[GigE Interface] GigE Interface 대역폭(Bandwidth)

GigE Interface 대역폭(Bandwidth)

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Gigabit Ethernet(GigE) 인터페이스

어느 인터페이스든지 간에 '대역폭'이 존재합니다. 이는 카메라가 초당 보낼 수 있는 데이터(프레임 수)를 의미합니다. 대역폭은 다음과 같이 쉽게 계산이 가능합니다.

가로 해상도(width) * 세로 해상도(height) * 초당 프레임 수(fps) * 바이트 수(bytes) = 대역폭(MByte/s)

GigE Interface는 초당 1기가 비트(1Gbit/s)의 데이터를 전송할 수 있다는 의미입니다. 즉, 초당 125MByte와 같은 의미이며 이론상 수치입니다. 하지만 실제 네트워크에서는 여러 계층의 오버헤드(overhead)가 있기 때문에, 이론상 수치인 125MByte/s로 전송할 수 없습니다. 

그렇다고 대역폭이 많이 줄어드는 것은 아닙니다. MTU(The Maximum Transmission Unit) 즉, 최대 전송 단위를 9KB로 늘려 프레임 수를 줄임으로써 오버헤드를 감소하여 이론상 수치에 가깝게 전송이 가능합니다.

아래에 두 개의 예제로 설명하겠습니다.

카메라는 Sentech사의 STC-SB500POE(Mono, 2448x2058)를 준비했습니다.

① Mono8(1Byte)일 경우 :

 

< Mono8 설정과 데이터 전송량 >

계산 : 2448(w) * 2058(h) * 7.97(fps) * 1(bytes) = 40.152MByte/s = 321.34Mbit/s

② Mono10(2Byte)일 경우 :

< Mono10 설정과 데이터 전송량 >

계산 : 2448(w) * 2058(h) * 7.97(fps) * 2(bytes) = 80.304MByte/s = 642.40Mbit/s

그럼 이렇게 계산된 대역폭은 어떻게 사용될까요?

시스템에 필요한 카메라의 대수 혹은 프레임 수로 성능을 예측할 수 있습니다. 일반적으로 산업용 NIC(Network Interface Card)는 한 포트당 1Gbit/s의 대역폭을 보장하는데, NIC 및 Hub의 구성에 따라 포트당 대역폭의 성능이 낮아집니다.

그렇다고 허브를 사용하지 않고 NIC만 사용하자니 메인보드에서 성능을 못 받쳐주는 경우가 많습니다. 이러한 경우 모든 카메라를 Free Run Mode로 동작시키면 패킷 로스 현상이 심하게 발생합니다.

따라서 설계자는 적어도 반드시 아래의 조건을 점검해야 합니다.

① 시스템에 필요한 카메라의 대수

② NIC 및 Hub 구성

③ 위 구성에서 예상되는 대역폭 계산

④ 실제 동작 가능 여부

GigE는 북미, 중국, 유럽권에서 정말 많이 사용되는 인터페이스 중 하나입니다. 하지만 우리나라에서는 그다지 환영받지 못하는 인터페이스이죠. 그 이유 중 하나가 노이즈에 많이 취약한 것으로 생각됩니다. GigE는 장비 노이즈 및 하드웨어 구성품(주로 케이블)에 정말 예민하게 반응하기 때문에 노이즈에 강한 케이블을 사용하는 것이 유지보수에 좋습니다. (단가를 낮추기 위해 저렴한 케이블을 사용하여 유지보수에 고생하시는 분들을 많이 봤습니다).