Система сбора и распостранения научной информации в эксперименте

«КОРОНАС-ФОТОН»

А. Буслов

Институт АстрофизикиМосковского инженерно-физического института

Центр Экспресс-Обработки, Накопления и Хранения Данных

Система связи КА

Система телеметрической

информации

Цифровой источник 1

Цифровой источник 2

…

Цифровой источник 24

ССРНИ

Система управления КА

БИС-КФ

Радиоканал8,128 ГГц

Радиоканал8,320 ГГц

Канал телеметрии

Канал управления

Кан

ал н

ауч

но

й

ин

фо

рм

аци

и

Центр Экспресс-Обработки, Накопления и Хранения Данных

Структура взаимодействия НКУ и НКПОР

ПК-7ПК-2

Резервный пункт приема

Основной пункт приема

Передающая станция МО

РНИИ КП

FTP-сервер

Важ

ное

со

бы

тие

ЦЭОНХД

Научный совет проекта “КОРОНАС-ФОТОН”

МИФИ

TATA (Индия)

ФТИ РАН (Спб)

ФИАН (Москва)

ИЗМИРАН (Москва)

НИИЯФ МГУ (Москва)

ХНУ (Украина)

Научные данные

ВНИИЭМ

Бал

ли

сти

ческ

ий

ве

ктор

ЦУП

Упр

авл

ени

е на

учно

й ап

пара

туро

й

Управление бортом

ИКИ (Москва)

8.2 ГГц

Управление

Раз

раб

отч

ики

пр

иб

оров

НКУ

НКПОР

КА

Другие потребители

Центр Экспресс-Обработки, Накопления и Хранения Данных

Особенность приема для канала 8,2 ГГц

Движение по орбите с вращениями

Работа двух передающих антенн канала 8,2 ГГц

Одновременная передача данных по двум радиоканалам – вынужденная мера для КА «КОРОНАС-ФОТОН».

В результате принятие на Земле данные необходимо «сшивать» по двум каналам для получения целостного потока данных.

Центр Экспресс-Обработки, Накопления и Хранения Данных

Прием данных в НЦ ОМЗ

ПК-7Основной приемный

комплекс

ПК-2Резервный приемный

комплекс

FTP-сервер НЦ ОМЗ

Снятие сверточного кода

Снятие кода Ридо-Соломона

В штатном режиме прием будет осуществляться приемным комплексом ПК-7 (7 метров) Научного Центра Околоземного Мониторинга Земли (НЦ ОМЗ), в случае необходимости предполагается использовать резервный пункт приема – приемный комплекс ПК-2 (2,6 метра) НЦ ОМЗ.

Характеристики бортового сегмента радиолинии КОРОНАС-ФОТОН:

НП1:Скорость передачи в канале: 7,68 Мбит/сСкорость передачи данных ССРНИ: 7,62 Мбит/сПомехоустойчивое кодирование: отсутствует

Способ модуляции: ОФМПолусуточный объем данных: 4,5 ГбитНесущие частоты радиоканалов: 8,128 и 8,320 ГГцМощность передатчика в каждом канале, Вт: 10

Общие:

НП2:Скорость передачи в канале: 15,36 Мбит/сСкорость передачи данных ССРНИ: 6,66 Мбит/сПомехоустойчивое кодирование - сверточный кодер: К=7, R=1/2 - кодер Рида-Соломона (255,223): J=8, E=16, I=4

Центр Экспресс-Обработки, Накопления и Хранения Данных

Параметры приемного комплекса ПК-7

Параметр Значение

Диаметр зеркала антенны 7 м

Поляризация правая и левая, круговая

Кинематическая схема антенны азимутально-угломестная

Рабочие скорости: по азимуту/ по углу места до 12 град/сек / до 3 град/сек

Наведение антенныпрограммное (От ПЭВМ),Автосопровождение(по принимаемому с КА сигналу)

Ошибка наведения на КА ±2 угл.мин

Способ сканирования диаграммы направленности электронное сканирование

Каналы приема 2 разнесенных по частоте

Рабочая частота приема

оперативно и независимоперестраиваемая в каждом канале впределах 8,025-8,4 ГГц (с шагом 50кГц)

Модуляция ОФМ, ДОФМ

Скорости приема информации при ОФМ / при ДОФМ от 4 до 75 Мбит/с / от 8 до 150 Мбит/с

Максимальная общая скорость приемадо 300 Мбит/с (на 1-м этапе — до 150

Мбит/с)

Вероятность искажения информации не более 10-6 на бит

Шумовая температура приемника 50-60 К

Декодер и кадровый синхронизатор программируемые

Центр Экспресс-Обработки, Накопления и Хранения Данных

Центр экспресс-обработки, накопления и хранения данных

Серверная стойка ЦЭОНХД

Назначение ЦЭОНХД:

- "Сшивку" данных по двум радиочастным каналам в штатном режиме в течении не более 1 часа после получения их на FTP-сервер ЦЭОНХД МИФИ.- Экспресс-обработку суточного объема данных (1 Гбайт) в штаном режиме в течение не более чем 6-ти часов рабочего времени.- Прием данных ССРНИ с пункта приема в ЦЭОНХД в штатном режимев течение не более 2-х часов рабочего времени.- Графическое отображение данных на экранах мониторов автоматизированных рабочих мест эксперсс-обработки данных, а так же на широкоформатном дисплее дежурной смены операторов.- Графическое отображение данных на бумажных носителях с черно-белой печатью со скоростью не ниже 12 стр./мин и разрешением до 1200 точек на дюйм(dpi).- Вывод изображения на бумажные носители с цветной печатью и разрешением не хуже 1200 точек на дюйм(dpi).- Архивацию суточного объема данных в течение 1 часа рабочего времени.- Оперативную оцифровку и хранение документов поступающих на твердых носителях. - Доступ к данным участников эксперимента из Интернет и по средствам организации внутренней локальной сети.- Автоматический прием первичной информации по линии Интернет с пропускной способностью не ниже 100 Мбит/c.- Хранение архивов данных объемом не менее 1100 Гбайт на твердых носителях не менее 20-лет со дня поступления.- Дублирование и резервирование каналов доступа к сети Интернет.- Ведение электронной базы данных результатов эксперимента.

Центр Экспресс-Обработки, Накопления и Хранения Данных

Аппаратные средства ЦЭОНХД

Внешний RAID-массив (16 дисков по 500ГБайт)

Телефонная линия

Ip-адрес 80.250.160.41

Ip-адрес 80.250.160.39

Маршрутизатор CISCO 1604

Maршрутизатор СISCO 1760

Модем SHDSL Zyxel Prestige 791R EE

Рабочие места сотрудников ИАФ МИФИ

Сервера кластера интернет-серверов

Сервер 1 кластера баз данных

Сервер 2 кластера баз данных

Выделенный оптический канал по территории МИФИ

Ip-телефоны для связи с ЦУП

Сетевой коммутатор

Резервный интернет-сервер ЦЭОНХД(сервер 1-й очереди)

Сетевой коммутатор (16 портов)

Сетевой коммутатор (16 портов)

Сетевой принтер

Рабочие места обработки данных в ЦЭОНХД

Сетевой коммутатор (8 портов)

Сетевой коммутатор (8 портов)

Рабочие места обработки данных в ЦЭОНХД

Рабочие места сотрудников ИАФ МИФИ

Сканер

Сканер

Широкоформатный монитор SyncMaster 400PXN, 40"

Центр Экспресс-Обработки, Накопления и Хранения Данных

Резервирование и безопасность

1

2

3

В штатном режиме все приложения запущены на сервере 1, который осуществляет контроль и имеет доступ к внешнему RAID-массиву (1). Сервер «горячего резерва» идентичный по своим аппаратным возможностям, находится «на подхвате», осуществляя непрерывную связь и обмен с основным сервером по Ethernet.

Кластерное ПО следит за аппаратными сбоями и состоянием запущенных на сервере 1 служб и приложений. В случае неполадок оно передает управление на сервер 2, запрещая серверу 1 доступ к RAID-массиву (2). Сервера имеют контроль над блоками бесперебойного питания друг друга, и в случае необходимости могут отключить питание (3).

Каналы связи ЦЭОНХД <-> Интернет

Кластер высокой готовности

• защита портов аппаратными средствами CISCO• оптоволоконная линия в режиме выделенного канала• резервный канал связи по технологии ADSL• антивирусная защита серверов и рабочих станций на базе NOD32

Центр Экспресс-Обработки, Накопления и Хранения Данных

Структура программного обеспечения ЦЭОНХД

интернет

Преобразование в табличную

форму

Преобразование в FITS

Кластер интернет-серверов

Кластер баз данных

База данных

Экспресс- обработка

Визуализация

Прием научных данных

Распаковка по цифровым

источникам, проверка на

сбои

Аппаратно-программный модуль мониторинга

орбиты КА

`

Потребитель информации

Вывод группы обобщенных параметров

контроля КНА

“Сшивка” двух потоков в

единый массив

Файловый массив

Модуль управления БД

ЦЭОНХД

Центр Экспресс-Обработки, Накопления и Хранения Данных

Программное обеспечение ЦЭОНХД

ОС Серверов: Microsoft Windows Server 2003

ОС Рабочих станций: Microsoft Windows XP

Модуль визуализации и контроля приема информации с КА «КОРОНАС-ФОТОН» Модуль доступа к базе данных эксперимента

Модуль экспресс-анализа научных данных