[发明专利]一种多策略高精度时钟同步的边缘计算服务器设计方法

说明书

本发明公开了一种多策略高精度时钟同步的边缘计算服务器设计方法，包括网络同步方式、级联方式以及PCIe设备获取时间信息戳的方式；采用intel Xeon‑D处理器作为高精度时钟同步的边缘服务器的处理器，利用网络进行时钟同步，各边缘服务器通过网络获取时间戳信息；选用对应PLL IC对级联时的PPS+TOD信息进行处理，进行高精度时钟同步。本方法中的服务器兼容多种时钟同步方案，根据应用环境选择不同的时钟同步方案，达到强适应性的目的；将服务器处理器与时钟同步方案结合，最大程度利用服务器处理器，达到高效能目的；对网卡的时钟同步进行优化，达到高精度的目的。

技术领域

本发明涉及高精度时钟同步技术领域，尤其涉及一种多策略高精度时钟同步的边缘计算服务器设计方法。

背景技术

21世纪人类正式进入了信息时代，面对着信息爆炸的挑战，网络通信、服务器设计与搭建等基础设施的发展，已经成为了促进信息发展的重要手段。伴随着5G业务的出现，边缘计算服务器在时钟同步领域又迎来了新的挑战。在5G、LTE等业务领域搭建信息网络时，时钟同步是信息高速准确通信的重要保障。如无时钟同步的保障，这样各终端设备的时钟便无法得到同步，会导致数据和呼叫的丢失。

在LTE和5G等当下主流的高速移动无线网络中，需要严格的时钟同步来进行信号的调制，以确保彼此频率不被干扰，能够正确的进行解码操作。相比于4G网络对承载网的要求，5G对同步、时延要求提升10倍以上。

同时边缘计算市场近年来迅速发展，麦肯锡提出2025年到2027年边缘计算服务器在硬件市场能够创造出1750-2150亿美元的潜在价值。根据预测，到2025年小基站部署和升级量会达到1025万站，虚拟化系统将实现最高的复合年增长率。《“新基建”发展白皮书》显示，中国5G“新基建”目标为三大运营商预计年内将建成超过55万5G基站，因此基于时钟同步的高效能边缘服务器应运而生。

但目前国内三大运营商对于O-RAN还处于探索阶段，关于R-Ran小基站边缘服务器市场种类较少，并且5G BBU设备仍然需要专业软件支持，为支持5G业务的电信解决方案商和电信设备商也不具备服务器研发能力，大多数服务器也不具备高精度、多方案的时钟同步能力，单一的时钟同步方案兼容性和适应性较差，并且具有各自时钟同步方法的缺点。

目前高精度时钟同步的服务器大多采用如图3所示的基于PTP协议的服务器时钟同步方案。各不同区域的服务器同步本地时钟进入系统，在操作系统下通过加载PTP(高精度时间同步协议)模块驱动程序；网络交换机通过GPS北斗卫星获得时钟和时间信息，边缘服务器能够通过网络与网络交换机互联获取时钟戳信息，通过IEEE 1588同步芯片实现服务器之间的时钟同步。而该方案的缺陷在于：

1)时钟同步方案单一，只能通过网络获取时间戳信息进行同步，基于IEEE1588PTP协议的时钟同步方式不能够获得非对称延迟，也没有定义从时钟的恢复。实际上每种同步方式都具有各自的缺点，基于网络时钟协议的同步方式在拥塞时精度降低，基于GNSS(全球导航卫星系统)的时钟同步方式容易受环境干扰，周期较短。

2)大多服务器采用IEEE 1588芯片进行时钟同步，增加了设计和调试的难度，同时增加了研发和投入成本，此外服务器的网卡计算和数据处理功能一般较为强大，可通过网卡及PCIe链路进行时钟同步处理及时间戳信息传递。

3)依靠网卡进行时钟同步时，精度相对较低，如何进行网卡时钟校准是适配5G边缘服务器的重要挑战。

发明内容

本发明提供的一种技术方案是一种多策略高精度时钟同步的边缘计算服务器设计方法，解决了服务器时钟同步精度较低，对不同时钟同步方式兼容性差，对不同环境适应性太差问题；同时解决了高精度时钟同步服务器能够更好地利用到基站、5G业务等对时钟同步、边缘计算要求较高的领域中去的问题。

基于上述问题，本发明的技术方案是：多策略高精度时钟同步的边缘计算服务器设计方法。其中所涉及的专业数据包括：