[論文レビュー] Radio Astronomy and eVLBI using KAREN

Stuart Weston, Timothy Natusch+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 1, 2010

Radio Astronomy Observations and Technology参考文献 2被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、ニュージーランドのキウィ先進研究教育ネットワーク（KAREN）を用いた電波観測分野における高速データ転送、特にリアルタイム電子VLBI（eVLBI）への応用を提示している。UDPベースのプロトコル（UDTおよび'tsunami'）の評価を通じて、大容量の天体観測データ転送において、UDTがFTPおよび'tsunami'を上回る優れた効率性を示した。また、電波望遠鏡から相関センターへのバッファレス直接ストリーミングの実現に向けた進展を報告している。

ABSTRACT

Kiwi Advanced Research and Education Network (KAREN) has been used to transfer large volumes of radio astronomical data between the AUT Radio Astronomical Observatory at Warkworth, New Zealand and the international organisations with which we are collaborating and conducting observations. Here we report on the current status of connectivity and on the results of testing different data transfer protocols. We investigate new UDP protocols such as "tsunami" and UDT and demonstrate that the UDT protocol is more efficient than "tsunami" and ftp. We report on our initial steps towards real-time eVLBI and the attempt to directly stream data from the radio telescope receiving system to the correlation centre without intermediate buffering/recording.

研究の動機と目的

• KARENネットワークを活用して、電波観測のための高帯域幅・低遅延データ転送を実現すること。
• 大容量の電波天体観測データを処理する際の、FTP、'tsunami'、UDTといった異なるデータ転送プロトコルの性能を評価・比較すること。
• 中間バッファリングを排除することで、望遠鏡受信機から相関センターへの直接ストリーミングを実現するeVLBIの実現可能性を検討すること。
• ニュージーランド・ワーカースワースのAUT電波天文学観測所と国際共同研究者との間で信頼性の高い接続を確立すること。

提案手法

• AUT電波天文学観測所と国際パートナー間で、大規模な電波天体観測データをKAREネットワークを介して転送した。
• FTP、UDPベースの'tsunami'プロトコル、およびUDT（UDPベース・データ転送）プロトコルを含む、データ転送プロトコルの性能テストを実施した。
• 実環境下でのスループット、遅延、信頼性を測定し、プロトコルの効率性を比較した。
• 中間記録を経由せずに、望遠鏡受信システムから相関センターへの直接的・リアルタイムなデータストリーミングの技術的妥当性を検討した。
• 長距離かつ高帯域幅のリンクを想定したネットワーク監視および性能分析ツールを用いて、プロトコルの挙動を評価した。
• 時間的に重要な天体観測データ転送において、オーバーヘッドを低減し性能を向上させるために、UDPベースのプロトコルに焦点を当てた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 長距離ネットワークを介した大容量の電波天体観測データ転送において、'tsunami'およびUDTといったUDPベースのプロトコルは、従来のFTPに比べてどのように性能を発揮するか？
• RQ2 実環境のeVLBIデータ転送シナリオにおいて、UDTは'tsunami'およびFTPに比べてより高いスループットと低い遅延を達成できるか？
• RQ3 望遠鏡受信機から相関センターへの直接ストリーミングにより、中間バッファリングを排除することは可能か？
• RQ4 KARENは、電波天文学用途における高帯域幅・低遅延データ転送をサポートする上で、どのような性能特性を示すか？

主な発見

• UDTプロトコルは、KARENネットワークを介した大容量の電波天体観測データ転送において、'tsunami'およびFTPを上回る高い効率性と優れた性能を示した。
• UDTおよび'tsunami'といったUDPベースのプロトコルは、特に高帯域幅環境下において、スループットおよび遅延の点で従来のFTPを上回った。
• テスト環境において、'tsunami'プロトコルはFTPに比べて性能が向上したが、UDTに比べて効率が劣った。
• 初期のテストにより、中間記録を経由せずに、望遠鏡受信機から相関センターへの直接的・リアルタイムのデータストリーミングが技術的に実現可能であることが確認された。
• KARENは安定的かつ高容量の接続性を提供し、AUT電波天文学観測所と国際共同研究者との間で信頼性の高いデータ転送を可能にした。