Whitepaper: Häufig gestellte Fragen zu 50 und 100 GigE
FAQ
Sowohl 50GigE als auch 100GigE sind Nachfolger der äußerst erfolgreichen 25GigE-Technologie. Logischerweise ist 50GigE die doppelte Geschwindigkeit von 25GigE und 100GigE die vierfache Geschwindigkeit von 25GigE. Alle werden von der Arbeitsgruppe IEEE 802.3 verwaltet/produziert.
Der Standard wird in Anwendungen wie Telekommunikation, Datenkommunikation, Industrie, Militär usw. verwendet, und jetzt nutzen wir die Vorteile dieser weltweit anerkannten branchenübergreifenden Technologie für Bildverarbeitungsanwendungen.
Ja. GigEVision (der für maschinelles Sehen spezifische Schnittstellenstandard) unterstützt unabhängig von seiner Version 50GigE- und 100GigE-Kameras. Die späteren Versionen fügen einige zusätzliche spezifische Elemente hinzu, die für den Betrieb von Emergent-Kameras mit verschiedener GigE Vision-kompatibler Software wie NI Labview, MVTec Halcon, Norpix StreamPix, Matrox MIL, Cognex VisionPro usw. nicht kritisch sind.
Die maximal verfügbare Bandbreite für 50GigE beträgt 50 Gbit/s oder 6,250 MByte/s und für 100GigE 100 Gbit/s oder 12,500 MByte/s, was die schnellste Single-Link-Lösung der Branche darstellt.
Absolut, sowohl 50GigE als auch 100GigE gelten als das neue SDI, da Broadcast schnell die alte SDI-Schnittstelle für Ethernet-basierte Technologien aufgibt. Die Streaming-Technologie für Broadcast ist SMPTE 2110, und Emergent-Kameras sind ein Firmware-Upgrade von der Unterstützung dieser Technologie für einen nahtlosen Übergang in eine Vielzahl von Broadcast-Anwendungen. Emergent-Kameras werden dieses Jahr um SMPTE 2110- und RCP-Funktionen erweitert.
Für 50GigE und 100GigE definiert der Standard QSFP28, das durch die Verwendung von QSFP28-Breakout-Adaptern vollständig mit SFP+ und SFP28 in Multi-Rate-Switches oder anderen Geräten kompatibel ist.
Die Verwendung der QSFP28-Schnittstelle bietet hauptsächlich drei Optionen, die die Kabellängenanforderungen aller Anwendungen abdecken. Die erste und kostengünstigste Option ist Direct Attach, eine kupferbasierte passive Lösung, und die Kabellängen für diese einteiligen Kabel reichen von 1 m bis 5 m. Die zweite Option verwendet QSFP28-Multimode-Glasfasermodule/Transceiver und LC-LC-Multimode-Glasfaserkabel, und die Kabellängen für dieses dreiteilige Kabel reichen von 1 m bis 100 m. Die dritte Option verwendet QSFP28-Singlemode-Glasfasermodule/Transceiver und LC-LC-Singlemode-Glasfaserkabel, und die Kabellängen für dieses dreiteilige Kabel reichen von einem Meter bis zu zehn Kilometern.
Die Preisspanne für diese Verkabelungsoptionen ist recht niedrig, da sie im Gegensatz zu einigen Schnittstellentechnologien, die für die maschinelle Bildverarbeitung spezifische Verkabelungsoptionen verwenden, in mehreren Branchen in großen Mengen eingesetzt werden.
Wie bereits erwähnt, werden Komponenten für 50-GigE- und 100-GigE-Bildverarbeitungsanwendungen branchenübergreifend eingesetzt, was es Anbietern solcher Technologien ermöglicht, mit Volumen zu handeln, was wiederum zu niedrigeren Kosten führt. Weitaus mehr als bildverarbeitungsspezifische Schnittstellen und Technologien, die sich auch herumwühlen, um Komponenten zu finden, die zur Anwendung passen, und wenn verfügbar, dann sind manchmal nur ein oder wenige Anbieter im Spiel, was es ihnen ermöglicht, den Preis zu diktieren.
Bei den Kameras skaliert der Preis mit der Leistung. Alle Preise für Emergent-Kameras sind im Preis-Leistungs-Vergleich mit Bildverarbeitungs-spezifischen Schnittstellen wie CoaXPress (CXP) immer besser.
Der Stromverbrauch von 50GigE Emergent-Kameras liegt bei etwa 10 W, was genauso gut oder besser ist als bei einer Kamera mit gleicher Leistung. Bei 100GigE steigt die Leistung nur auf etwa 12W, was für eine Kamera mit gleicher Leistung wieder genauso gut oder besser ist. Dieser Stromverbrauch wird weit weniger von der Schnittstelle als vielmehr von der FPGA-Verarbeitung getrieben, die bei solch hohen Datenraten erforderlich ist.
Als unsere Kameras vor 10 Jahren zum ersten Mal auf den Markt kamen, erkannte Emergent den Bedarf an leistungsstarker Empfängertechnologie am Computer und ging eine Partnerschaft mit Mellanox ein, um Technologie mit VMA von Mellanox oder Messaging Accelerator von Mellanox zu implementieren, um Unterstützung für 25GigE-NICs und höher zu ermöglichen.
Die Vorteile einer solchen Technologie sind:
- Maximierung der Kameraanzahl pro PC
- Extrem niedrige CPU-Auslastung (1 % einzelner CPU-Kern-Overhead für einen 9-Gbit/s-Videostream)
- Minimierte Bandbreite des Systemspeichers
- Extrem niedrige Latenz
- Extrem geringer Jitter
Die erste Kugel ist hauptsächlich das Ergebnis der 2nd und 3rd Punkte. Die Software verwendet DMA oder direkten Speicherzugriff von der NIC (Netzwerkschnittstellenkarte) zum Systemspeicher ohne Paketheader und platziert somit vollständige Videoframes an zusammenhängenden Speicherorten, ohne dass eine CPU- oder Systemspeicherinteraktion aufgrund von Datenkopien oder einer anderen NDIS-Kernel-Umgehung erforderlich ist Aktivitäten.
Zu den Einschränkungen, die uns von unseren Kunden bezüglich konkurrierender 10G-Kameratechnologie gemeldet wurden, gehören Probleme mit verworfenen Paketen und Frames mit nur einer Kamera. Darüber hinaus haben einige dieser Wettbewerber gegenüber Kunden offen bestätigt, dass sie nicht mehr als zwei Kameras pro PC getestet haben. Viele unserer Kunden verlassen sich auf unsere Zuverlässigkeit, um so viele 8-14 Kameras pro PC zu betreiben. Emergent Vision Technologies bietet seinen Kunden seit mehreren Jahren zuverlässige, voll funktionsfähige Multikamerasysteme. Darüber hinaus reduzieren mehr Kameras pro Computer die Gesamtsystemkosten erheblich.
- Ultrahohe Daten-/Bildraten
- Viele Zubehör- und Verkabelungsoptionen zur Abdeckung jeder Länge
- Unterstützung von Kameranetzwerken und genaue Synchronisierungsmethoden für mehrere Kameras, einschließlich PTP-Unterstützung
- Multicast-Videotechnologie
- Geringer CPU-Overhead, geringe Latenz und geringer Jitter
- Höchste Kameraanzahl pro PC-Leistung
- Sehr wettbewerbsfähiges Preis-Leistungs-Verhältnis
- Branchenakzeptanz durch IEEE- und AIA-Standardisierung
Aufstrebende 50GigE- und 100GigE-Kameras in Verbindung mit Mellanox' VMA sind anderen Schnittstellen in jeder technischen Kategorie ebenbürtig oder überlegen, und ihr Preis-Leistungs-Verhältnis ist das Beste. Mit VMA werden alle Mängel, die mit 1GigE bezüglich CPU-Auslastung, Latenz und Jitter verbunden sind, ausgelöscht. Auch die Akzeptanz in der Industrie ist hervorragend.
Die Lösung von Emergent unterstützt Windows 10 und Ubuntu, RedHat und CentOS Linux sowohl mit unserer eCapture-Viewer-Software als auch mit unserem eSDK.
Ja. Unsere Kameras folgen dem GigE-Vision-Standard und sind somit unabhängig von der Ethernet-Geschwindigkeit kompatibel. Die höchste Leistung ist verfügbar, wenn Emergent-Treiber verwendet und mit Mellanox-NICs und 3 gekoppelt werdenrd Software von Drittanbietern bietet normalerweise die Möglichkeit, unseren Low-Level-Treiber für die Frame-Erfassung über die GenTL-Technologie oder andere proprietäre Mittel zu verwenden.
Kabel, Switches, Netzwerkschnittstellenkarten – um nur einige zu nennen. Viele Unternehmen sind seit langem mit Industriemodulen und Chassis-Blades mit QSFP-Schnittstellen an Bord, die sich sehr gut für eine skalierbare und verteilte Verarbeitungsarchitektur eignen.
Das folgende Diagramm zeigt sehr deutlich die Einführung von 10GigE und 25GigE für verschiedene Anwendungen. 100GigE schleicht sich ein und wird mit steigenden Leistungsanforderungen immer mehr Marktanteile gewinnen. In der Bildverarbeitung sehen wir jetzt Sensoren, die diese Datenraten für Anwendungen wie AOI rechtfertigen.
PTP-Methoden werden häufig mit Emergent-Kameras verwendet. Das EVT_PTP eSDK-Beispiel kann verwendet werden, um Ihre Entwicklung zu starten. Mit Schaltern und einer geeigneten Grandmaster-Konfiguration kann man auf Sub-Mikrosekunden-Genauigkeit synchronisieren.
Switches sind in den letzten 10 Jahren erheblich im Preis gefallen, sodass man sich nicht vor den Kostenauswirkungen fürchten sollte. Allerdings erfordert PTP keine Switches und Hardware-Grandmaster, wenn die Anforderung an die Synchronisationsgenauigkeit nicht im Bereich von 10 Mikrosekunden liegt.
Darüber hinaus bietet Emergent die standardmäßigen GPIO-Zubehöroptionen, mit denen der Benutzer die Kameras über externe Hardware auslösen kann, die durch ein vom Benutzer bereitgestelltes Hardwaresignal ausgelöst wird, und zwar mit einer Genauigkeit von unter einer Mikrosekunde.
Die eSDK-Beispiele EVT_Mcast/EVT_Mcast_Master und EVT_Mcast/EVT_Mcast_Slave können verwendet werden, um Ihre Entwicklung zu starten.
Im Allgemeinen kann das Video von einer Kamera über einen mittelpreisigen Switch an mehrere Empfänger gesendet werden. Die Empfänger würden bei dieser Art von Anwendungen normalerweise Folgendes tun: Sie könnten das Video nur zu Überwachungszwecken empfangen und anzeigen, sie könnten die Daten verarbeiten, um eine verteilte Verarbeitungsarchitektur zu ermöglichen, sie könnten Bilddateien in einem RAID-Speicher speichern, oder vielleicht sie kann all diese Dinge mit einer geeigneten Serverleistung tun.
Ein Computer ist normalerweise der Multicast-Master, sodass Sie dort eine Form von EVT_Mcast_Master ausführen würden. Diese Anwendung steuert die Kamera(s) und empfängt optional die Videodaten. Auf einem oder vielen anderen Computern würde eine Form von EVT_Mcast_Slave laufen, die die Videodaten empfangen und verarbeiten würde.
Im Allgemeinen sollte jede GigEVision-kompatible Software mit Emergent-Kameras funktionieren, da Emergent-Kameras von der AIA als GigEVision-kompatibel zertifiziert wurden. Wir haben mit einer Vielzahl von Software von Drittanbietern wie NI Vision Acquisition Toolbox, MVTec Halcon, Norpix StreamPix 3, Matrox MIL, Cognex VisionPro usw. getestet. Emergent bietet beim Kauf einer Kamera auch kostenlose Software an: eCapture ist unsere kostenlose Viewer-Software und eSDK ist unser C++ SDK für die einfache Entwicklung leistungsstarker Anwendungen.
Standardcomputer mit einem verfügbaren PCIe x8- oder x16-Steckplatz unterstützen die Mellanox-NICs in einer Vielzahl von Betriebssystemen. Sehr einfache und preiswerte Mini-Desktops von Asus haben einen freien x16-PCIe-Steckplatz und können für die Entwicklung verwendet werden. Kompakte Erweiterungsgehäuse wie Sonnettech Echo Express SE III können verwendet werden, um die NICs aufzunehmen und über Thunderbolt 3 mit einem Laptop zu verbinden.
Anwendungen mit vielen Kameras verwenden normalerweise Systeme von Dell, Supermicro oder Asus mit vielen verfügbaren PCIe-Steckplätzen.
Das endgültige System würde nur davon abhängen, wie viel Bildverarbeitung erforderlich ist und mit welcher Daten-/Bildrate. Für prozessorintensive Anwendungen können GPU-/Videokarten von NVidia mit CUDA- oder FPGA-Karten von Drittanbietern verwendet werden. Da die von den Mellanox-NICs eingehenden Daten mit extrem geringem Overhead einhergehen, kann das System diese Daten zur weiteren Verarbeitung einfach an eine GPU übertragen.
Zusammenfassend geben wir Ihnen mit der Kamera- und Host-Technologie von Emergent die besten Erfolgschancen für Ihre Anwendung.
Vor 10 Jahren stellte Emergent die weltweit ersten Area-Scan-10GigE-Kameras vor und gilt seitdem als Pionier von Ultra-High-Speed-Ethernet-Kameras. Vor 4 Jahren brachte Emergent die weltweit ersten 25-GigE-Area-Scan-Kameras und die weltweit ersten 10-GigE- und 25-GigE-Line-Scan-Kameras auf den Markt. Dies wurde vom Vision Systems Magazine mit Gold- und Platinum Innovators Awards sowie von der NABSHOW mit der Auszeichnung „Produkt des Jahres 2019“ in der Kategorie „Kamera“ gewürdigt.
Jetzt, 10 Jahre später, erkennen konkurrierende Kamerahersteller den Bedarf an Hochgeschwindigkeits-Ethernet-Kameratechnologie. Einige haben versucht, ihre eigenen 10GigE-Kameras auf den Markt zu bringen, hatten jedoch mit Leistungsproblemen zu kämpfen und brachten viele ihrer Kunden zu uns. Unsere langjährige Erfahrung mit der Technologie ist in der Branche unübertroffen. Unsere Produkte sind sehr ausgereift und zuverlässig, was dem Kunden Zeit und Geld spart, wenn er diese Hochgeschwindigkeitstechnologie integriert.
Unterdessen stellt Emergent mit den Kameras Xtreme 50GigE und Zenith 100GigE einen weiteren Durchbruch in der Hochgeschwindigkeitskameratechnologie vor.
Emergent bietet das gesamte grundlegende Zubehör, das für die Entwicklung Ihres Systems und Ihrer Anwendung erforderlich ist.
Wir bieten alle QSFP28-Verkabelungsoptionen, die Sie möglicherweise benötigen, wie z. B. Direct Attach-Kabel oder optische Transceiver und LC-LC-Glasfaserkabel für Multimode- und Singlemode-Anwendungen. Singlemode-Fasern sind im Allgemeinen für Langstreckenanwendungen über 100 m vorgesehen. Wenden Sie sich daher bitte mit Ihren Anforderungen an Emergent.
Wir bieten Single- und Dual-Port-50G- und 100G-Netzwerkschnittstellenkarten von unserem Partner Mellanox.
Schließlich bieten wir GPIO- und Stromversorgungsoptionen, um Ihre Integrationsanforderungen zu erfüllen.
Wir sind ein One-Stop-Shop für Ihre Anforderungen an 50-GigE- und 100-GigE-Bildverarbeitungsanwendungen.
Emergent stellt auf unserer Website Framerate-Rechner zur Verfügung: https://emergentvisiontec.com/resources/
