NEXPReS: Dynamische Lichtpaden voor Radio Astronomie
Radio Astronomie
Image by NASA
Radio Astronomie • Zon
M33 in zichtbaar licht en radio
• Waterstof: onze Melkweg en andere melkwegstelsels • Supernovae en hun restanten, pulsars • Active Galactic Nuclei • Spacecraft Image courtesy NRAO/AUI and NOAO/AURA/NSF
Radio Astronomie
Courtesy of NRAO
Radio vs. Optische astronomie De resolutie van een telescoop: θ ≈ 1.2 λ/D (λ = golflengte, D = diameter) Hubble Space Telescope: λ = 600nm (zichtbaar licht) D = 2.4m θ = 0.06 boogseconde Onsola Space Observatory: λ = 6cm (5GHz) D = 25m θ = 600 boogseconden Gezocht: 240km schotel?
Interferometrie • Afstand bepaalt resolutie • Apertuur-synthese door draaing van de Aarde
Very Long Baseline Interferometry • Maak een veel grotere, virtuele radiotelescoop door telescopen over de gehele wereld tegelijkertijd te gebruiken
• Resolutie wordt bepaald door grootste afstand tussen telescopen, en golflengte
• Gevoeligheid wordt bepaald door schoteloppervlak, waarneemtijd en bandbreedte
• Elk observatorium heeft een atoomklok voor timing
Very Long Baseline Interferometry
Very Long Baseline Interferometry • EVN correlator: kan 16 stations van elk 1024Mb/s verwerken
• 5 TB in een typische 12h observatie
• De dataset na correlatie is enkele GB
• 3 EVN sessies per jaar, elk duurt 3 tot 4 weken.
Onze storage: een paternoster • De EVN storage pool is 1.7 PB • Draait meestal niet, en is vaak onderweg
JIVE JIVE: Beheer van de EVN correlator en ondersteuning van astronomen bij VLBI waarnemingen EVN: Een samenwerkingsverband van de grote radio-astronomie observatoria in Europa, China en Zuid Afrika.
NEXPReS is een drie-jarig project gericht op het verder ontwikkelen van e-VLBI binnen de EVN, met als doel om alle EVN observaties via e-VLBI te verrichten.
Very Long Baseline Interferometry • In den beginne (1990) gebruikten we tapes
• Daarna kwamen harddisk-packs
tekst tekst
• En nu: e-VLBI
e-VLBI observaties
JIVE network overview Telescope Sheshan ATNF Kashima Hartebeesthoek Arecibo TIGO Westford Yebes Torun Onsala Metsahovi Medicina Jodrell Bank Effelsberg WSRT
CC CN AU JP SA PR CL US ES PL SE FI IT UK DE NL
Bandwidth 622M LP / 512M R 1G LP 512M R 900M R 128M R / 512M VLAN 95M R 512M R 900M R 1G LP / 10G R 1.5G MPLS/VLAN 10G R 1G LP 2x 1G LP 10G shared VLAN 2x 1G CWDM
RTT (ms) 354 / 180 343 288 239 154 150 92 42,1 34,9 34,2 32,7 29,7 18,6 13,5 0,57
JIVE network overview
JIVE network overview 5Gb/s IP connection 16x Mark5 server
SURFnet
WSRT 16x SURFnet lightpaths
GEANT
Radio Telesopes
Legend 10 Gb/s fiber 1 Gb/s fiber 10 Gb/s CX4 1 Gb/s RJ−45 1024 Mb/s Serial links
External switch/ router
Internal switch/ router
0
1
2
JIVE Correlator
3
TCP of UDP? • RTT tot 354ms • Bandbreedte > 1Gb/s • TCP Window Size • TCP Backoff / Recovery • Tuning kan, maar niet ‘fair’ • Dus: UDP • ‘Eigen’ verbindingen nodig: (Lichtpad,VLAN + QOS, Dark Fiber) of • Overprovisioned netwerk
De 1Gb/s drempel • VLBI (tape based) snelheden zijn machten van 2: 128Mb/s, 256Mb/s, 512Mb/s - and 1024Mb/s
• 1024Mb/s > 1Gb/s! (met headers > 1030Mb/s) • Pakketjes droppen kan, maar kost 2x gevoeligheid • ʻTracksʼ droppen kan, maar kost erg veel rekenkracht omdat er bitoperaties op 1024Mb/s nodig zijn.
• Waar mogelijk: VLANs, dubbele lichtpaden, 10G links
e-VLBI observaties • Experimenteel, maar wel wetenschappelijke waarnemingen • Maandelijks, 24h slots - vaak overbooked. e-VLBI run 2010-11-23
Disk VLBI vs. e-VLBI Disk VLBI
e-VLBI
Volledige bandbreedte op elk station
Bandbreedte soms beperkt door netwerk
Data weken lang onderweg
Doorlopende real-time checks
Beperkt door diskruimte
Data komt nooit op disk
Kapotte harddisks, opname problemen
Kapotte fibers, netwerk problemen
Moet ruim van te voren gepland
Target-of-Opportunity observaties
Beste gevoeligheid
Beste betrouwbaarheid
NEXPReS: beste van beide
Het NEXPReS project • Is een ʻIntegrated Infrastructure Initiativeʼ (I3) • Funded under the EU Seventh Framework Programme • 15 Astronomische Instituten en NRENs als deelnemers JIVE, ASTRON, SURFnet, Nordunet, DANTE, PSNC (pl), TUM (de), INAF (it), MPG (de), UMAN (uk), OSO (se), VENT (it), FG-IGN (es), AALTO (fi), CSIRO (au)
• 4 workpackages: • WP5: ʻCloudʼ correlation • WP6: High Bandwidth on Demand • WP7: Computing in a shared infrastructure • WP8: Provisioning High Bandwidth, High Capacity Storage on demand
Bandwidth-on-Demand • Een dienst waarbij eindgebruikers een netwerk-pad kunnen opzetten tussen zelf te kiezen eindpunten, met een gewenste bandbreedte, latency etc.
• Besturing via website of webinterface • OpenDRAC
Nortel, SURFnet
• ION
Internet2/ESNET
• Interdomain:
Autobahn NSI (Fenius)
Bandwidth-on-Demand • Huidige lichtpaden zijn statisch: inefficent gebruik van schaarse internationale netwerk-capaciteit
• Efficienter gebruik van poorten en switches • Bandbreedte per telescoop gaat omhoog (4Gb/s, ...) • Meer flexibiliteit:
gedistribueerde correlatie
• Maar: internationale BoD
is nog volop in ontwikkeling
WP6: High Bandwidth on Demand Task 1: Integration of e-VLBI with Bandwidth-on-Demand (JIVE, SURFnet, NORDUnet, OSO, CSIRO) Task 2: On-demand access for large archives (ASTRON (LOFAR), SURFnet) Task 3: Testing and validation of on-demand circuits (UMAN, JIVE) Task 4: Multi Gbps on demand for e-VLBI (4Gb/s, 10Gb/s) (JIVE, SURFnet, NORDUnet, OSO) NEXPReS is an Integrated Infrastructure Initiative (I3), funded under the European Community's Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) under grant agreement n° RI-261525 NEXPReS.
De toekomst ... • Nieuwe telescopen • Nieuwe correlators (CPU-based, FPGA-based) • Grotere bandbreedtes (4Gb/s / station, 8Gb/s, ...)
Uniboard
Nieuwe 64m in Sardinie
Vragen?
