以太網為現場總線（如Modbus RTU和DeviceNet）中的RS-485、RS-422和RS-232連接已經處理的數字網絡提供了更高級別的帶寬和更廣泛支持的物理層升級。在這方面，從現場總線到以太網的過渡比以前（在某些情況下正在進行）從點對點、4 mA到20 mA模擬連接到現場總線的過渡更可行。然而，以太網的非確定性仍然是一個絆腳石。

到 1990 年代，自動化行業開始通過開發 Modbus TCP 和 EtherNet/IP 等工業以太網協議來探索解決這一核心障礙的方法。這些解決方案結合了以太網物理層以及TCP/IP堆棧，它們可以一起傳輸以特定應用程序級協議定義的標準方式組織的數據。

例如，EtherNet/IP 使用由 DeviceNet、ControlNet 和 CompoNet 在標準以太網基礎設施上共享的可靠通用工業協議，以促進確定性，此外還允許從工廠車間一直到企業 IT 服務的輕松連接。2此外，正如羅克韋爾自動化白皮書所討論的那樣，它可以在多層自動化架構中跨信息和控制級別實施。

直到最近，時間同步一直是許多IT網絡的次要問題。許多其他基于以太網的自動化協議，以及對IEEE 802.1的補充（如音頻視頻橋接），都是在使以太網適用于工業和汽車環境的多年工作中產生的。盡管如此，要為新興的工業物聯網奠定基礎以及在整個通用自動化行業的持續使用，還有更多的工作要做。

回到未來：時間這一古老的問題對新的IIoT至關重要

正如Broadcom的Michael Johas Teener提出的確定性以太網教程所指出的那樣，IT網絡長期以來一直被設計為攜帶盡可能多的信息，時間同步只是次要問題。4網絡規范缺乏跟蹤遠程設備上事件的機制，除非使用帶外解決方案（例如基于GPS接收器的解決方案）。

迄今為止，解決方案通常是依靠傳統協議中的數據包交換，例如網絡時間協議（最近在新聞中利用了拒絕服務攻擊）。然而，這種方法有其缺點。特別是對于 NTP，盡可能靠近硬件的內核/驅動程序軟件事件是理想的，但沒有得到很好的控制;只有毫秒級的精度是可能的。

以太網物理層的事件更可取 — 在這種情況下，可以實現亞微秒級的精度。IEEE 1588精確時間協議最初提出很大程度上是為了彌補NTP和簡單時間協議的缺點，以及昂貴的OOB管理。以太網 TCP/IP 網絡的優化也是 PTP 的一個重要規范。

美國國家標準與技術研究院（National Institute of Standards and Technology）指出，需要卓越的定時信號來支持物聯網中更多設備的互連。

“建立在互聯網端點大規模增長基礎上的新經濟將需要以當前系統不支持的方式進行精確和可驗證的時間安排，”報告摘要指出。“應用程序、計算機和通信系統已經開發了模塊和層，這些模塊和層優化了數據處理，但降低了準確的計時。

如果網絡架構完全符合IEEE 1588，則PTP可以實現低于100納秒的時序。合規性需要一個以太網交換機、一個 PTP 從站和一個支持 GPS 的 PTP 主站。使用GPS衛星，主控器可以精確解析時間戳，還可以控制本地振蕩器，該振蕩器用作網絡中專用硬件的參考時鐘。

將PTP納入工業以太網協議已經在發生：

EtherNet/IP 包括 CIP Sync，這是 CIP 的擴展，可幫助 EtherNet/IP 處理運動應用中要求苛刻的事件序列

PROFINET通過符合IEEE 1588標準的分布式同步時鐘系統提高帶寬效率

其他協議（如EtherCAT）有自己的同步機制，可實現與PTP類似的結果。展望未來，PTP及其同類產品對于確保自動化和控制系統能夠為關鍵任務應用提供實時性能和精確計時至關重要。