性规划模型。本文还涉及了基于遗传算法的启发式算法，能为每项服务请求决策其在网络中是否部署，并为每个成功部署的服务请求规划路由并分配网络资源。
时延敏感业务日益增长的需求迫切地要求人们改变传统以太网的尽力而为的设计思想，转变为适应新时代的准时准确控制端到端时延的的传输方法。
时延敏感网络将流量按照优先级分为==时间敏感流、速率受限流和尽力而为流==。
IP是流量链路共享的，路分成很多的时段，
相关技术：
流量整形和流量调度是时间敏感网络中的关键技术。流量整形主要指流量在传输到链路上之前对其传输速率进行规范，防止网络中大量的突发流量影响网络性能。流量调度主要指在网络交换设备内部，选择不同队列进行传输以保证不同优先级数据的方法。
为了达到确定性传输的目标，TSN 工作组主要从时钟同步（802.1AS[24]）、入队时单流粒度的过滤和管控（802.1Qci）、交换机内部队列的流量调度（802.1Qbv[25]）以及帧抢占（802.1Qbu）等方面对标准以太网交换流程进行增强。
首先需要全网节点的时钟同步(802.1AS)，然后才可以将通信链路上的时间划分为大小相同的时隙，一个时隙只允许特定类型的流量进行传输802.1Qbv。
时间敏感网络中的调度算法，分为同步调度算法和异步调度算法两类。其中同步调度算法需要实现全网的时钟同步，而异步调度算法不需要。同步调度算法需要实现网络设备间的时钟同步，代表的是 802.1Qbv 提出的门控制机制和802.1Qch 提出的循环队列转发机制。
异步调度算法的代表有基于优先级队列的调度算法和 802.1Qbu 提出的帧抢占算法等。
帧抢占算法：通过打断低优先级帧的传送，来实现高优先级帧的及时调度。由于以太网帧存在最小发送长度的限制
时隙和路由联合算法研究：
因此时间敏感网络最主要的就是消除网络中的排队情况。时间敏感网络将网络中的时间分为相同大小的时隙，并使用调度算法为队列安排其占用的时隙。本章在802.1Qch的基础上研究。
时间确定性网络时隙化转发技术研究
本文贡献：1. 分析了确定性网络相对于传统互联网的优势。2. 提出了基于源路由的时隙化信息携带和分发机制，在分组头中携带路由信息和分组转发信息，规定分组在各个节点的转发时隙。3. 设计了时间确定网络时隙化分组转发协议，利用多队列实现时隙化分组调度。将队列分为循环时隙队列(对时延要求最高)，尽力而为队列(和现有的IP网络一样)和长时间托管队列(优先级最低，时延非敏感业务)。
个人理解：时隙化主要是为了不同优先级的流量调度的。在一个链路，一个时隙内只能允许一个优先级的流量发送，这样可以防止冲突。
背景：5G，物联网时代对时延要求很高，传统IP尽力而为的模式不能满足要求。
传统IP的队列调度算法：FCFS(先来先服务)；优先级队列(若分组都为一个优先级，退化为FIFO，若高优先级的一直有，低优先级的一直不能发，缺乏公平性)；基于轮询的公平队列。这些算法的共同点就是输出队列都只有一个，不同的流之间会有干扰。
LDN：在循环队列转发的基础上不需要全网时钟精准同步，只需要时隙间的映射。
CSQF：有点类似与数电中的状态机，每过一个时隙改变一次状态，发送队列，接收队列，容忍队列来回切换。一个周期内只有几个时隙能用来发送数据，这就导致如果在指定时隙内未得到传输机会，就会延迟到下一个周期的相同时隙再发送。规定(Addr, SlotsToWait)的二元组序列源路由方式转发。Addr是输出端口的IP地址，SlotsToWait是分组到达端口后需要等待的时隙数。
带宽资源的不确切表征和粗粒度的计算方式。带宽的定义为端口每秒可传输的比特数，为时间平均值，单位为bps，而具体为哪段时间，目前学术和业界均无明确规定。大尺度的时间平均会将业务数据的突发量平滑到整个时间区间。因此基于小尺度的时隙化带宽表征方式可以提升整体的带宽利用率和业务流的资源预约成功率。实际上也就是时隙越小，时隙内平均的传输速率就接近于真实的瞬时传输速率，时隙越小越可能有突发速率。
问题：现在数据传输速度越来越快，时延可能数量级都很小，如果要划分时隙，计算机能否做到高精度的时间控制。
基于时隙剩余容量的超时隙分组调度算法：主要为了判断包到了目标节点后等待几个时隙，在哪个队列发送出去。当时隙有偏差时，不一定必须在对应的时隙转发，也可以在其他的空闲时隙转发，这样就降低了延时抖动。
CSQF通过指定分组在各个节点发送时隙来解决LDN调度灵活性差的问题，但未考虑分组到达的随机性，分组可能在指定发送时隙开始之后到达而无法入队当前处于Open状态的发送队列，或在指定发送时隙中未得到预期的传输机会，或因时隙的循环性质，分组在实际指定的发送时隙结束后到达，而被延迟至下一周期的相同时隙才发送；
本文提出的方法解决了Paternoster调度机制和LDN不支持分组按指定时隙发送的问题，规避了CQF和CSQF对时间同步和时隙对齐的严格要求，另一方面所设计的分组调度机制的时间复杂度只与本地队列数有关，与经过该节点的流数无关，适用于大规模网络。实际上就是改进了CSQF，让每个时隙都有发送数据的能力，具体能不能发送需要检测，这样就减小了因时钟不对齐导致的时延。
NDN中，留一个时隙周期性的传输流媒体机制，利用确定性网络，利用到卫星网络上，链路变换的时候怎么分配时隙，时隙调度，时钟同步上了后把数据包都发出去。
网卡时间沿的问题。
时间确定性网络调度算法设计
提出了两种的时间确定性网络调度算法：基于多矩阵周期联合调度的严格周期调度算法和基于多矩阵周期联合调度的非严格周期调度算法。
时间触发通信的基本思想是：在全网时钟同步的前提下，网络中的设备节点按照调度表中规定的时间点发送和接收消息。端到端传输的确定性和实时性，避免了数据帧在物理链路上的冲突。时间触发系统的静态调度表可以最大程度地提高系统的可预测性。但是很难满足动态变化的需要，灵活性差。
许多组织机构开发了集成时间触发和时间触发两种通信方法的通信协议。
时间触发以太网(TTE)：如果事件触发消息与时间触发消息发生冲突，则TTE交换机将优先传输时间触发消息，待时间触发消息传输完成后，TTE交换机会自动重发被抢占的事件触发消息。