Práticas recomendadas do 10GigE: Configurando um sistema de câmera única
Práticas recomendadas para configuração do sistema host, cabeamento e configurações de câmera.
Whether you’re researching how to use 10GigE or are looking for tips on what you need to consider, this paper offers some best practices to help ensure the smooth set up and optimal performance of a single-camera 10GigE vision system. We list out our best practices for host system configuration, cabling, and camera settings.
Práticas recomendadas para configuração do sistema host
CPU
Em um PC moderno, a remontagem de pacotes ethernet em dados de imagens requer uma pequena porcentagem da capacidade de processamento disponível na CPU. Entretanto, a maioria dos aplicativos de visão faz muito mais do que simplesmente capturar e armazenar dados de imagem. Para garantir que você tenha capacidade de processamento suficiente para analisar dados de imagens em tempo real, a FLIR recomenda uma CPU Intel® Core™ i7 de quarta geração ou superior.
Armazenamento em massa
A transmissão para um disco a partir de uma câmera Oryx requer armazenamento em massa para acompanhar a interface 10GigE. A popular interface de armazenamento em massa SATA 3.0 tem uma largura de banda máxima de 6 GBit/seg. Para transmitir em banda larga usando unidades de disco rígido SATA ou unidades de estado sólido (SSDs), é necessário utilizar uma matriz RAID de dois ou mais discos SATA 3.0.
A maioria das novas placas-mães suporta M.2 SSD. O padrão M.2 utiliza uma interface PCIe 2.0 x4 ou PCIe 3.0 x4 que em teoria pode fornecer largura de banda suficiente para acompanhar o ritmo de uma câmera de 10GigE. A velocidade de gravação sequencial ainda é limitada pela tecnologia de memória flash. Desde o início de 2018, o SSD M.2 com velocidade de gravação mais rápida é a série Samsung NVMe SM951, que oferece uma velocidade de gravação sequencial de 5,2 Gbit/seg.
A nova memória Optane 3D XPoint™ da Intel pode oferecer velocidades de gravação de até 16 Gbit/s; no entanto, a capacidade de armazenamento desses dispositivos é atualmente muito pequena.
Largura de banda de memória
10 Gbit/s significa muitos dados; a largura de banda de memória adequada é essencial para a operação confiável das câmeras 10GigE. Uma configuração de memória de canal duplo garante que haja largura de banda suficiente para receber pacotes de entrada, montá-los em imagens e manipulá-los em um aplicativo de visão.
Fig. 1. A memória de canal duplo oferece maior desempenho do que uma configuração de canal único
Em vez de um DIMM grande, use dois DIMMs menores que somam a capacidade de memória desejada. Ao instalar a memória do sistema em uma configuração de canal duplo, a largura de banda da memória é duplicada. Os canais de memória são codificados por cores nas placas-mãe, simplificando a configuração. A velocidade e a capacidade dos módulos de memória usados nas configurações de canal duplo devem corresponder. Muitos fabricantes de memória vendem kits de canal duplo.
Seu sistema deve detectar e ativar automaticamente uma configuração de memória de canal duplo. Entretanto, recomenda-se que isso seja confirmado e ativado no BIOS, se necessário.
Fig 2. Exemplos de configurações de memória de canal duplo válidas.
Sistemas que suportam configurações de canais triplos e quádruplos também estão disponíveis. Embora a largura de banda de memória adicional desses sistemas não melhore o desempenho das câmeras de 10GigE, eles podem acelerar a memória e os aplicativos de processamento de visão intensivos da CPU. O atual padrão de memória DDR4 é recomendado, pois fornece maior largura de banda de memória do que as tecnologias mais antigas.
SDK
A utilização da versão mais recente do Spinnaker é recomendada, o que garantirá que o seu sistema tenha sempre os recursos e os aprimoramentos de desempenho mais recentes.
O aumento da contagem de buffer padrão do fluxo cria mais buffers de software. Isso melhorará o desempenho do sistema em detrimento do consumo de memória do sistema. O tamanho do buffer é proporcional ao tamanho da imagem, portanto, buffers de fluxo para câmeras de alta resolução exigirão mais memória.
Configuração do slot PCIe
O slot PCIe em que a Placa de Interface de Rede (NIC) está instalada pode ter um impacto significativo no desempenho do sistema. A prática recomendada é conectar o 10GigE NIC ao slot PCIe mais próximo da CPU. Nem todas as placas-mãe fornecem largura de banda total para todos os slots PCIe. Os slots PCIe podem compartilhar a largura de banda com outros periféricos, como portas USB ou outros slots PCIe. Para determinar quais slots PCIe operam com largura de banda total, consulte as especificações detalhadas no guia do usuário da sua placa-mãe.
Figura 3. Locais comuns de conectores PCIe, de memória e de armazenamento em uma placa-mãe com formato ATX.
Configurações NIC
Os jumbo frames reduzem a carga na CPU, reduzindo o número de pacotes que devem ser remontados em uma imagem. NICs e switches usados para conectar câmeras de 10GigE devem suportar jumbo frames de 9K.
Como o 10GBASE-T é cada vez mais adotado para produtos de consumo, uma ampla gama de NICs está disponível. Testes de terceiros mostraram que nem todas as NICs 10GBASE-T podem fornecer a largura de banda total de 10GigE. O GE10-PCIE4XG202 vendido pela FLIR foi totalmente testado e validado para uso com a nossa câmera Oryx.
Práticas recomendadas para cabeamento
Enrolar os cabos ethernet que são mais longos do que o necessário pode resultar em problemas de conectividade, ou a redução do link entre a câmera e o host de 10GigE para GigE. Isso é devido à interferência entre bobinas adjacentes. O efeito será mais proeminente com o CAT5e do que com o CAT6A devido à blindagem adicional do CAT6A. Dobrar os cabos CAT5e também podem resultar em problemas de qualidade do sinal. Os acopladores RJ45 não devem ser usados.
Para distâncias inferiores a 30 metros, o CAT5e suportará uma velocidade de link de 10GigE. Para distâncias maiores do que 30m, o CAT6A deve ser usado. Os cabos CAT6A têm blindagem mais robusta do que o CAT5e e podem funcionar melhor em distâncias curtas em ambientes propensos à interferência eletromagnética.
Práticas recomendadas para as configurações da câmera FLIR
Oryx pode ser usado em sistemas multi-câmera com outras câmeras Oryx 10GigE ou com câmeras GigE, como a FLIR Blackfly S.
Para garantir um desempenho confiável, a largura de banda da interface disponível deve ser compartilhada entre as câmeras. Exceder a largura de banda da interface entre o switch e o host resultará em perda de pacotes e perda de quadros.
Fig. 4. Definição do limite do link do dispositivo para alocar a largura de banda da interface
O método recomendado para definir os limites de largura de banda da câmera é com o controle do limite de processamento do link do dispositivo. Após o processamento do link do dispositivo ser definido, a câmera restringirá a taxa máxima de quadros para garantir que ela não exceda sua largura de banda alocada.
Fig. 5. Configuração do processamento do link do dispositivo na GUI do Spinview
Na GUI do SpinView, a configuração do limite de processamento do link do dispositivo pode ser encontrada na seção Controle de dispositivos no navegador de recursos ou usando a barra de pesquisa.