[發明專利]一種多策略高精度時鐘同步的邊緣計算服務器設計方法

有效

• 申請號: 202010747008.X
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN112020133B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 楊德曉;葉明洋;付水論;張敏;王鵬
• 申請（專利權）人: 蘇州浪潮智能科技有限公司
• 主分類號: H04W56/00
• 分類號: H04W56/00;H04J3/06
• 代理公司: 北京權智天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11638
• 代理人: 王新愛

本發明公開了一種多策略高精度時鐘同步的邊緣計算服務器設計方法，包括網絡同步方式、級聯方式以及PCIe設備獲取時間信息戳的方式；采用intel Xeon?D處理器作為高精度時鐘同步的邊緣服務器的處理器，利用網絡進行時鐘同步，各邊緣服務器通過網絡獲取時間戳信息；選用對應PLL IC對級聯時的PPS+TOD信息進行處理，進行高精度時鐘同步。本方法中的服務器兼容多種時鐘同步方案，根據應用環境選擇不同的時鐘同步方案，達到強適應性的目的；將服務器處理器與時鐘同步方案結合，最大程度利用服務器處理器，達到高效能目的；對網卡的時鐘同步進行優化，達到高精度的目的。

技術領域

本發明涉及高精度時鐘同步技術領域，尤其涉及一種多策略高精度時鐘同步的邊緣計算服務器設計方法。

背景技術

21世紀人類正式進入了信息時代，面對著信息爆炸的挑戰，網絡通信、服務器設計與搭建等基礎設施的發展，已經成為了促進信息發展的重要手段。伴隨著5G業務的出現，邊緣計算服務器在時鐘同步領域又迎來了新的挑戰。在5G、LTE等業務領域搭建信息網絡時，時鐘同步是信息高速準確通信的重要保障。如無時鐘同步的保障，這樣各終端設備的時鐘便無法得到同步，會導致數據和呼叫的丟失。

在LTE和5G等當下主流的高速移動無線網絡中，需要嚴格的時鐘同步來進行信號的調制，以確保彼此頻率不被干擾，能夠正確的進行解碼操作。相比于4G網絡對承載網的要求，5G對同步、時延要求提升10倍以上。

同時邊緣計算市場近年來迅速發展，麥肯錫提出2025年到2027年邊緣計算服務器在硬件市場能夠創造出1750-2150億美元的潛在價值。根據預測，到2025年小基站部署和升級量會達到1025萬站，虛擬化系統將實現最高的復合年增長率。《“新基建”發展白皮書》顯示，中國5G“新基建”目標為三大運營商預計年內將建成超過55萬5G基站，因此基于時鐘同步的高效能邊緣服務器應運而生。

但目前國內三大運營商對于O-RAN還處于探索階段，關于R-Ran小基站邊緣服務器市場種類較少，并且5G BBU設備仍然需要專業軟件支持，為支持5G業務的電信解決方案商和電信設備商也不具備服務器研發能力，大多數服務器也不具備高精度、多方案的時鐘同步能力，單一的時鐘同步方案兼容性和適應性較差，并且具有各自時鐘同步方法的缺點。

目前高精度時鐘同步的服務器大多采用如圖3所示的基于PTP協議的服務器時鐘同步方案。各不同區域的服務器同步本地時鐘進入系統，在操作系統下通過加載PTP(高精度時間同步協議)模塊驅動程序；網絡交換機通過GPS北斗衛星獲得時鐘和時間信息，邊緣服務器能夠通過網絡與網絡交換機互聯獲取時鐘戳信息，通過IEEE 1588同步芯片實現服務器之間的時鐘同步。而該方案的缺陷在于：

1)時鐘同步方案單一，只能通過網絡獲取時間戳信息進行同步，基于IEEE1588PTP協議的時鐘同步方式不能夠獲得非對稱延遲，也沒有定義從時鐘的恢復。實際上每種同步方式都具有各自的缺點，基于網絡時鐘協議的同步方式在擁塞時精度降低，基于GNSS(全球導航衛星系統)的時鐘同步方式容易受環境干擾，周期較短。

2)大多服務器采用IEEE 1588芯片進行時鐘同步，增加了設計和調試的難度，同時增加了研發和投入成本，此外服務器的網卡計算和數據處理功能一般較為強大，可通過網卡及PCIe鏈路進行時鐘同步處理及時間戳信息傳遞。

3)依靠網卡進行時鐘同步時，精度相對較低，如何進行網卡時鐘校準是適配5G邊緣服務器的重要挑戰。

發明內容

本發明提供的一種技術方案是一種多策略高精度時鐘同步的邊緣計算服務器設計方法，解決了服務器時鐘同步精度較低，對不同時鐘同步方式兼容性差，對不同環境適應性太差問題；同時解決了高精度時鐘同步服務器能夠更好地利用到基站、5G業務等對時鐘同步、邊緣計算要求較高的領域中去的問題。

基于上述問題，本發明的技術方案是：多策略高精度時鐘同步的邊緣計算服務器設計方法。其中所涉及的專業數據包括：