2019年度VLBI懇談会シンポジウム＠大妻女子大千代田キャンパス
2019年11月23日

K5システム開発を振り返って
Looking back on the K5
system development
近藤哲朗*1,*2*1 上海天文台*2 情報通信研究機構

K5システムとは• K1 1975年から開発、1977年実験 日本における最初のVLBI実験 米国のMark-IIシステムに対応。ビデオレコーダ。
• K2 1977年から開発。マイクロ回線を使った実時間デー
タ転送システムを使ったVLBI• K3 1978年から開発。米国のMark-IIIシステムと互換性を有したシステム。1983年完成。日本初の本格的測地VLBIシステム。オープンリールレコーダ。
• K4 1988年から開発。カセットテープ。自動テープ交換。
• KSP 1993年から開発。専用回線による実時間VLBI• K5
2000年から開発。低コストのサンプラー＆レコーダ。
パソコン使用K3 VLBI SYSTEM
K3 Formatter
K3 Correlator

K3 Recorder

Antenna
ControlUnit

K5 system

K3 Video Converter
Control ComputerＫシリーズ（レコーダ、サンプラー）開発の歴史
K6/GALAS
ADX830
ADS2000

10000
GBR

Data Rate (Mbps)

K3

ADS1000
ADS3000+

1000

ADS3000

VDR

K5/VSSP32

100

K1

10

K4 KSP

IP-VLBI(K5/VSSP Ver0)

K5/VSSP

Kashima 34m Antenna

1Magnetic Tape1980

Hard Disk / Network1990

2000
Year

2010

K5/VSSP64

K3,K4(KSP)システムはハードウェア相関器
さてK5では？
ソフトウェア相関器

NICTでの実用的ソフトウェア相関器開発の歴史•1980年代 : CCC開発（いわゆるXFタイプ相関器）– サンプリング周波数4MHzの1ビットADデータの4秒積分処理（64ラグ）で150分かかった（ミニコン
HP1000/A900を使用）
ソフト相関器を開発したんだけど、遅すぎて、話にならんのんよCCC 開発者談* CCC : Cross Correlation in a Computerソフト相関器を使った歴史的実験（1986）
KASHIMAMIYAZAKIRECEIVERRECEIVER

K-3 FORMATTER

K-3 FORMATTER

K-3 TAPE

K-3 TAPE

K-3 DECODER

K-3 DECODER(1Mbit BUFFER MEMORY)(1Mbit BUFFER MEMORY)CONTROLCOMPUTER
MODEM
CONTROLCOMPUTERCONTROLCOMPUTERHOST COMPUTER
HP-1000 45F

1000kmMIYAZAKI
観測後たった10時間でフリンジ検出！

TELEPHONE LINES 1200bps

MODEM

COMPUTER MT

KASHIMACOMPUTER MT

NICTにおけるソフトウェア相関器の開発
K5/VSSP (測地目的)用XF-タイプ (1ビットADデータ用) (cor)FXタイプ (多ビットADデータ用)(fx_cor)
位相校正（PCAL)信号検出を含む

K5/VSSP

K5/VSI (ギガビットVLBIシステム)用
FXタイプ gico
(木村さん開発)**gicoの方が処理速度が圧倒的に早い

K5/VSI

IP-VLBI（K5/VSSP)

2000年

サンプラーボード（PCIバス）＋４ｃｈ入力補助ボード

K5/VSSP シリーズサンプラー
K5/VSSP

K5/VSSP32

K5/VSSP64

Sampling
Freq (MHz)0.04, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 0.04, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128
4, 8, 164, 8, 16, 32, 64

LPF (MHz)----2, 4, 8, 16, throughAD bits

1,2,4,8

1,2,4,8# of CHs

1, 4 per unit

1, 4 per unit

1, 2, 4 per unit

Max datarate

64 Mbps per unit

256 Mbps per unit

1024 Mbps per unit

Interfaceto PC

PCI-busUSB2.0USB3.02, 4, 8, 16, 32,throughcorの処理速度の比較結果（2004年現在）
８ＭＨｚ１ビットサンプリング４ｃｈデータ
３２ラグ１秒積分に要する時間
100

処理時間（秒）Pentium 4
Pentium III

10AMD
実時間ライン

1

CeleronPowerPC G4
Xeon

0.1
0

1000

2000

3000

クロック周波数（ＭＨｚ）

4000

VLBI@home
プロトタイプ@office 作りました

大量のVLBIデータ

時分割したデータ
制作者の竹内さん

各PCの空き時間に相関処理
サーバー

VLBI＠university
34mアンテナ
受信した電波星信号のブロードキャスト

インターネット

小口径アンテナ（各大学等）
大口径アンテナからの信号受信＋相関処理

日米ｅ－ＶＬＢＩ実験
観測から地球姿勢パラメータＵＴ１推定までの最短記録を更新
２００４年６月２９日

観測終了から４．５時間でＵＴ１推定に成功USJAPANGEMnetAbilene
GLOWnetGalaxySuper
SINET

Kashima 34m/K5Haystack/Mark-5(Westford 18m)

超高速 UT1 決定

Tsukuba 32m (GSI)

Onsala 20m(Sweden)
Kashima 34m (NICT)
最終観測の3分45秒後にUT1を決定（推定）できた！
（2008年2月22日）

ノートＰＣでＶＬＢＩも夢じゃない！

USB
ビデオ信号

ノートＰＣを使った観測で得られた世界初のフリンジ

サンプリング周波数： 32MHz
電波源： ３Ｃ８４

これらPCAL信号の影響

2005/11/10 07:24:00UT

corの処理速度の比較結果（2019年現在）
８ＭＨｚ１ビットサンプリング４ｃｈデータ
３２ラグ１秒積分に要する時間
100

処理時間（秒）Pentium 4
Pentium III

10AMD
Celeron実時間ライン

1

PowerPC G4
Xeon

ノートPC

Intel Core

0.1
01000

2000

3000

クロック周波数（ＭＨｚ）

4000

謝辞
•K5/VSSPシリーズの開発に多大な貢献をしていた
だいた日本通信機（株）様に感謝いたします。
•またK5/VSIシリーズ（ADSシリーズ）の開発に協力していただいたDIGITAL LINK社様、コスモリサーチ（株）様に感謝いたします。
•更にADXシリーズ開発のエレックス工業（株）様に感謝いたします