GigE Vision 3.0
Das neueste Update des GigE Vision Standards ermöglicht noch schnellere Datenübertragung
GigE Vision 3.0 wird derzeit von der A3 Organisation und ihrem GigE Vision Technical Committee, an dem auch Basler mitarbeitet, entwickelt. Die neue Version nutzt die Fortschritte der Ethernet-Hardware und das RoCEv2-Protokoll. Damit verbessert sie Geschwindigkeit und Latenz in der Bildverarbeitung und industriellen Automatisierung.
GigE Vision 3.0 – ein Schnittstellenstandard in der Bildverarbeitung
Standards erleichtern generell die Integration in Vision Systeme und über Systemgrenzen hinweg. Als einer der führenden Hersteller von Vision Technologie bieten wir Systeme, die auf stabilen und leistungsstarken Schnittstellen basieren wie USB, CoaXPress – oder Gigabit Ethernet (GigE). GigE ist dabei die Schnittstelle in der industriellen Bildverarbeitung, deren Verwendung in den letzten Jahren am schnellsten zugenommen hat. Grund genug, diese Entwicklung weiter voran zu bringen.
GigE Vision bietet größte technische Flexibilität
GigE Vision ist ein Vision & Imaging-Standard für industrielle Kameraschnittstellen: Ziel ist es, die Kommunikation zwischen Anwendungen und Geräten für die digitale Bildverarbeitung über Ethernet-Technologien zu standardisieren. Der Standard bietet die größte technische Flexibilität in Bezug auf Bandbreite, Kabellänge und Multi-Kamera-Funktionalität.
Innerhalb von GigE Vision 2.0 ist GVSP (GigE Vision Stream Protocol) das Protokoll, das für den zuverlässigen Transport von Bilddatenpaketen von der Kamera zum Host verantwortlich ist. Durch das Precision Time Protocol (PTP) nach IEEE 1588 werden Multi-Kamera-Systeme präzise synchronisiert und/oder in Echtzeit betrieben.
GigE Vision 3.0 steht für höhere Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Effizienz
Minimale Latenz durch neues Streaming-Protokoll RoCEv2
Die wichtigste Neuerung und Erweiterung von GigE Vision 3.0 ist die Integration des Protokolls RoCEv2 (RDMA over Converged Ethernet Version 2) für das Daten-Streaming. Es ergänzt das bestehende Streaming-Protokoll GVSP. Damit ist GigE Vision 3.0 als Ergänzung und nicht als Ersatz für die aktuelle Version 2.2 konzipiert. RoCEv2 bietet unter Beibehaltung bestehender Funktionalitäten höhere Geschwindigkeit, minimale Latenz und insgesamt eine spürbare Effizienz-Steigerung der Systemleistung.
Optimierte Ethernet-Hardware
Version 3.0 bietet sowohl bei der Bildverarbeitung als auch in der industriellen Automatisierung noch mal erhebliche Vorteile. Eine zentrale Rolle spielt dabei die Optimierung der Ethernet-Hardware, insbesondere durch den Einsatz von RoCEv2-fähigen Netzwerkkarten (NICs). Diese speziell optimierten NICs unterstützen Datenübertragungsraten von bis zu 400 Gbit/s – in einigen Fällen sogar noch höher – und machen Remote Direct Memory Access (RDMA) over Converged Ethernet erst möglich.
RoCEv2 ermöglicht die schlanke Übertragung von Bilddaten
Für die Bilddatenübertragung bringt das Protokoll RoCEv2 die Neuerung, Bilddatenpakete in einem Schritt zu empfangen und zusammenzusetzen – ohne Zwischenpufferung oder Kopieren durch die CPU. Durch die direkte Speicherzugriffsarchitektur können Bilddaten also direkt in einen beliebigen Datenspeicher geschrieben werden. Der Verlust von Bilddatenpaketen wird ausgeschlossen und die Latenzzeiten werden reduziert.
Auch auf Kameraseite ergibt sich ein Vorteil: Der benötigte Pufferspeicher wird deutlich reduziert.
Das Umgehen der CPU hat einen doppelten Effekt: Erstens wird eine Fehlerquelle ausgeschaltet und zweitens werden Systemressourcen für andere Aufgaben verfügbar. Insgesamt hat GigE Vision 3.0 das Potenzial, die Gesamt-Systemkosten zu senken.
Das RoCEv2-Protokoll, ursprünglich für extrem anspruchsvolle Umgebungen entwickelt, ist ein Multiplikator, der alle Vorteile von GigE Vision gleichzeitig verstärkt: Damit wird die GigE 3.0 Version langfristig eine hohe Bedeutung für den Machine Vision Markt erlangen.
Vorteile von GigE Vision 3.0 auf einen Blick
Keine CPU-Auslastung: Systemressourcen werden frei für andere Aufgaben und die Gesamtperformance steigt
Multi-Kamera-Systeme werden leistungsstärker und zuverlässiger
RoCEv2 sorgt für eine konsistentere und zuverlässigere Datenübertragung, was u. a. Unterbrechungen in kritischen Anwendungen minimiert
RoCEv2-Verbindungen ermöglichen höhere Datenübertragungsraten. Dadurch sind darauf basierende Bildgebungssysteme anpassungsfähiger und bieten eine hohe Skalierbarkeit für latenzkritische Anwendungen.
Die niedrige Latenz verbessert die Reaktionsfähigkeit des Systems und ist daher ideal für Robotik und Automatisierung
Kompatibilität und Interoperabilität: Das aktuelle GigE Vision Steuerungsprotokoll wird beibehalten, was einen nahtlosen Übergang gewährleistet. Bestehende Software muss nur minimal angepasst werden.
Ausblick: Schnelle Bereitstellung erwartet
GigE Vision 3.0 wird voraussichtlich 2025 eingeführt: A3, die US-amerikanische Association for Advancing Automation, zeichnet verantwortlich und ist Lizenzgeber für den GigE Vision-Standard. Sie geht davon aus, die aktualisierte Schnittstelle im Laufe des Jahres veröffentlichen zu können.
Die technische Verantwortung für die Schnittstelle trägt das A3 GigE Vision Technical Committee, indem wir durch unseren Senior Product Architect Michael Schmidt vertreten sind. Da GigE Vision 3.0 als Ergänzung und nicht als Ersatz für die aktuelle Version 2.2 konzipiert wurde, darf mit einer schnellen Bereitstellung der neuen Version gerechnet werden.