基于White Rabbit的计时系统
专为粒子加速器设计的计时系统。
White Rabbit 技术是以太网的扩展，它在 1 GbE 以太网网络上提供亚纳秒级同步，并以完全确定性的方式在其不同设备之间实现时间与数据传输。该解决方案属于由 CERN 主导的 White Rabbit（WR）项目，并遵循“开放硬件”（Open Hardware）策略。此外，White Rabbit 已不断发展，并被用作 IEEE-1588-2019 精密时间协议（PTP）高精度配置文件的参考，从而不仅带来了新功能，也为终端用户提供了更强的互操作性和标准化接口。
我们的计时设备被全球最严苛的科学设施所采用。该计时系统基于“时间触发控制”（Time-Triggering Control）范式，而非传统基于事件触发控制框架的计时系统。过去由于缺乏可靠且确定性的时间传输技术，事件驱动方法曾是首选方案。而如今，得益于 White-Rabbit 技术的出现，这一范式得以转变，使下一代先进粒子加速器能够使用功能更丰富、更灵活且性能更高的计时系统。我们的解决方案不仅能够分发时间，还可实现低抖动的射频分发、可编程触发信号分发，以及对任意事件进行时间戳记录，同时在网络中传输各类以太网数据，而不会影响计时性能。
为什么选择赛峰定時系統？
我们的定時系统以 White Rabbit / IEEE-1588 作为最佳设计选择。市场上已有其他提供高精度时间和高同步能力的解决方案，但大多数在性能或灵活性方面存在限制，或依赖复杂的临时性组件，导致支持性和可用性较差。我们认为，White Rabbit 解决方案凭借以下特性，是面向长期发展的最佳投资选择：
- WR 设备由 FPGA 驱动，因此其硬件可以通过简单重新编程来保持更新并适应最新需求。
- WR 协议由 CERN（世界顶尖科研机构之一）提出，并积极参与我们所生产的 OHWR 产品的设计合作。 CERN 的参与进一步增强了整个解决方案的可靠性、耐久性和质量保障。
- White Rabbit 解决方案中的所有组件均尽可能采用模块化设计，以降低维护与升级成本。
- 它支持混合网络：WR 交换机可作为普通交换机使用，直接连接到您的 PC，使其能够快速接入网络。如果您不需要 WR 协议的特定功能，则无需使用专用网卡；此外，如果您只需要微秒级精度，也可以仅使用 WR 设备的 PTP 功能。
- WR 设备符合 IEEE-1588-2019 高精度配置文件标准。只需进行固件升级，即可使用完全标准化的设备，从而避免互操作性问题，并确保未来的升级能力。
- 赛峰提供完整的产品生态系统，包括基于 ZEN 系列的模块化设备以及低成本的 LEN 等设备。控制与诊断类设备（如 LLRF 和 BPM）也可以轻松集成到最终解决方案中。凭借我们的工程团队和支持能力，我们能够协助您部署并定制该网络，为您的设施打造最佳的计时系统。
例子
我们的定時系統基于以下主要要素：
- 低抖动主振荡器，可与 GNSS 接收机集成，用于对准 UTC(k) 时间尺度，并提供高可用系统所需的冗余与容错能力。
- 基于 White Rabbit 交换机实现时间传输和低抖动频率分发。由于采用以太网技术，同一计时网络还可用于在 White Rabbit 网络上进行各类数据分发。该解决方案可扩展至数千个节点，并支持达数十公里的传输距离。
- 终端节点包含多个接口，以实现更好的互操作性。
该示例展示了如何将我们计时系统的这些组成部分部署为以 White Rabbit 解决方案作为骨干技术，从而为网络中的所有设备提供统一的时间概念，并使开发时间触发控制系统成为可能。
如图所示，整个网络的公共时钟由 GNSS 接收机提供，并通过基于 White Rabbit 交换机的数据与时间网络进行分发，不同节点（如 ZEN、SPECs 等）配备不同的 FMC 卡用于触发和/或时间戳记录操作，同时该计时系统还为分布在网络中的 ADC 和 DAC 设备分发低抖动频率信号，其数据可通过同一计时网络进行读写，标准以太网设备也可接入以获取相关信息用于后续处理与分析，所有组件均通过友好的用户库和 EPICS 框架进行编程，以配置计时系统生成触发信号或采集时间戳事件。
使用案例
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用于高能设施的皮秒级定时
计时系统用于为设施内的所有元件提供统一的时间概念，并生成各元件所需的离散触发事件和周期性信号。此外，它还可用于…
