White Rabbit-basiertes Zeitsteuerungssystem
Ein Zeitsteuerungssystem, welches speziell für Teilchenbeschleuniger entwickelt wurde.
Die White Rabbit-Technologie ist eine Erweiterung von Ethernet. Sie bietet eine Synchronisierung im Sub-Nanosekundenbereich über 1 GbE-Ethernet-Netzwerke mit Zeitmessung und Datenübertragungen zwischen den verschiedenen Elementen auf vollständig deterministische Weise. Die Lösung ist Teil des White Rabbit (WR) Projekts, das vom CERN geleitet wird und eine „Open Hardware“-Strategie verfolgt. Zudem hat sich White-Rabbit inzwischen weiterentwickelt. Es wurde als Referenz für das neue High Accuracy Profile des IEEE-1588-2019 Precision Time Protocol verwendet. Dieses bietet nicht nur neue Funktionen, sondern auch verbesserte Interoperabilität und Standardschnittstellen für die Endbenutzer.
Unsere Zeitmessgeräte werden weltweit in den anspruchsvollsten wissenschaftlichen Einrichtungen eingesetzt. Das Zeitsteuerungssystem basiert auf dem Paradigma der zeitgesteuerten Steuerung und stellt eine Alternative zu anderen Zeitmesssystemen dar, die auf einem ereignisgesteuerten Steuersystem basieren. Der ereignisbasierte Ansatz war in der Vergangenheit die bevorzugte Lösung, da es keine zuverlässigen und deterministischen Zeitübertragungstechnologien gab. Dank der White-Rabbit-Technologie ist nun ein Paradigmenwechsel möglich, der wesentlich funktionsreichere, flexiblere und leistungsfähigere Zeitmesssysteme für die nächste Generation modernster Teilchenbeschleuniger ermöglicht. Unsere Lösung ist nicht nur in der Lage, Zeit zu verteilen, sondern auch RF-Signale mit sehr geringem Jitter zu übertragen, programmierbare Triggersignale zu verteilen oder Ereignisse zeitgleich mit der Verteilung jeglicher Art von Ethernet-Datenverkehr über das Netzwerk mit einem Zeitstempel zu versehen, ohne die Zeitmessfunktionen zu beeinträchtigen.
Warum sollten Sie sich für das Zeitmesssystem von Safran entscheiden?
Unser Zeitsteuerungssystem basiert auf White-Rabbit / IEEE-1588 als beste Designwahl. Es gibt bereits andere Lösungen für präzise Zeitmessung und hohe Synchronisation auf dem Markt, aber die meisten von ihnen sind in ihrer Leistung oder Flexibilität eingeschränkt oder verwenden komplexe Ad-hoc-Elemente mit schlechtem Support oder schlechter Verfügbarkeit. Wir sind der Meinung, dass die White Rabbit Lösung dank der folgenden Merkmale die beste Investition für einen langfristigen Ansatz ist:
- Die WR-Geräte werden von FPGAs betrieben, so dass ihre Hardware leicht umprogrammiert werden kann, um auf dem neuesten Stand zu sein.
- Das WR-Protokoll wurde vom CERN entwickelt, einer der besten wissenschaftlichen Einrichtungen im Bereich der Forschung, und es arbeitet aktiv an der Entwicklung der von uns hergestellten OHWR-Produkte mit. Die Einbindung des CERN festigt die Langlebigkeit und die Qualität der gesamten Lösung.
- Alle Elemente der White Rabbit Lösung sind so modular wie möglich aufgebaut, um die Kosten für Wartung und Aufrüstung zu senken.
- Es ermöglicht ein hybrides Netzwerk: der WR Switch kann als normaler Switch verwendet werden, um sich direkt mit Ihrem PC zu verbinden und so schnell ins Netzwerk eingebunden zu werden. Wenn Sie die speziellen Funktionen des WR-Protokolls nicht benötigen, brauchen Sie auch keine spezielle Netzwerkkarte zu verwenden. Sie können auch nur die PTP-Funktionen der WR-Geräte verwenden, wenn Sie nur die Genauigkeit von Mikrosekunden benötigen.
- Die WR-Geräte sind mit dem IEEE-1588-2019 High Accuracy Profil konform. Durch ein einfaches Firmware-Upgrade können Sie ein vollständig standardisiertes Gerät verwenden, das Probleme mit der Interoperabilität vermeidet und zukünftige Upgrades ermöglicht.
- Safran bietet ein komplettes Produkt-Ökosystem, einschließlich modularer Geräte auf Basis der ZEN-Familie und kostengünstiger Geräte wie LEN. Kontroll- und Diagnosegeräte wie LLRF und BPM können problemlos in die endgültige Lösung integriert werden. Dank unseres Ingenieurteams und unserer Supportkapazitäten können wir Ihnen bei der Einrichtung und Anpassung des Netzwerks helfen, damit Sie das beste Timing-System für Ihre Anlage erhalten.
Beispiel
Unser Zeitsteuerungssystem basiert auf den folgenden Hauptelementen:
- Master-Oszillator mit geringem Jitter und der Möglichkeit der Integration mit GNSS-Empfängern für die Ausrichtung auf UTC(k)-Skalen und Ausfallsicherheitsoptionen für hochverfügbare Systeme.
- Zeitübertragung und jitterarme Frequenzverbreitung auf der Grundlage von White-Rabbit-Switches. Dank der Verwendung von Ethernet-Technologie kann dasselbe Zeitübertragungsnetzwerk für jede Art von Datenverteilung über dasselbe White-Rabbit-Netzwerk verwendet werden. Die Lösung ist skalierbar für Tausende von Knoten und Entfernungen von mehreren zehn Kilometern.
- Endknoten mit mehreren Schnittstellen für bessere Interoperabilität.
Dieses Beispiel zeigt, wie diese Elemente unseres Zeitsteuerungssystems mithilfe der White Rabbit-Lösung als Basistechnologie eingesetzt werden können, um allen Geräten im Netzwerk ein gemeinsames Zeitkonzept zur Verfügung zu stellen und die Entwicklung eines zeitgesteuerten Steuerungssystems zu ermöglichen.
Wie in der Abbildung angedeutet, wird ein gemeinsamer Takt im gesamten Netzwerk von einem GNSS-Empfänger bereitgestellt und über ein auf White-Rabbit-Switches basierendes Daten- und Timing-Netzwerk verteilt. Verschiedene Knoten (ZEN, SPECs, usw…) werden mit verschiedenen FMC-Karten für Trigger- und/oder Zeitstempeloperationen versorgt. Die Timing-Systeme verteilen auch die Frequenzen mit geringem Jitter für die im Netzwerk verteilten ADCs und DAC-Geräte. Deren Daten können über das gleiche Timing-Netzwerk gelesen und geschrieben werden. Standard-Ethernet-Geräte können angeschlossen werden, um diese Informationen für die spätere Verarbeitung und Analyse abzurufen. Alle Elemente werden mit benutzerfreundlichen Bibliotheken und dem EPICS-Framework programmiert, um das Timing-System so zu konfigurieren, dass es die Auslösesignale erzeugt oder die Zeitstempel-Ereignisse erfasst.
ANWENDUNGSBEISPIELE
-
Hochpräzise Zeitmessung für Börsenvorgänge
Verbesserung der Genauigkeit und Präzision für und innerhalb ihrer Matching-Netzwerke, bessere Transparenz für Börsenteilnehmer, hochauflösendes Timestamping für die Überwachung der Netzwerklatenz und die Möglichkeit, die Zeitverteilung als Dienstleistung für Marktteilnehmer zu monetarisieren
-
Hochpräzises Timing für den elektronischen Handel
Das zu lösende Problem Verbessern Sie die Genauigkeit und Präzision innerhalb und zwischen verschiedenen Handelsstandorten, elektronischen Handelsentscheidungen, Data Science, Backtesting und Latenzüberwachung in Echtzeit. Warum es wichtig ist Wie wir das Problem lösen Der WR-Z16 ist ein eigenständiges Gerät mit 16 SFP-Anschlüssen, das über Plug-and-Play-Glasfaserverbindungen eine Zeitgenauigkeit im Sub-Nanosekundenbereich bietet. Der WR-Z16 liefert an allen…
-
Hochpräzise Zeitmessung für Verteidigungsanwendungen
Sie erhalten eine hochpräzise Zeit- und Frequenzsynchronisation, die die Kontinuität einsatzkritischer Sensor-, Kommunikations- und Radarsysteme gewährleistet.
FALLSTUDIEN
EIN ANGEBOT ANFORDERN
EIGENSCHAFTEN
- Subnanosekunden- und deterministische Zeitübertragung
- Subpikosekunden-Phasenrauschen Frequenzverbreitung
- Sehr hohe Skalierbarkeit und Unterstützung von Verbindungen über große Entfernungen
- Daten- und Zeitübertragung über die gleiche Ethernet-Glasfaserverbindung
- Unterstützung redundanter Netzwerktopologien für erhöhte Ausfallsicherheit
- Programmierbare Trigger mit geringer Latenzzeit und einer Auflösung im Nanosekundenbereich sowie einer Präzision im Subnanosekundenbereich
- Von Nanosekunden- zu Pikosekunden-Ereignissen Zeitstempelung
- Keine Kalibrierung erforderlich
- Interoperabel mit anderen Timing-Protokollen und IEEE-1588-Profilen für eine erstklassige Bereitstellung
- Freundliche Dokumentation, Low-Level-Bibliotheken sowie EPICS-Unterstützung
