Embed Size (px)
DESCRIPTION
三鷹 FX 相関器 . PC-VLBI システム . 三鷹 FX 相関器互換の ソフトウェア相関処理システムの構築 3. 木村守孝、小山泰弘、関戸衛 ( 情報通信研究機構 ) 小林秀行、川口則幸、小山友明、原哲也 ( 国立天文台 ). 三鷹 FX 相関器. ソフト相関器. VERA 用ソフトウェア相関器 開発目的. 維持が困難に. 新相関器へ移行. PC-VLBI システム . VERA 用ソフトウェア相関器要求仕様. 相関処理の流れ ～全体図～. ＶＥＲＡ 観測スケジュール （ＶＥＸ）. ＶＥＲＡ 遅延情報ファイル （ＣＯＤＡ）. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
三鷹 FX 相関器互換のソフトウェア相関処理システムの構築
3
木村守孝、小山泰弘、関戸衛 ( 情報通信研究機構 ) 小林秀行、川口則幸、小山友明、原哲也 ( 国立天文台 )
三鷹 FX 相関器 PC-VLBI システム
VERA 用ソフトウェア相関器 開発目的
三鷹 FX 相関器
年代 1990 年代 1997 年 2002 年 2005 年 20xx 年
VSOP 計画 相関器設計 運用開始 本格運用 運用終了
VERA 計画 運用開始 本格運用
大学連携 運用開始
ソフト相関器
維持が困難に
新相関器へ移行
VERA 用ソフトウェア相関器要求仕様
相関局数 5 局同時相関（実装的には制限なし） （参考：三鷹 FX 最大 5 局）
相関処理形式 ソフトウェア FX 型（相互相関 & 自己相関）相関処理速度 1Gbps/5 局観測時に 0.5 倍～ 1.0 倍速程度（実測値： 1 ～ 2
倍）処理可能形式 VERA 、 Galaxy 、 K5/VSI 、 K5/VSSP 、 Mark-V 、
（ VSOP 、 K4 ）相関出力形式 CODA 形式、（ FITS 形式）分光点数 1k‐64k 点程度 （参考：三鷹 FX 16k 点＆総出力数 1k 点）
相関出力速度 1 ～ 100Hz 程度 （参考：三鷹 FX 最大 40Hz ） サイズ 標準ラック 1 本追加機能 多ビーム観測対応、混合相関対応、…
PC-VLBI システム
相関処理の流れ～全体図～
ＧＩＣＯ３用観測＆相関
スケジュール
ＶＥＲＡ遅延情報ファイル
（ＣＯＤＡ）
ＶＥＲＡ観測スケジュール
（ＶＥＸ）
ＧＩＣＯ３用遅延情報ファイル
ＧＩＣＯ３相関処理プログラム
ＶＥＲＡ観測テープ
（ DIR-1000 ）
ＧＩＣＯ３用観測データファイル
ＧＩＣＯ３用相関処理結果ファイル
フォーマット変換 (vex2sc) フォーマット変換 (tau2geo) ディスクへコ ピー
ＶＥＲＡ相関処理結果ファイル
（ＣＯＤＡ）
フォーマット変換 (cor2dat)
ＶＥＲＡ解析系ソフト
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?> <schedule>
<terminal name=“VERA-01” ><speed>0256000000</speed><channel>02</channel><bit>2</bit><level>-1.5,-0.5,+0.5,+1.5</level></terminal> <terminal name=“VERA-07” ><speed>0032000000</speed><channel>16</channel><bit>2</bit><level>-1.5,-0.5,+0.5,+1.5</level></terminal>
<station key=“A”><name>MIZNAO20</name><terminal>VERA-01</terminal><raw-file>./raw-file</raw-file><pos-x>#.#</pos-x><pos-y>#.#</pos-y><pos-z>#.#</pos-z> <station key=“B”><name>IRIKI </name><terminal>VERA-01</terminal><raw-file>./raw-file</raw-file><pos-x>#.#</pos-x><pos-y>#.#</pos-y><pos-z>#.#</pos-z> <station key=“C”><name>OGASA20 </name><terminal>VERA-01</terminal><raw-file>./raw-file</raw-file><pos-x>#.#</pos-x><pos-y>#.#</pos-y><pos-z>#.#</pos-z> <station key=“D”><name>ISHIGAKI</name><terminal>VERA-01</terminal><raw-file>./raw-file</raw-file><pos-x>#.#</pos-x><pos-y>#.#</pos-y><pos-z>#.#</pos-z>
<clock key=“A”><epoch>2003/328 01:34:00</epoch><delay>+0.0</delay><rate>+0.0</rate><acel>+0.0</acel><jerk>+0.0</jerk><snap>+0.0</snap></clock> <clock key=“B”><epoch>2003/328 01:34:00</epoch><delay>+0.0</delay><rate>+0.0</rate><acel>+0.0</acel><jerk>+0.0</jerk><snap>+0.0</snap></clock> <clock key=“C”><epoch>2003/328 01:34:00</epoch><delay>+0.0</delay><rate>+0.0</rate><acel>+0.0</acel><jerk>+0.0</jerk><snap>+0.0</snap></clock> <clock key=“D”><epoch>2003/328 01:34:00</epoch><delay>+0.0</delay><rate>+0.0</rate><acel>+0.0</acel><jerk>+0.0</jerk><snap>+0.0</snap></clock>
<source name=“3C345” ><ra>16h42m58.809967</ra><dec>+39d48'36.99406</dec></source> <source name="NRAO512"><ra>16h40m29.600000</ra><dec>+39d46'46.00000</dec></source> <stream><label>CH01</label><source> 3C345</source><frequency>+22227000000</frequency><channel>01</channel><fft-point>2048</fft-point><output-Hz>1</out… <stream><label>CH02</label><source>NRAO512</source><frequency>+22227000000</frequency><channel>02</channel><fft-point>2048</fft-point><output-Hz>1</out… <process no="0001"><epoch>2003/328 01:34:00</epoch><length>3960</length><source>Multi</source><stations>ABCD</stations></process> <process no="0002"><epoch>2003/328 03:11:00</epoch><length>3360</length><source>Multi</source><stations>ABCD</stations></process> <process no="0003"><epoch>2003/328 04:25:00</epoch><length>3960</length><source>Multi</source><stations>ABCD</stations></process> <process no="0004"><epoch>2003/328 05:49:00</epoch><length>3960</length><source>Multi</source><stations>ABCD</stations></process>
</schedule>
相関処理の流れ～ GICO3 用スケジュール（ＸＭＬファイル）の作成～
相関処理の流れ～幾何学的遅延ファイルの変換～
tau2geo –in=MIZNAO20.A.tau --out=MIZNAO20_2003328013400_A-Beam.geotau2geo –in=MIZNAO20.B.tau --out=MIZNAO20_2003328013400_B-Beam.geotau2geo –in=IRIKI.A.tau --out=IRIKI_2003328013400_A-Beam.geotau2geo –in=IRIKI.B.tau --out=IRIKI_2003328013400_B-Beam.geo tau2geo –in=OGASA20.A.tau --out=OGASA20_2003328013400_A-Beam.geotau2geo –in=OGASA20.B.tau --out=OGASA20_2003328013400_B-Beam.geo tau2geo –in=ISHIGAKI.A.tau --out=ISHIGAKI_2003328013400_A-Beam.geotau2geo –in=ISHIGAKI.B.tau --out=ISHIGAKI_2003328013400_B-Beam.geo
CODA システムから
DMS-24
相関処理の流れ～磁気テープからファイルへのコピー～
DIR-2000 1Gbps
VSIInterface
PC-VLBIDisk-Array
GICO3 用 スケジュール
観測局 -A #1 観測局 -A #2 観測局 -B #1
観測局 -Z #2
時刻情報
VERA制御ソフト
観測局 -B #2 観測局 -C #1 観測局 -C #2
ファイル化方針 同一時刻の全観測局のデータをひとつの PC-VLBIへ 利点ローカルディスクで相関処理可能（ネットワーク転送は不要）個々のＰＣ -VLBI で全基線相関処理を独立に実行PC-VLBI 数に相関処理速度は単純に比例
相関処理の流れ～相関処理～
プロセス番号 記録開始時刻 時間長 [ 秒 ]
No0001 2003/328 01:34:00 3960
No0002 2003/328 03:11:00 3360
No0003 2003/328 04:25:00 3960
No0004 2003/328 05:49:00 3960
合計 15240(254 分 )
gico3_corr --schedule=schedule.xml –cor-file=./cor-file –multi=8
（ＶＥＲＡ -1 4 局 /4 巻分 /8192 点 /1Hz ）
CPU 使用率
使用した PC のスペック
約 1000 分
Mother SuperMicro X7DBE
CPU Xeon X5355(4-core/2.66GHz)×2
Memory
2GB×2
Raid HighPoint RR2340 (SATA 0.5/1TB×16)
×9 台PC9 台での分散相関処理速度
三鷹ＦＸ相関器 三鷹ＦＸ相関器
三鷹ＦＸとの相関処理の一致度 振幅観測局 ： VERA4 局
観測データ ： 2003/328 01:34:00-02:40:00観測天体 ： 3C345/NRAO512 (2 ビームモード )観測モード ： VERA-1(A-beam:256Msps/2bit ×1ch 、 B-beam:256Msps/2bit×1ch ) 積分時間 ： 1 点当たり 8 秒
三鷹ＦＸとの相関処理の一致度 位相
周波数： 22.227GHz
三鷹ＦＸとの相関処理の一致度 郡遅延
三鷹ＦＸとの相関処理の一致度 SNR
まとめ ソフトウェア相関処理によるＶＥＲＡ相関処理系を構築 PC9 台の使用で VERA-1 、 VERA-7 共に三鷹ＦＸ相関器を上回る処理
速度 VERA-1 処理での相関処理結果は三鷹ＦＸとほぼ一致 マルチビーム処理や混合相関処理を実装
定常運用フェーズへ移行中
PC-VLBI システム
混合相関処理～現在進行中～
鹿島 -34m －岐阜 -11m － 岐阜 -11m －
ソフトウェア分光計で 8 秒積分＠ 1M 点分光 デジタル分光計で処理
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?> <schedule>
<terminal name="VERA-01" > <speed>0256000000</speed><channel>02</channel><bit>2</bit><level>-1.5,-0.5,+0.5,+1.5</level></terminal> <terminal name="ADS1000-01"><speed>1024000000</speed><channel>01</channel><bit>2</bit><level>-1.5,+0.5,-0.5,+1.5</level></terminal> <terminal name="ADS1000-03"><speed>0512000000</speed><channel>01</channel><bit>2</bit><level>-1.5,+0.5,-0.5,+1.5</level></terminal>
<station key="A"><name>MIZNAO20</name><pos-x>#.#</pos-x><pos-y>#.#</pos-y><pos-z>#.#</pos-z><terminal>VERA-01 </terminal><directory>./raw-file</dir.. <station key=“B"><name>IRIKI </name><pos-x>#.#</pos-x><pos-y>#.#</pos-y><pos-z>#.#</pos-z><terminal>VERA-01 </terminal><directory>./raw-file</dir.. <station key=“C"><name>OGASA20 </name><pos-x>#.#</pos-x><pos-y>#.#</pos-y><pos-z>#.#</pos-z><terminal>VERA-01 </terminal><directory>./raw-file</dir.. <station key=“D"><name>ISHIGAKI </name><pos-x>#.#</pos-x><pos-y>#.#</pos-y><pos-z>#.#</pos-z><terminal>VERA-01 </terminal><directory>./raw-file</dir.. <station key=“E"><name>KASHIMA </name><pos-x>#.#</pos-x><pos-y>#.#</pos-y><pos-z>#.#</pos-z><terminal>ADS1000-03</terminal><directory>./raw-file</dir.. <station key=“F”><name>GIFU-11m </name><pos-x>#.#</pos-x><pos-y>#.#</pos-y><pos-z>#.#</pos-z><terminal>ADS1000-01</terminal><directory>./raw-file</dir..
<clock key="A"><epoch>2007/323 03:00:00</epoch><delay>+0.0</delay><rate>+0.0</rate><acel>+0.0</acel><jerk>+0.0</jerk><snap>+0.0</snap></clock> <clock key=“B"><epoch>2007/323 03:00:00</epoch><delay>+0.0</delay><rate>+0.0</rate><acel>+0.0</acel><jerk>+0.0</jerk><snap>+0.0</snap></clock> <clock key=“C"><epoch>2007/323 03:00:00</epoch><delay>+0.0</delay><rate>+0.0</rate><acel>+0.0</acel><jerk>+0.0</jerk><snap>+0.0</snap></clock> <clock key=“D"><epoch>2007/323 03:00:00</epoch><delay>+0.0</delay><rate>+0.0</rate><acel>+0.0</acel><jerk>+0.0</jerk><snap>+0.0</snap></clock> <clock key=“E"><epoch>2007/328 03:00:00</epoch><delay>+0.0</delay><rate>+0.0</rate><acel>+0.0</acel><jerk>+0.0</jerk><snap>+0.0</snap></clock> <clock key=“F"><epoch>2007/328 03:00:00</epoch><delay>+0.0</delay><rate>+0.0</rate><acel>+0.0</acel><jerk>+0.0</jerk><snap>+0.0</snap></clock>
<source name="3C446" ><ra>16h42m58.809967</ra><dec>+39d48'36.99406</dec></source> <source name=“J2218-03"><ra>16h40m29.600000</ra><dec>+39d46'46.00000</dec></source> <source name=“W49N“ ><ra>16h40m29.600000</ra><dec>+39d46'46.00000</dec></source>
<stream><label>CH01</label><source>Unselect</source><frequency>+2222 ７ 000000</frequency><channel>01</channel><fft-point>2048</fft-point><output-Hz>1</out… <process no="0001"><epoch>2007/323 03:00:00</epoch><length>1800</length><source>W349N</source><stations>ABCDEF</stations></process> <process no="0002"><epoch>2007/323 03:00:00</epoch><length>1800</length><source>3C446</source><stations>ABCDEF</stations></process>
</schedule>
混合相関処理のスケジュール（仮）
赤： VERA４局 青： ADS1000+PC-VSI
VERA と大学連携との混合相関処理機能
観測日時 2007 年 11月 19日 11 時～ 24 時（ JST ）観測局 VERA(4 局 ) 、鹿島 -34m 、岐阜 -11m
記録システム 256Msps/2bit/2ch@VERA
512Msps/2bit/1ch@鹿島→実時間伝送→三鷹で 1Gbps 記録1024Msps/2bit/1ch@岐阜→実時間伝送→三鷹で 2Gbps 記録
観測周波数帯 21971MHz ～ 22483MHｚ （下図参照）観測天体 3C446/J2218-03 、 W49N 、その他数天体
128MHz USB
128MHz USB
256MHz USB (512Msps/2bit)
512MHz LSB (1024Msps/2bit)
22227MH ｚ 22483MH ｚ
VERA4 局
鹿島 34 ｍ局
岐阜 11 ｍ局
21971MH ｚ
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?> <schedule>
<terminal name="VERA-01" ><speed>0256000000</speed><channel>02</channel><bit>2</bit><level>-1.5,-0.5,+0.5,+1.5</level></terminal> <station key="A"><name>MIZNAO20</name><pos-x>#.#</pos-x><pos-y>#.#</pos-y><pos-z>#.#</pos-z><terminal>VERA-01 </terminal><directory>./raw-file</dir.. <station key=“B"><name>IRIKI </name><pos-x>#.#</pos-x><pos-y>#.#</pos-y><pos-z>#.#</pos-z><terminal>VERA-01 </terminal><directory>./raw-file</dir.. <station key=“C"><name>OGASA20 </name><pos-x>#.#</pos-x><pos-y>#.#</pos-y><pos-z>#.#</pos-z><terminal>VERA-01 </terminal><directory>./raw-file</dir.. <station key=“D"><name>ISHIGAKI </name><pos-x>#.#</pos-x><pos-y>#.#</pos-y><pos-z>#.#</pos-z><terminal>VERA-01 </terminal><directory>./raw-file</dir..
<clock key="A"><epoch>2003/328 01:34:00</epoch><delay>+0.0</delay><rate>+0.0</rate><acel>+0.0</acel><jerk>+0.0</jerk><snap>+0.0</snap></clock> <clock key=“B"><epoch>2003/328 01:34:00</epoch><delay>+0.0</delay><rate>+0.0</rate><acel>+0.0</acel><jerk>+0.0</jerk><snap>+0.0</snap></clock> <clock key=“C"><epoch>2003/328 01:34:00</epoch><delay>+0.0</delay><rate>+0.0</rate><acel>+0.0</acel><jerk>+0.0</jerk><snap>+0.0</snap></clock> <clock key=“D"><epoch>2003/328 01:34:00</epoch><delay>+0.0</delay><rate>+0.0</rate><acel>+0.0</acel><jerk>+0.0</jerk><snap>+0.0</snap></clock> <source name="3C345" ><ra>16h42m58.809967</ra><dec>+39d48'36.99406</dec></source> <source name="NRAO512"><ra>16h40m29.600000</ra><dec>+39d46'46.00000</dec></source> <stream><label>CH01</label><source> 3C345</source><frequency>+2222 ７ 000000</frequency><channel>01</channel><fft-point>2048</fft-point><output-Hz>1</out… <stream><label>CH02</label><source>NRAO512</source><frequency>+2222 ７ 000000</frequency><channel>02</channel><fft-point>2048</fft-point><output-Hz>1</out… <process no="0001"><epoch>2003/328 01:34:00</epoch><length>3960</length><source>Multi</source><stations>ABCD</stations></process> <process no="0002"> <station key="A"><name>MIZNAO20</name><pos-x>#.#</pos-x><pos-y>#.#</pos-y><pos-z>#.#</pos-z><terminal>VERA-07 </terminal><directory>./raw-file</dir.. <station key=“B"><name>IRIKI </name><pos-x>#.#</pos-x><pos-y>#.#</pos-y><pos-z>#.#</pos-z><terminal>VERA-07 </terminal><directory>./raw-file</dir.. <station key=“C"><name>OGASA20 </name><pos-x>#.#</pos-x><pos-y>#.#</pos-y><pos-z>#.#</pos-z><terminal>VERA-07 </terminal><directory>./raw-file</dir.. <station key=“D"><name>ISHIGAKI </name><pos-x>#.#</pos-x><pos-y>#.#</pos-y><pos-z>#.#</pos-z><terminal>VERA-07 </terminal><directory>./raw-file</dir.. <source name=“source-01"><ra>16h42m58.809967</ra><dec>+39d48'36.99406</dec></source> <source name=“source-02"><ra>16h40m29.600000</ra><dec>+39d46'46.00000</dec></source> <stream><label>CH01</label><source> source-01</source><frequency>+2222 ７ 000000</frequency><channel>01</channel><fft-point>2048</fft-point><output-Hz>1</out… <stream><label>CH02</label><source> source-02</source><frequency>+2222 ７ 000000</frequency><channel>02</channel><fft-point>2048</fft-point><output-Hz>1</out… <epoch>2003/328 01:34:00</epoch><length>3960</length><source>Multi</source><stations>ABCD</stations> </process></schedule>
プロセス毎にローカル定義も可能
VERA System GICO3 System
DIR-20001Gbps
VERAFormat
VSIInterface
VSIFormat
PC-VSIDisk-Array
DualEther
Gig
a-bit E
ther S
witch
ing
Hu
b
DIR-20001Gbps
DIR-20001Gbps
VERAFormat
VSIInterface
VSIFormat
PC-VSIDisk-Array
DualEther
DIR-20001Gbps
DIR-20001Gbps
VERAFormat
VSIInterface
VSIFormat
PC-VSIDisk-Array
DualEther
DIR-20001Gbps
DIR-20001Gbps
VERAFormat
VSIInterface
VSIFormat
PC-VSIDisk-Array
DualEther
DIR-20001Gbps
DIR-20001Gbps
VERAFormat
VSIInterface
VSIFormat
PC-VSIDisk-Array
DualEther
DIR-20001Gbps
システムの構成
５局相関処理システム
5 局相関処理システム構成
DIR-20001Gbps
VSIInterface
PC-VLBIDisk-Array
DIR-20001Gbps
VSIInterface
PC-VLBIDisk-Array
DIR-20001Gbps
VSIInterface
PC-VLBIDisk-Array
DIR-20001Gbps
VSIInterface
PC-VLBIDisk-Array
DIR-20001Gbps
VSIInterface
PC-VLBIDisk-Array
ノンブロッキング型スイッチングハブ
制御用 PC
GALAXY光伝送
装置
VLBI 局 汎用ネットワーク
GbE
三鷹ＦＸとの相関処理結果～まとめ～
三鷹 FX と GICO3 の差を 3960 秒平均化したもの
相関振幅 3C345 / NRAO512 +0.0003987 / +0.0000976 [%]
相関位相 3C345 / NRAO512 +7.452 / +8.499 [Deg]
郡遅延 3C345 / NRAO512 +0.00141 / -0.00316 [Sample]
SNR 3C345 / NRAO512 +0.0729 / +0.01293 [σ]
振幅、郡遅延、 SNR はほぼ一致 相関位相は８度程度、 2 ビーム間では約 1 度の差
混合相関処理方法 実数変換量子化ビットの差 を吸収
N-FFT
LSB-USB 変換時系列データに｛ +1,-1,+1,-1…} を乗算する
実数変換量子化ビットの差 を吸収
M-FFT
LSB-USB 変換時系列データに｛ +1,-1,+1,-1…} を乗算する
周波数
周波数
相関出力
![[XLS]専門コア情報処理演習[8]sc1.cc.kochi-u.ac.jp/~murakami/HM/Info/Info-08.xls · Web viewoctave 演習_相互相関 マクロ(2) 相互相関関数 演習_自己相関](https://img.pdfslide.net/doc/110x75/5adb264a7f8b9ae1768e26b3/xls8sc1cckochi-uacjpmurakamihminfoinfo-08xlsweb.jpg)
