在平板顯示器(FPD)、半導體、醫療和航空航天等行業中，高分辨率和超高速圖像數據傳輸的需求日益增長，尤其是在數十米以上的距離上穩定可靠的進行數據傳輸，至關重要。為了滿足這些需求，一種名為CoaXPress-over-Fiber(CoF)的新技術應運而生。該技術將現有成熟的基于同軸電纜的CoaXPress協議擴展到了光纖(Fiber)領域。

CoaXPress的局限性及CoaXPress-over-Fiber的出現

傳統的CoaXPress支持最高12.5Gbps(CXP-12)的傳輸速度，并因其強大的功率傳輸能力而被廣泛應用在工業領域。CoaXPress可以將數據、觸發信號、控制信號和電源集成到單根電纜中，易用性較強。然而，CoaXPress也存在一些局限性，例如最長傳輸距離約為15米、易受電磁干擾(EMI)以及線纜數較多帶來的布線結構復雜等。為了克服這些限制，CoaXPress-over-Fiber將傳輸介質改為光纖，從而實現了從數百米到數公里的高速數據傳輸。其抗電磁干擾和出色的布線靈活性也是CoaXPress所不具備的。

什么是CoaXPress-over-Fiber？

最新版本的CoaXPress(Rev. 2.1)無需修改即可在標準以太網上運行CoaXPress協議。這項名為“CoaXPress-over-Fiber”的新一代傳輸接口將CoaXPress的關鍵優勢與光纖的優勢相結合。

CoaXPress-over-Fiber保留了CoaXPress協議的高可靠性和低延遲數據傳輸性能，單純的將傳輸介質替換為了光纖，這一改變顯著地提高了傳輸距離和帶寬。CoaXPress的上層協議保持不變，僅將物理層中的電信號轉換為光信號進行傳輸。整個傳輸系統利用SFP+、QSFP+和QSFP28等光收發模塊，配合多模(MMF)或單模(SMF)光纖電纜，實現遠距離高速數據傳輸的同時與現有CoaXPress協議完美兼容。

CoaXPress到CoaXPress-over-Fiber的技術過渡

CoaXPress-over-Fiber是CoaXPress協議的擴展，支持通用的GenICam編程接口，并且設計為與操作系統無關。這使得基于同軸電纜的系統可以輕松地升級到基于光纖的系統。

為了使用CoaXPress-over-Fiber協議，需要搭載CoaXPress-over-Fiber傳輸接口的相機、CoaXPress-over-Fiber圖像采集卡以及對應的光纖電纜(含光收發模塊)。雖然目前相關硬件的選擇還很有限，但與CoaXPress標準的快速普及類似，CoaXPress-over-Fiber的技術優勢正在迅速得到業界的認可，預計其將快速增長并擴展其生態系統。

CoaXPress-over-Fiber應用環境

CoaXPress-over-Fiber協議具有高帶寬、遠距離傳輸、優異的抗電磁干擾能力和靈活的布線結構等優勢，是需要長距離布線、在電磁噪聲環境下運行的大型設備以及高速傳輸應用的理想解決方案。CoaXPress-over-Fiber設備正被廣泛應用于各個行業，包括平板顯示器檢測、半導體晶圓檢測、高速X射線檢測和移動式自動化檢測機器人等。

CoaXPress-over-Fiber與CoaXPress的優勢對比表

CoaXPress-over-Fiber的優勢：光纖

光纖具有電氣隔離特性，使其不受電磁干擾，并消除傳輸延遲和行間串擾。這一特性消除了系統設計中與接地相關的問題，提高了可靠性。此外，光纖不發熱，避免了過熱引發火災的風險。與CoaXPress相比，光纖還具有更高的抗拉強度，使其在長距離傳輸中不易斷裂。同時，光纖具有很強的環境適應性，對濕度和溫度波動的敏感性遠低于同軸電纜或傳統以太網線纜。最后，光纖的輕巧和細小直徑使其便于在空間受限的環境中布線，例如精密機械、機器人、飛行器和車輛等環境。

CoaXPress-over-Fiber功能:搜索設備

CoaXPress采用對稱的連接結構，由低速上行鏈路(主機→設備)和高速下行鏈路(設備→主機)組成。設備搜索過程也基于此結構設計。CoaXPress-over-Fiber功能同樣如此，并需注意以下事項:

? 光纖上行鏈路與傳統的低速上行鏈路相同，該信道僅用于發送和接收控制數據包。

? 與字節流架構不同，光纖上行鏈路必須遵循基于字邊界(Word boundary)的數據包結構，需要在字單位進行數據對齊。

? 上行鏈路比特率固定為1.25Gbps(CXP-1)，而非現有CoaXPress 1.1.1版本中使用的20.83Mbps。

? 在基于光纖的CoaXPress-over-Fiber架構中，不存在高速上行鏈路；所有上行鏈路均被視為低速通道。

Vieworks CoaXPress-over-Fiber傳輸接口相機: VC-21MDHF相機

Vieworks的VC-21MDHF是一款搭載雙通道CoaXPress-over-Fiber傳輸接口的2,100萬像素分辨率面陣相機(雙線總帶寬高達200Gbps，最高幀率可達1,000fps)，具有以下主要特性：

首先，基于QSFP28的4×25Gbps光收發模塊配置，可在單根光纖上提供高達100Gbps的有效帶寬，實現高速數據傳輸。

其次，同時支持多模(MMF)和單模(SMF)光纖，即使在數公里的長距離傳輸中，也能確保圖像數據傳輸穩定無信號損失。

第三，與主流專業圖像采集卡兼容，可確保低延遲和高可靠性的圖像傳輸，使其成為需要精準同步的機器視覺系統的理想選擇。

最后，輕巧靈活的光纖線纜結構即使在空間和布線受限的環境中(例如機械、工業機器人和移動檢測系統)也能輕松安裝和操作，從而增強系統設計的靈活性。

Vieworks的VC-21MDHF面陣相機