A norma permite a escolha de dois modos de opera¸c˜ao:
• Delay request-response mechanism (mecanismo de atraso requisi¸c˜ao-resposta) — as mensagens s˜ao trocadas entre dois dispositivos podendo passar por outros dis- positivos no caminho que encaminham os pacotes. Tamb´em chamado end-to-end (fim-para-fim ou mais adequadamente ponta-para-ponta) e abreviado adiante como E2E, a cada intervalo de tempo o rel´ogio master solicita que os rel´ogios escravos verifiquem o atraso da conex˜ao;
• Peer delay mechanism (mecanismo de atraso para o par) — as mensagens s˜ao tro- cadas entre dois dispositivos diretamente sem nenhum encaminhamento, exceto por rel´ogios transparentes pear-to-pear. Tamb´em chamado peer-to-peer (par-para-par), abreviado adiante como P2P, a cada intervalo de tempo, cada porta faz a leitura do atraso com a porta que tem conex˜ao.
A se¸c˜ao 6.5.1 da norma diz que existem cinco tipos de dispositivos PTP:
• Rel´ogio ordin´ario — Possui apenas uma porta PTP; • Rel´ogio de fronteira — Pode possuir v´arias portas PTP;
• Rel´ogio transparente E2E — encaminha mensagens do mecanismo E2E de forma transparente;
• Rel´ogio transparente P2P — encaminha mensagens do mecanismo P2P de forma transparente;
• N´o de gerenciamento — Dispositivo utilizado para administrar o protocolo.
Cada porta de rel´ogios ordin´ario e de fronteira pode ser configurada para operar tanto em E2E quanto em P2P. As portas de um rel´ogio transparente E2E operam independen- temente do mecanismo e as do rel´ogio transparente P2P usam apenas o P2P. Os dois mecanismos (E2E e P2P) n˜ao funcionam no mesmo caminho de comunica¸c˜ao, e o P2P se restringe a topologias onde cada porta PTP se comunica apenas com uma outra porta equivalente conforme a se¸c˜ao 6.5.1 da norma.
O P2P n˜ao depende da hierarquia mestre-escravo para realizar a leitura do atraso, ao contr´ario do E2E, em que o mestre ´e que requisita a sincroniza¸c˜ao. A distribui¸c˜ao de tempo, no entanto, deve ocorrer sempre do mestre para o escravo.
O P2P permite uma reconfigura¸c˜ao mais r´apida quando a rede muda sua topologia, pois cada porta j´a possui armazenados os atrasos de comunica¸c˜ao com cada outra porta de outros dispositivos. Al´em disso, utiliza de duas a trˆes mensagens para determina¸c˜ao do atraso, enquanto o E2E utiliza de trˆes a quatro mensagens.
Em contra-partida, o E2E permite a propaga¸c˜ao do tempo com menos troca de men- sagens, j´a que o mestre requisita em cada porta ativa que o escravo da respectiva porta verifique o atraso para ele, enquanto no P2P cada porta faz a verifica¸c˜ao de atraso da comunica¸c˜ao com seu par, que tamb´em a faz independentemente. A propaga¸c˜ao do tempo ocorre da mesma forma para os dois protocolos, conforme a se¸c˜ao 12 da norma.
Outra caracter´ıstica a se escolher ´e se o rel´ogio ser´a de passo simples ou de dois passos. Rel´ogios de passo simples podem executar o protocolo com a troca de menos mensagens, mas com processamento durante o envio de algumas mensagens, como descrito abaixo.
Quando o rel´ogio ´e de passo simples, a mensagem cuja estampa de tempo de sa´ıda ou tempo de residˆencia deve ser enviado ao dispositivo par ´e colocado na pr´opria mensagem, mas o tempo deve ser lido num momento muito pr´oximo `a sa´ıda da mensagem, a norma determina a leitura do tempo quando a mensagem come¸cou a ser enviada e a modifica¸c˜ao do campo referente e rec´alculo de qualquer campo dependente do conte´udo do pacote. A troca de mensagens para medida do atraso E2E est´a representada na ilustra¸c˜ao 13 (a).
Quando o rel´ogio ´e de dois passos, a estampa de tempo ou tempo de residˆencia da referida mensagem ´e enviado em uma outra mensagem, de modo a dispensar o procesa- mento e rec´alculo de campos dependentes de conte´udo durante o envio da mensagem. A troca de mensagens para medida do atraso P2P est´a representada na ilustra¸c˜ao 13 (b).
Luiz (2012) utilizou, em seu trabalho, o Delay request-response mechanism (mecanismo de atraso requisi¸c˜ao-resposta), embora n˜ao tenha especificado esta escolha, fazendo uma adi¸c˜ao ao protocolo para detectar e compensar um atraso espec´ıfico no processamento de envio da mensagem. O valor do atraso em quest˜ao foi informado variar entre 128µs e 36928µs.
Tempo Mestre t1 t4 Tempo Escravo t2 t3 Sync Follow_Up Delay_Req Delay_Resp Nó-A Tempo do solicitante t1 t4 Nó-B Tempo do atendente t2 t3 Pdelay_Req Pdelay_Resp Pdelay_Resp_Follow_Up (a) (b)
Ilustra¸c˜ao 13: Troca de mensagens para medida de atraso nos mecanismos E2E (a), e P2P (b). Fonte: IEC 61588:2009/IEEE 1588-2008 pags. 34-35.
A implementa¸c˜ao do protocolo tamb´em ´e em software mas n˜ao fica claro se os medi- dores podem funcionar como rel´ogios mestres ou somente como escravos.
Considerando a rede ZigBee como sendo uma rede Mesh, pode ser ´util a caracter´ıstica de reconfigura¸c˜ao mais r´apida do mecanismo P2P. Este foi o mecanismo escolhido, em contraste com a escolha mais frequente do E2E que ´e estudado, por exemplo, nos trabalhos de Cho et al. (2010), Du, Lu e Ji (2011) e Luiz (2012).
Sendo poss´ıvel adicionar e remover dispositivos `a rede com configura¸c˜ao de roteador, o que permite a adi¸c˜ao de mais dispositivos e o alcance f´ısico da rede, ´e interessante que todos eles possam fazer o papel de rel´ogio de fronteira para distribuir o tempo.
A se¸c˜ao 6.5.3 da norma informa que rel´ogios de fronteira s˜ao tipicamente utilizados como elementos de rede sem aplica¸c˜ao associada, mas isto aumentaria o n´umero necess´ario de dispositivos.
No SZSPTP, o tempo entre o in´ıcio do envio da mensagem e o momento em que ela deve ser modificada ´e desprez´ıvel em rela¸c˜ao ao passo dos rel´ogios a serem ajustados, que s˜ao controlados pelo pr´oprio software, desta forma, o modelo escolhido ser´a o de rel´ogios de passo simples, mas a estampa de tempo ´e feita no in´ıcio da montagem do pacote a enviar, reduzindo-se assim a complexidade de haver outra mensagem, o uso de mem´oria para grava¸c˜ao da informa¸c˜ao at´e seu envio, e a quantidade de mensagens enviadas e consequentemente o consumo de energia. O erro resultante ´e desprez´ıvel.