ホワイト ペーパー: 50 および 100 GigE に関するよくある質問
よくあるご質問
50GigE と 100GigE はどちらも、大成功を収めた 25GigE テクノロジーの後継です。 論理的には、50GigE は 25GigE の 100 倍の速度であり、25GigE は 802.3GigE の XNUMX 倍の速度です。 すべては、IEEE XNUMX ワーキング グループによって管理/提供されています。
この規格は、テレコム、データ通信、産業、軍事などのアプリケーションで使用されており、現在、マシン ビジョン アプリケーション向けに、世界的に認められているこの業界横断的なテクノロジの利点を活用しています。
はい。 GigEVision (マシン ビジョン固有のインターフェース規格) は、そのバージョンに関係なく、50GigE および 100GigE カメラをサポートします。 それ以降のバージョンでは特定の要素がいくつか追加されていますが、Emergent のカメラをNI Labview、MVTec Halcon、Norpix StreamPix、Matrox MIL、Cognex VisionPro などのさまざまな GigE Vision 準拠ソフトウェアとともに使用使用するにあたり、特に重要ではありません。
50GigE で利用可能な最大帯域幅は 50Gbps または 6,250 Mbytes/s で、100GigE では 100Gbps または 12,500 Mbytes/s であり、業界最速のシングル リンク ソリューションです。
もちろん。50GigE と 100GigE の両方とも、新しい SDI と見なされています。放送業界が急速に、イーサネット ベースのテクノロジに向け従来の SDI インターフェイスを放棄している事がそれを示しています。 放送用のストリーミング テクノロジーは SMPTE 2110 であり、Emergent カメラはファームウェア アップグレードによりこの技術をサポートし、さまざまな放送アプリケーションにシームレスに適応します。 今年、SMPTE 2110 と RCP 機能が Emergent カメラに追加されます。
50GigE および 100GigE の場合、規格では QSFP28 が定義されており、マルチレート スイッチや、ブレークアウト アダプターを使用したその他の機器の SFP+ および SFP28 と完全に互換性があります。
QSFP28 インターフェイスを使用すると、基本的に1種類のケーブルオプションがあり、すべてのアプリケーションのケーブル長要件をカバーします。 最初の、最も安価なオプションはダイレクト アタッチです。これは銅ベースのパッシブ ソリューションであり、これらの一体型ケーブルのケーブル長は 5m から 28m です。 1 番目のオプションは、QSFP100 マルチモード ファイバー モジュール/トランシーバーと LC-LC マルチモード ファイバー ケーブルを使用し、この 28 ピース ケーブルのケーブル長は XNUMX m から XNUMX m です。 XNUMX 番目のオプションは、QSFPXNUMX シングルモード ファイバー モジュール/トランシーバーと LC-LC シングルモード ファイバー ケーブルを使用し、この XNUMX ピース ケーブルのケーブル長は XNUMX メートルから XNUMX キロメートルです。
これらのケーブル オプションの価格帯は、マシン ビジョンに固有のケーブル オプションを使用する一部のインターフェイス テクノロジとは異なり、複数の業界で大量に使用されるため、非常に低価格です。
前述のように、50GigE および 100GigE マシン ビジョン アプリケーションのコンポーネントは複数の業界で使用されており、このようなテクノロジのサプライヤは大量に取引できるため、コストの削減につながります。 むしろ、マシン ビジョン固有のインターフェイスやテクノロジは、アプリケーションに適合するコンポーネントを探す事に苦労しており、またコンポーネントが手に入る場合も、わずかなプロバイダに限られるため、時として価格に影響を及ぼします。
カメラの場合、価格は性能に比例します。 すべての Emergent カメラの価格設定は、CoaXPress (CXP) などのマシン ビジョン固有のインターフェイスとの価格性能比で常に優れています。
50GigE Emergent カメラの消費電力は約 10W で、同等の性能のカメラと同等かそれ以下です。 100GigE では、電力は約 12W までしか上昇しません。これも、同等の性能のカメラと同じかそれ以下です。 この消費電力は、インターフェイスによるものではなく、このような高いデータ レートで必要とされる FPGA 処理によるものです。
10 年前に当社のカメラが初めて発売されたとき、Emergent はコンピューターでのパフォーマンス レシーバー テクノロジの必要性を認識し、Mellanox と提携して、Mellanox の VMA または Mellanox の Messaging Accelerator でテクノロジを実装し、25GigE NIC 以上のサポートを可能にしました。
このようなテクノロジーの利点は次のとおりです。
- PC あたりのカメラ数の最大化
- 非常に低い CPU 使用率 (1Gbps のビデオ ストリームで 9% の単一 CPU コア オーバーヘッド)
- システム メモリ帯域幅の最小化
- 極めて低いレイテンシ
- 極めて低いジッター
XNUMXつ目のポイントは、主に XNUMXつ目と XNUMXつ目のポイントの結果です。 このソフトウェアは、 NIC (ネットワーク インターフェイス カード) からシステム メモリへの DMA またはダイレクト メモリ アクセスを採用し、パケット ヘッダーを含まない完全なビデオ フレームを連続したメモリ位置に配置します。よって、CPU やシステム メモリを介在するデータ コピーやその他の NDIS カーネル バイパスを必要としません。
競合する 10G カメラ テクノロジに関してお客様から報告された制限事項に、8 台のカメラでもパケットやフレームがドロップするという問題がありました。 さらに、これらの競合他社の一社は、14 台の PC で XNUMX 台を超えるカメラをテストしていないことを顧客に公然と認めています。 多くのお客様は、XNUMX 台の PC で XNUMX ～ XNUMX 台のカメラを実行できる当社の信頼性を必要としています。 Emergent Vision Technologies は、信頼できるフル機能のマルチカメラ システムを数年間お客様に提供してきました。 さらに、コンピュータあたりのカメラ数が増えると、システム全体のコストが大幅に削減されます。
- 超高速データ/フレームレート
- あらゆる長さをカバーする多くのアクセサリとケーブル オプション
- カメラネットワークのサポートと、PTP サポートを含む正確なマルチカメラ同期方法
- マルチキャスト ビデオ テクノロジー
- 低 CPU オーバーヘッド、低遅延、低ジッター
- PCパフォーマンスあたりの最大カメラ台数
- 非常に競争力のあるコスト/パフォーマンス
- IEEE および AIA の標準化による業界の受け入れ
新しい 50GigE および 100GigE カメラを Mellanox の VMA と組み合わせると、あらゆる技術カテゴリで他のインターフェースと同等またはそれを上回り、その価格性能比は最高です。 VMA を使用すると、1GigE に関連するCPU 使用率、レイテンシー、ジッターといった問題はすべて解消されます。 業界からの受け入れやすさにおいても優れています。
Emergent のソリューションは、eCapture ビューア ソフトウェアと eSDK の両方で、Windows 10 と Ubuntu、RedHat、および CentOS Linux をサポートします。
はい。 当社のカメラは GigE Vision 規格に準拠しているため、イーサネットの速度に関係なく互換性があります。 Emergent ドライバーを使用し、Mellanox NIC と組み合わせると、最高のパフォーマンスが得られます。通常、サードパーティ製ソフトウェアは、GenTL テクノロジを介して私たちのローレベルドライバを使用した画像取得、あるいは独自の手段を提供しています。
ケーブル、スイッチ、ネットワーク インターフェイス カードなどです。 多くの企業が、スケーラブルな分散処理アーキテクチャに非常に適した QSFP インターフェイスを備えた産業用モジュールとシャーシ ブレードを長い間使用してきています。
以下のグラフは、さまざまなアプリケーションでの 10GigE と 25GigE の採用を非常に明確に示しています。 100GigE も徐々に伸びており、パフォーマンスに対する要求が高まるにつれて、市場シェアを拡大するでしょう。 マシン ビジョンにおいて、AOI などのアプリケーションでこうしたデータレートのセンサーが見られるようになってきていることが、それを物語っています。
PTP 方式は、Emergent カメラで一般的に使用されます。 EVT_PTP eSDK サンプルを使用して、開発を開始できます。 スイッチと適切なグランドマスター構成により、サブマイクロ秒の精度で同期できます。
過去 10 年間でスイッチの価格は大幅に下落したため、コストへの影響を恐れる必要はありません。 とはいえ、同期精度要件が数十マイクロ秒の範囲にない場合、PTP はスイッチとハードウェア グランドマスターを必要としません。
さらに、Emergent は標準の GPIO アクセサリ オプションを提供し、ユーザーが提供するハードウェア信号を介して外部ハードウェア トリガーを介してカメラをトリガーし、サブマイクロ秒の精度でトリガーできるようにします。
EVT_Mcast/EVT_Mcast_Master および EVT_Mcast/EVT_Mcast_Slave eSDK サンプルを使用して、開発を開始できます。
一般に、XNUMX台のカメラからのビデオは、中価格帯のスイッチを介して複数の受信機に送信できます。 受信機は通常、これらのタイプのアプリケーションで次のことを行います。監視目的でビデオを受信して表示、データを分散処理、画像ファイルを RAID ストレージに保存、あるいは適切なパフォーマンスのサーバーを使用しこれらすべてを実行します。
通常、XNUMX台のコンピューターがマルチキャスト マスターであるため、EVT_Mcast_Master サンプル相当のアプリケーションをそこで実行します。 このアプリケーションは、カメラを制御し、オプションでビデオ データを受信します。 他の XNUMX台または多数のコンピュータが、 EVT_Mcast_Slave サンプル相当のアプリケーションを実行し、ビデオ データを受信して処理します。
一般に、Emergent カメラは GigEVision 準拠として AIA によって認定されているため、GigEVision 互換ソフトウェアは Emergent カメラで動作します。私たちは NI Vision Acquisition Toolbox、MVTec Halcon、Norpix StreamPix 3、Matrox MIL、Cognex VisionPro など、多くのサードパーティ ソフトウェアでテストを行いました。Emergent では、カメラを購入すると無料のソフトウェアも提供しています。eCapture は無料のビューアー ソフトウェアであり、eSDK は、高性能アプリケーションを簡単に開発するための C++ SDK です。
標準的な PCIe x8 または x16 の空きスロットを持つコンピューターが、さまざまなオペレーティング システムで Mellanox NIC をサポートします。 Asus の非常にシンプルで安価なミニ デスクトップには、x16 PCIe 空きスロットがあり、開発用に使用できます。 Sonnettech Echo Express SE III などのコンパクトな拡張シャーシを使用することで、Thunderbolt 3 経由でラップトップでもこうしたNIC を使用することができます。
カメラ数の多いアプリケーションでは、通常、多くの利用可能な PCIe スロットを備えた Dell、Supermicro、または Asus システムを採用します。
最終的なシステムは、必要な画像処理の量とデータ/フレーム レートにのみ依存します。 プロセッサを集中的に使用するアプリケーションの場合、CUDA を実行する NVidia の GPU/ビデオ カードまたはサードパーティの FPGA カードを使用できます。 Mellanox NIC から到着するデータのオーバーヘッドは非常に低いため、システムはこのデータを GPU に簡単に転送してさらに処理することができます。
結論として、Emergent カメラとホスト技術により、お客様のアプリケーションを成功させる最高のチャンスを提供します。
10 年前、Emergent は世界初のエリア スキャン 10GigE カメラを発表し、それ以来、超高速イーサネット カメラのパイオニアと見なされてきました。 4 年前、Emergent は世界初の 25GigE エリア スキャン カメラと、世界初の 10GigE および 25GigE ライン スキャン カメラを発売しました。 これは、Vision Systems Magazine でゴールドおよびプラチナ イノベーター アワードを受賞したほか、NABSHOW でカメラ カテゴリの 2019 Product of the Year 賞を受賞しています。
10 年後の現在、競合するカメラ会社は、高速イーサネット カメラ技術の必要性を認識しています。 独自の 10GigE カメラの発売を試みた企業もありましたが、パフォーマンスの問題に苦しんでいたため、多くの顧客が当社に来ました。 テクノロジーに関する当社の長年の経験は、業界で比類のないものです。 当社の製品は非常に成熟しており、信頼性が高いため、お客様による高速テクノロジーのインテグレーション時間と費用を節約できます。
一方、Emergent は、Xtreme 50GigE および Zenith 100GigE カメラを使用して、高速カメラ技術に別のブレークスルーをもたらします。
Emergent は、システムとアプリケーションの開発に必要なすべての基本的なアクセサリを提供します。
ダイレクト アタッチ ケーブルや、マルチモードとシングルモードの両方のアプリケーション向けに、光トランシーバー、LC-LC ファイバー ケーブルなど、必要なすべての QSFP28 ケーブル オプションを提供します。 シングルモードファイバーは、一般的に 100m を超える長距離アプリケーション向けですので、要件については Emergent にお問い合わせください。
パートナーである Mellanox から、シングルおよびデュアル ポートの 50G および 100G ネットワーク インターフェイス カードを提供しています。
最後に、インテグレーションを完成させる GPIO と電源オプションを提供します。
当社は、50GigE および 100GigE マシン ビジョン アプリケーションのニーズに対応するワンストップ ショップです。
Emergent の Web サイトには、フレーム レート計算ツールがあります。 https://emergentvisiontec.com/resources/
