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STEMMER IMAGING Modular Embedded

24. November 2022 | Lesezeit: 2 min

Mehr Geschwindigkeit dank TCP Offload

Interview mit Andreas Rittinger - Software Development - STEMMER IMAGING

Eine leistungsfähige Hardware-Auswahl kombiniert mit einer Vielzahl modernster Kameras, den besten Software-Tools und individuellen Service-Paketen: Das ist unser neues Ecosystem STEMMER IMAGING Modular Embedded.

Die integrierte TCP-Offload-Technologie zur Bilderfassung entlastet dabei den Prozessor und ermöglicht gleichzeitig maximale Leistung bei geringem Stromverbrauch.

In diesem Beitrag möchten wir Ihnen TCP Offload und seine Vorteile genauer vorstellen. Dafür haben wir nachgefragt, bei Andreas Rittinger.

Andreas Rittinger, Team Manager Software Development bei STEMMER IMAGING

Andreas, kannst Du uns TCP Offload kurz beschreiben?

TCP Offload bedeutet, dass TCP Netzwerkpakte von der Netzwerkkarte ausgepackt und zu größeren Segmenten zusammengefügt werden.

Diese Aufgabe wird üblicherweise von der CPU übernommen, kann aber bei modernen Netzwerkkarten zu einem großen Teil auf der Hardware erfolgen. Ein anderer gebräuchlicher Begriff für TCP Offload ist Receive Segment Coalescing (RSC).

Was sind die Vorteile dieser Technologie insbesondere bei Embedded-Systemen?

Um die Vorteile zu verstehen, muss man TCP Offload mit dem UDP-basierten GigE-Vision-Streaming-Protokoll vergleichen. Ursprünglich wurde UDP gewählt, da es gegenüber TCP ein einfacheres und somit weniger rechenintensives Protokoll ist. UDP ist im Gegensatz zu TCP verbindungslos. Dadurch stellt sich die Übertragung einzelner Pakete deutlich unzuverlässiger für den oder die Anwender dar. Da GigE Vision üblicherweise in dedizierten Netzwerken verwendet wird, ist dieser Nachteil gegenüber der geringeren Rechenlast verkraftbar.

Bei modernen Netzwerkkarten kann TCP Offload den Mehraufwand durch das TCP Protokoll mehr als kompensieren und ist damit UDP überlegen. Dieser Vorteil wird umso deutlicher bei höheren Datenraten mit NBASE-T-fähigen Geräten.

Embedded-Systeme profitieren insbesondere von den geringeren Hardware-Anforderungen bei TCP Offload gegenüber UDP. Das betrifft vor allem die CPU-Last, aber auch den Speicher, da die Pakete weniger kopiert werden müssen.

Was ist das Besondere an TCP Offload bei STEMMER IMAGING Modular Embedded?

Bei unserer TCP-Offload-Implementierung handelt es sich um einen Entwurf für eine GigE Vision Standard Erweiterung und keine proprietäre Lösung. Diesen Entwurf haben wir zusammen mit Allied Vision umgesetzt.

Kann TCP Offload auch auf andere Bildverarbeitungssysteme übertragen werden?

Die TCP-Offload-Technologie funktioniert unabhängig von Embedded auf allen Bildverarbeitungssystemen. Der Effekt kann mehr oder weniger stark ausgeprägt sein.

Auf Windows-Systemen verhindert üblicherweise eine Firewall eine effiziente Umsetzung im User-Space.

Gibt es Anwendungen, für die diese Technologie besonders geeignet ist?

Im Prinzip können alle Anwendungen von einer geringeren CPU-Last beim Bildeinzug profitieren. Die eingesparte Rechenleistung steht dann der Applikation zur Verfügung. Rechenintensive Applikationen können so stabilisiert werden oder werden im Extremfall, falls eine Skalierung der Hardware nicht möglich war, überhaupt erst möglich.

Sollte die eingesparte Rechenleistung nicht benötigt werden, kann man sich zumindest darüber freuen Energie gespart zu haben.

Außerdem können alle Anwendungen profitieren, bei denen die Integrität der einzelnen Bilder von besonderer Bedeutung ist. Eine derartige Anforderung lässt sich mit TCP wesentlich einfacher umsetzen.

Ein kurzer Ausblick in die Zukunft: Was ist die nächste Stufe in der Weiterentwicklung der TCP-Offload-Technologie?

TCP Offload basiert auf Features in Standard-Netzwerkkarten. Somit hängt die technische Weiterentwicklung im Wesentlichen von deren Entwicklung ab. Zukünftig wird es natürlich noch Optimierungen geben, zum Beispiel in der Kamera-Firmware.

Aktuell liegt der Fokus jedoch auf einer nicht technischen Weiterentwicklung. Wichtig für uns ist das TCP Offload eine GigE-Vision-Standardtechnologie wird und eine Alternative oder Ergänzung zum etablierten UDP-basierten Protokoll bietet.

Wir bringen uns daher aktiv in den Standardisierungsprozess ein, damit diese Technologie von möglichst vielen Kameraherstellern im Markt angenommen wird.