CoaXPress-over-Fiber

Die anfängliche Konfiguration von CoaXPress-over-Fiber beträgt 4 x 10 GBit/s auf einem einzelnen QSFP+-Modul für insgesamt 40 GBit/s pro Kamera. Dies entspricht genau der gleichen Nettobandbreite wie vier CXP-12-Links über vier Kupferkoaxialkabel. Die heutigen S2I-IP-Cores bieten Unterstützung für die Implementierungen 4 x 10 GBit/s = 40 GBit/s (QSFP+) und 4 x 25 GBit/s = 100 GBit/s (QSFP28). Und der Weg zur Implementierung von 4 x 50 GBit/s = 200 GBit/s (QSFP56) ist bereits klar definiert. 

Durch die Nutzung der Ethernet-Konnektivität profitiert CoaXPress-over-Fiber von der kostengünstigen Standardausrüstung (wie Steckverbinder und Kabel), die für Ethernet ausgelegt ist, sowie der ständigen Weiterentwicklung von Ethernet hin zu höheren Bandbreiten. Endanwender können Produkte erwarten, die die zukünftige Nachfrage nach höheren Auflösungen bei der Bildverarbeitung sowie nach höheren Inspektionsgeschwindigkeiten und höherer Zuverlässigkeit erfüllen.

Einer der wichtigsten Vorteile von CoaXPress-over-Fiber ist die große Bandbreite an Konnektivitätsoptionen, die bereits von mehreren Lieferanten angeboten werden. Die ersten Konnektivitätsoptionen für CoaXPress-over-Fiber bei 10/25 GBit/s sind SFP+/SFP28- und QSFP+/QSFP28-Module (Quad-SFP+ bzw. viermal SFP+).
Der Vorteil der Verwendung von Modulen im Vergleich zu festen Schnittstellen besteht darin, dass die Ports mit jedem geeigneten Transceivertyp entsprechend den Anforderungen der Anwendung ausgestattet werden können. Es ist eine Vielzahl von Transmitter- und Receivertypen verfügbar, sodass Benutzer den geeigneten Transceiver auswählen können, um die erforderliche Glasfaserkabelreichweite über Multimode- oder Monomode-Faser bereitzustellen.

Dank der stetigen Weiterentwicklung der optischen Transceiver ergeben sich regelmäßig weitere Optionen, die mit den gleichen Fasertypen eine höhere Kabelreichweite erzielen.

Optische Breakout-Kabel sind ebenfalls erhältlich. Sie verfügen über einen 40G QSFP+-Transceiver (für den Framegrabber) auf der einen Seite und vier 10G SFP+-Transceiver (für vier Kameras) auf der anderen Seite.

Diese Lösungen sind zukunftssicher, da bereits Optionen für höhere Geschwindigkeiten verfügbar sind. Die SFP28-Iteration ist für Geschwindigkeiten von 25 GBit/s ausgelegt. Die Variante QSFP28 (Quad SFP28) ermöglicht Geschwindigkeiten bis zu 100 GBit/s. QSFP56 wurde bereits 2019 standardisiert. Damit verdoppeln sich die Höchstgeschwindigkeiten für Produkte, die von führenden Anbietern verkauft werden, auf 200 GBit/s.

• Ultrahohe Daten-/Frameraten 

• Viele Zubehör- und Verkabelungsoptionen zur Abdeckung beliebiger Längenanforderungen 

• Geringer CPU-Overhead, niedrige Latenz, jitterarme Bilderfassung 

• Verbesserte Datenintegrität mit zusätzlicher Forward Error Correction (FEC) 

• Höchste Anzahl an Kameras pro PC-Leistung 

• Sehr wettbewerbsfähiges Preis-Leistungs-Verhältnis 

• Breite Branchenakzeptanz durch JIIA- und IEEE-Standardisierung 

CoaXPress-over-Fiber basiert auf dem CoaXPress-Protokoll und weist in Bezug auf Jitter und Latenz eine vergleichbar hohe Leistung wie CoaXPress auf. Darüber hinaus unterstützt CoaXPress-over-Fiber höhere Übertragungsgeschwindigkeiten als CoaXPress.
  

Der Erfolg von CoaXPress beruht auf der einzigartigen Kombination folgender Merkmale: 

• Hohe Bandbreite 

• Wenig Jitter und geringe Latenz (einschließlich Kameraauslösung) 

• Hohe Stabilität/Zuverlässigkeit 

CoaXPress-over-Fiber bietet die gleichen Vorteile wie CoaXPress.

In Bezug auf die Bildübertragungsbandbreite 

CoaXPress und CoaXPress-over-Fiber unterstützen problemlos Link Aggregation, und die meisten CoaXPress-Kameras verwenden derzeit zwei oder vier Links. In ähnlicher Weise bieten CoaXPress-Framegrabber ein bis acht Verbindungen pro Karte. Die Anfangskonfiguration von CoaXPress-over-Fiber beträgt 4 x 10 GBit/s (QSFP+) für insgesamt 40 GBit/s (die gleiche Netto-Bandbreite wie vier CXP-12-Links) oder 4 x 25 GBit/s (QSFP28) für insgesamt 100 GBit/s, und es gibt einen klaren Upgrade-Pfad in Richtung 4 x 50 GBit/s = 200 GBit/s (QSFP56).
Im Gegensatz dazu ist Link Aggregation mit GigE Vision schwierig und die meisten GigE Vision-Kameras verwenden nur einen Link.

In Bezug auf die Bilderfassungsstabilität 

Die Datenpaketverwaltung des CoaXPress-Protokolls ist einfacher. Sie erfolgt durch den Framegrabber oder die Schnittstellenkarte über dedizierte Hardware, wodurch eine niedrige Latenz und stabile Bilderfassung ohne Belastung der Host-CPU gewährleistet ist.
Im Gegensatz dazu verwenden herkömmliche GigE Vision-Anwendungen Standardnetzwerkkarten (Network Interface Cards, NICs), bei denen die Datenpaketverwaltung durch den Treiber erfolgt und die Host-CPU erheblich belastet wird.
Insgesamt bietet CoaXPress eine stabilere, zuverlässigere Bildübertragung, ohne die Host-CPU zu belasten. Dies gilt umso mehr bei höheren Geschwindigkeiten.

CoaXPress-over-Fiber ist unabhängig von allen Betriebssystemen. Derzeit unterstützen CoaXPress-Framegrabber Windows, Linux, macOS und/oder spezielle eingebettete Betriebssysteme; dasselbe gilt für CoaXPress-over-Fiber.

Ja. CoaXPress-over-Fiber ist eine Ergänzung zu CoaXPress, beide bieten eine obligatorische Unterstützung für GenICam.

Durch die Nutzung der Ethernet-Konnektivität profitiert CoaXPress-over-Fiber von den kostengünstigen Standardkomponenten (wie Steckverbinder und Kabel), die für Ethernet ausgelegt ist. Ethernet ist durch den IEEE 802.3-Standard definiert; durch die Nutzung dieses Standards wird CoaXPress-over-Fiber auch von der ständigen Weiterentwicklung von Ethernet-Komponenten hin zu höheren Bandbreiten profitieren.

Vorteile 

• In erster Linie spielt die Kabellänge keine Rolle mehr, da Glasfaserverbindungen grundsätzlich nicht in ihrer Länge begrenzt sind. 

• Glasfaseroptik bietet mehr Bandbreite, da Verbindungen mit 10, 25 und 50 GBit/s pro Faser heute Standard und in Rechenzentren weit verbreitet sind. 

• Glasfaseroptik ist immun gegen elektrisches Rauschen, was in der Produktion und bei einigen medizinischen Anwendungen einen wesentlichen Vorteil bietet. 

• Glasfaseroptik ist leichter und kleiner als entsprechende Kupferverkabelungen und eignet sich daher für Anwendungen, bei denen diese Eigenschaft wesentlich ist, wie z. B. in Flugzeugen oder Fahrzeugen. 

Nachteile 

Es gibt keine „Energie über Glasfaser“. Die Signale bei der Glasfaseroptik werden mit Licht übertragen. Es gibt keine Möglichkeit, Energie über Glasfaser zu übertragen. Geräte wie Kameras müssen daher separat mit Strom versorgt werden.

Da CoaXPress-over-Fiber eine Ergänzung zum CoaXPress-Standard ist, können bestehende CoaXPress-Kameras relativ einfach auf CoaXPress-over-Fiber aufgerüstet werden, ohne dass eine wesentliche Neuentwicklung oder Erprobung eines neuen Protokolls erforderlich ist.
FPGAs, die bereits in CoaXPress-Kameras verwendet werden, umfassen viele Funktionen zur Unterstützung des Ethernet-Standards. Die im IEEE-Standard 802.3 Klausel 46 definierte medienunabhängige 10-GBit/s-Schnittstelle (10 GBit/s Media Independent Interface, XGMII) ist der Hauptzugang zur physikalischen 10G-Ethernet-Schicht. Die allgemeinen Merkmale dieser Schnittstelle erleichtern das Mapping der CoaXPress-Signale auf die PCS/PMA-Ethernet-Unterschichten. Mit der XGMII kann CoaXPress auch höhere Bandbreiten über die im IEEE-Standard 802.3 Klausel 106 definierte medienunabhängige 25-GBit/s-Schnittstelle (25 GBit/s Media Independent Interface, 25GMII) unterstützen. Die 25GMII ist eine schnellere Version der XGMII mit gleicher Logik.
Sensor to Image, ein Unternehmen von Euresys, bietet mit dem Standard konforme CoaXPress-over-Fiber Bridge-IP-Cores (CXP zu XGMII/25GMII und 25GMII/XGMII zu CXP).