TWI684336B - 封包資料送訊裝置及封包資料送訊方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之課題在於使內容相同之2個封包資料內之任一方均不受雜訊之影響。
封包資料送訊裝置(未圖示)係隔有閒置時間I而對內容相同之第1封包資料1A、……與第2封包資料1B、……間歇性地進行送訊。此時,當將該第1及第2封包資料1A、……、1B、……之長度設為LP,閒置時間I之長度設為LI,低頻雜訊N之時間寬度設為LN,產生1個低頻雜訊N後至產生下一低頻雜訊N為止之期間內的無低頻雜訊之時間設為LC時,滿足下式(1)、(2)。藉此,第1封包資料及第2封包資料中之任一方均不受雜訊之影響而傳輸至收訊裝置。
LI>LN……(1)
2×LP+LI<LC……(2)
Description
本發明係關於一種對複數個封包資料進行送訊之封包資料送訊裝置、及封包資料送訊方法。
先前,作為工業用數位相機之資料通訊規格,製定有多種規格(例如,參照非專利文獻1),各自具有特徵但亦存在問題。
例如,「CameraLink(註冊商標)規格」下,2Gbps之圖像資料傳輸或相機控制、通訊、電源之供給均可由一根電纜實現,但存在該電纜成本高、而且資料之可傳輸距離(最大電纜長度)短(10m左右)的問題。
而且,「GigE Vision(註冊商標)規格」下,係使用雙絞線電纜實現較長的資料傳輸距離(100m左右),但即便使用屏蔽雙絞線電纜亦存在抗電雜訊能力弱的問題。
進而,2010年12月發佈之「CoaXPress規格」下,可利用1根同軸電纜實現最大6.25Gbps之資料傳輸、最大20.8Mbps之相機控制信號、13W之電源供給,資料之可傳輸距離於1.25Gbps下為100m以上,因使用同軸電纜,故而與雙絞線電纜相比,抗雜訊性亦更高,但若為如3CFB般之細電纜則存在無法抵抗±2kV左右之叢發雜訊的問題。然而,即便為±2kV之雜訊,若使用7CFB般之粗電纜則可抑制錯誤,但此種粗電纜存在成
本高而且亦需要鋪設勞力的問題。
進而,於作為通用之資料介面規格之「USB3.0規格」下,最大資料傳輸速度為5Gbps的高速,但資料之可傳輸距離短,為5m左右。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平7-15412號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]「機器視覺用介面標準規格」,2014年1月發佈,日本工業成像協會,[2014年10月15日檢索],網際網路〈http://jiia.org/wp-content/themes/jiia/pdf/fsf.pdf〉
然而,有時必須長距離地進行工業用數位相機之資料傳輸。例如,當將工業用數位相機安裝於工業用機器人或各種檢測設備等而構成機器視覺時,須自工場之生產線進行長距離之傳輸。於該情況下,則無法使用短傳輸距離之上述USB3.0規格或Camera Link規格。
對此,上述GigE Vision規格或CoaXPress規格雖然於長距離傳輸方面無問題,但於抗雜訊性方面仍有問題。再者,該GigE Vision規格下,當送訊之資料因雜訊而受損時,重新送訊機制會發揮功能,但進行該資料之重新送訊需花費時間,故而存在不適於如上述機器視覺般需要即時性之用途的問題。而且,上述CoaXPress規格下,不具備上述資料之重新送訊或校正機制本身,當因雜訊產生錯誤時須重新攝影,同樣存在不適於要
求即時性之用途的問題。
另一方面,已提出用於確保上述即時性之發明(例如,參照專利文獻1)。
圖4係表示先前之資料播送收訊裝置之構成一例的方塊圖,該資料播送收訊裝置100為,由連續之複數個封包構成的資料進行複數次收訊。並且,圖中之符號101表示識別封包錯誤之封包錯誤識別電路,符號102表示當該封包錯誤識別電路101識別出某一封包存在錯誤時、對於經複數次送訊之封包資料中之封包(與識別出錯誤之封包位置相同的封包)進行多數決判定的多數決判定電路。然而,該資料播送收訊裝置100中,存在必須至少對封包資料進行3次收訊的問題。
即,尚未提出一種適於須長距離地傳輸在雜訊環境差的資料、且於要求即時性之條件下亦可使用的通訊規格的資料播送收訊裝置。
本發明之目的在於提供一種能解決上述問題之封包資料送訊裝置及封包資料送訊方法。
技術方案1之發明係如圖1所例示,其對複數個封包資料進行送訊,該封包資料送訊裝置(參照圖2之符號1)之特徵在於:具備資料送訊部(參照圖2之符號1a),其對於第1封包資料(1A、……)、及內容與該第1封包資料(1A、……)相同之第2封包資料(1B、……),以該第1封包資料(1A、……)及該第2封包資料(1B、……)之順序間歇性地進行送訊,當將該第1及第2封包資料(1A、1B、……)之長度設為LP,該第1封包資料(1A、……)送訊後至該第2封包資料
(1B、……)送訊為止之閒置時間(I)之長度設為LI,以10μsec以上之間隔產生之雜訊(參照符號N,以下稱為「低頻雜訊」)之時間寬度設為LN,產生1個低頻雜訊(N)後至產生下一低頻雜訊(N)為止之期間內的無低頻雜訊之時間(以下稱為「無雜訊時間」)設為LC時,滿足下式(1)、(2)。
LI>LN……(1)
2×LP+LI<LC……(2)
如技術方案1之發明,技術方案2之發明之特徵在於:上述無雜訊時間LC為10μsec以上200μsec以下,上述第1及第2封包資料(1A、……、1B、……)之傳輸速度為1.25Gbps以上6.25Gbps以下,上述第1及第2封包資料(1A、……、1B、……)之大小為1字元以上560字元以下,上述閒置時間(I)之長度為10字元以上100字元以下。
如技術方案1之發明,技術方案3之發明之特徵在於:上述無雜訊時間LC為10μsec左右,上述第1及第2封包資料(1A、……、1B、……)之傳輸速度為1.25Gbps,上述第1及第2封包資料(1A、……、1B、……)之大小為64字元以上112字元以下,上述閒置時間(I)之長度為10字元左右。
如技術方案1至3中任一項之發明,技術方案4之發明之特徵在於:上述第1及第2封包資料(1A、……、1B、……)分別經冗餘編碼。
技術方案5之發明係對複數個封包資料進行送訊之封包資料送訊方法,其特徵在於:具備對於第1封包資料(1A、……)、及內容與該第1封包資料(1A、……)
相同之第2封包資料(1B、……),以該第1封包資料(1A、……)及該第2封包資料(1B、……)之順序間歇性地進行送訊的步驟,當將該第1及第2封包資料(1A、……、1B、……)之長度設為LP,該第1封包資料(1A、……)送訊後至該第2封包資料(1B、……)送訊為止之閒置時間(I)之長度設為LI,以10μsec以上之間隔產生之雜訊(參照符號N,以下稱為「低頻雜訊」)之時間寬度設為LN,產生1個低頻雜訊(N)後至產生下一低頻雜訊(N)為止之期間內的無低頻雜訊之時間(以下稱為「無雜訊時間」)設為LC時,滿足下式(3)、(4)。
LI>LN……(3)
2×LP+LI<LC……(4)
如技術方案5之發明,技術方案6之發明之特徵在於:上述無雜訊時間LC為10μsec以上200μsec以下,上述第1及第2封包資料(1A、……、1B、……)之傳輸速度為1.25Gbps以上6.25Gbps以下,上述第1及第2封包資料(1A、……、1B、……)之大小為1字元以上560字元以下,上述閒置時間(I)之長度為10字元以上100字元以下。
如技術方案5之發明,技術方案7之發明之特徵在於:上述無雜訊時間LC為10μsec左右,上述第1及第2封包資料(1A、……、1B、……)之傳輸速度為1.25Gbps,上述第1及第2封包資料之大小(1A、……、1B、……)為64字元以上112字元以下,上述閒置時間(I)之長度為10字元左右。
如技術方案5至7中任一項之發明,技術方案8之發明之特徵在於:上述第1及第2封包資料(1A、……、1B、……)分別經冗餘編
碼。
再者,括弧內之編號等係為了便於表示圖式中對應要素,因此,本敘述並不限於圖式中之記載。
根據技術方案1、2、3、5、6、7之發明,內容相同且依序送訊之2個封包資料(即,上述第1及第2封包資料)內之至少1個封包資料不會受到大約以10μsec左右之間隔產生的低頻雜訊之影響而由封包資料收訊裝置收訊。因此,作為本發明之封包資料送訊裝置,於因電源等原因產生大量低頻雜訊之環境下亦可使用如3CFB之細傳輸電纜,例如,可將工業用數位相機安裝於工業用機器人或各種檢測設備等而構成機器視覺。
根據技術方案4及8之發明,即便因雜訊之產生間隔短於10μsec之高頻雜訊而影響封包資料時,上述封包資料送訊裝置亦無需對封包資料進行重新送訊,上述封包資料收訊裝置能獲取正常的封包資料。因此,亦不會隨該封包資料之重新送訊而產生延遲,對於不時產生之隨機雜訊亦有效。
1‧‧‧封包資料送訊裝置
1a‧‧‧資料送訊部
1A‧‧‧第1封包資料
1B‧‧‧第2封包資料
LC‧‧‧無雜訊時間
LI‧‧‧閒置時間之長度
LN‧‧‧低頻雜訊之時間寬度
LP‧‧‧第1及第2封包資料之長度
N‧‧‧低頻雜訊
圖1係用於對由本發明之封包資料送訊裝置及藉由封包資料送訊方法送訊之封包資料等進行說明之資料構造圖。
圖2係表示本發明之封包資料送訊裝置之構成及使用狀態之一例的方塊圖。
圖3(a)、(b)係用於對本發明之效果進行說明之資料構造圖。
圖4係表示先前之資料播送收訊裝置之構成之一例的方塊圖。
以下,根據圖1至圖3對本發明之實施形態進行說明。
本發明之封包資料送訊裝置係對複數個封包資料進行送訊者,如圖1所例示,具備對內容相同之2個封包資料(例如,以符號1A與符號1B表示之2個封包資料、或以符號2A與符號2B表示之2個封包資料)間歇性地進行送訊的資料送訊部(參照圖2之符號1a)。此處,「間歇性」係指隔有閒置時間I之含義。
而且,本說明書中,將內容相同之2個封包資料內之先送訊之封包資料1A、2A、3A、……設為「第1封包資料」,將內容與該第1封包資料1A、……相同且繼該第1封包資料1A、……之後送訊之封包資料1B、2B、3B、……設為「第2封包資料」。即,構成為:第1組之第1封包資料「1A」與第2封包資料「1B」之內容相同,第2組之第1封包資料「2A」與第2封包資料「2B」之內容相同,第3組之第1封包資料「3A」與第2封包資料「3B」之內容相同,…………。
此時,當將該第1及第2封包資料1A、……、1B、……之長度設為LP,該第1封包資料1A、……送訊後至該第2封包資料1B、……送訊為止的閒置時間I之長度設為LI,以10μsec以上之間隔產生之雜訊(±2~3kV左右、最大為±4kV左右之高叢發雜訊,以下稱為「低頻雜訊」)N之時間寬度設為LN,產生1個低頻雜訊N後至產生下一低頻雜訊N為止之期間內的無低頻雜訊之時間(以下稱為「無雜訊時間」)設為LC時,上述封包資料送訊裝置1滿足下式(5)(6)。
LI>LN……(5)
2×LP+LI<LC……(6)
若不滿足上述(5)式,則如圖3(a)中之斜線部所例示,第1及第2封包資料1A、1B亦有可能受到1個相同的低頻雜訊N之影響。而且,若不滿足上述(6)式,則如圖3(b)中之斜線部所例示,上述第1及第2封包資料1A、1B亦有可能過長而受到各個低頻雜訊之影響。然而,根據本發明,能避免該等現象。
再者,上述低頻雜訊N之上述無雜訊時間LC為10μsec左右,故而,1個封包資料1A、……之長度LP設為短於「5μsec-LI/2」之長度即可。例如,若上述第1及第2封包資料1A、……、1B、……之傳輸速度為1.25Gbps,則1個封包資料1A、……、1B、……之大小為64字元以上112字元以下即可,閒置時間之長度LI為10字元左右即可。再者,本發明中,1字元=4位元組=32位元,但藉由10b/8b轉換,實際之傳輸長度(送訊時之長度)成為40位元。而且,當利用實驗來確認低頻雜訊之影響時,除了上述條件之外還對40m之3CFB電纜施加±4kV之低頻雜訊之情況下,其長度最大為36位元組左右。再者,其長度會根據傳輸速度、電纜長度、電纜粗細、雜訊電壓而變化。
上述無雜訊時間LC為10μsec以上200μsec以下、上述第1及第2封包資料1A、……、1B、……之傳輸速度為1.25Gbps以上6.25Gbps以下、上述第1及第2封包資料1A、……、1B、……之大小為1字元以上560字元以下、上述閒置時間I之長度為10字元以上100字元以下即可。
根據本發明,依序送訊內容相同之2個封包資料(即,上述
第1及第2封包資料)1A、1B內之至少1個封包資料可不受低頻雜訊N之影響而由封包資料收訊裝置(參照圖2之符號2)收訊。因此,作為本發明之封包資料送訊裝置1,於因電源等原因產生大量低頻雜訊N的環境下,亦可使用如3CFB之細傳輸電纜,例如,可將工業用數位相機安裝於工業用機器人或各種檢測設備等而構成機器視覺。再者,上述低頻雜訊N既可為非週期性產生之雜訊,亦可為週期性產生之雜訊。
本發明可適用於CoaXPress規格,且亦適用於非CoaXPress規格下對資料進行封包化而進行送訊(例如,使用乙太網路(註冊商標)電纜或USB對資料進行送訊)。再者,藉由如上所述對內容相同之封包資料1A、1B進行2次送訊,令使用頻帶變小,但CoaXPress規格之頻帶達到1.25Gbps~6.125Gbps,故而,能充分達成作為目標之200Mbps。而且,於CoaXPress規格下,經封包化之資料帶有CRC(Cyclic Redundancy Check循環冗餘檢測:可偵測資料之錯誤但無法進行恢復)碼,故而,若產生資料錯亂則進行CRC檢測,藉此可偵測出資料錯亂,故而,選擇正確送訊之封包資料即可。當將本發明應用於非CoaXPress規格之規格時,須將‧上述之CRC碼、或‧如該CRC碼般用於偵測錯誤之碼
附加於封包資料。
另一方面,本發明中,使上述封包資料1A、1B、……分別冗餘符號化(李德-所羅門冗餘符號化),且對受到雜訊影響的封包資料於上述封包資料收訊裝置2之側實施FEC(Forward Error Correction:正向錯誤校正)即可。例如,藉由使256位元組之資料冗餘符號化而擴大為272位元
組,可對於最大8位元組進行錯誤校正。藉此,即便於因上述之因電源等原因出現的低頻雜訊以外的雜訊(例如,雜訊之產生間隔短於10μsec之高頻雜訊)影響封包資料時,上述封包資料送訊裝置1亦無需對封包資料進行重新送訊,上述封包資料收訊裝置2可獲取正常的封包資料。因此,亦不會隨該封包資料之重新送訊而產生延遲,對於不時產生之隨機雜訊亦有效。
即,本發明中,在低頻產生連續資料錯亂之低頻雜訊N所產生之影響,係藉由如圖1所示對內容相同之封包資料1A、1B、……進行送訊而避免,而在高於該低頻雜訊(叢發雜訊)N之頻率中不時產生的高頻雜訊(隨機雜訊)所產生之影響係藉由上述FEC避免。CoaXPress規格下若能抵抗叢發雜訊或隨機雜訊,則對於安裝於工業用機器人等之數位型相機之介面而言最理想。
然而,本發明之封包資料送訊方法係對複數個封包資料進行送訊,其中具備:‧將第1封包資料1A、……、及‧內容與該第1封包資料1A、……相同之第2封包資料1B、……,以‧第1封包資料1A及第2封包資料1B、‧下一第1封包資料2A及第2封包資料2B
…………
之順序進行送訊。再者,上述第1封包資料1A及上述第2封包資料1B、或下一第1封包資料2A及第2封包資料2B等係分別間歇性地進行送訊。
此時,將該第1及第2封包資料1A、……、1B、……之長
度設為LP,該第1封包資料1A、……送訊後至該第2封包資料1B、……送訊為止之閒置時間之長度設為LI,低頻雜訊N之時間寬度設為LN,無雜訊時間設為LC時,其構成滿足下式(7)、(8)。
LI>LN……(7)
2×LP+LI<LC……(8)
再者,低頻雜訊N(±2~3kV左右,最大為±4kV左右之高叢發雜訊)之上述無雜訊時間LC為10μsec左右,故而,1個封包資料1A、……之長度LP為短於「5μsec-LI/2」之長度即可。例如,若第1及第2封包資料1A、……、1B、……之傳輸速度為1.25Gbps,則1個封包資料1A、……、1B、……之大小為64字元以上112字元以下即可,閒置時間之長度LI為10字元左右即可。
上述無雜訊時間LC為10μsec以上200μsec以下、上述第1及第2封包資料1A、……、1B、……之傳輸速度為1.25Gbps以上6.25Gbps以下、上述第1及第2封包資料1A、……、1B、……之大小為1字元以上560字元以下、上述閒置時間I之長度為10字元以上100字元以下即可。
另一方面,本發明中,使上述封包資料1A、……、1B、……分別冗餘編碼(李德所羅門冗餘符號化),且對受到雜訊之影響之封包資料於上述封包資料收訊裝置2之側實施FEC(Forward Error Correction:正向錯誤校正)即可。
1A、2A、3A、4A‧‧‧第1封包資料
1B、2B、3B、4B‧‧‧第2封包資料
I‧‧‧閒置時間
LC‧‧‧無雜訊時間
LI‧‧‧閒置時間之長度
LN‧‧‧低頻雜訊之時間寬度
LP‧‧‧第1及第2封包資料之長度
N‧‧‧低頻雜訊
Claims (6)
- 一種封包資料送訊裝置,其在複數個低頻雜訊隔著無雜訊時間而產生之叢發雜訊產生環境下,對複數個封包資料進行送訊,其特徵在於:具備資料送訊部,其對於第1封包資料、及內容與該第1封包資料相同之第2封包資料,以該第1封包資料及該第2封包資料之順序間歇性地進行送訊,當將該第1及第2封包資料之長度設為LP,該第1封包資料送訊後至該第2封包資料送訊為止的閒置時間之長度設為LI,以10μsec以上之間隔產生之該低頻雜訊之時間寬度設為LN,產生1個該低頻雜訊後至產生下一低頻雜訊為止之期間內的該無雜訊時間設為LC時,滿足下式(1)、(2),LI>LN……(1);2×LP+LI<LC……(2);上述無雜訊時間LC為10μsec以上200μsec以下,上述第1及第2封包資料之傳輸速度為1.25Gbps以上6.25Gbps以下,上述第1及第2封包資料之大小為1字元以上560字元以下,上述閒置時間之長度為10字元以上100字元以下。
- 如申請專利範圍第1項之封包資料送訊裝置,其中,上述無雜訊時間LC為10μsec,上述第1及第2封包資料之傳輸速度為1.25Gbps,上述第1及第2封包資料之大小為64字元以上112字元以下,上述閒置時間之長度為10字元。
- 如申請專利範圍第1或2項之封包資料送訊裝置,其中,上述第1及第2封包資料分別經冗餘編碼。
- 一種封包資料送訊方法,其在複數個低頻雜訊隔著無雜訊時間而產生之叢發雜訊產生環境下,對複數個封包資料進行送訊,其特徵在於:具備對於第1封包資料、及內容與該第1封包資料相同之第2封包資料,以該第1封包資料及該第2封包資料之順序間歇性地進行送訊的步驟,將該第1及第2封包資料之長度設為LP,該第1封包資料送訊後至該第2封包資料送訊為止之閒置時間之長度設為LI,以10μsec以上之間隔產生之該低頻雜訊之時間寬度設為LN,產生1個該低頻雜訊後至產生下一低頻雜訊為止之期間內的該無雜訊時間設為LC時,滿足下式(3)、(4),LI>LN……(3);2×LP+LI<LC……(4);上述無雜訊時間LC為10μsec以上200μsec以下,上述第1及第2封包資料之傳輸速度為1.25Gbps以上6.25Gbps以下,上述第1及第2封包資料之大小為1字元以上560字元以下,上述閒置時間之長度為10字元以上100字元以下。
- 如申請專利範圍第4項之封包資料送訊方法,其中,上述無雜訊時間LC為10μsec,上述第1及第2封包資料之傳輸速度為1.25Gbps,上述第1及第2封包資料之大小為64字元以上112字元以下,上述閒置時間之長度為10字元。
- 如申請專利範圍第4或5項之封包資料送訊方法,其中,上述第1及第2封包資料分別經冗餘編碼。
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