한국천문연구원은 한일상관센터 (Korea-Japan Correlation Center, KJCC)에 2009년부터 한일공동VLBI상관기(Korea-Japan Joint VLBI Correlator, KJJVC)를 설치하여 운영하고 있다. 한일공동VLBI상관기는 한국우주전파관측망(Korean VLBI Network, KVN), VERA(VLBI Exploration of Radio Astrometry), JVN(Japanese VLBI Network) 및 공동 관측망 등에서 관측한 VLBI(Very Long Baseline Interferometer) 데이터를 상관처리하고, 과학적 목적을 위해 관측데이터를 처리하는 전용 계산기로 사용된다. KJJVC는 각 구성시스템 사이의 데이터 입출력 규격으로 VLBI 국제표준인 VSI(VLBI Standard Interface)를 따르고 있다. 특히 관측된 데이터를 상관처리하기 위해 고속재생기인 Mark5B시스템과 동기재생처리장치(Raw VLBI Data Buffer, RVDB) 사이에는 1024 Mbps급으로 데이터가 전송된다. 고속 데이터 전송에 있어 발생하는 전자기 방해 (Electromagnetic Interference, EMI)는 관측데이터의 손실을 야기 시키며, 전송 케이블의 길이가 길수록 손실 발생빈도가 많고, 디지털 데이터 신호의 전압레벨을 감소시켜 데이터 인식 오류를 초래한다. 따라서 본 논문에서는 VSI 규격의 통신에서 발생하는 EMI 잡음 정도를 측정하고, 데이터 손실을 최소화할 수 있는 방법으로 1) RC 필터를 사용한 방법, 2) Microstrip 라인을 이용한 임피던스 매칭, 3) Differential line driver를 이용한 신호 복원 방법 등을 제안하였다. 각 제안방법들의 유효성을 확인하기 위해 제안방법들은 시뮬레이션과 실험적인 구현을 통하여 성능시험을 수행하였으며, 각각의 제안 방법이 VSI 규격의 고속 데이터 전송에 유효함을 확인하였다.
The electronic transmission of VLBI data(dubbed e-VLBI) presents a special challenge to the use of high-speed global network. with long-term requirements for simultaneous or near-simultaneous Gbps data streams from antennas worldwide converging in a single processing center, e-VLBI is both a useful and highly synergetic application for global high-speed networksAs broband access to high speed research and education networks has become increasingly available to radio telescopes around the world the use of e-VLBI has also increased. High bandwidth e-VLBI experiments have been achieved across wide areas e-VLBI has also been used for the transfer of data from "production"exoeriments
본 논문에서는 VLBI 관측데이터를 광신호로 변환하여 전송할 수 있는 광변환 송수신 장치의 설계 개발과 성능시험에 대해 기술한다. 대전상관기에서 고속재생기(Mark5B, VERA2000)와 동기재생처리장치(RVDB) 사이, RVDB와 VLBI상관서브시스템(VCS) 사이에는 80라인의 구리선으로 구성된 VSI 케이블이 사용되고 있는데, 관측데이터를 LVDS 신호로 전송하며 유효길이는 최대 5m이다. 대전상관기는 16관측국의 자료처리를 수행할 예정이며, 향후 14대의 RVDB 시스템이 도입될 예정이다. 그리고 VSI 케이블의 연결단자의 접속 오류로 인해 데이터 손실도 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 VSI 케이블의 접촉오류로 인한 데이터 손실, RVDB와 VCS 사이의 공간 활용과 시스템의 증설계획, 그리고 장거리 데이터 전송(e-VLBI) 등을 고려하여 VLBI 관측데이터를 광신호로 변환하여 데이터를 효율적으로 송수신할 수 있는 장치를 개발하였다. 본 논문에서는 개발한 광변환 송수신 장치의 성능을 확인하기 위해 고속재생기와 RVDB 사이의 데이터 전송시험을 수행하였으며, 시험결과에서 데이터의 손실 없이 전송되는 것을 확인하였다.
In this paper, we introduce the performance test results of digital data processing system for KVN (Korean VLBI Network). The digital data processing system for KVN consists of DAS (Data Acquisition System) and high-speed recorder which called Mark5B system. DAS system performs the digitalization of analog radio signal through ADS-1000 gigabit sampler with 1 Gsps/2-bit and process the digital filtering of digital signal. Mark5B system records the output data of DFB (Digital Filter Bank) with about 1 Gbps. In this paper, we carried out the preliminary evaluation experiments of the KVN digital data processing system connected between DAS system and Mark5B with VSI (VLBI Standard Interface) interface which is designed for compatible in each VLBI system. We first performed all of the KVN digital data processing system connected by VSI interface in the world. In factory inspection phase, we found that the DAS system has a memory read/write error in DSM (Digital Spectrometer) by analyzing the recorded data in Mark5B system. We confirmed that the DSM memory error has been correctly solved by comparing DSM results with Mark5B results. The effectiveness of KVN digital data processing system has been verified through the preliminary experiments such as data transmission, recording with VSI interface connection and data analysis between DSM and Mark5B system. In future work, we will perform the real astronomical observation by using the KVN 21m radio telescopes so as to verify its stability and performance.
KVN(Korean VLBI Network)에서는 VLBI(Very Long Baseline Interferometry) 관측을 위해 최대 32Gbps 데이터 기록을 위한 기록기로 MIT Haystack 천문대의 Mark6 시스템을 도입하였다. Mark6 기록기는 시스템 2대와 HDD가 총 64개 장착된 경우 최대 32Gbps로 데이터를 기록할 수 있다. 하지만 Mark6의 특징인 독자적인 기록방식을 사용하고 있기 때문에 대용량의 데이터를 가상 파일 시스템을 도입하거나 일반적인 RAID 방식을 사용하고 있는데, 최고 기록속도나 파일 시스템에서 파일을 읽어서 전송할 때 데이터 손실이 발생하는 문제가 있다. JIVE에서 개발한 소프트웨어 기록기인 Flexbuff 시스템은 RAID 구성과 네트워크 업그레이드를 통하여 데이터 기록기로서 동작할 수 있도록 구성할 수 있다. 특히 Mark6 시스템에 설치할 경우 Mark6의 리소스를 잘 활용하여 기존의 Mark6와 비교하여 데이터 손실이 적으면서 안정적으로 최대 32Gbps 속도로 VLBI 관측 데이터를 기록할 수 있다. 본 논문에서는 기존 Mark6 시스템에 jive5ab 소프트웨어를 설치하여 Mark6-Flexbuff로 동작할 수 있음을 제안하고, 데이터 기록시험을 통하여 VLBI 관측 운영에 효율적으로 활용할 수 있음을 시험을 통하여 확인하였다.
본 논문에서는 전파천문학에서 초고속 전송망을 위한 관측 데이터의 전송 알고리즘의 개발에 대해 기술한다. 전파망원경으로 관측한 VLBI 데이터 처리를 위한 전처리 과정으로, 데이터 전송 알고리즘은 대용량 스토리지 서버에 저장된 VLBI 데이터를 대전상관기의 동기재생처리장치(RVDB)에 1대 1 방식으로 동작하며 VDIF 규격과 VDIFCP, UDP 프로토콜을 사용한다. 제안방법은 대전상관기의 동기재생처리장치의 데이터 전송을 기다리고 있으면 대용량 스토리지 서버의 Mark5B VSI 규격으로 저장된 2048 Mbps 급 VLBI 관측 데이터를 읽은 후 UDP로 전송하는 방식이다. 제안방법의 유효성을 확인하기 위해 대용량 스토리지 서버와 RVDB OCTADDB 사이에 실제 VLBI 관측 데이터를 전송하고 전송 전후의 데이터에 대해 상관처리 시험을 수행한 후 결과를 비교하였으며, 데이터 전송손실이 없이 전송 전후의 결과가 동일함을 확인하였다. 향후 본 연구에서 개발한 데이터 전송 알고리즘은 KaVA 네트워크에서 e-VLBI로도 유용하게 활용할 수 있을 것으로 기대한다.
VLBI 연구 분야에서 관측소와 상관센터 간 네트워크의 품질이 보장된다면 관측 데이터를 각 관측소와 상관센터에 반복 저장하던 기존의 비효율을 극복할 수 있다. 즉, 데이터 분석 작업이 수행되는 상관센터로 데이터 저장을 일원화할 수 있고 이를 통해 데이터 처리의 신속성, 생산성을 향상시킬 수 있다. 이를 구현하기 위해 본 논문에서는 VLBI 관측소에서 생산되는 관측 데이터 스트림을 초고속 네트워크 KREONET을 경유해 상관센터로 직접 전송, 저장하는 원격 기록 시스템을 설계하였다. 이 시스템을 기반으로 데이터 기록을 실시한 결과 패킷 손실이 최소화된 상태에서 관측 데이터가 상관센터의 기록시스템에 안정적으로 저장된 것을 확인하였다.
본 논문에서는 한국우주전파관측망(Korean VLBI Network; KVN)을 통하여 천체의 미약한 우주전파를 고속으로 기록하는 Mark5B 고속기록기 시스템의 제어운용 소프트웨어를 분석하고 VSI(VLBI Standard Interface) 형식의 시각정보를 기록할 수 있는 소프트웨어를 개발하였다. 고속기록기 시스템의 제어운용 소프트웨어는 대용량 하드디스크를 제어할 수 있는 RAID 보드를 구동하는 소프트웨어와 네트워크를 통한 제어운용을 할 수 있다. 핵심 제어 소프트웨어가 시스템에서 구동하고 있으면 네트워크로 입력된 명령을 해석하고 실행 후 결과를 다시 네트워크를 통해 출력하도록 구성되어 있다. 이러한 소프트웨어 분석을 통하여 기록된 관측데이터를 상관처리하기 위해 필요한 시각정보를 함께 기록할 수 있는 소프트웨어를 본 논문에서 개발하였다. 개발된 소프트웨어는 데이터를 기록할 때 입력되는 1PPS 신호의 인터럽트를 확인한 후 데이터 기록과 함께 기록시각정보도 함께 데이터 기록시간동안 기록한다. 개발한 소프트웨어의 정상동작을 확인하기 위해 실제 관측을 수행하였으며, 기록한 데이터의 분석을 통하여 그 유효성을 확인하였다.
In this paper, we describe the radio astronomical data processing system implementation using Mark5B and its development. KASI(Korea Astronomy and Space Science Institute) is constructing the KVN (Korean VLBI Network) until the end of 2007, which is the first VLBI(Very Long Baseline Interferometery) facility in Korea and dedicated for the mm-wave VLBI observation. KVN will adopt the DAS (Data Acquisition System) consisting of digital filter with various function and 1Gsps high-speed sampler to digitize the radio astronomical data for analyzing on the digital filter system. And the analyzed data will be recorded to recorder up to 1Gbps data rates. To test this, we have implemented the system which is able to process 1Gbps data rates and carried out the data recording experiment.
본 논문에서는 우주전파를 VLBI 관측시스템으로 관측한 후 고속으로 저장/재생하기 위한 시스템 구축에 관해 소개한다. 한국천문연구원에서는 2001년부터 국내 유일의 VLBI관측 시스템으로써 한국우주전파관측망(Korean VLBI Network; KVN)을 구죽하고 있다. KVN에서는 1Gsps/2bit 우주전파를 샘플링하는 샘플러와 디지털필터로 구성된 자료획득 시스템(Data Acquisition System; DAS)을 갖출 예정이다. 관측된 우주전파는 샘플러와 DAS를 통하여 처리된 데이터를 1Gbps이상의 속도로 기록된다. 본 논문에서는 1Gbps급의 대용량 데이터를 처리할 수 있는 시스템으로써 Mark5B 시스템의 구축과 시스템 구성, VSI-H, 시스템 운용 및 실험결과 등에 대해서 기술하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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