SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on...

65
Name Designation Affiliation Date Signature Additional Authors Submitted by: W. Turner Signal Processing Domain Specialist SPDO 20110326 Approved by: K.Cloete Project Manager SPDO 20110329 SKA SIGNAL PROCESSING COSTS Document number .................................................................. WP2040.030.020TD001 Revision ........................................................................................................................... 1 Author ................................................................................................................ W Turner Date ................................................................................................................. 20110229 Status ............................................................................................... Approved for release

Transcript of SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on...

Page 1: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

 

 

 

 

Name  Designation  Affiliation  Date  Signature 

Additional Authors 

  

Submitted by: 

W. Turner  Signal Processing Domain Specialist

SPDO  2011‐03‐26   

Approved by: 

K.Cloete  Project Manager  SPDO  2011‐03‐29 

 

   

SKA SIGNAL PROCESSING COSTS 

Document number .................................................................. WP2‐040.030.020‐TD‐001

Revision ........................................................................................................................... 1

Author ................................................................................................................ W Turner

Date ................................................................................................................. 2011‐02‐29

Status ............................................................................................... Approved for release

 

Page 2: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 2 of 65 

 

DOCUMENT HISTORY 

Revision  Date Of Issue  Engineering Change  

Number 

Comments 

A  ‐  ‐  First draft release for internal review 

1  29th March 2011  ‐  First Issue 

       

 

 

DOCUMENT SOFTWARE 

  Package  Version  Filename 

Wordprocessor  MsWord  Word 2003  08‐wp2‐040.030.020‐td‐001‐1‐cost model 

Block diagrams       

Other       

 

 

ORGANISATION DETAILS 

Name  SKA Program Development Office 

Physical/Postal 

 Address 

Jodrell Bank Centre for Astrophysics 

Alan Turing Building 

The University of Manchester 

Oxford Road 

Manchester, UK 

M13 9PL 

Fax.  +44 (0)161 275 4049 

Website  www.skatelescope.org 

 

   

Page 3: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 3 of 65 

 

 

TABLE OF CONTENTS 

1  INTRODUCTION ............................................................................................. 7 

1.1  Purpose of the document ....................................................................................................... 7 

2  REFERENCES ................................................................................................ 7 

3  OVERVIEW .................................................................................................. 9 

4  SOFTWARE CORRELATOR 001 ........................................................................ 13 

4.1  Procurement Method ........................................................................................................... 14 

4.2  Cost Estimates ....................................................................................................................... 14 

5  SOFTWARE CORRELATOR 002 ........................................................................ 16 

5.1  Procurement Method ........................................................................................................... 17 

5.2  Cost Estimates ....................................................................................................................... 18 

6  GSA CORRELATOR ...................................................................................... 20 

6.1  Procurement Method ........................................................................................................... 23 

6.2  Cost Estimates Table 15 GSA Board Cost and Power Estimates ........................................... 24 

7  ASKAP  STYLE  CORRELATOR ......................................................................... 26 

7.1  Procurement Method ........................................................................................................... 28 

7.2  Cost Estimates ....................................................................................................................... 29 

8  UNIBOARD BASED  CORRELATOR ..................................................................... 32 

8.1  Procurement Method ........................................................................................................... 32 

8.2  Cost Estimates ....................................................................................................................... 33 

9  CASPER  CORRELATOR .................................................................................. 35 

9.1  Procurement Method ........................................................................................................... 36 

9.2  Cost Estimates ....................................................................................................................... 36 

10  MINIMUM POWER ASIC  CORRELATOR ......................................................... 39 

11  SKADS BASED  CORRELATOR ...................................................................... 39 

11.1  Procurement Method ........................................................................................................... 39 

11.2  Cost Estimates ....................................................................................................................... 40 

12  CENTRAL BEAMFORMER ............................................................................ 42 

12.1  Procurement Method ........................................................................................................... 44 

12.2  Cost Estimates ....................................................................................................................... 44 

13  UNIBOARD BASED STATION BEAMFORMER ..................................................... 47 

13.1  Procurement Method ........................................................................................................... 47 

Page 4: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 4 of 65 

 

13.2  Cost Estimates ....................................................................................................................... 48 

14  STATION BEAMFORMER (ASIC) ................................................................... 51 

14.1  Procurement Method ........................................................................................................... 51 

14.2  Hybrid ASIC and FPGA Beamformer...................................................................................... 51 

14.3  Cost Estimates ....................................................................................................................... 53 

15  NON IMAGING PROCESSING ........................................................................ 54 

15.1  Procurement Method ........................................................................................................... 56 

15.2  Cost Estimates ....................................................................................................................... 56 

16  PAF BEAMFORMING ................................................................................ 58 

16.1  Procurement Method ........................................................................................................... 59 

16.2  Cost Estimates ....................................................................................................................... 59 

17  PULSAR SIGNAL PROCESSING ON UNIBOARD ................................................ 61 

17.1  Procurement Method ........................................................................................................... 62 

17.2  Cost Estimates ....................................................................................................................... 63 

 

 

 

   

Page 5: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 5 of 65 

 

LIST OF FIGURES 

Figure 1 FPGA Pulsar Processing Cost Estimates .................................................................................. 61 

 

 

LIST OF TABLES 

Table 1 Indices of Inflation Values for cost estimation ........................................................................... 9 

Table 2 Exchange Rates for use in cost estimation (based on a 7 year average) ................................. 10 

Table 3 Description of the Basis of Estimate Ratings ............................................................................ 11 

Table 4 Software correlator 001 component cost estimates ............................................................... 13 

Table 5 Cost coverage Software Correlator 001 ................................................................................... 16 

Table 6 SKA Memo 130 compliant correlator component costs .......................................................... 16 

Table 7 Concept 160 beam correlator component costs...................................................................... 17 

Table 8 Cost coverage Software Correlator 002 ................................................................................... 20 

Table 9 GSA Phase 2 Correlator WBSPF component costs ................................................................... 20 

Table 10 GSA Phase 2 Dish PAF component costs ................................................................................ 21 

Table 11 GSA Phase 2 Sparse AA component costs .............................................................................. 21 

Table 12 GSA Phase 2 Dense AA component costs .............................................................................. 22 

Table 13 GSA concept NREs (not including institute design costs) ....................................................... 22 

Table 14 GSA concept NREs (not including institute design costs) ....................................................... 23 

6.2  Cost Estimates Table 15 GSA Board Cost and Power Estimates ................................................. 24 

Table 16 Cost coverage GSA Correlator ................................................................................................ 26 

Table 17 ASKAP Style  Phase 1 Correlator component costs ................................................................ 27 

Table 18 ASKAP Style  Phase 2 Correlator component costs ................................................................ 28 

Table 19 Cost coverage ASKAP Style Correlator SKA1 and SKA2 .......................................................... 31 

Table 20 Uniboard  Phase 1 Correlator component costs .................................................................... 32 

Table 21 Cost coverage Uniboard Correlator for SKA1 ......................................................................... 35 

Table 22 CASPER  Phase 1 Correlator component costs ....................................................................... 35 

Table 23 Cost coverage CASPER Correlator for SKA1 ........................................................................... 38 

Table 24 AA Correlator Phase 2 component costs ............................................................................... 39 

Table 25 Cost coverage Dense AA  Correlator for SKA2 ....................................................................... 41 

Table 26 Central Beamformer SPF component costs ........................................................................... 42 

Table 27 Central Beamformer SparseAA component costs .................................................................. 43 

Table 28 Cost coverage Central Beamformer ....................................................................................... 46 

Table 29 Uniboard  Station Beamformer component costs ................................................................. 47 

Table 30 Cost coverage Uniboard Station Beamformer ....................................................................... 50 

Table 31 Component cost breakdown of single station processing ..................................................... 52 

Table 32 Power consumption of single station processing .................................................................. 52 

Table 33 Cost Coverage of Station Processing for SKA‐1 ...................................................................... 54 

Table 34 Component cost breakdown of single station processing ..................................................... 55 

Table 35 PAF Beamformer cost estimates SKA 1 .................................................................................. 59 

Table 36 PAF Beamformer cost estimates SKA2 ................................................................................... 59 

Page 6: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 6 of 65 

 

Table 37 Uniboard  Pulsar timing component costs ............................................................................. 62 

Table 38 Cost coverage UNIBOARD Pulsar processing for SKA1........................................................... 65 

 

 

 

 

LIST OF ABBREVIATIONS 

AA .................................. Aperture Array

Ant. ................................ Antenna

CoDR ............................. Conceptual Design Review

DRM .............................. Design Reference Mission

EoR ............................... Epoch of Reionisation

EX .................................. Example

FLOPS ........................... Floating Point Operations per second

FoV ................................ Field of View

Ny .................................. Nyquist

Ov .................................. Over sampling

PAF ............................... Phased Array Feed

PrepSKA........................ Preparatory Phase for the SKA

RFI ................................. Radio Frequency Interference

rms ................................ root mean square

SKA ............................... Square Kilometre Array

SKADS .......................... SKA Design Studies

SPDO ............................ SKA Program Development Office

SSFoM .......................... Survey Speed Figure of Merit

TBD ............................... To be decided

Wrt ................................. with respect to

Page 7: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 7 of 65 

 

1 Introduction 

This document collates the costing  information provided  in each of the concept descriptions  into a 

single document. The level of completeness of the costing for each concept is measured against the 

requirements documented in the Cost Estimation for the SKA – A ‘How to’ Manual [1].  

This document is part of a series generated in support of the Signal Processing CoDR which includes 

the following: 

Signal Processing High Level Description 

Technology Roadmap 

Design Concept Descriptions 

Signal Processing Requirements 

Signal Processing Costs 

Signal Processing Risk Register 

Signal Processing Strategy to Proceed to the Next Phase 

Signal Processing Co DR Review Plan 

Software & Firmware Strategy 

1.1 Purpose of the document 

The  purpose  of  this  document  is  to  provide  documentation  of  the  cost  of  the  signal  processing 

concepts and their completeness in  line with [1]. This document  is part of a larger document set in 

support of  the SKA Signal Processing CoDR.  It provides an  initial perspective of Correlation, beam‐

forming and non imaging processing for the different receptor types proposed for the SKA.  

SKA Memos 125, 130 and the Phase 1 DRM have been used as the baseline for best information on 

system parameters while the Systems Requirement Specification, SRS, is being created.  

2 References 

[1] R McCool, Cost Estimation for the SKA – A ‘How to’ Manual MGT‐040.070.000‐MP‐002 Rev B 

[2] Signal Processing Wiki, http://wiki.skatelescope.org/ 

[3] Signal Processing High Level Description WP2‐040.030.010‐TD‐001 Rev D 

[4] Pulsar survey with SKA phase 1 WP2‐040.030.010‐TD‐003 Rev A 

[5] Signal Processing Technology Roadmap WP2‐040.030.011.TD‐001 Rev D 

[6] Software Correlator Concept Description WP2‐040.040.010‐td‐001 Rev A 

[7] GSA Correlator Concept Description WP2‐040.050.010‐td‐001 Rev A 

[8]  ASKAP Correlator Concept Decription WP2‐040.060.010‐td‐001 Rev A 

[9]  UNIBOARD Concept Description WP2‐040.070.010‐td‐001 Rev B 

[10] CASPER Correlator Concept Description WP2‐040.080.010‐td‐001 Rev A 

[11] ASIC‐Based  Correlator  for  Minimum  Power  Consumption‐‐  Concept  Description  WP2‐

040.090.010‐td‐001 Rev B 

[12] SKADS Processing WP2‐040.100.010‐td‐001 Rev A 

Page 8: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 8 of 65 

 

[13] Central Beamformer Concept Description WP2‐040.110.010‐td‐001 Rev A 

[14]  Station Beamformer Concept WP2‐040.120.010‐td‐001 Rev A 

[15]  SKA  Non  Imaging  Processing  Concept  Decription:  GPU  Processing  for  Real‐Time  Isolated 

Radio Pulse Detection WP2‐040.130.010‐td‐001 Rev A 

[16]  A Scalable Computer Architecture For On‐Line Pulsar Search on the SKA WP2‐040.130.010‐

td‐002 Rev A 

[17]  Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A 

[18]  Signal Processing Requirement Specification WP2‐040.030.000.SRS‐001 Rev B 

[19]  Signal Processing Risk Register WP2‐040.010.010.RE‐001 Rev A 

[20]  Signal Processing Strategy to Proceed to the Next Phase WP2‐040.010.030.PLA‐001 RevA 

[21]  Software and Firmware Strategy WP2‐040.200.012‐PLA‐001 Rev A 

   

Page 9: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 9 of 65 

 

3 Overview 

This  document  presents  collates  the  costing  data  presented  in  the  concept  descriptions  for  the 

Signal Processing CoDR  and presents  them  in  a  common  format described  in  the  cost estimation 

‘how to’ document [1].   The emphasis  for the CoDR  is Phase 1 with extensibility to phase 2 of the 

project.  Consequently, costing is considered with reference to three dates 

Base Year ‐ 2007 

Phase 1 Procurement date – 2014 

Phase 1 Software delivery date ‐ 2017 

Phase 2 Procurement date ‐ 2017 

To achieve this the inflation values specified in the costing how to [1] shown in Table 1 are utilised to 

correct for product, service and labour costs 

Index  Value  Time Period of Average  Reference 

PPPI  1.9%  1998‐2009  Industry  producer  prices  index  ‐ 

annual data  ‐  (2005=100) (NACE Rev. 

2) (sts_inpp_a) 

SPPI 

(excl 

telecommunications) 

2.4%  1996‐2009  Service  producer  prices  index  ‐ 

quarterly  data  ‐  (2006=100)  (NACE 

Rev.2) [sts_sepp_q] 

LCI  3.6%  1997‐2008  Labour  cost  index  ‐  Annual  data 

(lc_lci_r1_a) 

Table 1 Indices of Inflation Values for cost estimation 

 The  three  categories  for  inflation defined  for  inflation  rates  available  from  the  Eurostat office of 

statistics are: 

Product Producer Price Index (PPPI) 

This index takes account of price data for the mining, quarrying, manufacturing and industry for the production of products. 

 Service Producer Price Index (SPPI) 

This  index  takes  account  of  the  price  of  rendering  services,  such  as  accountancy,  legal, employment,  transport,  consultancy  etc.  Data  for  the  European  Union  region  is  only available  from 2008‐2009. Given  the volatility of Western economies over  this period and the short time frame of the statistics this data is not suitable for use as an inflation estimate for the SKA. However the UK Government has SPPI data from 1997‐2009. This data has been used to establish a  long term value for  inflation  in this sector and will be used for SKA cost estimates.  Telecommunications  sector  data  has  been  omitted  due  to  the  immaturity  and volatile nature of this sector over the time period of interest. 

Page 10: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 10 of 65 

 

Labour Cost Index (LCI) 

This index takes account of the total cost of employment across the EU zone.  Each concept description has quoted prices and costs applicable  to  the country of origin or  in US dollars. These figures have been taken and converted to Euros using the Exchange rates (based on 7 year average) defined  in  the costing how  to  [1]. An abridged version applicable  to  the documents presented for inclusion in the Signal Processing CoDR document set is presented in Table 1.   

Currency  Exchange Rate (7 year average) 

Australian Dollar  1.70 

Canadian Dollar  1.53 

Pound Sterling  0.73 

US Dollar  1.30 

South African Rand  9.48 

 Table 2 Exchange Rates for use in cost estimation (based on a 7 year average) 

The costing how‐to [1] defines a Basis of Estimate Confidence Level, BECL, numerical rating as defined in Table 3.  

BE #  Description  Documentary Evidence  Minimum  requirement for  confidence  in quantities. 

BECL5 (F) 

Lowest  BE  rating.  Costs  based  on anecdotal  evidence  and  best  guess scenarios.  Undeveloped  specifications and technology under design. 

Expert  opinion ,vendor target  prices  or  historical prices  from  analogous projects. Description  of  scaling  laws used in estimates. 

Concept Design Phase.System  and  Domain Conceptual  Design  Review undertaken. (CoDR) 

BECL4 (F) 

Technical  specifications  in  rough draft stage.  Costs  either  anecdotal  or  best guess.  Quantities  reasonably  well known. All aspects speculative but at a mature  stage of discussion within  the group. Schedules, contracts, risk plans all  in  progress.  Relationships  with potential  suppliers  under development. 

Vendor  written estimates,quotes  requested without  competitive  tender or  historical  prices  from analogous projects. Description  of  scaling  laws used in estimates. 

Definition Design Phase.System  and  Domain Requirements  Review Undertaken. (SRR) 

BECL3 (F) 

Technical  specifications  under  peer review.  Costs  obtained  from  reliable sources  and  reiterated  several  times. Quantities  known  to  high  degree. Designs  finalized  and  agreement reached  on  implementation  modes. Costs  and  methodologies  accepted throughout  the  group. Risk mitigation plan in place awaiting approval. 

Quotes  requested  without competitive  tender,  catalog prices  or  historical  prices from analogous projects. Description  of  scaling  laws used in estimates. 

Preliminary Design Phase.System and Domain Critical Design  review  undertaken. (CDR) 

BECL2 (F) 

Technical  Specifications  finalized. Schedule  of  delivery  finalized. Quantities  finalized.  Contractual arrangements  being  concluded. Variations  unlikely.  Integration  into system  known,  documented  and 

Quotes  for  supply  under competitive tender. The  use  of  scaling  laws  to estimate  costs  is  not acceptable at this stage. 

Detailed Design Phase.Domain  Pre‐production design  review  undertaken. (PR) System  Critical  Design review undertaken. (CDR) 

Page 11: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 11 of 65 

 

costed.  Associated  labour  costs known. Logistics of supply and delivery known and costed. Costs Corroborated by  at  least  one  other  peer  in  the group. Risk mitigation plan approved 

BECL1 (F) 

Highest  BE  rating.  Meets  all  of  the requirements  for  BE2.  Corroborative evidence  from  actual  costs  incurred elsewhere (Precursor) .Supply contract firm. Variation possibilities very limited or  Zero.  Labour  rates  firm  for  12 months. Schedule and Risk quantified. 

Contract signed.The  use  of  scaling  laws  to estimate  costs  is  not acceptable at this stage. 

Fabrication  &  assembly Phase.  Contract  tender quantity. 

 Table 3 Description of the Basis of Estimate Ratings 

At the CoDR all costs are at the lowest BE rating of 5 which is defined as: 

Costs  based on  anecdotal  evidence  and  best  guess  scenarios. Undeveloped  specifications 

and technology under design. 

A complete costing for the Signal Processing is to include: 

Software Development 

Subsystem Hardware costs 

o Component cost 

o Safe Operation 

o Internal M&C 

o Internal Power 

o Internal Software & licences 

o Localised or Internal Temp Control 

o EMC (shielding and resilience) 

o Integrated diagnostics 

o Test, Verification, Validation 

o Internal Integration 

o Spares 

o Repair and rework 

o Quality control 

o NRE development costs 

Page 12: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 12 of 65 

 

o Labour (manufacture & field installation) 

o Simulators 

o Test Equipment 

Hardware Sub‐system Operations costs 

o Maintenance 

o Annual power costs 

o Upgrades 

o Labour 

Within this document each concept  is presented against the above costing  items. The coverage at 

the CoDR is largely confined to component, annual power and NRE costs. The remaining categories 

will  be  populated  and  the  BE  levels  improved  as  the  signal  processing  progresses  through  the 

development phase towards the SRS. 

   

Page 13: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 13 of 65 

 

4 Software Correlator 001 

The  costing  presented  in  this  section  is  for  the  software  correlator  001  concept which  has  been 

extracted from the concept description WP2‐040.200.012‐PLA‐002 Rev A. The concept covers phase 

1 of the SKA only and SKA Memo 130 has been taken as its base line for functionality. The concept 

makes  assumptions with  respect  to  the  interfaces  from  the  dishes  and  Sparse  AA  stations with 

respect  to channelization and network connectivity. The concept assumes no bridging hardware  is 

required between the network from the arrays and the software correlator. This, coupled with the 

assumed achievable processing capability of a GPU card, accounts for the major differences between 

the software correlator concepts.   

The items considered for component costs are detailed in the tables below 

Correlator  Item  Quantity Cost each  Total Cost  Cost  estimate 

base  year 

value 2007 

SKA Dish   Server + 2 x NVidia Maxwell 

GPU 

250  €5k  €1.25M  €1.1M 

Infiniband switch + HCA per 

port 

250  €1k  €0.25M  €0.2M 

Sparse AA 

(430 

beams) 

NVidia Maxwell GPU  2000  €5k  €10M  €8.6M 

Infiniband switch + HCA per 

port 

430  €1k  €0.43M  €0.4M 

  Total  €10M 

Table 4 Software correlator 001 component cost estimates 

The component costs currently do not  include the following Cables, Racking,   Breaker panels, M&C 

nodes and switches, operating systems, infrastructure software and spares. 

No estimates of NRE are currently availabel.      

Page 14: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 14 of 65 

 

4.1 Procurement Method 

The equipment procurement model is Commercial Off The Shelf, COTS.  

4.2 Cost Estimates 

Description of cost  Cost 

Component 

included 

Yes/ No / NA 

Cost 

Estimate 

Base  Year 

Value 2007 

1Reference  to 

Substantiating 

Evidence 

Notes 

Component Cost  Y  €10M  Based  on 

projecting 

manufacturer’s 

current  figures 

to 2015 

Estimates  for 

servers,  GPUs  and 

switch only. 

Safe Operation  Y  €0 

Included  in 

component 

cost 

Manufacturer’s 

data sheets 

COTS  items  are  CE 

marked  and  should 

therefore  be  fit  for 

safe operation 

Internal M&C  N  ‐ ‐ COTS  server  and OS 

provides  most  but 

not  all  of  the 

internal M&C. 

Internal Power  Y  €0 

Included  in 

component 

cost 

Manufacturer’s 

data sheets 

PSUs  integral  to 

servers 

Internal Software & Licences  N  ‐ ‐ Need  to  consider 

whether  open 

source or supported 

Localised or Internal Temp Control  Y  €0 

Included  in 

component 

cost 

Manufacturer’s 

data sheets 

Built  into  COTS 

equipment 

EMC (shielding and resilience)  NA  ‐ Manufacturer’s 

data sheets 

Correlator  room 

provides shielding. 

                                                            1 Links to manfacturer’s current cost and power figures given in Technology roadmap document WP2‐040.030.011‐TD‐001

Page 15: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 15 of 65 

 

Servers  FCC

compliant 

Integrated diagnostics  Y TBC €0 

Included  in 

component 

cost 

Manufacturer’s 

data sheets 

Diagnostics  for 

servers,  switches, 

HCA  &  NICs  inbuilt. 

However  this  may 

not be sufficient 

Test, Verification, Validation  N  ‐ ‐ Not considered yet

Internal Integration  N  ‐ ‐ Not considered yet

Spares  N  ‐ ‐ ARM  model  not 

sufficiently 

developed  to 

calculate this 

Repair and rework  N  ‐ ‐ ARM  model  not 

sufficiently 

developed  to 

calculate this 

Quality control  N  ‐ ‐  

NRE development costs  N  ‐  ‐  

Labour  (manufacture  &  field 

installation) 

N  ‐ Installation  costs 

not yet considered 

Simulators  N  ‐  

Test Equipment  N  ‐  

Lightning protection  N/A ‐ ‐ Lightning  protection 

provided  by  the 

Central  Processing 

facility 

Environmental protection Y  €0  Assume  Correlator 

room  provides 

required 

environment 

Hardware  Sub‐system  Operations 

costs incl: 

   

Maintenance  N  ‐ ‐ Not yet considered

Annual power costs  Y  €1.9M pa  Based  on 

projecting 

manufacturer’s 

Assumes  equipment 

running 100% of the 

time at 1€ per Watt 

Page 16: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 16 of 65 

 

current  figures 

to 2015 

Upgrades  N  ‐ ‐ Not yet considered

Labour  N  ‐ ‐ Not yet considered

Table 5 Cost coverage Software Correlator 001 

5 Software Correlator 002 

The  costing  presented  in  this  section  is  for  the  software  correlator  002  concept which  has  been 

extracted from the concept description WP2‐040.200.012‐PLA‐002 Rev A. The concept covers phase 

1 of the SKA only and SKA Memo 130 has been taken as its base line for functionality. However, it is 

noted that the concept description has deviated from the baseline of 430 beams from the Sparse AA 

and uses  a  figure of  160  beams.  To provide  some  level of  consistency  across  concepts  for other 

technologies a cost figure for the 430 beam case has been derived as well as quoting the 160 beam 

case. 

The items considered for component costs are detailed in the tables below 

Correlator  Item  Quantity Cost each  Total Cost  Cost  estimate 

base  year 

value 2007 

SKA Dish   NVidia Maxwell GPU  272  €2,500  €0.68M  €0.59M 

Mellanox 34 port Infiniband 

switch 

16  €6.5k  €0.104M  €0.9M 

CASPER Roach Unit  125  €5k  €0.625M  €0.54M 

Sparse AA 

(430 

beams) 

NVidia Maxwell GPU  1096  €2,500  €2.7M  €2.3M 

Mellanox  Mellanox 

MIS5022Q‐1BFR  8  port 

Infiniband switch 

430  €1.9k  €0.82M  €0.7M 

CASPER Roach Unit  3870  €5k  €19.35M  €16.9M 

  Total  €22M 

Table 6 SKA Memo 130 compliant correlator component costs 

The component costs currently do not include the following Cables, Breaker panels, M&C nodes and 

switches, operating systems, infrastructure software and spares. 

The NRE  is  limited  to  estimates  of writing  the main  correlation  software  and  does  not  currently 

include estimates for  infrastructure software documentation, verification,  integration, validation or 

management.      

Page 17: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 17 of 65 

 

 

Correlator  Item  Quantity Cost each  Total Cost  Cost  estimate 

base  year 

value 2007 

SKA Dish   NVidia Maxwell GPU  272  €2,500  €0.68M  €0.59M 

Mellanox 34 port Infiniband 

switch 

16  €6.5k  €0.104M  €0.09M 

CASPER Roach Unit  125  €5k  €0.625M  €0.54M 

Sparse AA 

(160 

beams) 

NVidia Maxwell GPU  408  €2,500  €1.02M  €0.88M 

Mellanox  Mellanox 

MIS5022Q‐1BFR  8  port 

Infiniband switch 

160  €1.9k  €0.304M  €0.26M 

CASPER Roach Unit  1440  €5k  €7.2M  €6.2M 

  Total  €10M 

Table 7 Concept 160 beam correlator component costs 

 

5.1 Procurement Method 

The equipment procurement model  is Commercial Off The Shelf, COTS. The CASPER ROACH FPGA 

processing unit is assumed to comply with model. 

   

Page 18: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 18 of 65 

 

5.2 Cost Estimates 

Description of cost  Cost 

Component 

included 

Yes/ No / NA 

Cost 

Estimate 

Base  Year 

Value 2007 

2Reference  to 

Substantiating 

Evidence 

Notes 

Component Cost  Y  €22M 

(480 beams 

Sparse AA) 

€10M 

(160 beams

Sparse AA) 

Based  on 

projecting 

manufacturer’s 

current  figures 

to 2015 

Estimates  for 

servers,  GPUs, 

ROACHs  and 

switches only. 

Safe Operation  Y  €0  Manufacturer’s 

data sheets 

COTS  items  are  CE 

marked  and  should 

therefore  be  fit  for 

safe operation. 

ROACH  units  are 

assumed to conform 

to the COTS model 

Internal M&C  N  ‐ ‐ COTS  server  and OS 

provides  most  but 

not  all  of  the 

internal M&C. 

Internal Power  Y  €0 

Included  in 

component 

cost 

Manufacturer’s 

data sheets 

PSUs  integral  to 

servers 

Internal Software & Licences  N  ‐ ‐ Need  to  consider 

whether  open 

source or supported 

Localised or Internal Temp Control  Y  €0  Manufacturer’s 

data sheets 

Built  into  COTS 

equipment 

EMC (shielding and resilience)  NA  ‐ Manufacturer’s 

data sheets 

Correlator  room 

provides shielding. 

                                                            2 Links to manfacturer’s current cost and power figures given in Technology roadmap document WP2‐040.030.011‐TD‐001

Page 19: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 19 of 65 

 

Servers  FCC

compliant 

Integrated diagnostics  Y TBC €0 

Included  in 

component 

cost 

Manufacturer’s 

data sheets 

Diagnostics  for 

servers  &  NICs 

inbuilt.  However 

this  may  not  be 

sufficient 

Test, Verification, Validation  N  ‐ ‐ Not considered yet

Internal Integration  N  ‐ ‐ Not considered yet

Spares  N  ‐ ‐ ARM  model  not 

sufficiently 

developed  to 

calculate this 

Repair and rework  N  ‐ ‐ ARM  model  not 

sufficiently 

developed  to 

calculate this 

Quality control  N  ‐ ‐  

NRE development costs  Y  €1M  Professional 

Engineer’s 

opinion 

Estimated 10 person 

years 

Labour  (manufacture  &  field 

installation) 

N  ‐ Installation  costs 

not yet considered 

Simulators  N  ‐  

Test Equipment  N  ‐  

Lightning protection  N/A ‐ ‐ Lightning  protection 

provided  by  the 

Central  Processing 

facility 

Environmental protection Y  €0  Assume  Correlator 

room  provides 

required 

environment 

Hardware  Sub‐system  Operations 

costs incl: 

   

Maintenance  N  ‐ ‐ Not yet considered

Annual power costs  Y  €100k pa  Based  on 

projecting 

Assumes  equipment 

running 100% of the 

Page 20: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 20 of 65 

 

manufacturer’s 

current  figures 

to 2015 

time at 1€ per Watt 

Upgrades  N  ‐ ‐ Not yet considered

Labour  N  ‐ ‐ Not yet considered

Table 8 Cost coverage Software Correlator 002 

 

6 GSA Correlator 

The  costing presented  in  this  section  is  for  the Giant  Systolic Array  correlator  concept which has 

been extracted  from  the concept description WP2‐040.050.010‐TD‐001 Rev B. The concept covers 

both phase 1 and phase 2 of the SKA though the main focus is on phase 2.  SKA Memo 130 has been 

taken as its base line for the phase 1 functionality.  

The items considered for component costs are detailed in the tables below 

Correlator  Item  Quantity Cost each  Total Cost  Cost  estimate 

base  year 

value 2007 

SKA Dish  

WBSPF 

3072 ant 

1  GHz  per 

polarisation 

GSA Correlator Board  1008  €5.602k  €5.65M  €4.9M 

Rear connectivity  1008  €118  €0.12M  €0.10M 

Front connectivity  1008  €52  €0.05M  €0.04M 

48U 19” precision rack  24  €654  €0.02M  €0.02M 

Per  rack  network  switch, 

breaker  panel,  power 

cables 

24  €3268  €0.08M  €0.08M 

  Total  €6M 

Table 9 GSA Phase 2 Correlator WBSPF component costs 

   

Page 21: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 21 of 65 

 

 

Correlator  Item  Quantity Cost each  Total Cost  Cost  estimate 

base  year 

value 2007 

SKA Dish 

PAF 

2048 ant 

750 

MHz/pol 

30 beams 

GSA Correlator Board  9600  €5.602k  €53.78M  €46.4M 

Rear connectivity  9600  €118  €1.13M  €1.0M 

Front connectivity  9600  €52  €0.5M  €0.4M 

48U 19” precision rack  184  €654  €0.12M  €0.1M 

Per  rack  network  switch, 

breaker  panel,  power 

cables 

184  €3268  €0.6M  €0.5M 

  Total  €56M 

Table 10 GSA Phase 2 Dish PAF component costs 

Correlator  Item  Quantity Cost each  Total Cost  Cost  estimate 

base  year 

value 2007 

Sparse AA 

2563 stations 

3004MHz/pol 

1000 beams 

GSA Correlator Board  2000  €5.602k  €11.2M  €9.6M 

48U 19” precision rack  42  €654  €0.03M  €0.02M 

Per  rack  network  switch, 

breaker  panel,  power 

cables 

42  €3268  €0.14M  €0.1M 

  Total  €11M 

Table 11 GSA Phase 2 Sparse AA component costs 

   

                                                            3 Phase 2 Sparse AA is 250 stations 4 Sparse AA bandwidth is 350 MHz

Page 22: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 22 of 65 

 

 

Correlator  Item  Quantity Cost each  Total Cost  Cost  estimate 

base  year 

value 2007 

Dense AA 

256 stations 

300MHz/pol 

1000 beams 

GSA Correlator Board  2000  €5.602k  €11.2M   €9.6M 

48U 19” precision rack  42  €654  €0.03M  €0.02M 

Per  rack  network  switch, 

breaker  panel,  power 

cables 

42  €3268  €0.14M  €0.12M 

  Total  €11M 

Table 12 GSA Phase 2 Dense AA component costs 

 

  System Infrastructure  Quantity Cost each  Total Cost  5Cost  estimate 

base  year 

value 2007 

  System  200kW  48VDC 

battery‐backed power plant

27  €0.2M  €5.4M   €4.7M 

Shielded room, cooling and 

power  distribution 

infrastructure 

1  €0.4k  €0.4M  Not  in  the 

scope  of  the 

signal 

processing 

  Total  €5M 

Table 13 GSA concept NREs (not including institute design costs) 

   

                                                            5 3.6% pa PPI

Page 23: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 23 of 65 

 

  NRE Item  Quantity Cost each  Total Cost  6Cost  estimate 

base  year 

value 2007 

  ASIC  1  €5M  €5M   €3.8M 

GSA  and  patch  board 

design and fabrication  

1  €0.4k  €0.4M  €0.3M 

System Infrastructure  1  €0.8M  €0.8M  €.6M 

  Total  €5M 

Table 14 GSA concept NREs (not including institute design costs) 

6.1 Procurement Method 

The GSA correlator is mostly bespoke design including the GSA circuit boards and front and back interconnects.   There is also major activity based on ASIC development. This will involve sub‐contracting a lot of the low level ASIC design to a specialist design house.  COTS equipment is to be used for racking, data and M&C switches and breaker panels    

                                                            6 3.6% pa PPI

Page 24: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 24 of 65 

 

6.2 Cost Estimates Table 15 GSA Board Cost and Power Estimates 

Description of cost  Cost 

Component 

included 

Yes/ No / NA 

Cost 

Estimate 

Base  Year 

Value 2007 

Reference  to 

Substantiating 

Evidence 

Notes 

Component Cost  Y  €89M  Projection  from 

EVLA correlator 

 

Safe Operation  N  ‐  ‐  

Internal M&C  Y  €0 

Included  in 

component 

cost 

‐ M&C  components 

and  network 

included  based  on 

EVLA capability 

Internal Power  Y  €0 

Included  in 

component 

cost 

Projection  from 

EVLA correlator 

48VDC supplies with 

battery backup 

Internal Software & Licences  N  ‐ ‐ Need  to  consider 

whether  open 

source or supported 

Localised or Internal Temp Control  Y  €0  Either  part  of 

component  cost 

(heatsinks)  or 

correlator  room 

(plenum 

cooloing) 

Concept assumes all 

fans  and  provision 

of cooling air flow  is 

a  service  provided 

by  the  correlator 

room 

EMC (shielding and resilience)  N  ‐ Manufacturer’s 

data sheets 

Correlator  room 

provides shielding. 

Cards  to  be 

environmentally 

tested  to  FCC  EMC 

standard 

Integrated diagnostics  Y   €0 

Included  in 

component 

cost 

Read  across 

from  EVLA 

correlator 

GSA  X  board  cost 

breakdown  includes 

M&C  component 

costs  

Page 25: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 25 of 65 

 

Test, Verification, Validation  Y  €0.6M 

 

Read  across 

from  EVLA 

correlator  

Only  partial  ASIC 

RTL  development 

and  test.    Other 

figures  available  in 

concept  description 

in  terms of duration 

but  not  effort  or 

cost 

Internal Integration  N  ‐ ‐ Not considered yet

Spares  N  ‐ ‐ ARM  model  not 

sufficiently 

developed  to 

calculate this 

Repair and rework  N  ‐ ‐ ARM  model  not 

sufficiently 

developed  to 

calculate this 

Quality control  N  ‐ ‐  

NRE development costs  Y  €5M  Professional 

Engineer’s 

opinion  based 

on  read  across 

from  EVLA 

correlator 

Doesn’t  include 

institute  design 

costs. 

Labour  (manufacture  &  field 

installation) 

N  ‐ Installation  costs 

not yet considered 

Simulators  N  ‐  

Test Equipment  N  ‐  

Lightning protection  N/A ‐ ‐ Lightning  protection 

provided  by  the 

Central  Processing 

facility 

Environmental protection Y  €0  Assume  Correlator 

room  provides 

required 

environment 

Hardware  Sub‐system  Operations 

costs incl: 

   

Maintenance  N  ‐ ‐ Not yet considered

Page 26: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 26 of 65 

 

Annual power costs  Y  €6.7M pa 

All Phase 2  

 

Projection  from 

EVLA correlator 

Assumes  equipment 

running 100% of the 

time at 1€ per Watt 

Includes  power 

plant  efficiency  and 

cooling 

Excludes  F  part  of 

correlator 

Upgrades  N  ‐ ‐ Not yet considered

Labour  N  ‐ ‐ Not yet considered

Table 16 Cost coverage GSA Correlator 

 

7 ASKAP  Style  Correlator 

The  costing  presented  in  this  section  is  for  the  ASKAP  style  correlator  concept which  has  been 

extracted from two concept descriptions: 

Phase  1 : WP2‐040.060.010‐TD‐002  

Phase 2:  WP2‐040.060.010‐TD‐001[8] 

SKA Memo 130  has been taken as its base line for the phase 1 functionality.  

The items considered for component costs are detailed in the tables below 

   

Page 27: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 27 of 65 

 

Correlator  Item  Quantity Cost each  Total Cost  Cost  estimate 

base  year 

value 2007 

SKA1 Dish  

 

FPGA ATCA Board 

(4 FPGAs per board) 

32  €6k  €0.197M  €0.2M 

ATCA Shelf   2  €8k  €0.016M  €0.01M 

48VDC Power   1  €4k  €0.004M  €0.01M 

SFP+ modules  500  €77  €0.04M  €0.03M 

SKA1 

Sparse AA 

480 beams 

Mid‐size FPGAs   320  €0.8k  €0.26M  €0.3M 

Pizza box enclosure + PSUs 

+ connector panel 

320  €1.5k  €0.48M  €0.2M 

10 G bps optical link7  16,000  €80  €1.3M  €1.1M 

  Total  €2M 

Table 17 ASKAP Style  Phase 1 Correlator component costs 

 

   

                                                            7 28 Gbps links could be used to reduce Sparse AA SKA1 correlation to under 1.5 M Euro re 2007

Page 28: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 28 of 65 

 

Correlator  Item  Quantity Cost each  Total Cost  Cost  estimate 

base  year 

value 2007 

 Dish  

WBSPF  

+ PAF 

 

ATCA Shelf WBSPF 

(filterbank) 

47  €150k  €7.1M  €6.1M 

ATCA Shelf PAF 

(filterbank) 

11  €150k  €1.65M  €1.4M 

ATCA Shelf Correlator  242  €150k  €36.3M  €31.3M 

100 G bps Fibre links  11,000  €770  €8.5M  €7.3M 

Aperture 

Array 

Sparse 

+Dense 

ATCA  Shelf  AA  hi  

(correlator) 

90  €150k  €13.5M  €11.6M 

ATCA  Shelf    AA  lo 

(correlator) 

50  €150k  €7.5M  €6.5M 

ATCA  Shelf    AA  hi+lo 

(correlator) 

120  €150k  €18M  €15.5M 

100 G bps Fibre links  50,000  €770  €39M  €33.6M 

  Total  €113M 

Table 18 ASKAP Style  Phase 2 Correlator component costs 

The  component  costs  do  not  include  the  48VDC  power  supplies,  cabinets,  cable  management, 

breaker  panels, M&C  network  and  processing  loads.  The  optical  cross  connect  required  for  AA 

correlators is also not included. 

No  figures  for NRE are provided. The most  significant of  these would be  for   ASIC correlator chip 

development.   

7.1 Procurement Method 

The ASKAP correlator is mostly bespoke design including the processing circuit boards and Rear Transition Modules for optical interconnect.   There is also major activity based on ASIC development for the phase2 implementation. This will involve sub‐contracting a lot of the low level ASIC design to a specialist design house.  

Page 29: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 29 of 65 

 

The use of the ATCA standard simplifies the effort required for card design as common outlines are used.   The mechanical aspects of the implementation including shelf, cabinet and air cooling largely fit the COTS procurement profile. However, the pizza box arrangement suggested as part of the proposed SKA1 solution may be bespoke. 

7.2 Cost Estimates 

Description of cost  Cost 

Component 

included 

Yes/ No / NA 

Cost 

Estimate 

Base  Year 

Value 2007 

Reference  to 

Substantiating 

Evidence 

Notes 

Component Cost  Y  €2M     SKA1  Projection  from 

ASKAP 

correlator 

FPGA solution SKA1

ASIC solution SKA2 €113M SKA2 

Safe Operation  N  ‐  ‐  

Internal M&C  Y  €0 

Included  in 

component 

cost 

‐ M&C  components 

and  network 

included  based  on 

ASKAP capability 

Internal Power  Y            SKA1 €0 

Included  in 

component 

cost 

Projection  from 

ASKAP 

correlator 

48VDC supplies with 

battery backup 

N            SKA2 ‐  ‐

Internal Software & Licences  N  ‐ ‐ Need  to  consider 

whether  open 

source or supported 

Localised or Internal Temp Control  Y  €0  Either  part  of 

component  cost 

(heatsinks)  or 

correlator  room 

(plenum 

cooloing) 

Concept  assumes 

ATCA  rack  including  

fans.  Provision  of 

cooling  ambient  air 

is a service provided 

by  the  correlator 

room 

EMC (shielding and resilience)  N  ‐ Manufacturer’s 

data sheets 

Correlator  room 

provides shielding. 

Cards  to  be 

Page 30: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 30 of 65 

 

environmentally 

tested  to  FCC  EMC 

standard 

Integrated diagnostics  Y   €0 

Included  in 

component 

cost 

Read  across 

from  ASKAP 

correlator 

technology 

 

Test, Verification, Validation  N  ‐ ‐  

Internal Integration  N  ‐ ‐ Not considered yet

Spares  N  ‐ ‐ ARM  model  not 

sufficiently 

developed  to 

calculate this 

Repair and rework  N  ‐ ‐ ARM  model  not 

sufficiently 

developed  to 

calculate this 

Quality control  N  ‐ ‐  

NRE development costs  N  ‐  ‐  

Labour  (manufacture  &  field 

installation) 

N  ‐ ‐ Installation  costs 

not yet considered 

Simulators  N  ‐ ‐  

Test Equipment  N  ‐ ‐  

Lightning protection  N/A ‐ ‐ Lightning  protection 

provided  by  the 

Central  Processing 

facility 

Environmental protection Y  €0  Assume  Correlator 

room  provides 

required 

environment 

Hardware  Sub‐system  Operations 

costs incl: 

   

Maintenance  N  ‐ ‐ Not yet considered

Page 31: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 31 of 65 

 

Annual power costs  N  SKA1 

 

 

Projection  from 

ASKAP 

correlator 

Assumes  equipment 

running 100% of the 

time at 1€ per Watt 

Does  not  Include 

power  plant 

efficiency  and 

cooling 

Y  SKA2 

€2.7 M pa8 

Upgrades  N  ‐ ‐ Not yet considered

Labour  N  ‐ ‐ Not yet considered

Table 19 Cost coverage ASKAP Style Correlator SKA1 and SKA2 

   

                                                            8 Estimated ASIC dissipation only

Page 32: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 32 of 65 

 

8 Uniboard based  Correlator 

The  costing presented  in  this  section  is  for  the phase 1 UNIBOARD  correlator  concept which has 

been extracted  from  the concept descriptions WP2‐040.070.010‐TD‐001. SKA Memo 130 has been 

taken as its base line for the phase 1 functionality.  

The items considered for component costs are detailed in the tables below 

 

Correlator  Item  Quantity Cost each  Total Cost  Cost  estimate 

base  year 

value 2007 

SKA1 Dish  Uniboard Tier 1  16  €10k  €0.16M  €0.14M 

Unibord Tier 2  16  €10k  €0.16M  €0.14M 

Unibord Tier 3  64  €10k  €0.64M  €0.55M 

SKA1 

Sparse AA 

480 beams 

Uniboard   760  €10k  €7.6M  €6.55M 

  Total  €7M 

Table 20 Uniboard  Phase 1 Correlator component costs 

 The component costs are purely limited to the processing boards and do not  include racks,  48VDC 

power supplies, backplane,  cabinets, cables, cable management, breaker panels, M&C network and 

processing loads.  

The quantities detailed  in Table 20 have taken the 2009 Uniboard quantities and scaled them by a 

factor of 4 to allow for two future generations of FPGA and Uniboard before 2015. 

No figures for NRE are provided.   

8.1 Procurement Method 

The  Uniboard    correlator  is  a  bespoke  design  requiring  the  documentation  and  drawing  set associated with design activities  for the processing circuit boards, backplane and shelf metalwork.      

Page 33: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 33 of 65 

 

8.2 Cost Estimates 

Description of cost  Cost 

Component 

included 

Yes/ No / NA 

Cost 

Estimate 

Base  Year 

Value 2007 

Reference  to 

Substantiating 

Evidence 

Notes 

Component Cost  Y  €7M       Read  across 

from  current 

Uniboard 

projects  

Altera FPGA solution 

SKA1 

 

Safe Operation  N  ‐  ‐  

Internal M&C  Y  €0 

Included  in 

component 

cost 

‐  

Internal Power  N  ‐ ‐  

Internal Software & Licences  N  ‐ ‐ Need  to  consider 

whether  open 

source or supported 

Localised or Internal Temp Control  N  ‐ ‐ No cost provided for 

local cooling. 

Concept  assumes 

provision  of  cooling 

ambient  air  is  a 

service  provided  by 

the correlator room. 

EMC (shielding and resilience)  N  ‐ ‐ Correlator  room 

provides shielding. 

Cards  to  be 

environmentally 

tested  to  FCC  EMC 

standard 

Integrated diagnostics  Y   €0 

Included  in 

Read  across 

from  existing 

 

Page 34: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 34 of 65 

 

component 

cost 

Uniboard design 

Test, Verification, Validation  N  ‐ ‐  

Internal Integration  N  ‐ ‐ Not considered yet

Spares  N  ‐ ‐ ARM  model  not 

sufficiently 

developed  to 

calculate this 

Repair and rework  N  ‐ ‐ ARM  model  not 

sufficiently 

developed  to 

calculate this 

Quality control  N  ‐ ‐  

NRE development costs  N  ‐  ‐  

Labour  (manufacture  &  field 

installation) 

N  ‐ ‐ Installation  costs 

not yet considered 

Simulators  N  ‐ ‐  

Test Equipment  N  ‐ ‐  

Lightning protection  N/A ‐ ‐ Lightning  protection 

provided  by  the 

Central  Processing 

facility 

Environmental protection Y  €0  Assume  Correlator 

room  provides 

required 

environment 

Hardware  Sub‐system  Operations 

costs incl: 

   

Maintenance  N  ‐ ‐ Not yet considered

Annual power costs  N  €300k 

 

 

Projection  from 

current 

Uniboard 

projects 

Assumes  equipment 

running 100% of the 

time at 1€ per Watt 

Does  not  Include 

power  supply 

efficiency  and 

cooling 

Y   

Page 35: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 35 of 65 

 

Upgrades  N  ‐ ‐ Not yet considered

Labour  N  ‐ ‐ Not yet considered

Table 21 Cost coverage Uniboard Correlator for SKA1 

 

9 Casper  Correlator 

The costing presented  in  this section  is  for  the phase 1 Casper correlator concept which has been 

extracted from the concept descriptions WP2‐040.080.010‐TD‐001. SKA Memo 130 has been taken 

as its base line for the phase 1 functionality.  

The items considered for component costs are detailed in the tables below 

Correlator  Item  Quantity Cost each  Total Cost  Cost  estimate 

base  year 

value 2007 

SKA1 Dish  ROACHn  2548  €4.8k  €12.2M  €10.5M 

Data Switch 2752 port  1  €4.2M  €4.2M  €3.6M 

Control Switch 2638 port  1  €0.1M  €0.64M  €0.55M 

M&C Servers  82  €7.8k  €0.63M  €0.54M 

Racks  56  €1.9k  €0.11M  €0.09M 

SKA1 

Sparse AA 

480 beams 

ROACHn  7680  €4.8k  €37M  €31.9M 

Data Switch 77 port  480  €0.12M  €57M  €49M 

Control Switch 26 port  480  €0.001M  €0.48M  €0.4M 

M&C Servers  80  €7.8k  €0.624M  €0.5M 

Racks  240  €1.9k  €0.46M  €0.4M 

  Total  €98M 

Table 22 CASPER  Phase 1 Correlator component costs 

 The component costs are purely limited to the processing boards and do not  include racks,  48VDC 

power supplies, backplane,  cabinets, cables, cable management, breaker panels, M&C network and 

processing loads.  

Page 36: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 36 of 65 

 

The quantities detailed  in Table 20 have taken the 2009 Uniboard quantities and scaled them by a 

factor of 4 to allow for two future generations of FPGA and Uniboard before 2015. 

No figures for NRE are provided.   

9.1 Procurement Method 

The equipment procurement model  is Commercial Off The Shelf, COTS. The CASPER ROACH FPGA 

processing unit is assumed to comply with model. 

9.2 Cost Estimates 

Description of cost  Cost 

Component 

included 

Yes/ No / NA 

Cost 

Estimate 

Base  Year 

Value 2007 

Reference  to 

Substantiating 

Evidence 

Notes 

Component Cost  Y  €98M       Projection 

based  on  read 

across  from 

MeerKat project  

  

Safe Operation  Y TBC ‐  ‐ COTS  items  are CE 

marked  and  should 

therefore  be  fit  for 

safe operation. 

ROACH  unit  safe 

operation TBC 

Internal M&C  N  ‐ ‐ COTS  server  and OS 

provides  most  but 

not  all  of  the 

internal M&C. 

Internal Power  Y  €0 

Included  in 

component 

cost 

Manufacturer’s 

data  sheets  + 

ROACH 

documentation 

TBC 

PSUs  integral  to 

servers  and  ROACH 

unit 

Internal Software & Licences  N  ‐ ‐ Need  to  consider 

whether  open 

source or supported 

Localised or Internal Temp Control  Y  €0 

Included  in 

component 

Manufacturer’s 

data  sheets and 

ROACH 

documentation 

Built  into  COTS 

equipment  and 

ROACH unit 

Page 37: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 37 of 65 

 

cost 

EMC (shielding and resilience)  Y  ‐ ‐ Correlator  room 

provides shielding. 

Servers  FCC 

compliant 

ROACH  box  EMC 

qualified 

Integrated diagnostics  Y  TBC €0 

Included  in 

component 

cost 

Manufacturer’s 

data sheets 

ROACH 

documentation 

Diagnostics  for 

servers,  switches, 

NICs  inbuilt. 

However  this  may 

not be sufficient 

Test, Verification, Validation  N  ‐ ‐ Not considered yet

Internal Integration  N  ‐ ‐ Not considered yet

Spares  N  ‐ ‐ ARM  model  not 

sufficiently 

developed  to 

calculate this 

Repair and rework  N  ‐ ‐ ARM  model  not 

sufficiently 

developed  to 

calculate this 

Quality control  N  ‐ ‐  

NRE development costs  Y  €2.3M 

 

Read  across 

from MeerKat 

Does  not  include 

ROACH 

:development is part 

of  the  CASPER 

community 

Labour  (manufacture  &  field 

installation) 

N  ‐ ‐ Installation  costs 

not yet considered 

Simulators  N  ‐ ‐  

Test Equipment  N  ‐ ‐  

Lightning protection  N/A ‐ ‐ Lightning  protection 

provided  by  the 

Central  Processing 

facility 

Environmental protection Y  €0  Assume  Correlator 

Page 38: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 38 of 65 

 

room  provides 

required 

environment 

Hardware  Sub‐system  Operations 

costs incl: 

   

Maintenance  N  ‐ ‐ Not yet considered

Annual power costs  y  €2.8M 

 

 

Projection  from 

Meerkat 

Assumes  equipment 

running 100% of the 

time at 1€ per Watt 

Does  not  Include 

power  supply 

efficiency  and 

cooling 

Upgrades  N  ‐ ‐ Not yet considered

Labour  N  ‐ ‐ Not yet considered

Table 23 Cost coverage CASPER Correlator for SKA1 

   

Page 39: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 39 of 65 

 

10 Minimum Power ASIC  Correlator 

The  ASIC  based  Processing  for  Minimum  Power  Consumption  concept  is  documented  in 

WP2‐040.090.010‐TD‐001.  

This  document  has  a  focus  on  the  optimisation  of  power  consumption  through  analysis  of  ASIC 

architecture. It makes no attempt to provide costs.  

 

11 SKADS based  Correlator 

The  costing presented  in  this  section  is  for  the phase 2 AA Correlator  System  concept which has 

been extracted from the concept descriptions WP2‐040.040.010‐TD‐001.   

The items considered for component costs are detailed in the tables below 

Correlator  Item  Quantity Cost each  Total Cost  Cost  estimate 

base  year 

value 2007 

SKA2  

Dense AA  

Correlator boards 

(8 per shelf) 

1680  €8k  €13.4M  €11.6M 

I/P boards 

(16 per shelf) 

3360  €9k  €30M  €25.9M 

Backplane  210  €2k  €0.42M  €0.36M 

Shelf Mechanics  210  €1k  €0.21M  €0.18M 

Rack Mechanics 

(3 shelves per rack) 

70  €1k  €0.07M  €0.06M 

  Total  €38M 

Table 24 AA Correlator Phase 2 component costs 

 The component costs do not include, cables, cable management, breaker panels, M&C network and 

M&C processing nodes.  

No figures for NRE are provided.   

11.1 Procurement Method 

The equipment procurement model is bespoke design for processing boards and shelf metal work. 

The type of processing node is not identified in the concept 

Page 40: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 40 of 65 

 

11.2 Cost Estimates 

Description of cost  Cost 

Component 

included 

Yes/ No / NA 

Cost 

Estimate 

Base  Year 

Value 2007 

Reference  to 

Substantiating 

Evidence 

Notes 

Component Cost  Y  €38M       Professional 

opinion 

 Dense AA correlator 

only 

Safe Operation  N  ‐  ‐  

Internal M&C  N  ‐ ‐ . 

Internal Power  Y  €0 

Included  in 

component 

cost 

 

Internal Software & Licences  N  ‐ ‐ Need  to  consider 

whether  open 

source or supported 

Localised or Internal Temp Control  N  ‐ ‐  

EMC (shielding and resilience)  Y  ‐ ‐ Correlator  room 

provides shielding. 

Design  to  be  EMC 

tested  for  FCC 

compliancy 

Integrated diagnostics  Y   €0 

Included  in 

component 

cost 

 

Test, Verification, Validation  N  ‐ ‐ Not considered yet

Internal Integration  N  ‐ ‐ Not considered yet

Spares  N  ‐ ‐ ARM  model  not 

sufficiently 

developed  to 

calculate this 

Repair and rework  N  ‐ ‐ ARM  model  not 

sufficiently 

Page 41: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 41 of 65 

 

developed  to 

calculate this 

Quality control  N  ‐ ‐  

NRE development costs  N  ‐ ‐  

Labour  (manufacture  &  field 

installation) 

N  ‐ ‐ Installation  costs 

not yet considered 

Simulators  N  ‐ ‐  

Test Equipment  N  ‐ ‐  

Lightning protection  N/A ‐ ‐ Lightning  protection 

provided  by  the 

Central  Processing 

facility 

Environmental protection Y  €0  Assume  Correlator 

room  provides 

required 

environment 

Hardware  Sub‐system  Operations 

costs incl: 

   

Maintenance  N  ‐ ‐ Not yet considered

Annual power costs  y  €1.0M 

 

 

Professional 

opinion 

Assumes  equipment 

running 100% of the 

time at 1€ per Watt 

Does  not  Include 

power  supply 

efficiency  and 

cooling 

Upgrades  N  ‐ ‐ Not yet considered

Labour  N  ‐ ‐ Not yet considered

Table 25 Cost coverage Dense AA  Correlator for SKA2 

   

Page 42: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 42 of 65 

 

12 Central Beamformer 

The  costing presented  in  this  section  is  for  the SKA Central Beamformer  concept which has been 

extracted  from  the  concept  description  WP2‐040.110.010‐TD‐001  Rev  A.  The  concept  covers 

beamforming across the central 5km diameter which  is applicable  for both phase1 and phase 2 of 

the  SKA  for  single  pixel  feed  and  Sparse  AA  receptor  technologies.  Consideration  is  given  to 

beamforming PAF and Dense AA which are applicable to phase 2. SKA Memo 130 has been taken as 

its base line for the phase 1 functionality.  

The items considered for component costs for Phase 1 are detailed in the tables below: 

Correlator  Item  Quantity Cost each  Total Cost  Cost  estimate 

base  year 

value 2007 

SKA Dish  

Single  Pixel 

Feed 

250 ant 

1  GHz  per 

polarisation, 

12  pol’d 

beams 

Beamformer  FPGA  (Stratix‐

V 5SGSD6 est $5k9 ea); 256 

ants, 75 MHz/band‐slice, 12 

pol’d beams/FPGA  

14  €3500  €49k  €42.2k 

COTS switch  N/A:  beamformer  chips  reside  on  the  correlator 

board. 

Front connectivity  N/A:  beamformer  chips  reside  on  the  correlator 

board. 

48U Pony Crate  N/A:  beamformer  chips  reside  on  the  correlator 

board. 

Per  rack  network  switch, 

breaker  panel,  power 

cables 

N/A:  beamformer  chips  reside  on  the  correlator 

board. 

  Total  €42k 

Table 26 Central Beamformer SPF component costs 

   

                                                            9 This is a guess based on rough previous generation pricing. Hardcopy devices could be much less, depending on volume, and with a modest NRE.

Page 43: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 43 of 65 

 

Correlator  Item  Quantity Cost each  Total Cost  Cost  estimate 

base  year 

value 2007 

Sparse AA 

50 stations 

380 

MHz/pol 

(60  pol’d 

beams  per 

beam= 

480x60 

=28,800 

beams) 

 

Band/Slice  Beamformer  

Board    (Stratix‐V  5SGSD6 

est.  $5k  ea);  50  ants,  75 

MHz/band‐slice,  60  pol’d 

beams/FPGA. 

2400  €3500  €8.4M  €7.2M 

COTS switch  N/A:  beamformer  chips  reside  on  the  correlator 

board. 

Front connectivity  N/A:  beamformer  chips  reside  on  the  correlator 

board. 

48U Pony Crate  N/A:  beamformer  chips  reside  on  the  correlator 

board. 

Per  rack  network  switch, 

breaker  panel,  power 

cables 

N/A:  beamformer  chips  reside  on  the  correlator 

board. 

  Total  €7.2M 

Table 27 Central Beamformer SparseAA component costs 

 

For SKA Phase 2, the minimum Central Beamformer  implementation shown  in [25]  indicates a cost 

and  power  that  is  ~1/32nd  the  cost  of  the  X‐part  of  the  correlator.    If many more  beams  are 

generated, perhaps  full primary‐beam  coverage,  then  the Central Beamformer  could be  ~1/2  the 

cost  of  the  X‐part  of  the  correlator  (refer  to  section  6.1  of  [25]).    Further  Central  Beamformer 

requirements  definition  (likely  requiring  iteration  of Non‐Visibility  Computing  cost  and  power)  is 

required before better estimates can be generated. 

   

Page 44: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 44 of 65 

 

12.1 Procurement Method 

The  Central Beamformer , for Phase 1, will likely use correlator board infrastructure, provided that the number of beams is as assumed in the previous section.  Therefore there is only incremental cost in designing beamformer chips on correlator boards.  

12.2 Cost Estimates  

Description of cost  Cost 

Component 

included 

Yes/ No / NA 

Cost 

Estimate 

Base  Year 

Value 2007 

Reference  to 

Substantiating 

Evidence 

Notes 

Component Cost  y  €7.3M   

Safe Operation  N  ‐  ‐  

Internal M&C  Y  €0 

Included  in 

component 

cost 

‐ M&C  components 

and  network 

included  based  on 

EVLA capability 

Internal Power  Y  €0 

Included  in 

component 

cost 

Projection  from 

EVLA correlator 

48VDC supplies with 

battery backup 

Internal Software & Licences  N  ‐ ‐ Need  to  consider 

whether  open 

source or supported 

Localised or Internal Temp Control  Y  €0  Either  part  of 

component  cost 

(heatsinks)  or 

correlator  room 

(plenum 

cooling) 

Concept assumes all 

fans  and  provision 

of cooling air flow  is 

a  service  provided 

by  the  correlator 

room 

EMC (shielding and resilience)  N  ‐ Manufacturer’s 

data sheets 

Correlator  room 

provides shielding. 

Cards  to  be 

environmentally 

tested  to  FCC  EMC 

standard 

Integrated diagnostics  Y   €0  Read  across 

from  EVLA 

GSA  X  board  cost 

breakdown  includes 

Page 45: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 45 of 65 

 

Included  in 

component 

cost 

correlator M&C  component 

costs  

Test, Verification, Validation  Y  €0.5M 

 

Read  across 

from  EVLA 

correlator  

Only  partial  ASIC 

RTL  development 

and  test.    Other 

figures  available  in 

concept  description 

in  terms of duration 

but  not  effort  or 

cost 

Internal Integration  N  ‐ ‐ Not considered yet

Spares  N  ‐ ‐ ARM  model  not 

sufficiently 

developed  to 

calculate this 

Repair and rework  N  ‐ ‐ ARM  model  not 

sufficiently 

developed  to 

calculate this 

Quality control  N  ‐ ‐  

NRE development costs  N  ‐  Part  of  X‐Correlator 

boards. 

Labour  (manufacture  &  field 

installation) 

N  ‐ Installation  costs 

not yet considered 

Simulators  N  ‐  

Test Equipment  N  ‐  

Lightning protection  N/A ‐ ‐ Lightning  protection 

provided  by  the 

Central  Processing 

facility 

Environmental protection Y  €0  Assume  Correlator 

room  provides 

required 

environment 

Hardware  Sub‐system  Operations 

costs incl: 

   

Maintenance  N  ‐ ‐ Not yet considered

Page 46: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 46 of 65 

 

Annual power costs  Y  €0.2M pa10 

All Phase 2  

 

Projection  from 

EVLA correlator 

Assumes  equipment 

running 100% of the 

time at 1€ per Watt 

Includes  power 

plant  efficiency  and 

cooling 

Excludes  F  part  of 

correlator 

Upgrades  N  ‐ ‐ Not yet considered

Labour  N  ‐ ‐ Not yet considered

Table 28 Cost coverage Central Beamformer 

   

                                                            10 One thirty second of the X correlator power

Page 47: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 47 of 65 

 

13 Uniboard based Station Beamformer 

The  costing  presented  in  this  section  is  for  the  phase  1 UNIBOARD  station  beamformer  concept 

which has been extracted  from  the concept description WP2‐040.070.010‐TD‐001. SKA Memo 130 

has been taken as its base line for the phase 1 functionality.  

The items considered for component costs are detailed in the tables below 

 

Correlator  Item  Quantity11 Cost each  Total Cost  Cost  estimate 

base  year 

value 2007 

SKA1 

Sparse AA 

480 beams 

Uniboard   52  €10k  €0.5M  €0.4M 

  Total 

50 

stations 

€22M 

Table 29 Uniboard  Station Beamformer component costs 

 The component costs are purely limited to the processing boards and do not  include racks,  48VDC 

power supplies, backplane,  cabinets, cables, cable management, breaker panels, M&C network and 

processing loads.  

The quantities detailed  in Table 20 have taken the 2009 Uniboard quantities and scaled them by a 

factor of 4 to allow for two future generations of FPGA and Uniboard before 2015. 

No figures for NRE are provided.   

13.1 Procurement Method 

The Uniboard   Station Beamformer  is a bespoke design  requiring  the documentation and drawing set  associated  with  design  activities    for  the  processing  circuit  boards,  backplane  and  shelf metalwork.      

                                                            11 Quantity per station

Page 48: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 48 of 65 

 

13.2 Cost Estimates 

Description of cost  Cost 

Component 

included 

Yes/ No / NA 

Cost 

Estimate 

Base  Year 

Value 2007 

Reference  to 

Substantiating 

Evidence 

Notes 

Component Cost 50 stations  Y  €22M       Read  across 

from  current 

Uniboard 

projects  

Altera FPGA solution 

SKA1 

 

Safe Operation  N  ‐  ‐  

Internal M&C  Y  €0 

Included  in 

component 

cost 

‐  

Internal Power  N  ‐ ‐  

Internal Software & Licences  N  ‐ ‐ Need  to  consider 

whether  open 

source or supported 

Localised or Internal Temp Control  N  ‐ ‐ No cost provided for 

local cooling. 

Concept  assumes 

provision  of  cooling 

ambient  air  is  a 

service  provided  by 

the  beamformer 

equipment housing. 

EMC (shielding and resilience)  N  ‐ ‐ Beamformer 

equipment  housing 

provides shielding. 

Cards  to  be 

environmentally 

tested  to  FCC  EMC 

standard 

Page 49: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 49 of 65 

 

Integrated diagnostics  Y   €0 

Included  in 

component 

cost 

Read  across 

from  existing 

Uniboard design 

 

Test, Verification, Validation  N  ‐ ‐  

Internal Integration  N  ‐ ‐ Not considered yet

Spares  N  ‐ ‐ ARM  model  not 

sufficiently 

developed  to 

calculate this 

Repair and rework  N  ‐ ‐ ARM  model  not 

sufficiently 

developed  to 

calculate this 

Quality control  N  ‐ ‐  

NRE development costs  N  ‐  ‐  

Labour  (manufacture  &  field 

installation) 

N  ‐ ‐ Installation  costs 

not yet considered 

Simulators  N  ‐ ‐  

Test Equipment  N  ‐ ‐  

Lightning protection  N/A ‐ ‐ Lightning  protection 

provided  by  the 

Central  Processing 

facility 

Environmental protection Y  €0  Assume 

Beamformer 

housing  provides 

required 

environment 

Extended 

temperature  range 

components  

Hardware  Sub‐system  Operations 

costs incl: 

   

Maintenance  N  ‐ ‐ Not yet considered

Page 50: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 50 of 65 

 

Annual power costs 

50 Stations 

y  €780k 

 

 

Projection  from 

current 

Uniboard 

projects 

Assumes  equipment 

running 100% of the 

time at 1€ per Watt 

Does  not  Include 

power  supply 

efficiency  and 

cooling 

Upgrades  N  ‐ ‐ Not yet considered

Labour  N  ‐ ‐ Not yet considered

Table 30 Cost coverage Uniboard Station Beamformer   

Page 51: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 51 of 65 

 

14 Station Beamformer (ASIC) 

The costing how‐to strategy [1] provides a comprehensive list of items to be included in the overall 

costing. However, due to the relative uncertainty  in the architecture of the station processing,  it  is 

difficult  to provide an accurate estimate of  the  cost, but based on a  tile‐system with a  staggered 

interleaved approach of time‐domain and frequency domain beamforming as explained in ref [32]. 

Using the baseline system description of Memo 125 and Memo 130, the cost estimates below are 

for an SKA‐1 with 50 stations each containing 11200 antennas and producing 480 beams. 

14.1 Procurement Method 

The  procurement  model  for  the  Station  Processing  is  a  hybrid  between  standard  Off‐the‐Shelf 

Components, COTS and custom hardware. Whilst making for a relatively complex supply chain, this 

provides the cheapest (in terms of power and cost) solution. 

14.2 Hybrid ASIC and FPGA Beamformer 

1 Tile processing board can handle:    64 (x2‐pol) antennas  i.e 1.28 Tbit/s  

1 Tile processing board contains:    32‐ASIC(s) each with ≈500 GOP/s and 80 Gbit/s B/W 

1 Tile processor outputs:      32 Gbit/s (selectable digitially) 

There is 1 station processing board per tile processing board for a total of ≈ 200 station boards and 

≈800 CX‐4 cables entering the bunker 

Each rack contains 10‐shelves which each contain 8 CX‐4 cables 

   

Page 52: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 52 of 65 

 

Station 

Beamformer 

Item  Quantity Cost each  Total Cost  Cost  estimate 

base  year 

value 2007 

SKA1 

Sparse AA  

Front‐End  ASIC  in  tile 

processor 

3000  €8  €0.023M  €0.02M 

Tile Processing board  200  €769  €0.15M  €0.18M 

Station  Processing  Board 

(including backplane) 

200  €769  €0.15M  €0.13M 

CX4‐Cables  1000  €8  €0.01M  €0.01M 

Station Processing Rack  10  €1k  €0.01M  €0.01M 

Infrastructure/Cooling  1       

  Total  €0.3M 

Table 31 Component cost breakdown of single station processing 

 

Station 

Beamformer 

Item  Quantity Power 

Consumption

each 

Total  

Power 

Consumption 

Cost estimate 

base  year 

value 2007 

SKA1 

Sparse AA  

Front‐End  ASIC  in  tile 

processor 

3000  80W  240kW  €0.2M 

Tile Processing board  200  20W 

(additional 

to ASIC) 

15kW  €0.01M 

Station  Processing  Board 

(including backplane) 

200  100W  20kW  €0.02M 

CX4‐Cables  1000  0W    €0.0M 

Station Processing Rack  10    100kW  €0.09M 

Infrastructure/Cooling  1    100kW  €0.09M 

  Total   €0.2M 

Table 32 Power consumption of single station processing 

Page 53: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 53 of 65 

 

14.3 Cost Estimates 

Description of cost  Cost 

Component 

included 

Yes/ No / NA 

Cost 

Estimate 

Base  Year 

Value 2007 

Reference  to 

Substantiating 

Evidence 

Notes 

Subsystem Hardware Costs incl of:     

Component Cost  Y  €15M  Professional 

Opinion 

Refer  below  for 

breakdown cost 

Safe Operation  N  ‐ ‐  

Internal M&C  Y  Included  in 

component 

cost 

 

Internal Power  N  ‐ ‐  

Internal Software & Licences  N  ‐ ‐ Need  to  consider 

university licenses 

Localised or Internal Temp Control  N  ‐‐ ‐  

EMC (shielding and resilience)  Y  Included  in 

component 

cost 

 

Integrated diagnostics  Y  Included  in 

component 

cost 

 

Test, Verification, Validation  N   

Internal Integration  N   

Spares  Y   

Repair and rework  N   

Quality control  N   

NRE development costs  N   

Labour  (manufacture  &  field 

installation) 

N   

Simulators  N   

Test Equipment  N   

Page 54: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 54 of 65 

 

Lightening protection  Y  Included  in 

component 

cost 

 

Environmental protection Y  Included  in 

component 

cost 

 

Hardware  Sub‐system  Operations 

costs incl: 

   

Maintenance  N   

Annual power costs 

50 stations 

  €10M  As  projected 

from  simple 

power 

calculation 

 

Upgrades  N   

Labour  N   

Table 33 Cost Coverage of Station Processing for SKA‐1 

 

15 Non Imaging Processing 

The costing how‐to strategy [1] provides a comprehensive list of items to be included in the overall 

costing. The costs presented are from the concept description for Pulsar Search [16].  It  is assumed 

that Pulsar Survey costs dominate the Non‐Imaging costs in comparison with Pulsar Timing.  

Another  GPU  based  Non  Imaging  processing  description  [15]  includes  costing  information  for 

equipment components   but this has not been projected to an SKA  implementation and as such  is 

not presented in this issue of the costing document. 

Using the baseline system description of Memo 125 and Memo 130, the cost estimates below are 

for an SKA‐1 with 50 stations each containing 11200 antennas and producing 480 beams. 

Assumptions made for the processing assume only the central 1km core is used (rather than the 5km 

diameter core assumed in the Central Beamformer Concept). The concept functionality includes: 

polyphase filter bank into 16 subbands, 

FFT on 256k vectors, 

coherent beamforming  

coherent dedispersion, 

inverse FFT, 

computation of Stokes SI parameter (total power), 

Page 55: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 55 of 65 

 

folding into phase bins, 

pulsar detection. 

 

Station 

Beamformer 

Item  Quantity Cost each  Total Cost  Cost  estimate 

base  year 

value 2007 

SKA1 

  

Server Case  2048  €300  €0.6M  €0.5M 

Power Supply 1500W  2048  €300  €0.6M  €0.5M 

Hard Disk 3 TB  8192  €180  €1.5M  €1.3M 

Main Board  2048  €400  €0.8M  €0.7M 

Multicore CPU  4096  €1,400  €5.7M  €4.9M 

Main Memory 12 G Byte  6144  €180  €1.1M  €0.9M 

Dual  GPU  Card  Water 

Cooled 

4096  €800  €3.3M  €2.8M 

Water Cooling Accessories  1024  €300  €0.3M  €0.3M 

FPGA  2048  €2,100  €4.3M  €3.7M 

CFX  Memory  2  G  Byte 

SODIMM 

8192  €25  €0.2M  €4.2M 

CFX:Optical Transcievers  8192  €150  €1.2M  €1.0M 

CFX‐Board  2048  €200  €0.4M  €0.3M 

PD:ASIC  16,384  €300  €4.9M  €4.2M 

PD:  Memory  4GByte 

SODIMM 

65,538  €40  €2.6M  €2.2M 

PD Optical Transcievers  16,384  €150  €2.5M  €2.2M 

PD‐Board  8192  €300  €2.5M  €2.2M 

  Total  €28M 

Table 34 Component cost breakdown of single station processing 

 

Page 56: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 56 of 65 

 

15.1 Procurement Method 

The procurement model for the Non‐Imaging processing  is a hybrid between standard Off‐the‐Shelf 

Components, COTS and custom hardware. Whilst making for a relatively complex supply chain, this 

provides the cheapest (in terms of power and cost) solution. 

15.2 Cost Estimates 

Description of cost  Cost 

Component 

included 

Yes/ No / NA 

Cost 

Estimate 

Base  Year 

Value 2007 

Reference  to 

Substantiating 

Evidence 

Notes 

Subsystem Hardware Costs incl of:     

Component Cost  Y  €28M  Based  on 

projecting 

manufacturer’

s  current 

figures  to 

2015 

Estimates  for  servers, 

GPUs, FPGAs 

ASIC cost professional 

opinion 

Safe Operation  N  ‐ ‐  

Internal M&C  N  ‐ ‐ COTS  server  and  OS 

provides most but not 

all  of  the  internal 

M&C. 

Internal Power  Y  €0 

Included  in 

component 

cost 

Manufacturer’

s data sheets 

PSUs  integral  to 

servers 

Internal Software & Licences  N  ‐ ‐ Need  to  consider 

whether  open  source 

or supported 

Localised or Internal Temp Control  Y  €0 

Included  in 

component 

cost 

Manufacturer’

s data sheets 

Built  into  COTS 

equipment  or 

included  as  in 

component costs 

EMC (shielding and resilience)  NA  ‐ Manufacturer’

s data sheets 

Correlator  room 

provides shielding. 

Servers FCC compliant 

Page 57: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 57 of 65 

 

Integrated diagnostics  Y TBC €0 

Included  in 

component 

cost 

Manufacturer’

s data sheets 

Diagnostics  for 

servers, switches, HCA 

&  NICs  inbuilt. 

However this may not 

be sufficient 

Test, Verification, Validation  N  ‐ ‐ Not considered yet

Internal Integration  N  ‐ ‐ Not considered yet

Spares  N  ‐ ‐ ARM  model not 

sufficiently  developed 

to calculate this 

Repair and rework  N  ‐ ‐ ARM  model  not 

sufficiently  developed 

to calculate this 

Quality control  N  ‐ ‐  

NRE development costs  N  ‐  ‐  

Labour  (manufacture  &  field 

installation) 

N  ‐ Installation  costs  not 

yet considered 

Simulators  N  ‐  

Test Equipment  N  ‐  

Lightening protection  N/A ‐ ‐ Lightning  protection 

provided  by  the 

Central  Processing 

facility 

Environmental protection Y  €0  Assume  Correlator 

room  provides 

required environment 

Hardware  Sub‐system  Operations 

costs incl: 

   

Maintenance  N  ‐ ‐ Not yet considered

Annual power costs  Y  €2.3M pa  Based  on 

current  

figures  to 

2015  is  likely 

to  improve  by 

2015 

Assumes  equipment 

running  100%  of  the 

time at 1€ per Watt  

Upgrades  N  ‐ ‐ Not yet considered

Page 58: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 58 of 65 

 

Labour  N  ‐ ‐ Not yet considered

 

16 PAF Beamforming 

The costing how‐to strategy [1] provides a comprehensive list of items to be included in the overall 

costing.    At  the  concept  stage  it  is  too  early  to  provide  costs  on most  of  these  items  Software 

Correlator 

The cost of a PAF beamformer is sensitive to the cost of digital signal processing and data transport.  

Both of these decrease with time.  The more expensive design is that for the earlier generation SKA.  

The design for Phase 1 transports RF data from the PAF on optical fibre, which limits the bandwidth 

to at most one octave and at  least two of these bands are needed to cover the total bandwidth of 

the PAF.   The optical RF data is demodulated, digitised and passed through a filterbank in units that 

process  20  optical  links  each.    Ribbon  cable multimode  optical  links  then  send  this  data  to  the 

beamformer.  Optical links to the correlator have not been included in this cost.  It is assumed that 

the beamformer use  FPGAs  that  are  available  in  2017.    To  a  first  approximation  the  cost of  this 

beamformer  scales  linearly  with  the  number  of  PAF  elements  (Note  a  dual  polarisation  feed 

comprises of two elements).    Hence if it is decided to use a PAF with say 120 elements then the cost 

is reduced to about €8M (2011 Euros) 

For SKA Phase 2 it is assumed that 2011/12 FPGAs will be used and that the AIP have developed low 

power ADCs/optical  links  that can be  installed  in  the PAF assemble.   This data  is  transported  to a 

single processing board that implements filterbanks and beamforming. 

PAF 

Beamformer 

Item  Quantity Cost each  Total Cost  Cost  estimate 

base  year 

value 2007 

SKA1 PAF 

250 dishes 

200 

elements 

 

RF over Fibre TX and RX  250 

x200 

€70  €3.5M  € 3.0M 

ADC  Coarse  filterbank   

20 channel 

250x10  €1.4k  €3.5M  €3.0M 

ADC/filterbank 

beamformer  optical link 

250  €2.8k  €0.7M  €0.6M 

Beamformer   250  €13k  €3.3M  €2.8M 

Power  supplies,  card  cages 

etc 

250  €8k  €2M  €1.7M 

  Total   €11M 

Page 59: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 59 of 65 

 

Table 35 PAF Beamformer cost estimates SKA 112 

 

PAF 

Beamformer 

Item  Quantity Cost each  Total Cost  Cost  estimate 

base  year 

value 2007 

SKA2 PAF 

2000 dishes 

200 

elements 

 

ADC subsystem  2000  €3.3k  €6.6M  € 5.7M 

Optical link                           

ADC ‐ beamformer 

2000  €2.2k  €4.4M  €3.7M 

Filterbank/beamformer  2000  €5.6k  €11.2M  €9.6M 

Power  supplies,  card  cages 

etc 

2000  €1.4k  €2.8M  €2.4M 

  Total 

€25M 

€21M 

Table 36 PAF Beamformer cost estimates SKA2 

16.1 Procurement Method 

The  PAF  beamformer  is mostly  bespoke  design  including  the  processing  circuit  boards  and  Rear Transition Modules for optical interconnect.   The use of the ATCA standard simplifies the effort required for card design as common outlines are used.   The mechanical aspects of the implementation including shelf, cabinet and air cooling largely fit the COTS procurement profile.  

16.2 Cost Estimates 

Description of cost  Cost 

Component 

included 

Yes/ No / NA 

Cost 

Estimate 

Base  Year 

Value 2007 

Reference  to 

Substantiating 

Evidence 

Notes 

Subsystem Hardware Costs SKA2 for 

2000 dishes 

Y  €11M SKA1  Read  across 

from ASKAP  

PAFs  aren’t  currently 

part of Phase 1 

The number of dishes 

fitted with PAFS  is  an 

€21M SKA2 

                                                            12 This assumes PAFs will be used at SKA1 which is not in the base-line but is none the less useful. information

Page 60: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 60 of 65 

 

assumption 

Safe Operation  N  ‐  ‐  

Internal M&C  Y  €0 

Included  in 

component 

cost 

‐ M&C components and 

network  included 

based  on  ASKAP 

capability 

Internal Power  N            SKA2 ‐  ‐  

Internal Software & Licences  N  ‐ ‐ Need  to  consider 

whether  open  source 

or supported 

Localised or Internal Temp Control  Y  €0  Either  part  of 

component 

cost 

(heatsinks) or  

Concept  assumes 

ATCA  rack  including  

fans.  

PAF  Beamforming 

likely to be at dishes 

EMC (shielding and resilience)  N  ‐ Manufacturer’

s data sheets 

Beamformer 

equipment  housing 

provides shielding. 

Cards  to  be 

environmentally 

tested  to  FCC  EMC 

standard 

Integrated diagnostics  Y   €0 

Included  in 

component 

cost 

Read  across 

from  ASKAP 

PAF  

beamformer 

technology 

 

Test, Verification, Validation  N  ‐ ‐  

Internal Integration  N  ‐ ‐ Not considered yet

Spares  N  ‐ ‐ ARM  model  not 

sufficiently  developed 

to calculate this 

Repair and rework  N  ‐ ‐ ARM  model  not 

sufficiently  developed 

to calculate this 

Page 61: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 61 of 65 

 

Quality control  N  ‐ ‐  

NRE development costs  N  ‐  ‐  

Labour  (manufacture  &  field 

installation) 

N  ‐ ‐ Installation  costs  not 

yet considered 

Simulators  N  ‐ ‐  

Test Equipment  N  ‐ ‐  

Lightning protection  N/A ‐ ‐ Lightning  protection 

provided  by  the 

Central  Processing 

facility 

Environmental protection Y  €0  Assume  Correlator 

room  provides 

required environment 

Hardware  Sub‐system  Operations 

costs incl: 

   

Maintenance  N  ‐ ‐ Not yet considered

Annual power costs  N  ‐ 

 

‐  

  N     

Upgrades  N  ‐ ‐ Not yet considered

Labour  N  ‐ ‐ Not yet considered

Figure 1 FPGA Pulsar Processing Cost Estimates 

17 Pulsar Signal Processing on UNIBOARD 

The costing presented in this section is for the phase 1 UNIBOARD pulsar processing concept  which 

has been extracted  from  the  concept descriptions WP2‐040.170.010‐TD‐001  [17].  SKA Memo 130 

has been taken as its base line for the phase 1 functionality.  

The FPGA pulsar processing concept[9] concludes one current UNIBOARD can process one beam for 

any of the receptor technologies up to frequencies of 3GHz.   

The number of beams is assumed to be 4000 in line with Pulsar survey with SKA phase 1 [4]. This is a 

different assumption than currently used by the other concepts. The development of the system and 

signal  processing  element  requirements  will  provide  convergence  for  the  concepts  in  the 

development phase.  

 The items considered for component costs for pulsar timing are detailed in the tables below 

Page 62: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 62 of 65 

 

 

Correlator  Item  Quantity Cost each  Total Cost  Cost  estimate 

base  year 

value 2007 

SKA1 Pulsar 

Timing 

Uniboard   25  €10k  €0.25M  €0.22M 

SKA1 Pulsar 

Survey 

4000 

beams 

Uniboard  4000  €10k  €40M  €34M 

  Total  €34M 

Table 37 Uniboard  Pulsar timing component costs 

 The component costs are purely limited to the processing boards and do not  include racks,  48VDC 

power supplies, backplane,  cabinets, cables, cable management, breaker panels, M&C network and 

processing loads.  

The quantities detailed in Table 20 have taken the 2009 Uniboard costs and assumed the same cost 

in 2015. This  is due to  the performance  limitation of memory performance rather than processing 

capability.   

No figures for NRE are provided.   

17.1 Procurement Method 

The Uniboard   pulsar processing  is a bespoke design requiring the documentation and drawing set associated with design activities  for the processing circuit boards, backplane and shelf metalwork.      

Page 63: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 63 of 65 

 

17.2 Cost Estimates 

Description of cost  Cost 

Component 

included 

Yes/ No / NA 

Cost 

Estimate 

Base  Year 

Value 2007 

Reference  to 

Substantiating 

Evidence 

Notes 

Component Cost pulsar timing  Y  €0.22M       Read  across 

from  current 

Uniboard 

projects  

Altera FPGA solution 

SKA1 

 

Component cost pulsar survey  Y  €34M       Doesn’t  include 

acceleration 

processing 

Safe Operation  N  ‐  ‐  

Internal M&C  Y  €0 

Included  in 

component 

cost 

‐  

Internal Power  N  ‐ ‐  

Internal Software & Licences  N  ‐ ‐ Need  to  consider 

whether  open 

source or supported 

Localised or Internal Temp Control  N  ‐ ‐ No cost provided for 

local cooling. 

Concept  assumes 

provision  of  cooling 

ambient  air  is  a 

service  provided  by 

the correlator room. 

EMC (shielding and resilience)  N  ‐ ‐ Correlator  room 

provides shielding. 

Cards  to  be 

environmentally 

tested  to  FCC  EMC 

standard 

Page 64: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 64 of 65 

 

Integrated diagnostics  Y   €0 

Included  in 

component 

cost 

Read  across 

from  existing 

Uniboard design 

 

Test, Verification, Validation  N  ‐ ‐  

Internal Integration  N  ‐ ‐ Not considered yet

Spares  N  ‐ ‐ ARM  model  not 

sufficiently 

developed  to 

calculate this 

Repair and rework  N  ‐ ‐ ARM  model  not 

sufficiently 

developed  to 

calculate this 

Quality control  N  ‐ ‐  

NRE development costs  N  ‐  ‐  

Labour  (manufacture  &  field 

installation) 

N  ‐ ‐ Installation  costs 

not yet considered 

Simulators  N  ‐ ‐  

Test Equipment  N  ‐ ‐  

Lightning protection  N/A ‐ ‐ Lightning  protection 

provided  by  the 

Central  Processing 

facility 

Environmental protection Y  €0  Assume  Correlator 

room  provides 

required 

environment 

Hardware  Sub‐system  Operations 

costs incl: 

   

Maintenance  N  ‐ ‐ Not yet considered

Annual power costs  Y  €8k  pulsar 

timing 

€1.4M 

pulsar 

Projection  from 

current 

Uniboard 

projects 

Assumes  equipment 

running 100% of the 

time at 1€ per Watt 

Does  not  include 

Page 65: SKA SIGNAL PROCESSING COSTS · 2012. 9. 25. · td‐002 Rev A [17] Pulsar Signal processing on UNIBOARD WP2‐040.170.010‐td‐001 Rev A [18] Signal Processing Requirement Specification

    WP2‐040.030.020‐TD‐001     Revision : 1 

  2011‐02‐29   Page 65 of 65 

 

survey 

 

 

 

acceleration 

processing 

Does  not  Include 

power  supply 

efficiency  and 

cooling 

N  Pulsar 

survey 

Upgrades  N  ‐ ‐ Not yet considered

Labour  N  ‐ ‐ Not yet considered

Table 38 Cost coverage UNIBOARD Pulsar processing for SKA1