Проект Белый Кролик - White Rabbit Project

О телесериале Netflix см. Проект Белый Кролик (сериал).

белый кролик это название совместного проекта, включающего ЦЕРН, GSI Центр исследования тяжелых ионов имени Гельмгольца и других партнеров из университетов и промышленности для разработки полностью детерминированной Ethernet сеть для передачи данных общего назначения и субнаносекундной точности перевод времени. Первоначально он использовался в качестве распределительной сети по времени для управления и сбора данных на ускорительных участках в CERN, а также в GSI. Центр исследования антипротонов и ионов (ЯРМАРКА) проект. Конструкция оборудования, а также исходный код общедоступны.[1] Название проекта - это ссылка на белый кролик появляясь в Льюис Кэрролл роман Алиса в Стране Чудес.

Фокус и цели

White Rabbit обеспечивает точность синхронизации менее наносекунд, которая раньше требовала выделенных жестких систем синхронизации, с гибкостью и модульностью в реальном времени. Ethernet сети. Сеть White Rabbit может использоваться исключительно для обеспечения хронирования и синхронизации в распределенной электронной системе или для обеспечения как синхронизации, так и передачи данных в реальном времени.[2][3]

Проект White Rabbit фокусируется на:

  • Субнаносекундная точность: синхронизация более 1000 узлов по оптоволоконным или медным соединениям длиной до 10 км.
  • Гибкость: создает масштабируемую модульную платформу с простой конфигурацией и низкими требованиями к обслуживанию.
  • Предсказуемость и Надежность: позволяет детерминированную доставку сообщений с наивысшим приоритетом с помощью Класс обслуживания.
  • Надежность: нет потерь высокоприоритетных управляющих сообщений системного устройства.
  • Аппаратное и программное обеспечение с открытым исходным кодом: избежать привязка к поставщику.

Другой особенностью этого проекта является то, что он полностью работает с открытым исходным кодом с доступными аппаратными и программными источниками.[4]

Технологии

Для достижения субнаносекундной синхронизации White Rabbit использует Синхронный Ethernet (SyncE) для достижения синтонизации[5] и IEEE 1588 (1588) Протокол точного времени (PTP) для связи времени и модуля для точного разность фаз измерение между главными опорными часами и местными часами на основе фазочастотные детекторы.[3][6]

White Rabbit использует протокол точного времени для достижения субнаносекундной точности. Двусторонний обмен сообщениями синхронизации протокола точного времени позволяет точно регулировать фазу и смещение часов. Задержка канала связи точно известна с помощью точных аппаратных временных меток и расчета асимметрии задержки.

Приложения White Rabbit

В ЦЕРН White Rabbit использовался для новой системы управления цепью форсунок.

В GSI Белый Кролик станет системой отсчета времени СПРАВЕДЛИВЫЙ сложный.

В KM3NeT нейтринный телескоп использует White Rabbit для синхронизации блоков детекторов.[7]

В EISCAT 3D радар будет использовать White Rabbit для синхронизации в сети формирования луча.[8]

Около 6000 узлов детекторов для LHAASO (Большая высокогорная обсерватория с воздушным душем ) эксперимент синхронизируются сетью White Rabbit.[нужна цитата ]

По крайней мере, две программы исследования фона космического микроволнового излучения (Обсерватория Саймонса, и CMB-S4) рассматривают White Rabbit для определения времени сбора данных и систем управления.[нужна цитата ]

Несколько компаний[9] начали коммерциализировать White Rabbit для коммерческих приложений, разработав собственное оборудование и программное обеспечение White Rabbit.

Первым элементом белого кролика в проекте белого кролика был «выключатель белого кролика», финансируемый правительство Испании и ЦЕРН, и произведен Семь решений.

В 2015-2016 годах компания White Rabbit успешно развернула Горизонт 2020 Проект DEMETRA service # 3 и протестирован для распространения Галилео точное время по Гринвичу с использованием наземной оптоволоконной службы[10]

Сеть хронометража White Rabbit

Временная сеть белого кролика состоит из трех важных частей.[11].

  • Протокол точного времени - IEEE1588 или Протокол точного времени - это протокол времени, разработанный для обеспечения точности синхронизации до 1 микросекунды или даже меньше, особенно для использования в промышленных сетях и исследовательских лабораториях, где необходима точная синхронизация. Точность субнаносекунд в идеале возможна в сетях PTP, но на практике каналы ведущий-ведомый и ведомый-ведущий могут быть асимметричными, а разрешение временных меток PTP ограничено. Следовательно, получаемая точность синхронизации в сетях PTP ограничена.
  • Синтонизация уровня I с использованием SyncE. Как и в стандарте SyncE, механизм работы всех узлов на одной частоте работает на уровне физического уровня. Следовательно, это не влияет на передачу данных. Основная идея синтонизации уровня I заключается в том, что часы в сети не работают на определенной частоте, а должны быть привязаны к эталонному стандарту и отслеживаться. Итак, сеть, использующая синтонизацию уровня I, имеет иерархию в сети: есть главный узел, который отправляет информацию о частоте в потоках данных, а все другие узлы в системе извлекают эту информацию из потока данных и имеют контур фазовой автоподстройки частоты (PLL ), что заставляет их работать именно с этой частотой. Это устраняет дрожание и дрейф частоты в тактовых частотах, которые ответственны за смещение.
  • Измерение фазы. Как объяснялось ранее, частота локального узла регулируется с помощью тактового сигнала, извлеченного из потока данных, отправляемого главным узлом. Затем локальный узел отправляет свой локальный тактовый сигнал мастеру. Поскольку локальная и основная тактовые частоты синхронизированы, этот тактовый сигнал является просто отложенной версией главного тактового сигнала. Вычислив фазовый сдвиг между этими двумя сигналами, можно очень точно измерить задержку конкретного канала.

После определения задержки канала ее можно использовать в обычном алгоритме PTP для достижения очень высокой точности.

Компонентами сети White Rabbit являются многопортовые коммутаторы White Rabbit и одно- или двухпортовые узлы White Rabbit. Оба компонента можно динамически добавлять в сеть. Длина кабеля и другие факторы задержки автоматически компенсируются алгоритмами протокола точного времени. Хотя обычные устройства Gigabit Ethernet также могут быть подключены, только устройства White Rabbit участвуют в синхронизации сети и синхронизации.

Рекомендации

  1. ^ "Обзор Белого Кролика". Получено 2013-07-18.
  2. ^ "Проект Белый Кролик" (PDF). 2009. Получено 2013-07-18. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  3. ^ а б Морейра, Педро; Серрано, Хавьер; Влостовски, Томаш; Лошмидт, Патрик; Гадерер, Георг (октябрь 2009 г.). «Белый кролик: субнаносекундное распределение времени по Ethernet». 2009 Международный симпозиум по точной синхронизации часов для измерения, управления и связи. С. 1–5. Дои:10.1109 / ISPCS.2009.5340196. ISBN  978-1-4244-4391-8.
  4. ^ Морейра, Педро; Серрано, Хавьер; Влостовски, Томаш; Лошмидт, Патрик; Гадерер, Георг (2009). «Белый кролик: субнаносекундное распределение времени по Ethernet». 2009 Международный симпозиум по точной синхронизации часов для измерения, управления и связи. С. 1–5. Дои:10.1109 / исп. 2009.5340196. ISBN  978-1-4244-4391-8.
  5. ^ wikt: синтез
  6. ^ Монолитные контуры фазовой автоподстройки частоты и схемы восстановления тактовой частоты: теория и разработка. Разави, Бехзад. Нью-Йорк: IEEE Press. 1996 г. ISBN  9780470545331. OCLC  557450248.CS1 maint: другие (связь)
  7. ^ «KM3NeT - On-line управление детектором и сбор данных». Получено 2016-01-20.
  8. ^ «Техническая спецификация на блок импульсного и рулевого управления» (PDF). 2018. Получено 2018-11-25. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  9. ^ «Открытые репозитарии оборудования». Получено 2013-07-18.
  10. ^ «DEMETRA - Демонстратор услуг EGNSS на основе эталонной архитектуры времени». Получено 2019-02-19.
  11. ^ Dierikx, Erik F .; Валлин, Андерс Э .; Форделл, Томас; Мииры, Яни; Копонен, Петри; Меримаа, Микко; Pinkert, Tjeerd J .; Koelemeij, Jeroen C.J .; Пик, Хенк З. (2016). «Протокол точного времени White Rabbit на оптоволоконных линиях дальней связи». Транзакции IEEE по ультразвуку, сегнетоэлектрикам и контролю частоты. 63 (7): 945–952. Дои:10.1109 / TUFFC.2016.2518122. ISSN  0885-3010. PMID  26780791.

внешняя ссылка