Details

Высокоточные экспериментальные установки (NICA / SPD) требуют субнаносекундной синхронизации тысяч удалённых узлов. Платформа White Rabbit обеспечивает требуемую точность, однако выход из строя даже одного абонента может нарушить сбор данных. Поэтому актуальной задачей является создание специализированной подсистемы для диагностики Time Synchronization System (TSS). Разрабатываемая система представляет собой аппаратно-программный модуль. Он обеспечивает: 1) Контроль целостности пакетов;2) Мониторинг состояния синхронизации (PTP/SyncE) и качества линков; 3) Ведение журнала событий и формирование протокольных сообщений ACK/WARN;4) Оповещение оператора. Задачи, решённые в работе: 1. анализ рисков и классификация отказов TSS-узлов; 2. разработка архитектуры аппаратной диагностики и протокола взаимодействия; 3. описание конечного автомата приёма / передачи и формата журнала событий; 4. верификация HDL-модуля и интеграция в существующий стек WR; 5. разработка консольной утилиты мониторинга; 6. проведение стендовых испытаний и оценка надёжности. Реализованный диагностический модуль подтвердил, что способен поддерживать непрерывную синхронизацию сети White Rabbit даже при единичных отказах узлов – это напрямую повышает надёжность и эффективность высокоточных ускорительных экспериментов и других распределённых объектов управления для быстрого реагирования на отказ работы системы.

High-precision experimental facilities (NICA / SPD) require sub-nanosecond synchronization of thousands of remote nodes. The White Rabbit platform provides the necessary accuracy, yet the failure of even a single subscriber may disrupt data acquisition. Consequently, it is essential to create a specialized diagnostic subsystem that can promptly detect and eliminate malfunctions in the end devices of the Time Synchronization System (TSS). The system under development is a hardware and software module. It provides: 1) Packet integrity control; 2) Monitoring of synchronization status (PTP/SyncE) and link quality; 3) Event logging and generation of ACK/WARN protocol messages; 4) Operator notification. Tasks solved in the work: 1. risk analysis and classification of failures of TSS nodes; 2. development of hardware diagnostics architecture and interaction protocol; 3. description of a finite state machine for receiving/transmitting and event log format; 4. verification of the HDL module and integration into the existing TSS stack; 5. development of a console monitoring utility; 6. performing bench tests and reliability estimate. The practical value is to increase the availability and fault tolerance of the time synchronization infrastructure of the experimental facilities and other distributed control systems using White Rabbit.