超高帯域光通信路によるデータ収集系の研究

超高带宽光通信信道数据采集系统研究

基本信息

批准号：
16028218
负责人：
中尾幹彦
金额：
$ 4.48万
依托单位：
High Energy Accelerator Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16028218/
关键词：
高エネルギー実験 Super-B データ収集 FPGA 光通信 B中間子 KEKB Belle

项目摘要

平成17年度はKEKBアップグレード計画(Super-B)のためにデータ収集系を一新する一環として引き続き光通信路の必要性および実現方法を研究した。平成16年度に設計・製作したVMEモジュールを使用してXilinx社のVirtexII Pro FPGA上のファームウェアの開発を行った。データ転送のプロトコルには、Xilinx社が無償で提供しているAuroraプロトコルを使用した。このモジュールでは、光通信用の実現に関して基板上にFPGAと光トランシーバ用のコネクタを用意するだけでよく、非常にコンパクトかつ安価に光通信を実現できるので、検出器のごく近傍にまで光通信路を配置するのに最適である。Super-B計画で必要とされる検出器および読出方法の開発研究も進みつつあり、特に非常に大量の信号量の予想されるピクセル検出器の信号読出しなどで高帯域の光通信路とFPGAの組合せの応用は広いことがわかった。逆に、当初試作を予定していた単純なアナログ・デジタル変換回路との組合せのような用途はなさそうである。本研究で試作したモジュールでは2Gbpsの光通信路を使用しているが、当初予定では、10Gbpsのトランシーバ機能を持つXilinx社のVirtex4-FX FPGAを使用してテストモジュールを試作する予定であり、発表されている規格を元に開発を進めていた。しかし、製造プロセスに難があるということで現在までのところ安定供給されておらず、本研究でも試作にいたらなかった。

在2005年，作为KEKB升级计划（Super-B）的新数据收集系统的一部分，我们继续研究对光通信渠道以及如何实现它们的需求。我们使用2004年设计和制造的VME模块在Xilinx的Virtexii Pro FPGA上开发了固件。数据传输协议是Xilinx免费提供的Aurora协议。使用此模块，在实现光学通信时，只需在板上使用光学收发器的FPGA和连接器，并且可以非常紧凑，廉价地实现光学通信，从而使其成为在探测器附近放置光学通信的理想之选。超级-B项目中所需的探测器和阅读方法的研究也正在进行中，并且发现高频光学通信路径和FPGA的组合的应用很普遍，尤其是在像素探测器的信号读数方面，这些探测器预计具有很大的信号。相反，它似乎与最初计划原型的简单类似物转换电路相结合。该研究中原型的模块使用了2GBPS光学通信渠道，但最初，该公司计划使用Xilinx的VirTex4-FX FPGA原型测试模块，该模块具有10GBPS收发器功能，并根据已发表的标准进行了开发。但是，由于制造过程中的困难，迄今为止还没有稳定的供应，而且该研究尚未用于原型。