考察

Time-Codeのジッタ値

6.1 Time-Codeのジッタ測定 43

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

0 100 200 300 400 500 600 700

Counts

time delay (nsec)

図6.5 ジッタ測定の結果を示すヒストグラム。赤はhopなし、緑は1 hopあり。

Time-Codeのジッタは、既に第4章で、no hopのときに80 nsec、1 hopのときは2倍の160 nsec と見積もった。実験結果は、no hopのときだけ10 nsec大きく、no hopのときにジッタは1 hopの 2倍になっていなかった。原因として、Time-Codeのジッタのほかに、FPGA内で生じる信号線由来 の時刻揺らぎ(これもジッタと呼ぶことにする) がTACで測定されていることが考えられる。本来は、

Time-Codeのジッタそのものに近い値を測るためには、Time MasterとUser Node両者のSpaceWire FPGAから出力されるTickをTACに入力しなければならなかった。しかし、今回は技術的な問題か ら、Time MasterではUser FPGAで生成したTickを使用した。そのため、純粋なTime-Codeのジッ タのみを測ることができなかった可能性がある。

ここで、hopなしのときのTime-Codeのジッタをσtc、その他のジッタをσother と置く。Time-Code のジッタはnhopのとき(n+ 1)σtc、σother はhopの数に限らず同じだと仮定すると、本実験セット アップのTACで観測される全ジッタσallは、

hopなし :σallnohop =σtc+σother

1 hop :σall1hop= 2σtc+σother

上の2式のσall に表6.1の実測値を代入して解くと、

σtc= 70 nsec, σother = 20 nsec (6.4)

である。よって、hopなしのときのTime-Codeのジッタは70 nsec、1 hopのときのTime-Codeのジッ タは140 nsecである。

Time-CodeはNULL (第2章参照)の通信中に送信されていた(24ページ 図4.7のData Character (10 bit)が NULL (8 bit)になったと考えればよい)。なので、1 bit分のジッタは70/8 = 8.8 nsecと なる。これが Time-Codeに割り込みするCharacter のなかで、Time-Code以外で最も大きいData Characterは10 bitなので、予想されるジッタは88 nsecとなる。

44 第6章 時刻精度の測定 ジッタのヒストグラムの確率分布

我々の実験では、Time-CodeはNULL(8 bit)の通信中に100 MHzリンクレートで送信されていた。

この条件でのTime-Codeジッタのヒストグラムの確率分布をシミュレーションすると、図4.8 (25ペー ジ) のようになる。この確率分布の形状は、実測したヒストグラム(図6.5)と良く合っている。

ASTRO-HにおけるTime-Codeジッタ

我々の実験で、SpaceWireのリンクレートは100 MHzであった。ASTRO-Hの場合、電力などの観 点から、SpaceWireのリンクレートは現在20〜50 MHzになることが検討されている。Time-Codeの ジッタはリンクレートに反比例する(式(4.1)を見よ)ので、リンクレートが遅い(値が小さい)とジッタ は大きくなる。

ASTRO-Hのリンクレートがネットワーク全体にわたって20 MHzだったとき、1 hopごとの Time-Codeのジッタ(NULLのみ転送しているとき)は、100 MHzリンクにおけるTime-Codeのジッタが 70 nsecだったので、

70 nsec× 1

20 MHz/100 MHz = 350 nsec

さらに、Time Master (SMU)から User Node まで介するルーターの数も考えなくてはならない。

SpaceCardで合成したTIをMIO boardで参照して時刻HKに用いるとすると、MIO boardにおけ るTIの精度はSpaceCardで受け取るTime-Codeのジッタに依存する。現在の計画では、SMUから

SpaceCardまでもっとも多くて10台のルーターを通るので、

350 nsec×10 = 3.5 µsec

もし、SpaceWireリンクでかならずデータが通信されているとき (Data Character 10 bit の間を Time-Codeが送信されるとき)には、

88 nsec× 1

20 MHz/100 MHz ×10 = 4.4µsec がSpaceCardで受け取るTime-Codeのジッタになる。

6.2 時刻安定度の測定 45

6.2 時刻安定度の測定