PTP BMCA

<From IEEE-1588 clause 9.3>

TL;DR

BMCA主要分为两部分：

1. 使用data set comparison algorithm，得出每个port上最优的announce msg，记为，以及所有port中最优的announce msg，记为。
2. 使用state decision algorithm，根据port自己的，以及clock的，defaultDS(主要是其中的clock quality信息)，得出port的state machine应该收到的BMC event。

1. Selection of the best master clock algorithm

PTP中有2种best master clock algorithm：

• default mechanism(默认)，见9.3.2, 9.3.3, 9.3.4
• alternate bmca(如果在profile中指定)。

alternate bmca algorithm在协议中没有明确规定，支持自行定义。
但是，任何的alternate bmca，都应该满足以下要求：

1. algorithm的output应该提供一个推荐state，用于在9.2.5, 9.2.6.8, 9.2.6.9中提到的PTP state machine和state decision event中。 推荐的state应该满足9.2.4中的要求。
   可选的，alternate algorithm可以是一个dynamic algorithm，也可以是一个简单地指定port的推荐state的static algorithm。
2. algorithm的output应该提供用于更新data set的state decision codes(见9.3.5)，以及所有更新中需要用到的data。
   decision code如下：
   1. M1：此port为MASTER state，因为它在clockClass 1~127的node上。且它是整个system的grandmaster port。
   2. M2：此port为MASTER state，因为它在clockClass 128或以上的node上。且它是整个system的grandmaster port。
   3. M3：此port为MASTER state，但它不在grandmaster clock上。
   4. S1：此port为SLAVE state。
   5. P1：此port为PASSIVE state，因为它在clockClass 1~127的node上。It is either not on the grandmaster clock of the system or is PASSIVE to break a timing loop
   6. P2：此port为PASSIVE state，因为它在clockClass 128或以上的node上。It is PASSIVE to break a timing loop

BMC algorithm运行在domain的每一个OC和BC的所有port上。它持续地运行，持续地根据network或clock的变化进行调整。

2. BMC algorithm

overview

本节介绍local clock如何确定所有clock中哪一个是最好的。根据这个结果，它进一步确认其port的state；见Table 10。
本算法在domain的每一个clock上独立地运行，换句话说，clock不通过协商确定谁是master，它们通过自己的计算给出结论。
本算法避免出现选出2个master，0个master，或有故障的1个master的情况。

BMCA由2部分组成：

1. data set comparison algorithm，确定两个clock中哪个更好。详见9.3.4
2. 一个可以计算出每个port的合理state的算法。详见9.3.3，得出的结果在图23,24,26中称为"recommended state"

data set的比较，围绕clock的各个port上收到的announce message中携带的信息，和clock的defaultDS中的信息展开。

general BMC specifications

一个ordinary or boundary clock ，有 defaultDS data set ，以及N个ports。在它上进行BMC algorithm，内容如下：

1. 对于的每一个port "r"，来自其他clock的qualified Announce messages被port "r"接收后，需要进行比较。
2. 对于的每一个port "r"，要通过data set comparison algorithm，决定出这些message中最好的一条
3. 对于上的所有N个port，要通过data set comparison algorithm，从N个中选出最好的message，。
4. 对于上的每个port，要用state decision algorithm，根据、、的defaultDS，决定出给每个port的state machine发什么BMC event。
5. 当收到alternateMasterFlag为TRUE的announce message时，应当把它丢弃。

computation of

每个port独立地计算。
的选择，state decision algorithm的运行，任何state change，这些操作都是atomic的；详见3.1.2

计算时，port "r"应该：

1. 只考虑port "r"上接收的qualified Announce messages
2. include来自一个foreign master至少2条qualified Announce messages(如果有的话)，然后从对应的foreignMasterDS中删掉没有被选为的msg的information。
3. 若port "r"为SLAVE state，则Include之前计算出的结果。但若有新的qualified Announce message被port "r"接收，则应该转而考虑它。 若在选择了之前的的port "r"上发生了ANNOUNCE_RECEIPT_TIMEOUT_EXPIRES event，那么这个就不应该被include。

在资源允许的情况下，应该从尽可能多的foreign master clock上include尽可能多的Announce messages。

foreignMasterDS data set specifications

foreignMasterDS用于qualifying Announce messages。
此data set包含2个member：

• foreignMasterDS.foreignMasterPortIdentity
  唯一指定一个foreign master clock
• foreignMasterDS.foreignMasterAnnounceMessages
  在FOREIGN_MASTER_TIME_WINDOW内，从一个foreign master clock处收到的Announce messages的数量。

作为保留Announce message的标准，规定了2个参数：

• FOREIGN_MASTER_TIME_WINDOW: 4 announceInterval.
• FOREIGN_MASTER_THRESHOLD: 2 Announce messages received FOREIGN_MASTER_TIME_WINDOW。

foreignMasterDS应该至少能保存5条foreign master的record。

qualification of Announce messages

对port "r"上接收的Announce message "S" qualify的过程如下：

1. 若S来自同clock，则停止qualify
2. 若S不是port "r"上接收的最新的announce message，停止qualify
3. 若来自foreign master clock F的announce message数量，在FOREIGN_MASTER_TIME_WINDOW内少于FOREIGN_MASTER_THRESHOLD，则停止qualify。
   (这是为了只处理来自stable foreign master的信息)
4. 若S的stepsRemoved不小于255，停止qualify
   （主要是为了区别rogue frame。在使用PATH_TRACE的时候，这个条件是必要的。这样做可能会导致在真有这么大的network中导致failure，但这种情况确实很罕见）
5. 否则，S被qualifiied。

3. State decision algorithm

详见下图。
当一个decision被得出，则local clock需要根据9.3.5中的规则来更新本地data set。
我们通过data set comparison algorithm进行、和之间的比较。 对于下图中的decision block "better by topology than"，它们之间的比较就应该用data set comparisom algorithm。

State decision algorithm

4. Data set comparison algorithm

BMCA通过比较clock的data set来比较它们的好坏。
data set comparison的具体流程见下面2图。其中两个data set分别称为set A、set B。data set中的值的来源见下表。
如果在比较、和中的任意两个时，其中一个为空，则另一个非空的胜出。 一般不会为空，但是和可能为空。

参数	source of and	source of
GM priority1	grandmasterPriority1	defaultDS.priority1
GM identity	grandmasterIdentity	defaultDS.clockIdentity
GM class	grandmasterClockQuality.clockClass	defaultDS.clockQuality. clockClass
GM accuracy	grandmasterClockQuality.clockAccuracy	defaultDS.clockQuality. clockAccuracy
GM offsetScaledLogVariance	grandmasterClockQuality. offsetScaledLogVariance	defaultDS.clockQuality. offsetScaledLogVariance
GM priority2	grandmasterPriority2	defaultDS.priority2
Steps Removed	stepsRemoved	0
Identity of Senders	sourcePortIdentity	defaultDS.clockIdentity
Identity of Receiver	parentDS.portIdentity (of portDS data set of port receiving message)	defaultDS.clockIdentity
Port Number of Receivers	parentDS.portIdentity.portNumber (of portDS data set of port receiving message)	0

Data set comparison algorithm, part 1 Data set comparison algorithm, part 2

上图中的error不会用于state decision，也不会用于data set update，但对于错误诊断来说应该有用。error1说明message收发在同一个port，error2说明2条message相同，或者是来自相同grandmaster的先后2条msg。

5. Update of data sets

根据不同的state decision code，进行对应的data set 调整。
具体见协议9.3.5