مشروع الأرنب الأبيض

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

الشعار الأصلي للأرنب الأبيض

وايت رابيت (WR) هو اسم مشروع تعاوني يضم سيرن ، ومركز هيلمهولتز لأبحاث الأيونات الثقيلة (GSI)، وشركاء آخرين من الجامعات والصناعة، لتطوير شبكة إيثرنت حتمية بالكامل لنقل البيانات للأغراض العامة ونقل الوقت بدقة تصل إلى أجزاء من النانوثانية . استُخدمت الشبكة في البداية كشبكة توزيع توقيت للتحكم في توقيت جمع البيانات لمواقع المسرعات في سيرن، وكذلك في مشروع مرفق أبحاث البروتونات المضادة والأيونات (FAIR) التابع لمركز هيلمهولتز لأبحاث الأيونات الثقيلة . تصاميم الأجهزة وشفرة المصدر متاحة للعموم. [ 1 ] اسم المشروع مستوحى من الأرنب الأبيض الذي ظهر في رواية لويس كارول " مغامرات أليس في بلاد العجائب" . [ 2 ]

التركيز والأهداف

توفر تقنية وايت رابيت دقة تزامن فائقة تصل إلى أجزاء من النانوثانية، والتي كانت تتطلب سابقًا أنظمة توقيت سلكية مخصصة، مع مرونة ووحداتية شبكات إيثرنت في الوقت الحقيقي . يمكن استخدام شبكة وايت رابيت حصريًا لتوفير التوقيت والتزامن لنظام إلكتروني موزع، أو لتوفير كل من التوقيت ونقل البيانات في الوقت الحقيقي. [ 3 ] [ 4 ]

يركز مشروع الأرنب الأبيض على مزامنة أكثر من 1000 عقدة بدقة تصل إلى أجزاء من النانوثانية عبر وصلات الألياف الضوئية أو النحاسية التي يصل طولها إلى 10 كيلومترات (6 أميال) . ويحقق المشروع إيصال الرسائل ذات الأولوية القصوى باستخدام فئة الخدمة .  

ومن خصائص هذا المشروع أيضاً أنه يعمل بالكامل على المصادر المفتوحة، حيث تتوفر مصادر كل من الأجهزة والبرامج. [ 5 ]

التقنيات

لتحقيق تزامن دون النانوثانية، يستخدم وايت رابيت تقنية إيثرنت المتزامنة (SyncE) لتحقيق التزامن [ 6 ] وبروتوكول IEEE 1588 (1588) للتوقيت الدقيق (PTP) لنقل الوقت، بالإضافة إلى وحدة لقياس فرق الطور بدقة بين ساعة المرجع الرئيسية والساعة المحلية بناءً على كاشفات تردد الطور . [ 4 ] [ 7 ]

تستخدم شركة وايت رابيت بروتوكول التوقيت الدقيق لتحقيق دقة تصل إلى أجزاء من النانوثانية. ويتيح التبادل ثنائي الاتجاه لرسائل مزامنة بروتوكول التوقيت الدقيق ضبطًا دقيقًا لطور الساعة وانحرافها. ويُعرف تأخير الرابط بدقة من خلال طوابع زمنية دقيقة للأجهزة وحساب عدم تناظر التأخير.

التطبيقات

في ELI Beamlines ، يتم استخدام White Rabbit لتطبيقات التوقيت في القاعة لفيزياء البلازما والتفاعل عالي الكثافة.

في مركز سيرن ، تم استخدام وايت رابيت لنظام التحكم الجديد لسلسلة الحقن.

في مركز أبحاث علوم الفضاء (GSI) ، سيصبح نظام وايت رابيت نظام التوقيت لمجمع FAIR .

يستخدم تلسكوب النيوترينو KM3NeT برنامج White Rabbit لمزامنة وحدات الكاشف. [ 8 ]

سيستخدم رادار EISCAT ثلاثي الأبعاد برنامج White Rabbit للمزامنة في شبكة تشكيل الحزمة . [ 9 ]

يتم مزامنة حوالي 6000 عقدة كاشفة لتجربة LHAASO ( مرصد زخات الهواء الكبيرة على ارتفاعات عالية ) بواسطة شبكة White Rabbit.

هناك برنامجان بحثيان على الأقل في مجال الخلفية الكونية الميكروية ( مرصد سيمونز ، وCMB-S4) يفكران في استخدام White Rabbit لتحديد توقيت أنظمة جمع البيانات والتحكم الخاصة بهما.

بدأت العديد من الشركات [ 10 ] في تسويق White Rabbit للتطبيقات التجارية من خلال تطوير أجهزة وبرامج White Rabbit الخاصة بها.

كان أول عنصر من عناصر مشروع الأرنب الأبيض هو "مفتاح الأرنب الأبيض"، الذي مولته حكومة إسبانيا ومنظمة سيرن ، وأنتجته شركة Seven Solutions .

في الفترة 2015-2016، تم نشر خدمة White Rabbit بنجاح من قبل مشروع Horizon 2020 DEMETRA رقم 3، وتم اختبارها لتوزيع التوقيت العالمي المنسق الدقيق لنظام Galileo باستخدام خدمة الألياف الأرضية. [ 11 ]

تستخدم NORDUnet والمنظمات الأعضاء فيها White Rabbit لربط البنية التحتية للتوقيت عبر النرويج والسويد وفنلندا والدنمارك من خلال شبكات الألياف الخاصة بالأعضاء، مع ربط خدمة القياس النرويجية في عام 2026. [ 12 ] تشمل الخطط المستقبلية الاتصال بأوروبا القارية عبر هامبورغ .

شبكة توقيت وايت رابيت

تتكون شبكة توقيت الأرنب الأبيض من ثلاثة أجزاء مهمة. [ 13 ]

  • بروتوكول التوقيت الدقيق (PTP) - يُعدّ بروتوكول IEEE1588، أو بروتوكول التوقيت الدقيق ، بروتوكولًا زمنيًا مصممًا لتوفير دقة تزامن تصل إلى ميكروثانية واحدة أو أقل، لا سيما للاستخدام في الشبكات الصناعية ومختبرات الأبحاث حيث يكون التزامن الدقيق ضروريًا. من الناحية المثالية، يُمكن تحقيق دقة تصل إلى أجزاء من النانوثانية في شبكات PTP، ولكن عمليًا، قد تكون روابط السيد-التابع والتابع-السيد غير متناظرة، كما أن دقة طوابع PTP الزمنية محدودة. وبالتالي، فإن دقة التزامن المُتحققة في شبكات PTP محدودة.
  • مزامنة الطبقة الأولى باستخدام SyncE - كما هو الحال في معيار SyncE، تعمل آلية تشغيل جميع العقد على نفس التردد على مستوى الطبقة الفيزيائية. وبالتالي، لا يوجد أي تأثير على نقل البيانات. الفكرة الأساسية لمزامنة الطبقة الأولى هي أن الساعات في الشبكة لا تعمل بشكل حر بتردد معين، بل يجب أن تكون مقفلة على معيار مرجعي وقابلة للتتبع. لذلك، تحتوي الشبكة التي تستخدم مزامنة الطبقة الأولى على تسلسل هرمي: توجد عقدة رئيسية ترسل معلومات التردد في تدفقات البيانات، وتستخرج جميع العقد الأخرى في النظام هذه المعلومات من تدفق البيانات، ولديها حلقة قفل طور تجعلها تعمل بهذا التردد بالضبط. هذا يزيل الارتعاش وانحراف التردد في الساعات المسؤولة عن الإزاحة.
  • قياس الطور - كما سبق شرحه، يتم ضبط تردد العقدة المحلية باستخدام إشارة الساعة المستخرجة من تدفق البيانات المرسل من العقدة الرئيسية. ثم تُعيد العقدة المحلية إرسال إشارة الساعة المحلية إلى العقدة الرئيسية. وبما أن ترددي الساعة المحلية والرئيسية متزامنان، فإن إشارة الساعة هذه ما هي إلا نسخة متأخرة من إشارة الساعة الرئيسية. ومن خلال حساب فرق الطور بين هاتين الإشارتين، يُمكن إجراء قياس دقيق للغاية لتأخير الوصلة.

بعد إيجاد تأخير الرابط، يمكن استخدام ذلك في خوارزمية PTP التقليدية لتحقيق دقة عالية جدًا.

تتكون شبكة وايت رابيت من محولات وايت رابيت متعددة المنافذ وعُقد وايت رابيت أحادية أو ثنائية المنافذ. ويمكن إضافة كلا المكونين إلى الشبكة ديناميكيًا. ويتم تعويض طول الكابل وعوامل التأخير الأخرى تلقائيًا بواسطة خوارزميات بروتوكول التوقيت الدقيق. وعلى الرغم من إمكانية توصيل أجهزة جيجابت إيثرنت التقليدية ، إلا أن أجهزة وايت رابيت فقط هي التي تشارك في توقيت الشبكة ومزامنتها.

بنية الشبكة

بنية شبكة وايت رابيت

تُصمَّم شبكة وايت رابيت على شكل بنية شجرية هرمية. قد يحتوي كل جهاز على منفذ واحد للوصلة الصاعدة ومنفذ واحد أو أكثر للوصلة الهابطة . تتلقى العقدة الجذرية، التي تُسمى العقدة الرئيسية، مرجعها الزمني من مصدر خارجي مثل مستقبل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) . يمكن توصيل منافذ الوصلة الهابطة للعقدة الرئيسية إما مباشرةً بجهاز طرفي، يُعرف باسم ساعة وايت رابيت العادية، أو بمحول وسيط، يُعرف باسم ساعة وايت رابيت الحدية. بدورها، يمكن توصيل منافذ الوصلة الهابطة لساعة وايت رابيت الحدية بساعات وايت رابيت عادية إضافية أو بمنفذ الوصلة الصاعدة لساعة وايت رابيت حدية أخرى. يسمح هذا الترتيب الهرمي بتوزيع معلومات التزامن عبر الشبكة باستخدام بنية رئيسية-تابعة ، حيث تعمل الساعات الحدية كعقد تزامن وسيطة، بينما تعمل الساعات العادية كأجهزة تابعة. [ 14 ] [ 3 ]

مراجع

  1. ↑ "نظرة عامة على الأرنب الأبيض" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-07-2013 .
  2. ↑ "التقرير السنوي لسيرن 2023" (ملف PDF) . 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 يوليو 2026. على مدى العقد الماضي، تم تطوير هذا الحل مفتوح المصدر، والذي سُمي على اسم شخصية من أليس في بلاد العجائب.
  3. 1 2 "مشروع الأرنب الأبيض" (ملف PDF) . 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-07-2013 .
  4. 1 2 موريرا، بيدرو؛ سيرانو، خافيير؛ ولوستوفسكي، توماش؛ لوشميدت، باتريك؛ غادرير، جورج (أكتوبر 2009). "الأرنب الأبيض: توزيع التوقيت دون النانوثانية عبر الإيثرنت". الندوة الدولية لعام 2009 حول مزامنة الساعة الدقيقة للقياس والتحكم والاتصالات . الصفحات 1-5 . doi : 10.1109/ISPCS.2009.5340196 . ISBN  978-1-4244-4391-8. S2CID 1724581 . 
  5. ↑ موريرا، بيدرو؛ سيرانو، خافيير؛ ولوستوفسكي، توماش؛ لوشميدت، باتريك؛ غادرر، جورج (2009). "الأرنب الأبيض: توزيع التوقيت دون النانوثانية عبر الإيثرنت". الندوة الدولية لعام 2009 حول مزامنة الساعة الدقيقة للقياس والتحكم والاتصالات . الصفحات 1-5 . doi : 10.1109/ispcs.2009.5340196 . ISBN  978-1-4244-4391-8. S2CID 1724581 . 
  6. ↑ wikt:syntonization
  7. ↑ حلقات الطور المقفلة المتجانسة ودوائر استعادة الساعة : النظرية والتصميم . رضوي، بهزاد. نيويورك: مطبعة IEEE. 1996. ISBN  9780470545331. OCLC 557450248 . {{cite book}}صيانة CS1: أخرى ( رابط )
  8. ↑ "KM3NeT - التحكم في الكاشف عبر الإنترنت وجمع البيانات" . تم الاسترجاع في 2016-01-20 .
  9. ↑ "المواصفات الفنية لوحدة التحكم في النبض والتوجيه" (ملف PDF) . 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25-11-2018 .
  10. ↑ "شركات مستودعات الأجهزة المفتوحة" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-07-2013 .
  11. ↑ "ديميترا - نموذج تجريبي لخدمات نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (EGNSS) القائم على بنية مرجعية زمنية" . 13 مايو 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 فبراير 2019 .
  12. ^ "Nå Teller hvert nanosekund i de nordiske forskningsnettene" . سيكت (باللغة النرويجية بوكمول) . تم الاسترجاع بتاريخ 2026-07-06 .
  13. ^ ديريكس، إريك ف. والين، أندرس E.؛ فورديل، توماس. ميري، جاني؛ كوبونين، بيتري؛ ميريما، ميكو؛ بينكيرت، تجيرد ج.؛ كوليميج ، جيروين سي جيه . نظرة خاطفة، هينك ز. (2016). “بروتوكول الوقت الدقيق للأرنب الأبيض على وصلات الألياف طويلة المدى”. معاملات IEEE على الموجات فوق الصوتية، والكهربائية الحديدية، والتحكم في التردد . 63 (7): 945– 952. بيب كود : 2016ITUFF..63..945D . دوى : 10.1109/TUFFC.2016.2518122 . ISSN 0885-3010 . بميد 26780791 . S2CID 11411374 .   
  14. ↑ ليبينسكي، ماسيج؛ ولوستوفسكي، توماش؛ سيرانو، خافيير؛ ألفاريز، بابلو (12-09-2011). "الأرنب الأبيض: تطبيق PTP لمزامنة قوية دون النانوثانية". ندوة IEEE الدولية لعام 2011 حول مزامنة الساعة الدقيقة للقياس والتحكم والاتصالات . ص 2. Bibcode : 2011ispc.conf....9L . doi : 10.1109/ISPCS.2011.6070148 . ISBN  978-1-61284-893-8.