Gränssnitt Nbase-T som Turbo för GigE Vision

GigE Vision har länge varit en integrerad del av bildbehandlingsvärlden. Men överföringsprestanda på 120 MB / s för GigE sänker nuvarande kameror. "Nbase-T" från Rauscher ökar överföringsprestandan utan komprimering från 1 Gbps till 5 Gbps när du använder samma kablar och samma programvara.

Efter lanseringen av GigE Vision år 2006, idag, efter en AIA-studie på 50, är% av alla nya kameror utrustade med GigE Vision Interface. Naturligtvis har alla andra kameragränssnitt sina applikationer och marknader. För ett brett spektrum av applikationer föredras dock idag GigE Vision. Fördelarna med det kostnadseffektiva gränssnittet vad gäller kabling, stabilitet, lämplighet för inställningar av flera kameror, tillverkareoberoende standardisering och kostnader är välkända.

Ethernet-switchar | Datadrivrutinen i nätverket

Vad 10 har visat sig vara bra och stabilt över hela världen i flera år börjar dock avslöja en viss svaghet i nya applikationer idag. Överföringsprestanda på cirka 120 MB / s före 10 år var lika med bandbreddskraven för tidigare sensorer. Särskilt under de senaste åren har emellertid sensorutvecklingen gjort stora språng och trenderna för de nya sensorerna bränsle bandbreddskravet. Mer och mer upplösning, övergången från CCD till snabba CMOS-sensorer och en ökad förekomst av färg eller till och med hyperspektrala sensorer gör att GigE når sin prestationsgräns mer och ofta. Nuvarande CMOS-sensorer från Sony och Onsemi befinner sig i områden med 400 MB / s och spjälkas därefter av GigE Vision.

Snabbare GigE-vision

För att inte bromsas av den begränsade överföringsprestandan för 120 MB / s och fortfarande använda GigE Vision med dess fördelar, har vissa kameratillverkare erbjudit komprimeringsteknologier sedan länge: Bilddata komprimeras i kameran och överförs som kodat innehåll via standard GigE. Enligt tillverkarna kan faktor 2 till 4 användas för att trycka mer data på GigEs 1 Gbps bandbredd. Emellertid är denna komprimering alltid beroende av bildinnehållet och på PC: ns sida måste naturligtvis en mjukvarudekompression ske före bildanalysen.

För att stänga bandbreddsgapet mellan GigE och de aktuella sensorerna, utan att behöva komprimera bilddata och utan att behöva byta till ett nytt gränssnitt, kommer en standard som heter Nbase-T in i spelet.

Nbase-T är en Ethernet-standard som fungerar på samma fysiska lager som GigE, men påskyndas av faktorn 2.5 eller 5.0. Så data överförs via samma RJ45-kontakt, över befintliga CAT5e / CAT6-kablar upp till 100 m längd okomprimerade med det oförändrade GigE Vision-protokollet upp till 500 MB / s.

Vem står bakom Nbase-T?

Naturligtvis drivs inte Nbase-T-standarden av bildindustrin, utan av ett konsortium av mer än 60-företag, inklusive framstående namn som Intel, Cisco, Xilinx, Marvell, Qualcom. Behovet av högre överföringshastigheter över befintliga CAT5e / CAT6-kablar ges på samma sätt i IT-miljön av de ungefär 700 mm km kopparkablar som idag ligger i kontorsanläggningar, forskningscentra, bostadsområden etc. Efter att ha byggt trådlösa anslutningar till nästa åtkomstpunkt med upp till 5 Gbps med mobila enheter idag har de utvecklats till 1GBps flaskhalsar i den befintliga nätverksinfrastrukturen. Så här är ett enormt behov av en betydande ökning av bandbredd. Men 10 GigE kräver antingen fiberoptisk transmission eller CAT6a kablar för att dra full nytta av 100 m. Att byta fysiska medier för 10GigE skulle kosta en enorm summa pengar och kostnader, så branschens mål är att avsevärt öka bandbredden till befintliga media. Nbase-T drivs därför av en stor industri med en enorm målmarknad.

Vad finns det för bildprocessorn?

En av de enorma fördelarna med GigE Vision-protokollet, som är ganska osynligt i praktisk tillämpning, är det fullständiga oberoende från det fysiska Ethernet-lagret. Eftersom Nbase-T bara ändrar detta kan GigE Vision 100% överföras på ett transparent sätt utan att programvara eller firmware behöver anpassas. En mekanism som man redan använder idag om GigE Vision-kameror z. B. slå samman på en 10 GigE-switch eller sänds trådlöst via Wifi.

Fördelarna är uppenbara: Genom att använda bara en Nbase-T-sändare (kameran) och en Nbase-T-mottagare (nätverkskortet) kan en okomprimerad höghastighetsbildöverföring implementeras, vilket är 100% baserat på GigE Vision-programvaran.

Programvara för bildbehandling kan därför användas exakt som den är idag. Ett Nbase-T-nätverkskort rapporteras i operativsystemet som en standard Ethernet-adapter, en Nbase-T-kamera som en standard Ethernet-deltagare. Hela GigE Vision-protokollet körs som vanligt - bara med 500 MB / s. Alla fördelar som långa kabelkörningar, distribuerade system, Power over Ethernet för strömförsörjning, IEEExnumx Precision Time-protokoll för realtidsutlösare över datalinjen, automatisk förhandling av överföringshastigheten och till och med blandad drift av enheter med olika hastigheter eller olika media (kabel / trådlös) är fortfarande möjligt ,

Komponenter för kamerautvecklare och användare

Nbase-T får snabbt fotfäste inom IT-industrin och Nbase-T-produkter är standard, som nätverkskort, switchar, PHY-enheter, protokollanalysatorer och Ethernet-kontroller.
Det finns två produktkategorier specifikt för bildbearbetning: Pleora som medlem av Nbase-T-konsortiet visar ett Nbase-T-kameragränssnitt för OEM-tillverkare. Utvecklare av speciella kameror eller andra bildapparater som platt-detektorer kan således sömlöst integrera det färdiga Nbase-T-gränssnittet och därmed omedelbart öka datauppgången till 5 GBps. Denna Pleora-teknik finns också som en FPGA IP-kärna om den ska integreras med 100% på sin egen hårdvara.

E2v ser också behovet av mer dataflöde: De moderna linjeavläsningskamerorna i Eliixa + och Uniiqa + -serien levererar 2k eller 4k upplösning i svartvitt med upp till 140 kHz (> 560 MB / s) eller i färg med upp till 100 kHz. Speciellt applikationer med linjeavläsningskameror kräver ofta långa kabelkörningar, och flerkamerasystem finns också ofta. Som ett resultat ökade samtalet om nätverksöverföring för dessa kameror. Men när man går upp till 10GigE med externa fiberoptiska CL-10Gig-omvandlare kan detta bara implementeras till hög kostnad, eller endast för 1GigE om linjetakten drastiskt minskas. De nya modellerna med Nbase-T kombinerar alla fördelar: hög överföringsprestanda och långa kabellängder och samtidigt möjligheten att fortsätta använda befintlig programvara oförändrad med vilket bibliotek som helst.

Prestanda fyrdubblad

Så Nbase-T är inte ännu ett nytt gränssnitt för Machine Vision Community. Det är en teknik från IT-branschen som ökar effektiviteten för GigE Vision med faktorn 5 på befintlig infrastruktur. Utan att behöva lära sig om eller utveckla saker, drar användare nytta av den höga hastigheten i kombination med den eleganta och billiga ledningen av en CAT5e / CAT6-kabel och det beprövade GigE Vision-protokollet.