Sistema de cronometraje basado en el conejo blanco
Un sistema de temporización diseñado específicamente para los aceleradores de partículas.
La tecnología White Rabbit es una extensión del estándar Ethernet. Ofrece una sincronización por debajo del nanosegundo en redes Gigabit Ethernet (1 GbE), garantizando transferencias de datos y de señales de temporización entre sus distintos elementos de forma completamente determinista. Esta solución forma parte del Proyecto White Rabbit (WR), liderado por el CERN, que sigue una estrategia de “Hardware Abierto”. Además, White Rabbit ha evolucionado y ha servido como referencia para el nuevo perfil de Alta Precisión (High Accuracy) del Protocolo de Tiempo de Precisión IEEE 1588-2019. Esto no solo incorpora nuevas funcionalidades, sino que también ofrece una interoperabilidad mejorada e interfaces estándar para los usuarios finales.
Nuestros dispositivos de sincronización se utilizan en instalaciones científicas de todo el mundo para las aplicaciones más exigentes. El Sistema de Temporización se basa en el paradigma de Control Desencadenado por Tiempo (Time-Triggering Control) como alternativa a otros sistemas de temporización basados en marcos de control desencadenado por eventos (Event-Triggering Control). El enfoque basado en eventos fue la solución preferida en el pasado debido a la falta de tecnologías de transferencia de tiempo confiables y deterministas. Ahora, gracias a la tecnología White Rabbit, es posible un cambio de paradigma, poniendo a disposición Sistemas de Temporización con muchas más funciones, mayor flexibilidad y superior rendimiento para la próxima generación de aceleradores de partículas más avanzados. Nuestra solución no solo es capaz de distribuir la referencia temporal, sino que también proporciona diseminación de RF con un jitter muy bajo, distribuye señales de disparo programables y marca temporalmente cualquier evento, al mismo tiempo que se distribuye cualquier tipo de tráfico de datos Ethernet a través de la red, sin afectar las características de temporización.
¿Por qué elegir el Sistema de Temporización de Safran?
Nuestro Sistema de Temporización se basa en White Rabbit / IEEE-1588 como la mejor opción de diseño. Si bien existen en el mercado otras soluciones que ofrecen una temporización precisa y alta sincronización, la mayoría presenta limitaciones de rendimiento o flexibilidad, o emplean elementos ad-hoc complejos con soporte técnico insuficiente o baja disponibilidad. Creemos que la solución White Rabbit constituye la mejor inversión a largo plazo gracias a las siguientes características:
- Los dispositivos WR están basados en FPGAs, por lo que su hardware puede reprogramarse fácilmente para mantenerse actualizado.
- El protocolo WR fue concebido por el CERN, una de las principales instituciones científicas en el ámbito de la investigación, que colabora activamente en el diseño de los productos OHWR que fabricamos. La participación del CERN garantiza la durabilidad y la calidad de toda la solución.
- Todos los elementos de la solución White Rabbit están diseñados con la máxima modularidad para reducir los costes de mantenimiento y actualización.
- Permite configurar una red híbrida: el switch WR puede utilizarse como un switch convencional para conectar directamente su PC e integrarse rápidamente en la red. Si no necesita las funciones específicas del protocolo WR, no requiere una tarjeta de red especial. También puede utilizar únicamente las funciones PTP de los dispositivos WR si solo necesita una precisión de microsegundos.
- Los dispositivos WR son compatibles con el perfil de Alta Precisión IEEE-1588-2019. Mediante una simple actualización de firmware, puede disponer de un dispositivo totalmente estandarizado, evitando problemas de interoperabilidad y garantizando futuras actualizaciones.
- Safran ofrece un ecosistema completo de productos, que incluye dispositivos modulares basados en la familia ZEN y equipos de bajo coste como LEN. Los dispositivos de control y diagnóstico, como LLRF y BPM, pueden integrarse fácilmente en la solución final. Gracias a nuestro equipo de ingeniería y a nuestras capacidades de soporte, podemos ayudarle a desplegar y personalizar la red, logrando el mejor Sistema de Temporización para sus instalaciones.
Ejemplo
Nuestro Sistema de Temporización se compone de los siguientes elementos principales:
- Oscilador maestro de bajo jitter con posibilidad de integración con receptores GNSS para alineación con escalas UTC(k) y opciones de redundancia para sistemas de alta disponibilidad.
- Transferencia de tiempo y distribución de frecuencia de bajo jitter basada en switches White Rabbit. Gracias al uso de tecnología Ethernet, la misma red de temporización puede utilizarse para cualquier tipo de distribución de datos utilizando la misma red White Rabbit. La solución es escalable a miles de nodos y distancias de decenas de kilómetros.
- Nodos finales que incluyen múltiples interfaces para una mejor interoperabilidad.
El ejemplo muestra cómo estos elementos de nuestro Sistema de Temporización pueden implementarse utilizando la solución White Rabbit como tecnología central para proporcionar una referencia temporal común a todos los dispositivos de la red y hacer posible el desarrollo de un sistema de control desencadenado por tiempo.
Como se indica en la figura, toda la red recibe una referencia de reloj común desde un receptor GNSS, que se distribuye mediante una red de datos y temporización basada en conmutadores White Rabbit. Los diferentes nodos (ZEN, SPECs, etc.) se equipan con distintas tarjetas FMC para operaciones de disparo (trigger) y/o marca temporal (timestamping). El Sistema de Temporización también distribuye señales de frecuencia con bajo jitter para los dispositivos ADC y DAC conectados a la red. Sus datos pueden leerse y escribirse utilizando la misma red de temporización, y es posible conectar dispositivos Ethernet estándar para recuperar esta información y destinarla a su posterior procesamiento y análisis. Todos los elementos se programan mediante bibliotecas de usuario intuitivas y el framework EPICS, lo que permite configurar el Sistema de Temporización para generar señales de disparo o capturar eventos con marca temporal.
Casos de Uso
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Temporización en picosegundos para instalaciones de alta energía
Los sistemas de temporización se utilizan para proporcionar una noción común del tiempo a todos los elementos de la instalación, así como para generar eventos de disparo discretos y señales periódicas necesarias para los distintos componentes. Además, también pueden emplearse para la diseminación de radiofrecuencia en toda la instalación.
SOLICITAR PRESUPUESTO
CARACTERÍSTICAS
- Transferencia de tiempo determinista con precisión subnanosegunda
- Distribución de frecuencia con ruido de fase por debajo del picosegundo
- Alta escalabilidad y soporte para enlaces de larga distancia
- Transferencia simultánea de datos y tiempo a través del mismo enlace de fibra óptica Ethernet
- Compatibilidad con topologías de red redundantes para mayor resiliencia ante fallos
- Disparadores programables de baja latencia con resolución nanosegunda y precisión subnanosegunda
- Marca de tiempo de eventos desde nanosegundos hasta picosegundos
- No requiere calibración
- Interoperable con otros protocolos de temporización y perfiles IEEE-1588 para despliegues de máxima calidad
- Documentación intuitiva, bibliotecas de usuario de bajo nivel y soporte para EPICS
