White Rabbit - sieć synchronizacji czasu z dokładnością do nanosekundy
W świecie nowoczesnej elektroniki coraz więcej urządzeń musi działać idealnie równo, w jednym rytmie, jak orkiestra prowadzona przez niewidzialnego dyrygenta.
W eksperymentach naukowych, systemach energetycznych, telekomunikacji czy urządzeniach pomiarowych nawet niewielkie różnice w czasie potrafią całkowicie zaburzyć pracę całego systemu. Właśnie z tej potrzeby narodziła się technologia White Rabbit, opracowana w CERN po to, aby zsynchronizować tysiące urządzeń z dokładnością poniżej jednej nanosekundy.
Brzmi to jak coś z laboratoriów przyszłości, ale White Rabbit jest jak najbardziej realny i dziś wychodzi daleko poza zastosowania w fizyce cząstek. Co ciekawe, od samego początku w rozwój tej technologii byli zaangażowani również Polacy. Jedną z firm, która wdrażała White Rabbit już kilkanaście lat temu jest Creotech Instruments, a od niedawna uczestniczy także formalnie w White Rabbit Collaboration, międzynarodowym zespole rozwijającym tę technologię.
White Rabbit łączy urządzenia w sieć, w której zwykły sygnał Ethernetu splata się z bardzo precyzyjną synchronizacją czasu. Z zewnątrz może przypominać klasyczną infrastrukturę sieciową, ale w środku dzieje się znacznie więcej, urządzenia wymieniają informacje o opóźnieniach w obu kierunkach, korygują wpływ temperatury, dopasowują zegary w układach FPGA i pilnują, aby każde polecenie i każda informacja były znaczone czasem z dokładnością, jakiej nie zapewniają nawet systemy GPS. Sieć WR składa się głównie z przełączników (switchy), które rozsyłają sygnał odniesienia oraz węzłów (nodes), które dołączają do sieci i synchronizują czas własnych urządzeń. Dzięki temu można stworzyć rozległą sieć z jednym wspólnym, niezwykle dokładnym zegarem.
Jednym z najbardziej wyjątkowych elementów White Rabbit jest to, że cały projekt (nie tylko oprogramowanie, ale również sprzęt) rozwijany jest jako open-source. Udostępnione są projekty płytek, dokumentacja, kod HDL do układów FPGA, firmware i oprogramowanie. Wszystko można przeglądać, modyfikować i wykorzystywać. CERN od lat stosuje do takich projektów własne licencje, CERN-OHL, które powstały specjalnie dla otwartego sprzętu. Pozwalają one budować własne urządzenia na bazie publicznie dostępnych projektów, modyfikować je, a nawet sprzedawać, pod warunkiem zachowania określonych zasad dotyczących udostępniania zmian i wskazania źródeł.
Co ważne, otwarta licencja nie oznacza, że rozwiązanie nie może być opatentowane. Licencje dla otwartego sprzętu coraz częściej zawierają tzw. grant patentowy, czyli zgodę twórcy na wykorzystanie konkretnych, niezbędnych elementów jego wynalazku w ramach danego projektu. To sposób na pogodzenie współpracy społeczności z ochroną własności intelektualnej, bez której wiele firm nie mogłoby inwestować w rozwój technologii, a jednocześnie jest to zabezpieczenie prawne, które chroni otwartość projektu przed ewentualnymi sporami.
White Rabbit jest dobrym przykładem na to, że otwartość w inżynierii nie jest zarezerwowana wyłącznie dla świata oprogramowania. Tu publiczne udostępnianie dokumentacji, projektów i kodu nie tylko nie przeszkadza w budowie zaawansowanych urządzeń, ale wręcz ułatwia ich rozwój i zapewnia niezależność od pojedynczych dostawców. W dużej instytucji, takiej jak CERN, ma to ogromne znaczenie, jeśli jakaś firma przestanie produkować dany moduł, ktoś inny może go wykonać na podstawie dostępnych plików. Chroni to więc instytucję przed tzw. vendor-lockiem.
Przykład White Rabbit pokazuje, że model oparty na otwartym sprzęcie, transparentnych standardach i współpracy wielu instytucji może działać w technologiach z najwyższej półki. Coraz częściej okazuje się, że wiedza, przejrzystość i wspólny rozwój stają się większą przewagą niż zamknięte, hermetyczne projekty. Być może to właśnie w takim kierunku będzie rozwijać się inżynieria przyszłości i gospodarka oparta na wiedzy.
Autorem tekstu jest Piotr Mierzwiński, rzecznik patentowy, JWP Rzecznicy Patentowi
