CN107078855B - 分组数据发送装置以及分组数据发送方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及分组数据发送装置以及分组数据发送方法。目的在于使两个内容相同的分组数据中的某一方不受噪声的影响。分组数据发送装置(未图示)对内容相同的第1分组数据(1A、…)和第2分组数据(1B、…)以隔着空闲时间(I)的方式间歇性地进行发送。现将该第1及第2分组数据(1A、…、1B、…)的长度设为L_P，将空闲时间(I)的长度设为L_I，将低频噪声(N)的时间宽度设为L_N，将产生一个低频噪声(N)后至产生下一低频噪声(N)为止的期间的无低频噪声的时间设为L_C的情况下，满足下式(1)、(2)。由此，第1分组数据以及第2分组数据中的某一方将会不受噪声影响地传输到接收装置。L_I>L_N……(1)；2×L_P+L_I<L_C……(2)。

Description

分组数据发送装置以及分组数据发送方法

技术领域

本发明涉及对多个分组数据(packet data，包数据)进行发送的分组数据发送装置以及分组数据发送方法。

背景技术

以往，作为工业用数字摄像头(digital camera)的数据通信标准，制定了多种标准(例如参照非专利文献1)，它们分别具有各自的特征和问题。

例如“CameraLink(注册商标)标准”，其用一根电缆就能够实现2Gbps的图像数据转送、摄像头控制、通信和/或电源的供给，但具有该电缆的成本高、而且数据的可传输距离(最大电缆长度)短(10m左右)这一问题。

另外，“GigE Vision(注册商标)标准”使用双绞线电缆实现了长的数据可传输距离(100m左右)，但即便使用屏蔽双绞线电缆，也存在抗电噪声能力弱这一问题。

再者，于2010年12月发布的“CoaXPress标准”能够用一根同轴电缆进行最大6.25Gbps的数据转送、最大20.8Mbps的摄像头控制信号、13W的电源供给，数据的可传输距离在1.25Gbps下为100m以上，由于使用同轴电缆，因而与双绞线电缆相比，抗噪性更高，但若为3CFB左右的细电缆则存在无法承受±2kV左右的突发噪声这一问题。然而即使是±2kV的噪声，若使用如7CFB那样的粗电缆也可抑制错误，但这种粗电缆存在成本高、另外铺设也需要费时费力这一问题。

进一步，在作为通用的数据接口标准的“USB3.0标准”下，最大数据转送速度为5Gbps的高速，但数据的可传输距离短，为5m左右。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-15412号公报

非专利文献

非专利文献1：“マシンビジョン用インターフェース標準規格(机器视觉用接口标准)”，2014年1月发布，日本インダストリアルイメージング協会(日本工业影像协会)，[2014年10月15日检索]，网址<http://jiia.org/wp-content/themes/jiia/pdf/fsf.pdf>

发明内容

发明所要解决的问题

然而，有时必须长距离进行工业用数字摄像头的数据传输。例如，在将工业用数字摄像头安装于工业用机器人和/或各种检查设备等来构成机器视觉(machine vision)这样的情况下，需要从工厂的生产线进行长距离传输。在这种情况下，无法使用传输距离短的上述的USB3.0标准、CameraLink标准。

对此，上述的GigE Vision标准、CoaXPress标准虽然在长距离传输方面没有问题，但在抗噪性方面仍留有问题。此外，根据该GigE Vision标准，在所发送的数据因噪声受损的情况下，重发机制将会发挥功能，但由于该数据重发需要花费时间，因此存在不适于如上述的机器视觉那样要求实时性的用途这一问题。另外，在所述CoaXPress标准下，本身不具有这种数据的重发和/或校正的机制，在因噪声而产生错误的情况下必须从拍摄开始重新进行，同样存在不适于要求实时性的用途这一问题。

另一方面，已提出用于确保这种实时性的发明(例如参照专利文献1)。

图4是表示现有的数据播放接收装置的构成的一例的框图，该数据播放接收装置100构成为对由连续的多个分组所构成的数据进行多次接收。而且，图中的标号101表示对分组的错误进行识别的分组错误识别电路，标号102表示在由该分组错误识别电路101对某一分组识别出错误时针对多次发送的分组数据中的分组(与识别出错误的分组位于同一位置的分组)进行多数表决判定的多数表决判定电路。然而，在该数据播放接收装置100中，存在必须至少对分组数据进行三次接收这一问题。

也就是说，尚未提出一种适于需要长距离传输噪声环境差的数据、并且在如要求实时性这样的条件下也能够使用的通信标准的数据传输装置。

本发明的目的在于，提供能够解决上述问题的分组数据发送装置以及分组数据发送方法。

用于解决问题的技术方案

本发明的第1技术方案是图1中示例的对多个分组数据进行发送的分组数据发送装置(参照图2的标号1)，其特征在于，具备数据发送部(参照图2的标号1a)，该数据发送部对第1分组数据(1A、…)和内容与该第1分组数据(1A、…)相同的第2分组数据(1B、…)以该第1分组数据(1A、…)及该第2分组数据(1B、…)的顺序间歇性地进行发送，在将该第1及第2分组数据(1A、…、1B、…)的长度设为L_P，将发送该第1分组数据(1A、…)后至发送第2分组数据(1B、…)为止的空闲时间(I)的长度设为L_I，将以10μsec以上的间隔产生的噪声(参照标号N，以下称为“低频噪声”)的时间宽度设为L_N，将产生一个低频噪声(N)后至产生下一低频率噪声(N)为止的期间的无低频噪声的时间(以下称为“无噪声时间”)设为L_C的情况下，满足下式(1)、(2)，

L_I>L_N……(1)

2×L_P+L_I<L_C……(2)。

本发明的第2技术方案的特征在于，所述无噪声时间L_C大于等于10μsec且小于等于200μsec，转送所述第1及第2分组数据(1A、…、1B、…)的速度大于等于1.25Gbps且小于等于6.25Gbps，所述第1及第2分组数据(1A、…、1B、…)的大小(size)大于等于1个字(word)且小于等于560个字，所述空闲时间(I)的长度大于等于10个字且小于等于100个字。

本发明的第3技术方案的特征在于，所述无噪声时间L_C为10μsec左右，转送所述第1及第2分组数据(1A、…、1B、…)的速度为1.25Gbps，所述第1及第2分组数据(1A、…、1B、…)的大小大于等于64个字且小于等于112个字，所述空闲时间(I)的长度为10个字左右。

本发明的第4技术方案的特征在于，所述第1及第2分组数据(1A、…、1B、…)分别被进行了冗余编码。

本发明的第5技术方案是对多个分组数据进行发送的分组数据发送方法，其特征在于，包括对第1分组数据(1A、…)和内容与该第1分组数据(1A、…)相同的第2分组数据(1B、…)以该第1分组数据(1A、…)及该第2分组数据(1B、…)的顺序间歇性地进行发送的步骤，在将该第1及第2分组数据(1A、…、1B、…)的长度设为L_P，将发送该第1分组数据(1A、…)后至发送该第2分组数据(1B、…)为止的空闲时间(I)的长度设为L_I，将以10μsec以上的间隔产生的噪声(参照标号N，以下称为“低频噪声”)的时间宽度设为L_N，将产生一个低频噪声(N)后至产生下一低频率噪声(N)为止的期间的无低频噪声的时间(以下称为“无噪声时间”)设为L_C的情况下，满足下式(3)、(4)，

L_I>L_N……(3)

2×L_P+L_I<L_C……(4)。

本发明的第6技术方案的特征在于，所述无噪声时间L_C大于等于10μsec且小于等于200μsec，转送所述第1及第2分组数据(1A、…、1B、…)的速度大于等于1.25Gbps且小于等于6.25Gbps，所述第1及第2分组数据(1A、…、1B、…)的大小大于等于1个字且小于等于560个字，所述空闲时间(I)的长度大于等于10个字且小于等于100个字。

本发明的第7技术方案的特征在于，所述无噪声时间L_C为10μsec左右，转送所述第1及第2分组数据(1A、…、1B、…)的速度为1.25Gbps，所述第1及第2分组数据(1A、…、1B、…)的大小大于等于64个字且小于等于112个字，所述空闲时间(I)的长度为10个字左右。

本发明的第8技术方案的特征在于，所述第1及第2分组数据(1A、…、1B、…)分别被进行了冗余编码。

此外，括号内的编号等是便于表示附图中的对应要素的内容，因此，本记述并不限定于附图中的记载。

发明效果

根据本发明，内容相同并被依次发送的两个分组数据(也就是所述第1及第2分组数据)中的至少一个分组数据不会受到大约以10μsec左右的间隔产生的低频噪声的影响而由分组数据接收装置接收。因此，本发明涉及的分组数据发送装置在因电源等原因产生大量低频噪声的环境下也可以使用如3CFB那样的细的传输电缆，例如，能够将工业用数字摄像头安装于工业用机器人和/或各种检查设备等来构成机器视觉。

另外，根据本发明，即使在分组数据因噪声的产生间隔短于10μsec的高频噪声而受到影响的情况下，所述分组数据发送装置也无需对分组数据进行重发，所述分组数据接收装置就能够取得正常的分组数据。因此，也不会伴随该分组数据的重发而产生延迟，对于不时地产生的随机噪声也是有效的。

附图说明

图1是用于对由本发明涉及的分组数据发送装置以及分组数据发送方法所发送的分组数据等进行说明的数据构造图。

图2是表示本发明涉及的分组数据发送装置的构成以及使用状态的一例的框图。

图3的(a)和(b)是用于对本发明的效果进行说明的数据构造图。

图4是表示现有的数据播放接收装置的构成的一例的框图。

具体实施方式

以下，根据图1至图3，对本发明的实施方式进行说明。

本发明涉及的分组数据发送装置是对多个分组数据进行发送的装置，如图1所示例的，具备对内容相同的两个分组数据(例如，由标号1A和标号1B表示的两个分组数据、由标号2A和标号2B表示的两个分组数据)间歇性地进行发送的数据发送部(参照图2的标号1a)。在此，“间歇性”是指间隔空闲时间I的意思。

另外，在本说明书中，将内容相同的两个分组数据之中先发送的分组数据1A、2A、3A、…设为“第1分组数据”，将内容与该第1分组数据1A、…相同且继该第1分组数据1A、…之后发送的分组数据1B、2B、3B、…设为“第2分组数据”。也就是说，构成为：第1组的第1分组数据“1A”和第2分组数据“1B”的内容相同，第2组的第1分组数据“2A”和第2分组数据“2B”的内容相同，第3组的第1分组数据“3A”和第2分组数据“3B”的内容相同，……。

现将该第1及第2分组数据1A、…、1B、…的长度设为L_P，将发送该第1分组数据1A、…后至发送该第2分组数据1B、…为止的空闲时间I的长度设为L_I，将以10μsec以上的间隔产生的噪声(±2～3kV左右、最大为±4kV左右的高突发噪声，以下称为“低频噪声”)N的时间宽度设为L_N，将产生一个低频噪声N后至产生下一低频率噪声N为止的期间的无低频噪声的时间(以下称为“无噪声时间”)设为L_C的情况下，所述分组数据发送装置1构成为满足下式(5)、(6)，

L_I>L_N……(5)

2×L_P+L_I<L_C……(6)。

如果不满足所述式(5)，则如图3的(a)中的斜线部所示例的，第1及第2分组数据1A、1B有可能受到一个相同的低频噪声N的影响。另外，如果不满足所述式(6)，则如图3的(b)中的斜线部所示例的，所述第1及第2分组数据1A、1B有可能过长而分别受到不同低频噪声的影响。然而，根据本发明，能够避免这些状况。

此外，所述低频噪声N的所述无噪声时间L_C为10μsec左右，因此，将一个分组数据1A、…的长度L_P设为比“5μsec-L_I/2”短的长度即可。例如，如果所述第1及第2分组数据1A、…、1B、…的转送速度为1.25Gbps，则将一个分组数据1A、…、1B、…的大小设为大于等于64个字且小于等于112个字即可，将空闲时间的长度L_I设为10个字左右即可。此外，在本发明中，1个字＝4个字节(Byte)＝32位(bit)，但根据10b/8b转换，实际的转送长度(发送时的长度)为40位。另外，在当用实验来确认低频噪声的影响时，除了上述条件还对40m的3CFB电缆施加±4kV的低频噪声的情况下，其长度最大为36个字节左右。此外，该长度根据转送速度、电缆长度、电缆粗细、噪声电压而变化。

设所述无噪声时间L_C大于等于10μsec且小于等于200μsec，转送所述第1及第2分组数据1A、…、1B、…的速度大于等于1.25Gbps且小于等于6.25Gbps，所述第1及第2分组数据1A、…、1B、…的大小大于等于1个字且小于等于560个字，所述空闲时间I的长度大于等于10个字且小于等于100个字即可。

根据本发明，内容相同并被依次发送的两个分组数据(也就是所述第1及第2分组数据)1A、1B中的至少一个分组数据不会受到低频噪声N的影响而由分组数据接收装置(参照图2的标号2)接收。因此，本发明涉及的分组数据发送装置1在因电源等原因产生大量低频噪声N的环境下也可以使用如3CFB那样的细的传输电缆，例如，能够将工业用数字摄像头安装于工业用机器人和/或各种检查设备等来构成机器视觉。此外，上述的低频噪声N既可以是非周期性产生的噪声，也可以是周期性产生的噪声。

本发明能够适用于CoaXPress标准，也能够适用于除CoaXPress标准以外的对数据进行分组化并发送(例如，使用以太网(注册商标)电缆和/或USB来发送数据)的情况。此外，通过如上所述对内容相同的分组数据1A、1B进行两次发送，使用频带变小，但CoaXPress标准的频带达到1.25Gbps～6.125Gbps，因此能够充分达到作为目标的200Mbps。另外，在CoaXPress标准下，对经分组化的数据附有CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验：能够检测数据的错误，但无法进行恢复)码，因此，在产生数据乱码时通过进行CRC校验则能够检测出数据乱码，所以只要选择被正确发送的分组数据即可。在将本发明应用于CoaXPress标准以外的标准时，也需要预先对分组数据附加

·如上所述的CRC码、

·如该CRC码那样用于检测错误的码。

另一方面，在本发明中，将所述分组数据1A、1B、…分别进行冗余编码(Reed-Solomon(里德所罗门)的冗余编码)，在所述分组数据接收装置2侧对受到噪声影响的分组数据实施FEC(Forward Error Correction：前向纠错)即可。例如，通过将256字节的数据进行冗余编码而扩大为272字节，能够对最大8字节的错误进行订正。由此，即使在分组数据由于上述因电源等原因出现的低频噪声以外的噪声(例如噪声的产生间隔短于10μsec的高频噪声)而受到影响的情况下，所述分组数据发送装置1也无需对分组数据进行重发，所述分组数据接收装置2就能够取得正常的分组数据。因此，也不会伴随该分组数据的重发而产生延迟，对于不时地产生的随机噪声也是有效的。

也就是说，本发明为，关于在低频产生连续数据乱码的低频噪声N的影响，通过如图1所示那样对内容相同的分组数据1A、1B、…进行发送来避免，关于在比该低频噪声(突发噪声)N高的频率下不时地产生的高频噪声(随机噪声)的影响，通过所述FEC来避免。如果在CoaXPress标准下能够实现对突发噪声、随机噪声的抵抗，则对于安装于工业用机器人等的数字式摄像头的接口而言最为理想。

于是，本发明涉及的分组数据发送方法是对多个分组数据进行发送的方法，包括

·对第1分组数据1A、…和

·内容与该第1分组数据1A、…内容的第2分组数据1B、…以

·第1分组数据1A及第2分组数据1B、

·下一第1分组数据2A及第2分组数据2B……

的顺序进行发送的步骤。此外，所述第1分组数据1A及所述第2分组数据1B、下一第1分组数据2A及第2分组数据2B等分别被间歇地进行发送。

现将该第1及第2分组数据1A、…、1B、…的长度设为L_P，将发送该第1分组数据1A、…后至发送该第2分组数据1B、…为止的空闲时间的长度设为L_I，将低频噪声N的时间宽度设为L_N，将无噪声时间设为L_C的情况下，构成为满足下式(7)、(8)，

L_I>L_N…… (7)

2×L_P+L_I<L_C…… (8)。

此外，低频噪声N(±2～3kV左右、最大为±4kV左右的高突发噪声)的所述无噪声时间L_C为10μsec左右，因此，将一个分组数据1A、…的长度L_P设为比“5μsec-L_I/2”短的长度即可。例如，如果第1及第2分组数据1A、…、1B、…的转送速度为1.25Gbps，则将一个分组数据1A、…、1B、…的大小设为大于等于64个字且小于等于112个字即可，将空闲时间的长度L_I设为10个字左右即可。

设所述无噪声时间L_C大于等于10μsec且小于等于200μsec，转送所述第1及第2分组数据1A、…、1B、…的速度大于等于1.25Gbps且小于等于6.25Gbps，所述第1及第2分组数据1A、…、1B、…的大小大于等于1个字且小于等于560个字，所述空闲时间I的长度大于等于10个字且小于等于100个字即可。

另一方面，在本发明中，将所述分组数据1A、…、1B、…分别进行冗余编码(Reed-Solomon的冗余编码)，在所述分组数据接收装置2侧对受到噪声影响的分组数据实施FEC(Forward Error Correction：前向纠错)即可。

标号说明

1：分组数据发送装置 1a：数据发送部

1A、…：第1分组数据 1B、…：第2分组数据

L_C：无噪声时间 L_I：空闲时间的长度

L_N：低频噪声的时间宽度 L_P：第1及第2分组数据的长度

N：低频噪声

Claims (6)

1.一种分组数据发送装置，其在多个低频噪声隔着无噪声时间而产生的突发噪声产生环境下对多个分组数据进行发送，其特征在于，

具备数据发送部，该数据发送部对第1分组数据和内容与该第1分组数据相同的第2分组数据以该第1分组数据及该第2分组数据的顺序间歇性地进行发送，

在将该第1分组数据及该第2分组数据的长度设为L_P，将发送该第1分组数据后至发送该第2分组数据为止的空闲时间的长度设为L_I，将以10μsec以上的间隔产生的所述低频噪声的时间宽度设为L_N，将产生一个所述低频噪声后至产生下一低频率噪声为止的期间的所述无噪声时间设为L_C的情况下，满足下式(1)、(2)，

L_I>L_N ……(1)

2×L_P+L_I<L_C ……(2)，

所述无噪声时间L_C大于等于10μsec且小于等于200μsec，转送所述第1分组数据及所述第2分组数据的速度大于等于1.25Gbps且小于等于6.25Gbps，所述第1分组数据及所述第2分组数据的大小大于等于1个字且小于等于560个字，所述空闲时间的长度大于等于10个字且小于等于100个字。

2.根据权利要求1所述的分组数据发送装置，其特征在于，

所述无噪声时间L_C为10μsec，转送所述第1分组数据及所述第2分组数据的速度为1.25Gbps，所述第1分组数据及所述第2分组数据的大小大于等于64个字且小于等于112个字，所述空闲时间的长度为10个字。

3.根据权利要求1或2所述的分组数据发送装置，其特征在于，

所述第1分组数据及所述第2分组数据分别被进行了冗余编码。

4.一种分组数据发送方法，是在多个低频噪声隔着无噪声时间而产生的突发噪声产生环境下对多个分组数据进行发送的方法，其特征在于，

包括对第1分组数据和内容与该第1分组数据相同的第2分组数据以该第1分组数据及该第2分组数据的顺序间歇性地进行发送的步骤，

在将该第1分组数据及该第2分组数据的长度设为L_P，将发送该第1分组数据后至发送该第2分组数据为止的空闲时间的长度设为L_I，将以10μsec以上的间隔产生的所述低频噪声的时间宽度设为L_N，将产生一个所述低频噪声后至产生下一低频率噪声为止的期间的所述无噪声时间设为L_C的情况下，满足下式(3)、(4)，

L_I>L_N ……(3)

2×L_P+L_I<L_C ……(4)，

所述无噪声时间L_C大于等于10μsec且小于等于200μsec，转送所述第1分组数据及所述第2分组数据的速度大于等于1.25Gbps且小于等于6.25Gbps，所述第1分组数据及所述第2分组数据的大小大于等于1个字且小于等于560个字，所述空闲时间的长度大于等于10个字且小于等于100个字。

5.根据权利要求4所述的分组数据发送方法，其特征在于，

所述无噪声时间L_C为10μsec，转送所述第1分组数据及所述第2分组数据的速度为1.25Gbps，所述第1分组数据及所述第2分组数据的大小大于等于64个字且小于等于112个字，所述空闲时间的长度为10个字。

6.根据权利要求4或5所述的分组数据发送方法，其特征在于，

所述第1分组数据及所述第2分组数据分别被进行了冗余编码。

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