White Rabbitベースのタイミングシステム
粒子加速器専用に設計されたタイミング システム。
White Rabbitテクノロジーは、イーサネットの拡張版です。1GbEイーサネットネットワーク上で、サブナノ秒の同期を実現し、異なる要素間のタイミングとデータ転送を完全に決定論的に行います。このソリューションは、CERNが主導し、「オープンハードウェア」戦略に基づくWhite Rabbit（WR）プロジェクトの一環です。さらに、White Rabbitは進化を遂げ、IEEE-1588-2019高精度時間プロトコルの新しい高精度プロファイルのリファレンスとして使用されています。これにより、新機能だけでなく、エンドユーザーにとっての相互運用性の向上と標準インターフェースも実現します。
当社のタイミングデバイスは、世界中で最も要求の厳しい科学施設で使用されています。タイミングシステムは、イベントトリガー制御フレームワークに基づく他のタイミングシステムに代わる、時間トリガー制御のパラダイムに基づいています。信頼性が高く決定論的な時間転送テクノロジが不足していたため、過去にはイベントベースのアプローチが推奨されていました。現在、White-Rabbitテクノロジのおかげでパラダイムシフトが可能になり、次世代の最先端の粒子加速器向けに、はるかに機能豊富で柔軟性が高く、高性能なタイミングシステムが利用可能になりました。当社のソリューションは、時間を配信するだけでなく、非常に低いジッタでRF配信を提供し、プログラム可能なトリガー信号を配信したり、あらゆる種類のイーサネットデータトラフィックがネットワーク経由で配信されるのと同時に、タイミング機能に影響を与えることなく任意のイベントにタイムスタンプを付与したりできます。
Safranのタイミングシステムを選ぶ理由は何ですか?
当社のタイミングシステムは、最良の設計選択肢としてWhite-Rabbit / IEEE-1588をベースにしています。高精度なタイミングと高度な同期を実現する他のソリューションは既に市場に存在しますが、その多くはパフォーマンスや柔軟性に限界があり、サポートや可用性に乏しい複雑なアドホック要素を使用しています。White Rabbitソリューションは、以下の特徴により、長期的なアプローチにとって最適な投資であると考えています。
- WR デバイスは FPGA を搭載しているため、ハードウェアを簡単に再プログラムして最新の状態にすることができます。
- WRプロトコルは、研究分野で最高の科学機関のひとつであるCERNによって考案され、当社が製造するOHWR製品の設計に積極的に協力している。 CERN の関与により、ソリューション全体の耐久性と品質が強化されます。
- White Rabbit ソリューションのすべての要素は、メンテナンスとアップグレードのコストを削減するために、可能な限りモジュール化されるように設計されています。
- WRスイッチはハイブリッドネットワークを実現します。WRスイッチは通常のスイッチとして使用し、PCに直接接続することで、ネットワークへの迅速な接続を実現します。WRプロトコルの特定の機能を必要としない場合は、専用のネットワークカードを使用する必要はありません。また、マイクロ秒単位の精度のみが必要な場合は、WRデバイスのPTP機能のみを使用することもできます。
- WRデバイスはIEEE-1588-2019高精度プロファイルに準拠しています。ファームウェアをアップグレードするだけで、完全に標準化されたデバイスを使用でき、相互運用性の問題を回避し、将来のアップグレードにも対応できます。
- Safranは、ZENファミリーをベースとしたモジュール式デバイスやLENなどの低価格機器を含む、包括的な製品エコシステムを提供しています。LLRFやBPMなどの制御・診断デバイスは、最終ソリューションに容易に統合できます。当社のエンジニアリングチームとサポート体制により、ネットワークの導入やカスタマイズをサポートいたし、お客様の施設に最適なタイミングシステムを実現します。
例
当社のタイミング システムは、主に次の要素に基づいています。
- 低ジッターのマスター発振器で、GNSS受信機との統合によりUTC(k)スケールへの同期が可能であり、高可用性システム向けの冗長性オプションも備えています。
- White-Rabbitスイッチをベースとした時刻転送と低ジッタ周波数配信。イーサネット技術を採用することで、同一のWhite-Rabbitネットワークを用いて、あらゆるデータ配信に同一のタイミングネットワークを活用できます。このソリューションは、数千ノード、数十キロメートルの距離まで拡張可能です。
- 相互運用性を高めるために、複数のインターフェースを備えたエンドノード。
この例では、White Rabbit ソリューションをバックボーン テクノロジーとして使用してタイミング システムのこれらの要素を展開し、ネットワーク内のすべてのデバイスに共通の時間の概念を提供し、時間トリガー制御システムの開発を可能にする方法を示します。
図に示すように、ネットワーク全体の共通クロックはGNSS受信機から提供され、White-Rabbitスイッチに基づくデータおよびタイミングネットワークを使用して配信されます。異なるノード（ZEN、SPECなど）は、トリガー操作やタイムスタンプ操作のために異なるFMCカードから電力を供給されます。タイミングシステムは、ネットワークに分散されたADCおよびDACデバイスに低ジッターの周波数も配信します。これらのデータは同じタイミングネットワークを使用して読み取り/書き込みが可能で、標準のイーサネットデバイスを接続してそのような情報を取得し、後で処理および分析することができます。すべての要素は、使いやすいユーザーライブラリとEPICSフレームワークを使用してプログラムされ、タイミングシステムがトリガー信号を生成したり、タイムスタンプイベントをキャプチャしたりするようにプログラムされます。
ユースケース
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高エネルギー施設向けピコ秒タイミング
タイミングシステムは、施設内のすべての要素に共通の時間概念を提供するだけでなく、各要素に必要な非干渉型トリガー…
見積依頼
特徴
- サブナノ秒および決定論的時間転送
- サブピコ秒位相雑音周波数の伝播
- 非常に高いスケーラビリティと長距離リンクのサポート
- 同じイーサネット光ファイバーリンクを介してデータと時間を転送
- 障害に対する耐性を強化するために冗長ネットワークトポロジをサポート
- ナノ秒の分解能とサブナノ秒の精度を備えたプログラム可能な低遅延トリガー
- ナノ秒からピコ秒までのイベントのタイムスタンプ
- 校正は必要ありません
- 他のタイミングプロトコルやIEEE-1588プロファイルとの相互運用性により、クラス最高の展開が可能
- 分かりやすいドキュメント、低レベルのユーザーライブラリ、EPICSサポート
