NVIDIA ConnectX 网卡上精确调度与硬件时间戳的实验评估

高精度数据包传输在确定性网络应用中变得越来越重要，包括 5G 前传和时间敏感网络（TSN）。最新的 NVIDIA ConnectX 网络接口卡（NIC）在其 5T for 5G 功能集中提供了精确调度（Accurate Scheduling），这是一种在指定时间传输以太网帧的硬件辅助机制。它们还为接收和传输的帧提供硬件时间戳。尽管预计这些功能能够满足 5G 前传的严格时序要求，但关于其时序精度和性能特征的公开信息很少。本文对 NVIDIA ConnectX-7 NIC 的精确调度和硬件时间戳能力进行了实验表征。使用基于 FPGA 的测量平台，该平台具有确定性帧生成和纳秒分辨率时间戳，我们首先评估了接收和传输硬件时间戳的精度，然后评估了精确调度的传输时序精度。实验结果表明，与独立计时的以太网实体相比，接收和传输硬件时间戳表现出约 $\pm$7-8 ns 的测量变化。此外，精确调度在指定传输时间的 $\pm$900 ns 内传输了约 99% 的帧，同时观察到偶尔出现的异常值，最高可达约 5 us。这些结果表明，精确调度非常适合具有数十微秒量级延迟要求的应用，例如 5G 前传，而其时序精度不足以满足高度确定性的 TSN 应用，后者通常需要几纳秒到几十纳秒量级的传输时序精度。