Die Anwendergruppe der physikalischen Forschungseinrichtungen hat hohe Ansprüche an die Echtzeit-Datenübertragung über Ethernet, um sensitive Messungen exakt durchführen zu können. White Rabbit, eine Erweiterung des Ethernet Protokolls, bietet eine präzise Synchronisation zwischen den einzelnen Rechnerknoten.


Es wurde ursprünglich bei CERN entwickelt und wird derzeit von einem Team, bestehend aus verschieden Firmen und Forschungseinrichtungen, in Form eines Open Source Hardware und Software Projekts weiterentwickelt. Diese Entwicklung hat Pentair zusammen mit dem strategischen Partner N.A.T aus Bonn zum Anlass genommen, das Schroff MicroTCA.4 System weiter auszubauen.



Das White Rabbit Clock Modul ....

des MicroTCA Carrier Hub (MCH) von N.A.T. mit zwei White Rabbit Empfängern generiert dabei jede Art von Takt- und Trigger-Signalen phasenstarr zu irgendwo im Netz befindlichen White Rabbit Quellen. Diese Signale und Events werden über die Backplane des Schroff MicroTCA-Systems an die jeweiligen AMC-Module geroutet. Damit wird eine Synchronisierung mit einer Genauigkeit von kleiner einer Nanosekunde bei ca. 1000 Knoten über eine Distanz von bis zu 10 km per Glasfaser oder Kupferleitung möglich.



Die zweite Neuerung ...

betrifft das Monitoring und das Firmware-Update von FPGAs auf AMC-Modulen. Hierfür hat N.A.T. ein JSM-Modul - JTAG Switch Modul - entwickelt, mit dem man auf die einzelnen FPGAs im System zugreifen kann. In der Regel ist das JSM-Modul in einem Single Compact-, Mid- oder Full-Size AMC-Formfaktor erhältlich und beansprucht einen AMC-Slot des MTCA-Systems.

Der Nachteil hierbei: es wird ein AMC-Slot dafür blockiert und das Modul ist nicht permanent integriert. Das bedeutet, Updates und Monitoring-Funktionen können nur zeitweise genutzt werden. Pentair hat sein MicroTCA.4-System nun mit einem zusätzlichen, separaten JSM- Slot auf der Rückseite versehen. Dort kann das JSM-Modul von N.A.T. permanent verwendet werden. Ohne den Verlust eines AMC-Slots können im laufenden Betrieb sowohl Updates in die FPGA in jedem AMC-Slot geladen werden als auch Life-Daten z. B. Augendiagramme aufgenommen werden.