Speicherboards für FPGA-basierte Broadcast-Systeme
Das Projekt auf einen Blick: Angelbird, ein führender Anbieter leistungsstarker Speichermedien, beauftragte Promwad mit der Entwicklung einer CFexpress-Speicherlösung. Promwad entwickelte eine Reihe kompakter Hochgeschwindigkeits-Speichererweiterungsboards für FPGA-basierte Broadcast- und Videosysteme. Sie stellen den hohen Datendurchsatz und die geringe Latenz des lokalen Speichers bereit, die für eine stabile Videoverarbeitung, Echtzeit-Ingest und zuverlässige Wiedergabe erforderlich sind. Das CFexpress-Board unterstützt austauschbare Speichermedien und wird bereits kommerziell eingesetzt. Es entspricht dem FMC-HPC-Standard (VITA 57.1) und lässt sich daher direkt mit führenden FPGA-Plattformen verbinden. Neben Broadcast-Anwendungen eignet es sich auch für industrielle Speicherlösungen und robuste Datenaufzeichnung.
Wir präsentieren diese Lösung auf der IBC 2026.
Amsterdam, 11.–14. September, Halle 8, Stand C32c, Deutscher Pavillon.
Kunde & Herausforderung
FPGA-basierte Broadcast- und Videosysteme benötigen schnellen lokalen Speicher. Dieser muss einen hohen Datendurchsatz und eine geringe Latenz für die Videoverarbeitung, den Echtzeit-Ingest und die zuverlässige Wiedergabe bieten. Zudem muss er austauschbare Speichermedien unterstützen, damit sich das aufgezeichnete Material sofort übertragen lässt.
Angelbird beauftragte Promwad mit der Entwicklung eines CFexpress-Boards, das diese Anforderungen erfüllt und sich direkt mit führenden FPGA-Plattformen verbinden lässt.
Lösung
Promwad entwickelte ein CFexpress Type B Speicherboard. Es unterstützt zwei CFexpress Type B Karten (PCIe Gen3 x2/x4) für die schnelle Aufzeichnung mit Hot-Swap-Funktion in Ü-Wagen, mobilen Produktionskits und Studioumgebungen. Das Board entspricht dem FMC-HPC-Standard (VITA 57.1) und lässt sich direkt mit führenden FPGA-Plattformen verbinden. Die Lösung hat sich im kommerziellen Einsatz bewährt und wird häufig als zuverlässiger Edge-Speicher mit geringer Latenz eingesetzt.
Hinweis zur Kompatibilität: Hot-Swap-fähige CFexpress Type B Karten (PCIe Gen3 x2/x4-Schnittstelle; kompatibel mit CFexpress-4.0-Karten, die mit Gen3-Geschwindigkeit betrieben werden).
Das Board wird auch außerhalb des Broadcast-Bereichs eingesetzt, etwa für industrielle Speicherlösungen und robuste Datenaufzeichnung.
Die Speicherboard-Produktreihe
Ergänzend zur zentralen CFexpress-Lösung entwickelte Promwad zwei weitere Boards für spezielle Workflows und zukünftige Speicherformate.
Entwickeln Sie Ihre FPGA-Speicherlösung mit uns
- Individuelle FPGA-Speicherlösungen: austauschbare Speichermedien, Embedded-Speicher und ultraschnelle Datenpipelines für jeden Video-Workflow.
- End-to-End-Entwicklung: von der Architektur und Hardwareentwicklung bis zur FPGA-Integration und Prototypenfertigung.
- Standardkonforme FPGA-Boards: mit Unterstützung für FMC HPC und PCIe Gen3, bereit für die direkte Integration in führende FPGA-Ökosysteme.
- Kürzere Markteinführungszeit: durch umfassende Unterstützung bei Markenanpassung, Demo-Vorbereitung und Praxistests.
Ergebnisse
- Ein kommerziell bewährtes CFexpress Type B Speicherboard, das bereits in Ü-Wagen, mobilen Produktionskits und Studioumgebungen eingesetzt wird.
- Direkte Anbindung an führende FPGA-Plattformen über den FMC-HPC-Standard (VITA 57.1).
- Zuverlässige Leistung für 12K+ RAW und Aufnahmen mit hohen Bildraten sowie Hot-Swap-fähige Speichermedien für die sofortige Datenübertragung.
- Zwei weitere Boards für zusätzliche Workflows und zukünftige Speicherformate: ein NVMe M.2 Board und ein UFS Dual-Slot Board.
Weitere Lösungen von uns für Broadcasting & Media
- Lösungen für Broadcast-Technologie: Entdecken Sie unsere Broadcast-Engineering-Services, von FPGA-basierter Hardware und Broadcast-Software bis hin zu ST-2110-, NDI- und SDI-to-IP-Pipelines mit geringer Latenz.
- Entwicklung eines Enterprise-Datenspeichersystems: Erfahren Sie mehr über unser Projekt zur Entwicklung eines Enterprise-NAS mit NVMe- und CFexpress-Speicher für Low-Latency-Ingest und 8K-NDI-Video-Workflows.
- FPGA-Design-Win für Pro A/V und Broadcast: Erfahren Sie, wie wir herstellerunabhängige FPGA-Lösungen für professionelle A/V- und Broadcast-Geräte entwickeln.
FAQ
Warum sollte für Live-Video und -Audio ein FPGA-basiertes Board anstelle einer CPU- oder GPU-Pipeline eingesetzt werden?
Bei Live-Systemen ist meist nicht eine hohe Latenz das eigentliche Problem, sondern eine Latenz, die sich unvorhersehbar verändert. CPU-, GPU- und Software-Pipelines können sich unter Last, nach Updates oder bei parallel ausgeführten Aufgaben unterschiedlich verhalten. Dies führt zu Synchronisationsproblemen und instabilem Timing. Die FPGA-basierte Verarbeitung nutzt feste Puffer und deterministische Pipeline-Stufen, sodass das Timing auch unter Last bei Full-HD-, UHD-, HDR- und bis zu 8K-Workflows reproduzierbar bleibt.
Wie übertragen Sie große Videopuffer zwischen dem FPGA-Board und Servern oder GPUs?
Für Systeme, in denen die FPGA-Verarbeitung mit Servern, GPUs oder verteilten Rechenknoten verbunden ist, entwickeln wir Datenpfade mit hoher Bandbreite auf Basis von RDMA und RoCEv2. Auf AMD-FPGA- und Adaptive-SoC-Plattformen können wir ERNIC (Embedded RDMA Enabled NIC) für hardwarebeschleunigte Datenübertragungen mit geringerer CPU-Auslastung integrieren. Dadurch lassen sich große Videopuffer mit geringem und vorhersehbarem Zusatzaufwand übertragen.
Welche Broadcast-IP-Standards unterstützen Sie für diese Pipelines?
Wir arbeiten mit SMPTE ST 2110 und NMOS für Studio-Interoperabilität und PTP-Synchronisierung, mit AES67 für Audio-over-IP, mit NDI für kosteneffizientes AV-over-IP, mit IPMX für ProAV-Lösungen sowie mit SRT oder RIST für die Signalzuführung über öffentliche Netzwerke. Viele Projekte kombinieren mehrere Standards in einem einzigen Gerät oder einer gemeinsamen Pipeline.
Können Sie bei der Migration einer bestehenden SDI-Infrastruktur zu IP unterstützen?
Ja. Wir begleiten die Migration von SDI zu IP mit ST 2110 und NMOS. Dabei decken wir PTP-Synchronisierung und Jitter-Puffer, die Integration der NMOS-Registry und Flow-Steuerung, QoS-Richtlinien, Multicast und IGMP sowie die Kompatibilität mit bestehenden SDI-Systemen ab. Zur Validierung setzen wir Testmatrizen für Lippensynchronität, Paketverluste und Failover ein.
Wie validieren Sie geringe Latenz und Qualität vor der Serienproduktion?
Wir definieren und überprüfen für jeden Workflow ein Latenzbudget und validieren das System anschließend unter realitätsnaher Last mithilfe von Simulationen für Jitter, Lippensynchronität und Paketverluste sowie durch Failover-Tests. Darüber hinaus führen wir geräteübergreifende Validierungen mit Kameras, Bildmischern, Encodern, Playout-Systemen und Bedienpanels durch und gewährleisten dabei eine sichere CI/CD-Bereitstellung und vollständige Rückverfolgbarkeit.
