一、前言

在高性能、高速度、长距离图像传输系统应用领域，CoaXPress（CXP）已成为各大相机厂商的首选接口标准。CoaXPress是一种非对称的高速点对点串行通信数字接口，允许设备（如相机）通过单根同轴电缆连接到主机。发展到2.0版本后，单根同轴电缆的传输速度可达12.5Gbps，这几乎已接近同轴电缆稳定传输的极限。

为了突破传统同轴电缆的传输带宽限制，日本工业成像协会（JIIA）发布了补充协议CoaXPress over Fiber（CXPoF）。CXPoF打破了CoaXPress仅限于同轴电缆的限制，使其能够在光纤上传输。

这种升级不仅解决了同轴电缆的带宽瓶颈，还借助光纤的长距离传输特性，进一步拓展了CoaXPress的应用场景。

二、CoaxPress的速度变迁

CoaXPress标准的最初版本为CXP-6，单根同轴电缆的传输速度为6.25Gbps。由于采用了8B/10B编码，实际有效带宽为5.0Gbps。

CoaXPress 2.0版本将最高传输速度提升至CXP-12，单根同轴电缆的传输速度为12.5Gbps。由于采用8B/10B编码，实际有效带宽为10.0Gbps。

CXPoF采用光纤作为传输介质，其带宽完全取决于光模块的速度。目前常用的光模块带宽如下：

三、CoaxPress over Fiber的实现方式

CoaXPress over Fiber（CXPoF）是CoaXPress协议的一个扩展协议，它允许CoaXPress协议运行在标准以太网物理层上。在相机（Device）端和采集卡（Host）端，都通过一个CXP-PHY Bridge作为桥接，将CXP协议与以太网物理层（Ethernet PHY）连接起来。

在使用QSFP+/QSFP28/QSFP56光模块的系统中，每个光模块包含4组TX（发送）和RX（接收）高速收发器。对于相机端（Device），CXPoF仅使用其中的4对TX和1对RX；而对于采集卡端（Host），CXPoF仅使用其中的4对RX和1对TX。

在CoaXPress系统中，一个QSFP+/QSFP28/QSFP56光模块可以实现一个高速上行通道以及一个主通道加三个扩展通道。在传统的CXP电口方案中，由于高速上行通道会增加额外成本，几乎没有厂商采用。而在CXPoF方案中，使用高速上行通道不会增加任何成本。

四、CoaxPress over Fiber的优缺点

使用光纤作为传输媒介相比同轴电缆具有以下优势：

传输性能：传输速度更快，传输距离更长。不易受到电磁干扰，也不会产生辐射，传输更稳定。

物理特性：体积小、重量轻，便于铺设和运输。

成本优势：由于光纤在以太网传输中的广泛应用，光模块和光纤的价格远低于同轴电缆和CXP驱动芯片。

此外，由于光模块本身具备双向高速传输能力，CXPoF能够利用高速上行通道进行控制和触发传输，成为其独特的附加优势。然而，CXPoF的唯一缺点是无法通过线缆进行供电。

五、CoaxPress over Fiber的应用

CoaXPress over Fiber（CXPoF）适用于多种高性能应用场景，具体如下：

1. 高速相机应用：CXPoF可用于高带宽需求的高速相机，例如超过40Gbps的高速面阵相机和高速线阵相机。

2. 超长电缆需求场景：在需要超长电缆的应用中，如智能交通系统，CXPoF能够提供更可靠的传输解决方案。

3. 电气隔离需求场景：在需要相机与PC之间电气隔离的环境中，例如电磁干扰较大的工业场景或对信号敏感的医疗环境，CXPoF是一个理想的选择。

4. 成本优化：对于原有CXP相机的升级，CXPoF是一种极具性价比的选择。例如，对于5米、40Gbps带宽的传输需求，使用传统CXP电缆方案的接口成本约为500美元，而使用CXPoF可将接口成本降低至约100美元。

六、CoaxPress over Fiber的发展

CoaXPress over Fiber（CXPoF）补充协议于2021年2月发布。目前，已有相机厂商和采集卡厂商推出基于CXPoF的产品。然而，其使用范围仍较为有限，目前支持的产品主要集中在QSFP+接口，而更高带宽的QSFP28和QSFP56接口的应用相对较少。这可能是由于用户习惯和兼容性等因素的考虑。

尽管如此，CXPoF凭借其高带宽、长距离传输、抗电磁干扰以及成本优势，正在逐渐获得市场认可。未来10年，随着工业相机对带宽需求的不断增长以及对成本控制的更高要求，CXPoF接口有望得到更广泛的应用。