Procesado central de señales

¿A qué nos referimos cuando hablamos de Procesado Central de Señales (CSP, a partir de sus siglas en inglés) en el diseño del SKA?

CSP LOGO

El elemento de “Procesado Central de Señales” (CSP) incluye el diseño del hardware y todo el firmware/software necesario para la generación de visibilidades, barridos del cielo para encontrar candidatos a púlsares, y cronometraje de púlsares para el conjunto de telescopios que configuran el SKA. El CSP no incluye los edificios, la climatización, la protección o el suministro energético de los edificios. El CSP comprende la distribución de los datos dentro del procesador, herramientas de diagnóstico, etc.. necesarios para el mantenimiento y la operatividad del sistema.

“Hemos reunido a los expertos mundiales y las mejores cabezas en este tema para abordar este ‘gran problema de procesado de señales'”, afirma David Stevens, Project Manager del CSP. “Nuestro consorcio multinacional, repartido en 5 continentes, trabajará colaborativamente para acabar con este ‘hueso duro de roer’ permitiendo a este instrumento transformar nuestra comprensión del Universo. Tengo muchas ganas de trabajar con este equipo dinámico lleno de talento.”

Más acerca del CSP

El CSP es el “cerebro” procesador central del SKA. Convierte las señales astronómicas digitalizadas detectadas por los receptores del SKA (antena, dipolo o aperture array) en la información vital que el Procesador de datos central necesita para hacer imágenes detalladas de fenómenos astronómicos del espacio profundo que el SKA observará. También diseñará un “procesador no-imaginario” para facilitar el barrido más ambicioso nunca hecho para encontrar nuevos púlsares y medir precisamente púlsares ya conocidos.

Los púlsares son estrellas muertas que giran rápidamente. Del tamaño de una ciudad pequeña, permiten a los astrónomos probar las condiciones de gravedad extrema (el volumen de una cucharadita de azúcar de un púlsar es tan masivo como una montaña). Además actúan como faros lejanos en un esfuerzo internacional para detectar ondas gravitacionales, predichas por Einstein, quien suponía que serían emitidas por objetos super masivos.

Circuit boards and racks in the JVLA correlator. Credit: Brent Carlson

La tecnología del CSP
El CSP utilizará la última generación de chips de procesado digital a gran velocidad, chips de memoria de gran velocidad/gran capacidad, fibras de comunicación de alta capacidad, circuitos integrados de alta velocidad software de modelización de alta velocidad, y equipación de pruebas electrónicas, así como software a la última en cálculo inteligente, robusto y ágil.

JVLA Correlator

Racks en el correlador del JVLA. Crédito: Brent Carlson

El principal reto del CSP

El reto del CSP es que debe procesar enormes cantidades de datos a tiempo real. Haciéndolo, se producen enormes cantidades de datos de salida que serán consumidos por el Procesador de Datos Científicos. Estará localizado en emplazamientos remotos y debe ser diseñado para producir la mayor cantidad de ciencia posible respetando un duro límite de gasto y en un tiempo muy reducido.

El consorcio del CSP
El Consorcio del CSP está formado por un grupo de diversas personas motivadas y de altas capacidades que pertenecen a organizaciones que han llegado al acuerdo de trabajar juntos en un espíritu de colaboración y competición para diseñar el elemento del CSP para el SKA. Con representación de más de 25 organizaciones localizadas en 12 países de 5 continentes, el Consorcio incluye una mezcla de científicos, ingenieros, mánagers y técnicos de varias instituciones académicas, de la industria y laboratorios gubernamentales.

Colectivamente, el Consorcio tiene experiencia directa en la especificación, diseño, implementación, operación y apoyo de los correladores de todos los grandes radiotelescopios existentes, incluyendo los precursores del SKA (ASKAP, MeerKAT, MWA), así como el JVLA (Jansky Very Large Array), LOFAR (Low-Frequency Array for Radioastronomy), ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), VLBI (Very Long Baseline Interferometry)y otros. De la misma manera, el Consorcio tiene experiencia a nivel mundial en unas 7 generaciones de instrumentación relacionada con los púlsares, incluyendo detección y cronometraje.

The Redback-3 digital processing board used in the Australian SKA Pathfinder (ASKAP), illustrating one of the hardware architectures being considered for  the SKA. The board has six Field Programmable Gate Arrays, 12 DRAM and communication capacity of 360 Gbs. Credit: CSIRO

Como se podría esperar de un grupo tan diverso, hay un amplio rango de experiencia con respecto a los estándares utilizados durante el desarrollo. Se utilizarán varios estándares incluyendo ISO-9001 y otros estándares militares, espaciales, de telecomunicaciones y comerciales.

La organización que lidera el Consorcio es el National Research Council de Canada (NRC). NRC ha contratado a la Corporación MDA para que lleve la gestión del proyecto y servicios de ingeniería para asistir al Consorcio. Dos grupos del  Science and Technology Facilities Council (STFC) del Reino Unido, UK ATC (Astronomy Technology Centre) y del RAL (Rutherford Appleton Laboratory), se han unido al NRC y MDA para gestionar los estándares de cualidad y disciplina en la ingeniería de sistemas.

El Consorcio del CSP está liderado por David Loop del NRC, en Canada.

 

Las instituciones involucradas en el Consorcio del CSP incluyen:

Para obtener información de contacto de la gente involucrada en cada instituto, contactar con el Project Mánager del Consorcio David Stevens

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