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Vorteile von Highspeed-Kameras mit 10GigE bis 100GigE
Sehr hohe Daten- und Bildraten, geringer CPU-Overhead, zahlreiche Kabellängenoptionen, niedrige Preise und eine einfache Usability sind nur einige der Vorteile der neuen 10GigE bis 100GigE Industriekameras von Emergent Vision.
Bild 1a/b | Datenpfad einer üblichen 1GigE Vision Bilderfassung (o.). Für höhere Übertragungsgeschwindigkeiten bis 100GigE, werden NICs für eine Treiber Implementierung bevorzugt (u.). Viele NIC-Anbieter unterstützen Highspeed-Offloading zu einem Drittel des Preises von Framegrabbern. (Bild: Emergent Vision Technologies)
Die Nachfrage nach Highspeed-Lösungen für die Bildverarbeitung steigt immer weiter. Framegrabber sind eine Möglichkeit diese Anwendungen zu unterstützen. Durch Änderungen auf der Treiberebene sind aber für diese Anwendungen auch 100GigE Übertragungsgeschwindigkeiten mit gleicher Leistung und geringeren Kosten möglich, und dies ohne den Einsatz eines Framegrabbers. Im folgenden Beitrag werden die Vorteile von 10GigE und 100GigE näher beleuchtet.
Optimierte 100GigE-Technologie
Das herkömmliche GigE-Frame-Erfassungsmodell ist in Bild 1 zu sehen. Wenn allerdings 1GigE nicht optimiert ist, kommen auch Intel PRO/1000-basierte Netzwerkschnittstellenkarten (NICs) für eine Treiber-Implementierung zum Einsatz. Bild 1 zeigt auch das Datenmodell mit Remote Direct Memory Access (RDMA) und RDMA over Converged Ethernet (RoCE). Diese Systeme liefern eine niedrige CPU-Auslastung und verhindern den Verlust einzelner Bilder – bei geringem Jitter und einer Latenz, die mit den Werten von CoaXPress vergleichbar ist. Das RDMA-optimierte GigE-Modell ermöglicht zudem den direkten Zugriff vom Speicher eines Hosts auf den Speicher eines anderen Hosts, ohne dass ein Betriebssystem oder und die CPU beteiligt sind. RoCE ist ein Standardprotokoll, das eine Datenübertragung von RDMA über Ethernet-Netzwerke ermöglicht und eine Transport-Offload mit Hardware-RDMA-Engine-Implementierungen erlaubt. Das Netzwerk-Design optimiert dabei die Leistung, und sorgt für geringere Latenzen und CPU-Last sowie eine höhere Bandbreite. Obwohl Emergent Vision keine RDMA- und RoCE-Protokolle verwendet, nutzt das Unternehmen für seine Highspeed-GigE-Kameras die zugrundeliegenden Funktionen der Netzwerkkarten für eine optimale Bilderfassung. Daher können die NICs so programmiert werden, dass sie das GigE Vision-Protokoll unterstützen, und somit das Video in einem zusammenhängenden Speicherabschnitt und bei Bedarf den Header in einen anderen Abschnitt sichern zu können. Für GigE Vision ist auch der Einsatz von handelsüblichen NIC- oder FPGA-Karten zum direkten Anschluss an eine 100GigE-Kamera möglich, was die Komplexität der Systeme nochmals reduziert.
