账号:
密码:
CTIMES / 文章 /   
运用单对乙太网路於影片监视设施应用
 

【作者: Navaneeth Narayanasamy】2021年06月11日 星期五

浏览人次:【1744】
  

人们对於高解析度影像与影片的持续要求,让影片处理器执行影片压缩演算能力相对的重要,藉以将透过乙太网路缆线传输的资料最小化。预计未来IP摄影机产品将可支援SPE转换器,网路录影机也将可提供电源设备埠。而透过简化SPE网路转为更隹的压缩影片,即可在不增加复杂性或成本的情况下提升监视性能。


监视基础设施的使用在各产业、办公室及住宅建筑中稳定成长,协助达到最高的安全性。近十年来,摄影机技术在影像感测器、影片处理、连线与影片分析方面,都透过人工智慧而有显着进步。多数摄影机采用行动产业处理器介面(MIPI)将影像感测器连接至影片处理器,让摄影机可透过各种影像感测器解决方案进行升级。图1说明组成影片监视摄影机系统的各种元件。



图1 : 基本网路协定(IP)监视摄影机
图1 : 基本网路协定(IP)监视摄影机

对高解析度影像与影片的持续要求推动了影像感测器的进步与创新,使解析度从320 x 240像素提升到4,096 x 2,160像素(含)以上,增加将近十倍像素的技术提升。像素数的增加也代表需从影像感测器透过MIPI介面传送至影片处理器的资料增加。


IP摄影机中的乙太网路实体层(PHY)也面对更多需从10 Mbps转移至1 Gbps,以进行高品质影片传输。这时候影片处理器执行影片压缩演算能力就变得很重要,以将透过乙太网路缆线传输的资料最小化。


30 fps的4K解析度影像感测器可产生资料速率9.56 Gbps的未压缩影片。虽然MIPI专为支援此速率或执行更高的速率而设计,但若以此速率透过乙太网路进行传输,同时要储存未压缩的高解析度影片(需要大量记忆体储存空间),是较为不经济惠实的作法。透过H.265等有效影片压缩演算法,即便使用4K影像感测器压缩至中等影片品质,资料速率需求仍可降至10 Mbps以下。


影像感测器供应商尝试打造具更高解析度的感测器,国际电子电机委员会、国际标准化组织与国际电信联盟等标准化组织也针对影片压缩验算法进行努力,让透过乙太网路的影片资料速率在特定运作情境下,能够限制在10 Mbps以下。


IP摄影机中的标准乙太网路介面会因规格而产生100公尺缆线范围限制,但有一种新技术可将最低缆线长度延长至1,000公尺。IP摄影机与网路录影机的距离可达1公里或以上,若要缩短与标准乙太网路进行此距离的桥接,则需使用中继器或光纤缆线。替代方式是透过同轴电缆(RG-59)来延伸距离,但需以被动式转接器将乙太网路讯号从CAT 5e转至同轴电缆,反之亦然。同轴电缆每100公尺成本通常较标准乙太网路缆线来得高。


电机电子工程师学会(IEEE)最近针对以单对平衡导体进行10-Mbps 运作与相关电力输送定义了新的乙太网路标准IEEE 802.3.cg。更具体来说是10BASE-T1L:透过单对平衡导体的 10-Mbps乙太网路区域网路IEEE 802.3 PHY规格范围为至少1,000公尺(利用18 AWG缆线进行点对点连接以实现长距离范围)。由於单对缆线现可支援资料与电力传输,若采用IEEE 802.3.cg将可大幅节省成本,在影片监视应用中的安装也将变得更简单。


在建筑自动化中运用单对乙太网路

10BASE-T1L PHY透过单对平衡导体进行全双工通讯,於各方向同时以10 Mbps的有效资料速率运作。10BASE-T1L PHY则使用三阶脉冲振幅调变(PAM3),在链路区段以7.5 megabaud 进行传输。33位元扰频器有助於提升电磁相容性。MII传送资料(TXD<3:0>)以四二进位三元(4B3T)方式编码,以将传送PAM3符号的执行平均(DC基准)维持在界限内。利用管理资料输入/输出介面将10BASE-T1L PHY的发射器输出电压设定为1.0-Vpp或2.4-Vpp压差,可帮助在不同缆线下延伸通讯距离。


DP83TD510E是符合IEEE 802.3cg 10Base-T1L规格的超长距离乙太网路PHY收发器。此装置可以单一3.3-V电源供应器运作,并支援2.4-V p2p与1-V p2p电压模式,如IEEE 802.3cg 10Base-T1L规格定义。PHY透过超低杂讯耦合接受器架构,可支援高达2,000 m的缆线长度。此装置提供媒体独立介面(MII)、简化式MII,简化式Gigabit MII与RMII低功率5-MHz 主要模式,以提供与处理器MAC的介面。其诊断工具包含时域反射仪(TDR)、主动链路缆线诊断(ALCD)、讯号品质指数(SQI)、多重回送与整合式PRBS封包产生器,可在开发过程与现场侦测故障情况时简化侦错程序。


单对乙太网路(SPE)也支援透过数据线(PoDL)供电并沿相同单对缆线,以影片监视应用中显示的低通滤波器传送电力,如图2所示。



图2 : 影片监视中的 PoDL 范例
图2 : 影片监视中的 PoDL 范例

表1列出IEEE 802.3.cg标准支援的各种功率等级。可输送至负载的最大功率为52 W,并定义於等级15以下。功率等级10以下由IEEE 802.3.bu涵盖。


表1:IEEE 802.3.cg标准支援的功率等级(来源:乙太网路IEEE标准)

表 104-1a – 等级 10 到 15 的 PSE、PI 与 PD 等级功率需求矩阵

[课程]

10

11

12

13

14

15

VPSE(max) (V)

30

30

30

58

58

58

VPSE_OC(min) (V)

20

20

20

50

50

50

VPSE(min) (V)

20

20

20

50

50

50

IPI(max) (mA)

92

240

632

231

600

1579

Pclass(min) (W)

1.85

4.8

12.63

11.54

30

79

VPD(min) (V)

14

14

14

35

35

35

PPD(max) (W)

1.23

3.2

8.4

7.7

20

52


等级8与9(48-V稳压电源设备)或等级14与15(最高50至58-V)可支援IP摄影机所需的功率位准,可能需要52 W功率才能运作。此功率对多数摄影机系统皆已足够,包含具内建加热器者。针对需要升级的建筑物,中介解决方案是使用标准乙太网路至SPE转换器。图3提供IP摄影机系统的连线范例。



图3 : IP网路摄影机连线
图3 : IP网路摄影机连线

预计未来IP摄影机产品将可支援SPE,可使安装更加便利,网路录影机也将可提供电源设备埠。透过简化SPE网路转为更隹的压缩影片,即可在不增加复杂性或成本的情况下提升监视性能。


(本文作者Navaneeth Narayanasamy任职於德州仪器)


相关文章
汽车动力总成的功能与网路安全三大考量
USB 4实现更高传输速度
晶片上拉曼光谱仪问世 开创多元的材料分析应用
智慧联网应用引动IC设计进入新整合时代
高性能测量系统在嘈杂环境中改善EV/HEV电池健康状况
comments powered by Disqus
相关讨论
  相关新品
mbed
原厂/品牌:RS
供应商:RS
產品類別:
Arduino
原厂/品牌:RS
供应商:RS
產品類別:
Raspberry Pi
原厂/品牌:RS
供应商:RS
產品類別:
  相关新闻
» 促进水资源永续 科思创致力於制程用水的循环使用
» 爱立信携手联发科技 创下毫米波上行速度最高纪录
» 虚拟货币价格骤跌 削弱第三季Graphics DRAM市场动能
» Ansys 2021 R2迎来突破性技术 加速工程探索、合作和自动化
» 元太E Ink Spectra 3100晶片获颁Computex Best Choice Award
  相关产品
» HOLTEK新推出BP45F3640功率控制MCU
» Microchip推出首款SoC网路同步解决方案 为5G无线设备提供 超精确授时
» 德承DS-1300为後疫情时代 筑起坚实防护网
» HOLTEK新推出HT67F2372内置LCD的高资源A/D MCU
» Molex莫仕扩展工业自动化解决方案 (IAS4.0) 和弹性自动化模组 (FAM)
  相关资源
» Power Management Solutions for Altera FPGAs

AD


刊登廣告 新聞信箱 读者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2021 远播信息股份有限公司版权所有 Powered by O3
地址:台北市中山北路三段29号11楼 / 电话 (02)2585-5526 / E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw