Transporte de señal y redes

El transporte de señal y las redes serán la columna vertebral del SKA; vertebrarán casi cualquier aspecto del sistema, y representarán en última instancia el sistema más grande y desafiante de redes en ciencia.

Aproximadamente 160 Gigabits (109) bits por segundo de datos se transmitirán desde cada antena  al procesador central. Esto quiere decir que solo los discos de alta frecuencia producirán diez veces el actual tráfico global de internet.

El uso de radiotelescopios de aperture array en los rangos de alta y media frecuencia infrementarán en un futuro las tasas de datos hasta unos cuantos Petabits (1015) por segundo, lo que representa más de diez veces el actual tráfico de internet global.

La infraestructura física de redes utilizará principalmente cable de fibra óptica. La fibra óptica consiste en filamentos de cristal con base de silicio tan finos como un cabello humano. La luz se puede transmitir por la fibra a grandes distancias y transportar grandes tasas de datos, proporcionando un medio ideal para la transmisión de los grandes volúmenes de datos que requiere la radioastronomía de alta sensibilidad.

La capacidad de las fibras ópticas de transportar grandes cantidades de datos a grandes distancias a alta velocidad puede aumentar la sensibilidad del radiotelescopio porque maximiza el volumen de datos transmitido de los receptores a los respectivos correladores.

Esto significa que las galaxias lejanas, que actualmente solo se perciben como objetos extensos, se observarán rutinariamente en una fracción de tiempo, dando a los astrónomos que utilizan el SKA más datos de los que nunca hayan estado disponibles en toda la historia de la radioastronomía.

Las inmensas distancias que la configuración espiral del SKA cubrirán, implican que el SKA necesitará enormes cantidades de fibra óptica, suficiente como para dar dos veces la vuelta a la Tierra.

El transporte de señales y las redes también son esenciales para operar el SKA, puesto que funciona como un interferómetro. Entre las funciones de estas redes de transporte se incluye el cronometraje y la sincronización, la monitorización y el control, la transmisión de datos de los receptores al correlador así como la conectividad a los datos de manera externa por los usuarios de todo el mundo. El cronometraje y la llegada de señales formarán la columna vertebral de cómo funcionarán estas inmensas redes interferométricas.

Red de distribución de tiempo:

El telescopio SKA hará observaciones sincronizadas con antenas en diversas localizaciones. Esto requiere que el tiempo esté medido de manera muy precisa. Los relojes locales utilizados en estos sistemas tienen que ser muy estables para minimizar la pérdida de señal y de datos durante la integración en los correladores locales, así como para que la calibración sea correcta.

Los requerimientos de estabilidad dependen de la frecuencia observada, pero a las frecuencias más altas previstas para el SKA, los relojes deben tener una estabilidad del orden de picosegundos (10-12) en un segundo.

Monitorización y control:

El SKA incluirá una red de monitorización y control. Este sistema conectará cada antena del array con su centro de operaciones. La arquitectura precisa de este array se está desarrollando al mismo tiempo que el diseño general del SKA. Cada uno de los radiotelescopios de la red será monitorizado continuamente.

Sistema de procesado digital y conectividad por ordenador:

El SKA incluirá procesado de señal digital e instrumentos de cálculo de última generación. La interconexión entre estas dos funciones del telescopio constituirá una gran red por si misma, y llevará varios miles de Gigabits datos por segundo.

Conexiones con todo el mundo:

Los datos procesados por el SKA serán utilizados por la comunidad de astrónomos internacional, quienes necesitarán conectarse a los ordenadores de última generación del SKA, con una enorme capacidad, para archivar los datos.

Esta conectividad estará limitada por los sistemas de conexión internacionales disponibles hoy en día. Sin embargo, hace falta alcanzar tasas de transmisión de cientos de Gigabits por segundo. Esto requerirá infraestructuras de red que sobrepasarán el actual tráfico global de internet muy ampliamente. El procesado de señales nunca ha sido de tal envergadura en toda la historia.

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