Журнал "Системы Безопасности" № 5‘2021

С момента появления в начале 80-х гг., во мно- гом благодаря хорошо описанным стандар- там (первый IEEE802.3 датируется 1983 г.), Ether- net стал доминирующим коммуникационным интерфейсом как в бытовых, так и в промышлен- ных приложениях. Наиболее популярные прото- колы обмена – TCP/IP и UDP. В промышленности на физической медиа Ethernet базируются Ether- CAT, Ethernet/IP, ProfiNetDP, Sercus и другие част- ные решения для обмена данными в реальном времени между промышленными контроллера- ми. Важно отметить, что с точки зрения электри- чества Ethernet изначально хорошо приспособлен для работы в условиях промышленных помех. Сегодня Ethernet самый популярный интерфейс, в том числе и в цифровых системах видеонаблю- дения и камерах машинного зрения. Популяр- ность вылилась в широчайший выбор совмести- мых устройств, огромную инфраструктуру и сотни тысяч километров проложенных кабелей. Новые решения требуют совершенно других скоростей Начинал Ethernet с 10 Мбит/с. Казавшаяся высо- кой на заре 80-х скорость FastEthernet в 100Мбит/с сегодня является фактическим стандартом в системах видеонаблюдения для передачи сжато- го видеоизображения. Но для доставки изобра- жения с хорошим разрешением, без потери дан- ных при сжатии этого уже мало. С начала 2000-х свое триумфальное шествие по миру начала инфраструктура 1000 Мбит, или GigE (Gigabit Ethernet 1000BASE-T – стандарт 1999 г.). Его пропускной способности достаточно для переда- чи 50 FullHD-кадров 2 Мпкс без сжатия. Этой ско- рости и сегодня хватает для большинства типо- вых задач. Однако уже 20 лет тому назад про- изводители камер машинного зрения озаботи- лись более скоростными частными решениями. Так появился CameraLink, чуть позже CoaXPress, предлагающие существенно большие скорости передачи данных, чем GigE. Однако оба варианта требуют специализированных устройств, фрейм- граберов, для ввода данных в компьютер и несо- вместимы ни с какими другими общепринятыми коммуникационными решениями. Это обстоя- тельство стало существенным фактором, сдержи- вающим их распространение. Тем не менее целое десятилетие CameraLink был едва ли не един- ственным выбором для систем со скоростями передачи данных в несколько гигабит. Несколько лет назад отличной альтернативой CameraLink стала реинкарнация USB в его третьем поколе- нии. Несмотря на преемственность названия, с технической точки зрения USB3 – принципиально иное, более продвинутое техническое решение, чем USB2, единственным достоинством которого была, пожалуй, невысокая цена. Скорость обме- на USB3 вдвое ниже, чем у классического Full- Speed CameraLink. Но благодаря невысокой стои- мости и широкой поддержке производителей компьютеров, уставших мириться с ограничения- ми USB2, "новый" USB быстро отобрал у Camera- Link львиную долю рынка высокоскоростных при- ложений машинного зрения. Индустрия поддер- жала новый интерфейс стандартом USB3 Vision – аналогом представленного в 2006 г. объедине- нием игроков индустрии машинного зрения Automated Imaging Association (AIA) стандарта GigE Vision, который сильно упростил задачу про- граммной интеграции камер различных произво- дителей. Но "бороться" с Gigabit Ethernet, с его длиной кабеля более 100 м и огромной сетевой инфраструктурой, CameraLink и во многом заме- стившим его USB3 с ограничением длины кабеля в 5, максимум в 8 м, трудно. Кроме того, все упо- мянутые интерфейсы – это взаимодействие типа "точка-точка", а не общая информационная "шина в кабеле", обслуживающая много абонен- тов, коей является Ethernet. Тем не менее возрос- шие вычислительные возможности диктуют необходимость появления высокоскоростных коммуникационных интерфейсов для передачи изображений с лучшим разрешением и скоро- стью. Такие интерфейсы появляются и находят своего пользователя, несмотря на очевидные ограничения. Ethernet ускоряется А что же адепты Ethernet? Спокойно почивают на лаврах (количество камер на базе "класси- ческого" GigE неуклонно растет и сейчас) и наблюдают, как их оттесняют конкурирующие интерфейсы? Конечно же нет. Первая версия стандарта Ethernet 10 Гбит/с была представ- лена еще в 2002 г., но только в 2006-м появилась "рабочая" версия 10GBASE-T для витой пары. В 2007 г. было продано более миллиона портов 10GBASE-T, в 2008-м – уже два миллиона. Распространение "ускоренной" до 10 Гбит версии Ethernet с того времени неумолимо продолжается. Но и разработчи- ков, и пользователей огорчает тот факт, что снижение стоимости по мере распростране- ния новой технологии идет не очень быстро. Высокая цена ограничивает применение 10GBASE-T высокопроизводительными систе- мами и серверными приложениями. Очевид- но, скачок был слишком большим: техноло- гия опередила свое время более чем на деся- тилетие. В результате в 2016 г. появляется компромиссное решение, не столь быстрое, но существенно более бюджетное – IEEE802.3bz для передачи по витой паре на скоростях в 2,5 и 5 Гбит/с, 2.5GBASE-T и 5GBASE-T. Мир Ethernet каждый год прирас- тает заметным количеством стандартов для различных физических медиа и прикладных задач на скоростях до 100 Гбит. Последнее достижение IEEE802.3ch – спецификация физического уровня для Ethernet в автомоби- ле (10GBASE-T1, одна пара проводов до 15 м). Да-да, не удивляйтесь. Как минимум устройства развлечений, Еntertainment, будут в вашем новом автомобиле общаться по Ethernet. МАШИННОЕ ЗРЕНИЕ В И Д Е О Н А Б Л Ю Д Е Н И Е И В И Д Е О А Н А Л И Т И К А 102 октябрь – ноябрь 2021 www.secuteck.ru Максим Сорока Генеральный директор компании "Витэк-Автоматика" Распределение проложенных в мире кабелей Ethernet по категориям. Более 60% существующих линий готовы к работе с устройствами 5GigE и 10GigE Появление в 2016 г. компромиссного стандарта Ethernet для скоростей 2,5 Гбит/с и 5 Гбит/с стало реакцией на высокую стоимость портов 10 Гбит, сдерживающую распространение новинки Ethernet умер? Да здравствует Ethernet! Технология Ethernet, разработанная еще в прошлом веке, продолжает оставаться наиболее популярным интерфейсом, в том числе и для самых современных устройств. О том, как ей это удается, расскажем в настоящей статье