CoaXPress-over-Fiber
CoaXPress-over-Fiber是什么?
CoaXPress-over-Fiber是为了支持光纤传输而对CoaXPress规范进行的较少但却很重要的扩展。
CoaXPress (CXP)是业界高带宽计算机视觉应用标准。CoaXPress的最高速度达到CXP-12,即通过同轴铜缆实现12.5 Gbps(每秒千兆位)的链路。由于链路聚合在 CoaXPress 中很常见,因此四条 CXP-12 链路可以轻松实现 50 Gbps (12.5 x 4) 的带宽。
CoaXPress-over-Fiber最初是CoaXPress规范的附加部分。它提供了一种通过标准以太网连接(包括光纤)运行未经修改的CoaXPress协议的方法。因此,CoaXPress-over-Fiber使用为以太网设计的标准电子设备、连接器和电缆,但所采用的协议既不是以太网,也不是GigE Vision,而是CoaXPress。
Euresys和Sensor to Image早在2018年就开始开发和演示CoaXPress-over-Fiber。2021年,CoaXPress-over-Fiber规范经批准成为JIIA(日本工业成像协会)制定的CoaXPress标准的补充。
CoaXPress-over-Fiber 的带宽是多少?
在 CoaXPress-over-Fiber 的初始配置中,单个 QSFP+ 模块上的带宽为 4 x 10 Gbps,每个相机的总带宽为 40 Gbps。这表示净带宽与通过四根同轴铜缆连接的四条 CXP-12 链路完全相同。当今的 S2I IP 核可以实现 4×10 = 40 Gbps (QSFP+) 和 4×25 Gbps = 100 Gbps (QSFP28) 的速度。它也规定了实现 4xX50 = 200 Gbps (QSFP56) 的明确途径。
CoaXPress-over-Fiber 对最终用户有何意义?
通过以太网连接,CoaXPress-over-Fiber 将受益于专为以太网设计的低成本标准设备(例如连接器和电缆),以太网向更高带宽不断演化也将让它受益。最终用户届时将获得适当的产品,既能满足未来对高分辨率成像的需求,也能满足对更高检测速度和可靠性的需求。
对 CoaXPress-over-Fiber 可以使用哪些电缆?最大电缆长度是多少?
CoaXPress-over-Fiber 最重要的优势之一,就是已有多家供应商提供多种连接方案。10/25 Gbps CoaXPress-over-Fiber 的初始连接方案是 SFP+/SFP28 和 QSFP+/QSFP28(四路或四倍 SFP)模块。
相较于固定接口,使用模块的优势在于可以根据应用要求为端口配备任何合适类型的收发器。由于可以使用的发送器和接收器类型多样,因此用户可以选择合适的收发器,通过多模或单模光纤提供所需的光纤电缆长度。
使用CoaXPress-over-Fiber有何益处?
- 超高数据/帧率
- 提供多种附件和布线方案,能满足任何长度要求
- CPU开销低,延迟低,图像采集抖动程度低
- 通过额外的前向纠错功能增强数据完整性
- 就PC性能而言,支持的相机数量最多
- 极具竞争力的性价比
- 由于JIIA和IEEE标准化,得到了业界的广泛认可
CoaXPress-over-Fiber 的抖动和延迟是多少?
它们与“传统”CoaXPress 相比如何?
CoaXPress-over-Fiber 基于 CoaXPress 协议,在抖动和延迟方面,其性能与 CoaXPress 相当。 此外,与 CoaXPress 相比,CoaXPress-over-Fiber 支持更高的传输速度。
CoaXPress-over-Fiber vs other vision interfaces
CoaXPress 和 CoaXPress-over-Fiber 与其他视觉接口相比总体表现如何?
CoaXPress 之所以成功,是因为它独特地融合了以下优点:
- 高带宽
- 低抖动、低延迟(包括相机触发)、
- 高度稳定/可靠
CoaXPress-over-Fiber 就是 CoaXPress,它具备同样的优势。
CoaXPress-over-Fiber vs GigE Vision
CoaXPress 和 CoaXPress-over-Fiber 与 GigE Vision 相比如何?
在图像传输带宽方面
CoaXPress 和 CoaXPress-over-Fiber 轻松支持链接聚合,大多数 CoaXPress 相机当前使用两条或四条链路。同样,CoaXPress 采集卡为每张卡提供一至八路连接。CoaXPress-over-Fiber 的初始配置为 4 x 10 Gbps (QSFP+),总带宽为 40 Gbps(与四条 CXP-12 链路的净带宽相同),或 4 x 25 Gbps (QSFP28),总带宽为 100 Gbps。而且它有明确的升级路径,可升级到 4 x 50 Gbps = 200 Gbps (QSFP56)。
相反,使用 GigE Vision 难以进行链路聚合,大多数 GigE Vision 相机仅使用一条链接。
在图像采集稳定性方面
CoaXPress 协议的数据包管理更为简单。它由采集卡或接口卡使用专门的硬件完成,无需加载主机 CPU,即可确保低延迟和稳定的图像采集。
相反,传统 GigE Vision 应用程序使用标准网络接口卡 (NIC),由驱动程序完成数据包管理,由此会显著加载主机 CPU。
总体而言,CoaXPress 无需加载主机 CPU,就能提供更稳定、更可靠的图像传输。在速度更高的情况下更是如此。
支持哪些操作系统?
CoaXPress-over-Fiber 独立于任何操作系统。到目前为止,CoaXPress 采集卡支持 Windows、Linux、macOS 和/或专用的嵌入式操作系统。CoaXPress-over-Fiber同样支持这些操作系统。
CoaXPress-over-Fiber cameras and GenICam
CoaXPress-over-Fiber 相机可以与兼容 GenICam 的软件配合使用吗?
CoaXPress-over-Fiber 相机可以与兼容 GenICam 的软件配合使用吗?
使用以太网连接有何优势?
通过以太网连接,CoaXPress-over-Fiber 将受益于专为以太网设计的低成本标准组件(例如连接器和电缆)。以太网由 IEEE 802.3 标准定义;利用该标准,CoaXPress-over-Fiber 也将受益于这些以太网组件不断提高的带宽。
使用光纤有何优缺点?
优点
- 首先,由于光纤连接长度基本不受限制,因此电缆长度不再是问题。
- 光纤提供更高的带宽,如今每条光纤的标准连接速度为 10、25 和 50 Gbps,并且在数据中心得到广泛使用。
- 光纤不受电噪声的影响,对于生产车间和某些医疗应用而言,这是一大重要优势。
- 光纤比同等的铜缆更轻便、小巧,很适合于必须具备这一特点的应用,比如移动机器人、飞机或车辆。
缺点
不能“通过光纤传送电能”。由于光纤中的信号通过光传输,因此无法通过光纤传送电能,诸如相机等设备必须单独供电。
CoaXPress-over-Fiber 对相机制造商有何意义?
由于 CoaXPress-over-Fiber 是 CoaXPress 标准的附加部分,因此现有 CoaXPress 相机无需进行任何重大的重新开发,也无需测试新协议,就能相对容易地升级到 CoaXPress-over-Fiber。
CoaXPress 相机中已经使用的 FPGA 涵盖许多用于支持以太网标准的功能。IEEE 标准 802.3 第 46 条中定义的 10 Gbps 介质无关接口 (XGMII) 是对 10G 以太网物理层的主要访问渠道。该接口具有通用性,有助于将CoaXPress信令映射到PCS/PMA以太网子层。使用 XGMII 时,CoaXPress 还可以通过 IEEE 标准 802.3 第 106 条中定义的 25 Gbps 介质无关接口 (25GMII) 支持更高带宽。25GMII 与 XGMII 的逻辑相同,但它的速度比 XGMII 更快。
Euresys 旗下的 Sensor to Image 公司提供符合标准的 CoaXPress-over-Fiber 桥接 IP 核(CXP 到 XGMII/25GMII 和 XGMII/25GMII 到 CXP)。