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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

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）.

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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

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Presentation Transcript

  1. 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)

  2. 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

  3. PC-VLBI 　システム　 VERA用ソフトウェア相関器要求仕様

  4. 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） ＶＥＲＡ 観測テープ （DIR-1000） 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 ＧＩＣＯ３用 観測＆相関 スケジュール ＧＩＣＯ３用 遅延情報ファイル ＧＩＣＯ３用 観測データファイル ＧＩＣＯ３ 相関処理プログラム ＧＩＣＯ３用 相関処理結果ファイル フォーマット変換 (cor2dat) ＶＥＲＡ 相関処理結果ファイル （ＣＯＤＡ） ＶＥＲＡ 解析系ソフト

  5. 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～GICO3用スケジュール（ＸＭＬファイル）の作成～ <?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>2003/32801:34:00</epoch><length>3960</length><source>Multi</source><stations>ABCD</stations></process> <process no="0002"><epoch>2003/32803:11:00</epoch><length>3360</length><source>Multi</source><stations>ABCD</stations></process> <process no="0003"><epoch>2003/32804:25:00</epoch><length>3960</length><source>Multi</source><stations>ABCD</stations></process> <process no="0004"><epoch>2003/32805:49:00</epoch><length>3960</length><source>Multi</source><stations>ABCD</stations></process> </schedule>

  6. 相関処理の流れ～幾何学的遅延ファイルの変換～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.geo tau2geo –in=MIZNAO20.B.tau --out=MIZNAO20_2003328013400_B-Beam.geo tau2geo –in=IRIKI.A.tau --out=IRIKI_2003328013400_A-Beam.geo tau2geo –in=IRIKI.B.tau --out=IRIKI_2003328013400_B-Beam.geo tau2geo –in=OGASA20.A.tau --out=OGASA20_2003328013400_A-Beam.geo tau2geo –in=OGASA20.B.tau --out=OGASA20_2003328013400_B-Beam.geo tau2geo –in=ISHIGAKI.A.tau --out=ISHIGAKI_2003328013400_A-Beam.geo tau2geo –in=ISHIGAKI.B.tau --out=ISHIGAKI_2003328013400_B-Beam.geo CODAシステムから　

  7. 相関処理の流れ～磁気テープからファイルへのコピー～相関処理の流れ～磁気テープからファイルへのコピー～ DMS-24 • 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 観測局-A #1 観測局-A #2 観測局-B #1 観測局-B #2 観測局-C #1 観測局-C #2 GICO3用 　スケジュール　 観測局-Z #2 DIR-2000 1Gbps VSI Interface PC-VLBI Disk-Array VERA 制御ソフト 時刻情報

  8. 相関処理の流れ～相関処理～ gico3_corr --schedule=schedule.xml –cor-file=./cor-file –multi=8 （ＶＥＲＡ-1 4局/4巻分/8192点/1Hz）　 使用したPCのスペック　 CPU 使用率 約1000分

  9. PC9台での分散相関処理速度 ×9台 三鷹ＦＸ相関器 三鷹ＦＸ相関器

  10. 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　

  11. 三鷹ＦＸとの相関処理の一致度　位相 周波数：22.227GHz

  12. 三鷹ＦＸとの相関処理の一致度　郡遅延

  13. 　三鷹ＦＸとの相関処理の一致度　SNR

  14. PC-VLBI 　システム　 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

  15. 混合相関処理～現在進行中～ デジタル分光計で処理 ソフトウェア分光計で8秒積分＠1M点分光 鹿島-34m　－ 岐阜-11m　－ 岐阜-11m　－

  16. 混合相関処理のスケジュール（仮） <?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>2007/32303:00:00</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>2007/32303:00:00</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>2007/32303:00:00</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>2007/32303:00:00</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>+2222７000000</frequency><channel>01</channel><fft-point>2048</fft-point><output-Hz>1</out… <process no="0001"><epoch>2007/32303:00:00</epoch><length>1800</length><source>W349N</source><stations>ABCDEF</stations></process> <process no="0002"><epoch>2007/32303:00:00</epoch><length>1800</length><source>3C446</source><stations>ABCDEF</stations></process> </schedule> 青：ADS1000+PC-VSI 赤：VERA４局

  17. VERAと大学連携との混合相関処理機能 21971MHｚ 22227MHｚ 22483MHｚ 128MHz USB VERA4局 128MHz USB 鹿島34ｍ局 256MHz USB (512Msps/2bit) 岐阜11ｍ局 512MHz LSB (1024Msps/2bit)

  18. プロセス毎にローカル定義も可能 <?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>2003/32801:34:00</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>2003/32801:34:00</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>2003/32801:34:00</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>2003/32801:34:00</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>2003/32801:34:00</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>+2222７000000</frequency><channel>01</channel><fft-point>2048</fft-point><output-Hz>1</out… <stream><label>CH02</label><source> source-02</source><frequency>+2222７000000</frequency><channel>02</channel><fft-point>2048</fft-point><output-Hz>1</out… <epoch>2003/32801:34:00</epoch><length>3960</length><source>Multi</source><stations>ABCD</stations> </process> </schedule>

  19. Dual Ether Dual Ether Dual Ether Dual Ether Dual Ether VSI Interface VSI Interface VSI Interface VSI Interface VSI Interface DIR-2000 1Gbps DIR-2000 1Gbps DIR-2000 1Gbps DIR-2000 1Gbps DIR-2000 1Gbps PC-VSI Disk-Array PC-VSI Disk-Array PC-VSI Disk-Array PC-VSI Disk-Array PC-VSI Disk-Array VERA Format VERA Format VERA Format VERA Format VERA Format VSI Format VSI Format VSI Format VSI Format VSI Format システムの構成 VERA System GICO3 System Giga-bit Ether Switching Hub DIR-2000 1Gbps DIR-2000 1Gbps DIR-2000 1Gbps DIR-2000 1Gbps DIR-2000 1Gbps

  20. GALAXY 光伝送 装置 DIR-2000 1Gbps DIR-2000 1Gbps DIR-2000 1Gbps DIR-2000 1Gbps DIR-2000 1Gbps VSI Interface VSI Interface VSI Interface VSI Interface VSI Interface PC-VLBI Disk-Array PC-VLBI Disk-Array PC-VLBI Disk-Array PC-VLBI Disk-Array PC-VLBI Disk-Array VLBI局　 汎用ネットワーク　　 5局相関処理システム構成 ノンブロッキング型スイッチングハブ 制御用PC ５局相関処理システム　 GbE

  21. 三鷹ＦＸとの相関処理結果～まとめ～ • 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　　

  22. 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 周波数 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 相関出力

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