CoaXPress over Fiber란?

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‘CoaXPress over Fiber’는 광섬유 전송을 지원할 수 있는 기존 CoaXPress 사양을 단순화한 확장판이다.

CoaXPress(CXP)는 고 대역폭 컴퓨터 비전 애플리케이션을 위한 표준이다. 최신 버전인 CoaXPress 2.0 에는 동축 구리 케이블을 통한 12.5Gbps 링크인 CXP-12 속도가 명시되어 있다. CoaXPress는 4개의 CXP-12 링크로 50Gbps(12.5 x 4)의 대역폭을 쉽게 달성할 수 있다. 사양은 JIIA(Japan Industrial Imaging Association)에서 호스팅 한다.

CoaXPress over Fiber는 CoaXPress 2.0 사양에 대한 추가 기능으로 설계되었다. 광섬유를 포함한 표준 이더넷 연결을 통해 CoaXPress 프로토콜 실행 방법을 제공한다. 따라서 CoaXPress over Fiber는 이더넷용으로 설계된 표준 전자 장치, 커넥터 및 케이블을 사용하며 프로토콜은 이더넷이나 CoaXPress이다.

이더넷 연결 이점

이더넷 연결을 사용함으로써 CoaXPress over Fiber는 이더넷용으로 설계된 저렴한 표준 장비(예: 커넥터 및 케이블)를 활용할 수 있게 되었다. 이더넷은 IEEE 802.3 표준에 의해 정의되며 이러한 표준을 활용함으로써 CoaXPress over Fiber는 고 대역폭을 사용할 수 있도록 발전하는 이더넷의 혜택을 받을 것이다.

광섬유 사용의 장점

광섬유 연결은 기본적으로 길이에 제한이 없으므로 케이블 길이가 더 이상 문제되지 않는다. 광섬유는 10 및 25Gbps 연결이 표준이다. 데이터 센터에서 널리 사용되기 때문에 많은 대역폭을 사용할 수 있다. 광섬유는 전기 노이즈에 영향을 받지 않으므로 생산 현장 및 의료 분야에서 상당한 장점이 될 것이다. 광섬유는 동급 구리 케이블보다 가볍고 크기가 작아 항공기나 차량과 같은 분야에 적합하다.

광섬유 사용의 단점

광섬유의 신호는 빛을 이용하여 전송되기 때문에 광섬유를 통해 전력을 전송할 방법이 없다. 카메라와 같은 장치는 별도의 전력이 필요하다.

CoaXPress over Fiber 기능

CoaXPress over Fiber는 CoaXPress 표준에 대한 추가 기능이므로 기존 CoaXPress 카메라는 프로토콜을 새롭게 재개발하거나 테스트하지 않고도 비교적 쉽게 CoaXPress over Fiber로 업그레이드할 수 있다.

CoaXPress 카메라에서 이미 사용 중인 FPGA에는 이더넷 표준을 지원하는 기능이 포함되어 있다. IEEE Std 802.3 46절에 정의된 10Gbps 미디어 독립 인터페이스(XGMII)는 10G 이더넷에 실제 계층에 대한 기본 엑서스 지점이다. 이 특성으로 인해 CoaXPress 시그널링이 PCS/PMA 이더넷 하위 계층으로 쉽게 매핑된다.

XGMII를 사용하면 CoaXPress가 IEEE Std 802.3 106절에 정의된 25Gbps 인터페이스(25GMII)를 통해 고 대역폭을 지원할 수 있다. 25GMII는 XGMII의 속도가 향상된 버전이다. Euresys의 Sensor to Image는 CXP를 XGMII에, XGMII를 CXP IP 코어에 제공한다.

CoaXPress over Fiber 대역폭

CoaXPress over Fiber의 구성은 단일 QSFP+ 모듈인 경우 4 x 10Gbps이며 카메라 당 40Gbps이다. 이것은 4개의 구리 동축 케이블을 통해 4개의 CXP-12 링크와 동일한 네트워크 대역폭을 나타낸다.

그러나 CoaXPress over Fiber는 업그레이드 할 수 있다(예: QSFP28 모듈 사용 시 4 x 25Gbps = 100Gbps, QSFP56 모듈 사용 시 4 x 50Gbps = 200Gbps).

CoaXPress over Fiber 이더넷 연결

이더넷 연결을 활용함으로써 CoaXPress over Fiber는 저비용 표준 장비(커넥터 및 케이블) 뿐만 아니라 고 대역폭을 사용할 수 있도록 발전하는 이더넷의 혜택을 받을 것이다. 사용자는 고해상도 이미지는 빠른 검사 속도와 신뢰성에 대한 만족하는 제품을 기대할 수 있다.

CoaXPress over Fiber

케이블 옵션

CoaXPress over Fiber의 가장 중요한 이점 중 하나는 다양한 연결 옵션이다.

10Gbps에서 CoaXPress over Fiber의 초기 연결 옵션은 SFP+ 및 QSFP+(Quad 또는 4배 SFP+) 모듈이다. 모듈을 사용할 때의 장점은 애플리케이션에서 요구하는 트랜시버를 포트에 장착할 수 있다는 것이다. 다양한 송신기 및 수신기를 사용할 수 있으므로 사용자는 적절한 트랜시버를 선택하여 다중 모드 또는 단일 모드 광섬유를 통해 필요한 광 도달 범위를 제공할 수 있다.

첫 번째 옵션은 다중 모드 광섬유에 40GBASE-SR4 QSFP+ 광 트랜시버 모듈을 사용하는 것이다. 최대 150m의 광섬유 케이블이 있는 MTP/MPO 광섬유 커넥터를 사용한다. 이 솔루션은 머신 비전 애플리케이션에 적합하다.

두 번째 옵션은 단일 모드 광섬유에 40GBASE-ER4 QSFP+ LC DOM 광 트랜시버 모듈을 사용하는 것이다. 최대 40km의 광섬유 케이블이 있는 LC-Duplex 광섬유 커넥터를 사용한다. 이 솔루션은 비디오 전송 애플리케이션 등에 적합하다.

액티브 광 케이블도 사용할 수 있다. 한 쪽에는 40G QSFP+ 트랜시버(프레임 그래버용)가 있고 다른 쪽에는 10G SFP+ 트랜시버 4개(카메라 4개용)가 있다. 빠른 속도 옵션을 사용할 수 있으므로 솔루션 미래가 보장된다. SFP28 최신 버전은 25Gbps의 속도를 위해 설계되었다. QSFP28(Quad SFP28) 옵션에서는 최대 100Gbps의 속도가 가능하다. 이미 2019년에 QSFP56이 표준화되었으며 주요 공급업체에서 이미 판매 중인 제품으로 최고 속도가 200Gbps로 두 배 향상되었다. SFP 트랜시버를 QSFP 포트에 장착할 수 있는 저렴한 어댑터도 있다.

애플리케이션에 CoaXPress over Fiber 사용 이점

- 초고속 데이터/프레임 속도

- 어떤 길이로도 사용할 수 있는 다양한 액세서리 및 케이블 옵션

- 낮은 CPU 오버헤드, 짧은 대기 시간, 낮은 지터 이미지 캡처

- PC 성능 당 최대 카메라 수

- 매우 경쟁력 있는 가성비

- JIIA 및 IEEE 표준화로 인한 업계 수용력 확대

CoaXPress over Fiber 지연 시간

CoaXPress over Fiber는 CoaXPress 프로토콜을 기반으로 하기 때문에 지연 시간 측면에서 CoaXPress와 동일한 고성능을 보여준다. 또한 CoaXPress에 비해 더 빠른 전송 속도를 지원하므로 지터와 대기 시간이 더욱 개선될 것이다.

CoaXPress와 CoaXPress over Fiber 비교

CoaXPress는 다음과 같은 특징을 갖고 있다.

- 고 대역폭

- 짧은 대기 시간(트리거 대기 시간 포함)

- 높은 안정성/신뢰성

CoaXPress over Fiber는 CoaXPress이며 동일한 이점을 유지하고 더욱 발전될 것이다.

CoaXPress/CoaXPress over Fiber와 GigE Vision의 비교

이미지 전송 대역폭 측면에서 CoaXPress/CoaXPress over Fiber에서 링크 통합은 쉽게 지원된다. 현재 대부분의 CoaXPress 카메라에서는 2개 또는 4개의 링크가 사용된다. 마찬가지로 CoaXPress 프레임 그래버는 카드 당 1~8 개의 연결을 제공한다.

CoaXPress over Fiber의 초기 구성은 총 40Gbps에 대해 4 x 10Gbps이다(4개의 CXP-12 링크와 동일한 네트워크 대역폭).
8 x 10Gbps = 80Gbps, 4 x 25Gbps = 100Gbps 및 4 x 50Gbps = 200Gbps 업그레이드 할 수 있다. GigE Vision은 링크 통합이 어렵다. 대부분의 GigE Vision 카메라는 링크를 하나만 사용한다. 이미지 캡처 안정성을 위해 CoaXPress 프로토콜의 데이터 패킷 관리는 간단한다. 전용 하드웨어를 사용하여 프레임 그래버 또는 인터페이스 카드에 의해 수행되므로 호스트 CPU를 로드하지 않고도 짧은 대기 시간과 안정적인 이미지 캡처를 보장한다.

반대로 GigE Vision 애플리케이션은 호스트 CPU를 상당히 많이 로드하면서 드라이버가 데이터 패킷 관리를 수행하는 표준 NIC(네트워크 인터페이스 카드)를 사용한다. CoaXPress는 호스트 CPU를 로드하지 않고도 안정적이고 신뢰할 수 있는 이미지 전송을 제공한다. 이는 빠른 속도에서 더 확실하게 나타난다.

운영 체제

CoaXPress 프레임 그래버는 Windows, Linux, macOS 및/또는 특수 임베디드 운영 체제를 지원한다. CoaXPress over Fiber의 경우에도 마찬가지이다.

GenICam 호환

CoaXPress over Fiber는 CoaXPress의 추가 기능으로 둘 다 GenICam에 대한 필수 지원이 포함되어 있다.

CoaXPress over Fiber 공급처

CoaXPress over Fiber는 4개의 양방향 10Gbps 링크를 제공한다. 프레임 그래버인 Coaxlink QSFP+는 Euresys에서 공급하며 Bridge IP Core는 Sensor to Image에서 카메라 제조업체에 제공한다.

자료 제공: euresys(www.euresys.com)

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