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

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1 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
　木村守孝、小山泰弘(情報通信研究機構) 小林秀行、川口則幸、小山友明(国立天文台) 三鷹FX相関器　 PC-VLBI システム　

2 三鷹FX相関器 三鷹FX相関器（含む磁気記録装置）の 三鷹FX相関器 運用維持が今後困難に！ 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 運用中 運用終了 VERA計画 本格運用 三鷹FX相関器（含む磁気記録装置）の 　　　運用維持が今後困難に！ 三鷹FX相関器 ソフトウェア相関器で予備系の構築　　 　　天文台からNICTへ研究委託

3 VERA用ソフトウェア相関器要求仕様 相関局数 5局 （ソフト相関的には上限なし） 相関処理形式 ソフトウェアFX型（相互相関&自己相関）
5局　（ソフト相関的には上限なし） 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 処理可能形式 VERA、 VSOP、Galaxy 、K5/VSI、K5/VSSP、Mark-V、（K4） 相関出力形式 CODA形式、（FITS 形式） 分光点数 1‐64k点程度 相関出力速度 1～100Hz程度 サイズ、コスト ラック1本（20U）、約2000万円 追加機能 多ビーム対応、複視野対応、混合相関対応、…

4 PC-VLBIシステム(記録系+処理系)
構成 A/Dサンプラ（VSI仕様）、 PC(VSI入力ボード)、汎用ディスクアレイ 機能 デジタルフィルタ、分光計、信号記録、 ネットワーク伝送、相関処理 アレイ形式 Raid-0、Raid-5、Raid-6、 記録時間＠速度 12時間＠2Gbps、24時間＠1Gbps パーソナルコンピュータ 64MHz 32bit A/Dサンプラ （VSI仕様） VSI入力ボード Memory バッファリング CPUs デジタルフィルタ 分光計/相関処理 Ether Ports データ送受信 32MHz 32bit 内部バス（PCI-X、PCI-Express、Hyper-Transport) VSI入力ボード SCSI、iSCSI、FC等 外部ディスクアレイ

5 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 DIR-2000 1Gbps VSI Interface PC-VLBI
Disk-Array 制御用PC　　 ５局相関処理システム DIR-2000 1Gbps VSI Interface PC-VLBI Disk-Array DIR-2000 1Gbps VSI Interface PC-VLBI Disk-Array DIR-2000 1Gbps VSI Interface PC-VLBI Disk-Array DIR-2000 1Gbps VSI Interface PC-VLBI Disk-Array GbE VLBI局 汎用ネットワーク　　 GALAXY 光伝送 装置

6 観測局の増加と高速化の対応 ノンブロッキング型スイッチングハブ DIR-2000 1Gbps VSI Interface PC-VSI
Disk-Array 相関処理専用PC　 （30万円程度） DIR-2000 1Gbps VSI Interface PC-VSI Disk-Array 相関処理専用PC　 （30万円程度） DIR-2000 1Gbps VSI Interface PC-VSI Disk-Array 相関処理専用PC　 （30万円程度） DIR-2000 1Gbps VSI Interface PC-VSI Disk-Array 相関処理専用PC　 （30万円程度） DIR-2000 1Gbps VSI Interface PC-VSI Disk-Array 相関処理専用PC　 （30万円程度） DIR-2000 1Gbps VSI Interface PC-VSI Disk-Array 相関処理専用PC　 （30万円程度） 相関処理専用PC　 （30万円程度）

7 実験風景 三鷹相関器室に設置されたPC-VLBI
VSI

8 相関振幅、SNR、群遅延の比較 観測局：VERA4局 観測データ：2003/328 01:40:00-02:40:00
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 )　　 水沢‐入来基線（3C345） 水沢‐石垣基線（3C345） 振幅 振幅 SNR SNR 群遅延 群遅延

9 クロージャー位相の比較 観測局：VERA4局 観測データ：2003/328 01:40:00-02:40:00
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 )　　 水沢-入来-小笠原基線のクロージャー位相（3C345 ）

10 ソフトウェア混合相関処理 混沌とした観測システム 専用の相関処理システムでは異なる観測システム間 の混合相関処理は不可能だった！！
北海道大学-11ｍ K4、IP-VLBI 水沢-20ｍ VERA、K4、IP-VLBI 筑波-32m K4、IP-VLBI、GALAXY 鹿島-34m K4、VSOP,GALAXY、IP-VLBI、PC-VSI、 臼田-64m GALAXY、VSOP、IP-VLBI 野辺山-45m VSOP、（GALAXY） 山口大-32m GALAXY、IP-VLBI 入来-20m VERA、VSOP、IP-VLBI 内之浦-32m 小笠原-20m VERA、VSOP 石垣-20m 専用の相関処理システムでは異なる観測システム間 の混合相関処理は不可能だった！！ より多くの観測局が参加可能

11 今後の開発 2ビーム間での位相安定性 自動化

12 アンテナ受信機室 観測棟 光伝送 ビーム1 受信機系 ADS1000 (NICT製) 1024Msps/2bit 光デジタル 伝送装置
64MHz 32bit ビーム1 受信機系 ADS1000 (NICT製) 1024Msps/2bit 光デジタル 伝送装置 E/O 変換 ビーム2 受信機系 ADS1000 (NICT製) 1024Msps/2bit E/O 変換 64MHz 32bit 観測棟 光伝送 磁気記録 テープレコーダ (1024Mbps) デジタルフィルタ 装置 64MHz 32bit 光デジタル 伝送装置 O/E 変換 32MHz 32bit 66MHz 32bit デジタル分光計 較正位相 検出装置

13 サブアレイでの相関処理 最大16局程度が必要とされるが、 そのような観測の頻度は高くない ↓ サブアレイ相関による高速化 4局相関モード
8局相関モード 最大16局程度が必要とされるが、 そのような観測の頻度は高くない 　　　　　　　　　　↓ 　サブアレイ相関による高速化 3.3倍速相関処理 1.4倍相関処理