10 Gigabit Ethernet mit GigE Vision

»Eine neue Ära für die Bildverarbeitung«

18. November 2019, 11:01 Uhr | Andreas Knoll

Die 10-Gbit/s-Ethernet-Schnittstelle mit dem Transport-Layer GigE Vision wird in der Bildverarbeitung als wichtigste Datenübertragungstechnik der Zukunft gehandelt. Andreas Schaarschmidt, CMO von SVS-Vistek, erläutert seine Sicht auf die Möglichkeiten der neuen Technik.

Markt&Technik: 10 Gigabit Ethernet mit GigE Vision soll der Bildverarbeitung zusätzlichen Schub verleihen und die Grenzen des Machbaren weiter verschieben. Sind die aktuellen Interfaces nicht mehr leistungsfähig genug?

Andreas Schaarschmidt: Als Hintergrund dieser Entwicklung muss man sehen, dass in vielen Applikationen immer häufiger Kameras mit Auflösungen von 5 und mehr Megapixel zum Einsatz kommen. Die dabei eingesetzten CMOS-Sensoren erlauben wegen ihrer extrem leistungsfähigen Datenschnittstellen von aktuell bis zu 90 Gbit/s selbst bei hohen Auflösungen sehr hohe Bildfrequenzen. Für die Weiterleitung der daraus resultierenden Datenmengen sind daher Interfaces mit möglichst hoher Bandbreite erforderlich. Deren maximale Geschwindigkeiten haben in den vergangenen Jahren stetig zugenommen. Nach aktuellem Stand der Technik ermöglichen Systeme auf Basis von GigE Vision eine Datenübertragung von etwa 120 MB/s, USB3 Vision erreicht maximal zirka 360 MB/s und Camera-Link-Systeme können pro Sekunde bis zu rund 850 MB an Daten weiterleiten. Bildverarbeitungssysteme, die mit einem vierkanaligen High-End-CoaXPress-12-Interface ausgestattet sind, setzen mit realen Übertragungsgeschwindigkeiten bis etwa 5 GB/s die Messlatte aktuell am höchsten. Auf dieser Basis lassen sich sehr viele Machine-Vision-Anwendungen lösen.

Wie schnell ist 10 Gigabit Ethernet?

Nach dem derzeitigen Stand der Dinge wird die Schnittstelle rund 1250 MB/s ermöglichen und damit leistungsmäßig zwischen Camera Link und CoaXPress liegen. Für Anwender ist die Geschwindigkeit der Datenübertragung jedoch nicht das einzige Argument bei der Entscheidung über eine Schnittstelle. 10 Gigabit Ethernet hat hier gegenüber anderen Verfahren eine Reihe wichtiger Vorteile. So beruht die Schnittstelle auf einem Protokoll, das sich in der Industrie und im Consumer-Bereich schon seit Jahren bestens bewährt hat. Sowohl in Bezug auf die Topologie als auch auf die Software lässt sich 10 GigE von bestehenden 1-GigE-Vision-Applikationen transparent skalieren.

Auch in der Server-Welt ist 10 GigE weit verbreitet. Die erforderlichen Switches sind bereits als preisgünstige Massenware erhältlich. 10 GigE ist in vielen IT-Bereichen schon Tagesgeschäft. Auch 10-GigE-Adapter für PCs bestechen durch ihren Preis von unter 100 US-Dollar und werden zumindest auf besseren Mainboards schon bald zum Standard zählen. Spezielle und teure Framegrabber für den Bildeinzug sind wie auch bei anderen digitalen Schnittstellen unnötig. Netzwerkeigenschaften, Vorteile und Nachteile der bisherigen 1-GigE-Schnittstelle gelten fast alle auch für 10 GigE. Und GigE ist ein gut akzeptierter Standard in der industriellen Bildverarbeitung.

Das sind viele gute Gründe, auf 10 Gigabit Ethernet mit GigE Vision umzusteigen.

Ja, aber die Schnittstelle hat noch einige weitere Pluspunkte. Für ihren zukünftigen Erfolg spricht auch die große Auswahl standardisierter Komponenten für die Feldverkabelung. Industrielle Ethernet-Kabel mit M12x8-Verbindungen sind schon seit Jahren „10-GigE-ready“, und auf der I/O-Seite, sprich: bei den erforderlichen Steuersignalen, und auch beim Thema LED-Beleuchtungen bietet sich der M12x12-Standard für Bildverarbeiter geradezu an, um robuste Verbindungen mit IP-Schutzklasse und Zertifizierung auf Basis von Industriestandards zu schaffen.