Transporte de datos y señales

¿A qué nos referimos cuando hablamos de transporte de datos y señales en el diseño del SKA?

SaDT LOGO

El elemento “Signal and Data Transport” (SaDT, que significa transporte de datos y señales) incluye todo el hardware y software necesario para la transmisión de datos y de información entre los elementos del SKA. SaDT también incluye la  sincronización de los datos, lo que es crítico para la interferometría.

Construction activity at the Murchison Radio Observatory (MRO) site in Australia

 

Más acerca de los consorcios del SaDT
El transporte de datos y señales es la columna vertebral del telescopio SKA. El consorcio de transporte de datos y señales (SaDT) es responsable del diseño de tres redes de transporte de datos. Éstas incluyen el Digital Data Backhaul (DDBH), que transporta las señales de los radiotelescopios al Procesador Central de Señales (CSP), y los productos ya procesados hasta el Procesador de Datos Científicos (SDP) y del SDP a los centros regionales de datos del SKA. Los ratios de datos totales son muy altos, aproximadamente de unos 80 Tb/s para los enlaces de DDBH y otros 80 Tb/s para los enlaces del CSP. (Tb/s – Terabits por segundo)

SADT Network Hierachy

La jerarquía del SaDT Hierachy – Hacer click en la imagen para ampliarla. Crédito de la imagen: SKA Organisation

¿De qué se compone el SaDT?
Otro aspecto que comprende el SaDT es la sincronización y el cronometraje de los datos (SAT, del inglés Synchronisation and Timing). Todos los datos recibidos deben llevar una marca temporal (facilitada a partir de un reloj central), para mantener la información de fase a la precisión adecuada que permita que el interferómetro funcione como tal. Todos los elementos del sistema (datos, CSP, SDP), deben estar sincronizados a unos niveles extremos de precisión. Mantener la coherencia de fase en todo el conjunto de antenas, requiere precisiones temporales a corto plazo de alrededor de 1 picosegundo, mientras que los experimentos de cronometraje de púlsares requieren precisiones de 10 nanosegundos en periodos de 10 años. La sincronización es crítica para que el SKA funcione como un gran telescopio unificado, utilizando una técnica llamada interferometría.

SADT Networking

La parte final del SaDT consiste en la monitorización y control (M&C) que transmite y recibe información de monitorización y control a traves del sistema. Esto incluye el elemento Gestión del Telescopio (TM), formado por tres redes lógicas: La red de producción (o Production Network), la red de ingeniería (o Engineering Network) y la red de seguridad (o Safety Network). La red de gestión (o Network Manager NMGR) por su parte actúa haciendo la monitorización y control a nivel local.

Fibre ribbon delivery

¿Qué proporcionará el consorcio SaDT?
Digital Data Back Haul: Una red verificada que puede tranportar los 80 Tb/s de datos generados en el telescopio a distancias de hasta 100km, para correlarlos entre sí y transferirlos al centro HPC para un análisis posterior.

Sincronización y Cronometraje: Un conjunto de relojes, probablemente máseres de Hidrógeno, que se relacionan entre sí utilizando estándares de sincronización a nivel mundial. Consiste en un método que distribuye señales sincronizadas, con marca temporal y de fase, transportadas a distancias de 100km con el nivel de precisión requerido. También incorporan medidas del tiempo que tarda la señal en viajar por la fibra, y un método para compensar los cambios inducidos por efectos tales como las variaciones en temperatura.

Gestión del Telescopio: consiste en una red que permite monitorizar los distintos subsistemas que configuran el telescopio SKA. También permite el control de las señales que serán distribuidas por el sistema. Este elemento también comprenderá una red de seguridad que pondrá el telescopio a salvo en caso de fallo.

¿Cuál es la experiencia de los miembros del consorcio?
La Universidad de Manchester es la organización que lidera el consorcio SaDT. A través de e-MERLIN y otros proyectos, tiene una gran experiencia en los dos campos clave para el SaDT: transportar grandes volúmenes de datos de telescopio a distancias de más de 100 km, y proporcionar señales temporales con una precisión suficiente a todo el conjunto de antenas en fase coherente.

Además, existe una gran experiencia contribuyendo con otros compañeros del consorcio, creada parcialmente a través del trabajo en otros precursores y pathfinders del SKA. ASTRON lidera el telescopio LOFAR, formado a partir de 46 estaciones de aperture array, la mayoría de las cuales se encuentran en los Países Bajos, aunque también hay estaciones en Alemania, Francia, Reino Unido y Suecia. Tienen gran experiencia en asuntos relacionados con SaDT con líneas de base cortas y largas. SKA-África y CSIRO están construyendo respectivamente los telescopios MeerKAT y ASKAP. Ambos telescopios están afrontando problemas de SaDT similares a los que tendrá que afrontar SKA. Además, ambos institutos ofrecen un conocimiento esencial de los dos emplazamientos en los que el SKA se construirá.

Expertos de otros miembros del consorcio cuentan con experiencia adicional en otros campos. DANTE, AARNet y SANRen son líderes mundiales en la gestión de grandes cantidades de datos a grandes distancias, y son unos consejeros clave asesorando sobre el acceso de los astrónomos a los datos. NPL es el Instituto Nacional de Medidas del Reino Unido, y liderará el trabajo sobre los relojes necesarios para alcanzar los requisitos del SKA a nivel de sincronización. NNMU, JIVE, la Universidad de Granada, y las Universidades chinas de Tsinghua y de Pekin son expertos en la distribución de esta información de sincronización. NCRA y Tata Consulting Services están liderando todo el paquete de trabajo de Gestión del Telescopio, por lo que son los candidatos ideales para diseñar la red de SaDT que apoyará a dicho elemento. IT ofrece instalaciones a la última para verificar los prototipos utilizados.

¿Quién está involucrado?
El consorcio de transporte de datos y señales está liderado por Dr Keith Grainge de la Universidad de Manchester (Reino Unido)

Las instituciones involucradas en el consorcio de transporte de señales y datos incluyen:

Para más información de contacto de las personas involucradas en el consorcio SaDT contactar con el líder del consorcio Keith Grainge.

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