FireWire

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Firewire

FireWire (auch bekannt als i.Link oder IEEE 1394) ist eine 1986 von Apple entwickelte Schnittstelle.

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Der ursprünglich nur auf den Macintosh-Computern von Apple zu findende Markenname FireWire kann inzwischen von anderen Firmen bei der 1394 Trade Association lizenziert werden. In der PC-Welt ist FireWire auch bekannt als der IEEE 1394-Standard, der 1995 verabschiedet wurde. Sony verwendet seit April 1997 die Bezeichnung i.LINK für die FireWire-Schnittstelle und integrierte eine FireWire-Schnittstelle unter anderem in die PlayStation 2. Die FireWire-Schnittstelle wird überwiegend für den schnellen Datenaustausch zwischen Computer und Multimedia- oder anderen Peripheriegeräten, jedoch auch in Industrie- und Automobilelektronik eingesetzt. Ursprünglich als Nachfolger für SCSI entwickelt, lässt sich FireWire aber dank der hohen Übertragungsrate auch als Alternative zu Ethernet nutzen (IP over FireWire).

Im Frühjahr 2004 wurde die Spezifikation für Wireless FireWire verabschiedet. Sie sieht ein zusätzliches Protocol Adaptation Layer (PAL) für FireWire über IEEE 802.15.3 vor. (Das ist ein Standard für Wireless Personal Area Network (WPAN)). Geplant ist, z. B. DVD-Player und Soundsysteme kabellos miteinander und auch mit einem kabelgebundenen Netzwerk zu verbinden.

Busstruktur

Maximal sind 63 Geräte pro Bus möglich, wobei es keinen Ringschluss (erstes Gerät ist mit dem letzten verbunden) geben darf. Bei Firewire IEEE1394b sind Ringschlüsse gestattet. Bis zu 1.023 Busse können mit Brücken verbunden werden, so dass insgesamt 64.449 Geräte verbunden werden können. Die maximale Länge einer S400-Verbindung zwischen zwei Geräten beträgt 4,5 m. Bei der Verwendung von S200 erhöht sich der Maximalabstand auf 14 m. Bei Firewire nach IEEE1394b sind als weitere Verbindungsarten Netzwerkkabel, Plastik- und Glasfaser definiert worden, die eine Kabellänge zwischen Geräten von bis zu 70 m gestatten. Anders als der Universal Serial Bus (USB) erlaubt FireWire die direkte Kommunikation aller Geräte untereinander (Peer to Peer) ohne einen Host(-PC).

Entwicklung

Ursprünglich (1995) gab es die drei Geschwindigkeitsklassen S100, S200 und S400 für Kabel-Verbindungen mit den bekannten 6-poligen Steckern, außerdem S25 und S50 für FireWire-Backplanes. Im Jahre 2000 kam mit IEEE 1394a der von Sony iLink genannte 4-polige Stecker hinzu. Ferner beinhaltet IEEE 1394a verschiedene Korrekturen und Leistungsverbesserungen bei weiterhin maximal S400. Im Jahr 2001 wurde Apple von der Academy of Television Arts & Sciences mit dem Technologie-Emmy für die "bedeutende Rolle, die die Firewire-Technologie in der Fernsehindustrie spielt" ausgezeichnet. Seit 2002 gibt es den Nachfolger IEEE 1394b mit S800, S1600 und S3200. Er führt eine neue Art der Signalisierung und neue Kabel mit 9-poligen Steckern ein. Seit 2003 ist S800-Hardware verfügbar, die in der Regel als "FireWire 800" vermarktet wird. Auch die maximale Kabellänge ist mit 100 m dank des neuen Kodierverfahrens 8B10B deutlich erhöht worden.

Übertragungsrate

Die Zahlen hinter dem S bzw. »FireWire« geben jeweils die ungefähre Transferrate in Mbit/s wieder. Tatsächlich überträgt die Basisversion exakt 98.304.000 Bits pro Sekunde (12.288.000 B/s), die Nachfolger gerade Vielfache davon. Mit den bei Transferraten üblichen SI-Präfixen sind das exakt 98.304 kBit/s, während es mit Binärpräfix exakt 96.000 KiBit/s sind. Um auf den runden Wert 96 Mbit/s zu kommen, müssten also zwei verschiedene Präfixsysteme kombiniert werden, wie bspw. auch bei 3,5"-Disketten (1,44 MB = 1440 · 1024 Byte). Dies wird in der Nomenklatur aber dadurch umgangen, dass gleich der aufgerundete Hunderterwert angegeben wird. S3200 überträgt also nicht genau 3.200 Mbit/s und auch nicht 3.200 MiBit/s, sondern 3.145,728 MBit/s bzw. 3.000 MiBit/s.

Einsatzgebiete

Eingesetzt wird FireWire heute vor allem zur Übertragung von digitalen Bildern (z. B. Industriekamera, FireWire-Kamera) oder Videos (z. B. DV-Camcorder) in einen PC, aber auch zum Anschluss externer Massenspeicher wie DVD-Brenner, Festplatten etc. oder zur Verbindung von Unterhaltungselektronikkomponenten, beispielsweise bei Sony unter dem Namen i.LINK und Yamaha mit "mLAN".

Um die Datentransferrate moderner Festplatten (über 70MB/s bei modernen 300GB Modellen) auch in externen Gehäusen nutzen zu können ist der Einsatz des neuen 9-poligen Firewire 800 (1394b) notwendig, da das herkömmliche Firewire 400 (1394a) auf 400Mbits (USB2: 480 Mbits) beschränkt ist, d. h. maximal 50 MB/s übertragen werden können. Diese bei Firewire 400 und USB 2.0 theoretisch mögliche Transferrate wird aber von vielen Firewire-Bridges, die in externen Festplattengehäusen eingesetzt werden, unabhängig von der Platte nicht erreicht, oft werden lediglich 20 MB/s erreicht. Mit dem Firewire 800-Chipsatz Oxford 912 wurden jedoch 70 MB/s berichtet. Eine Alternative dazu wären lediglich externe SATA-Gehäuse.

Geräteadressierung und Bus-Management

Firewire kennt keinen definierten zentralen Host. Im Gegensatz zu USB hat jedes Gerät die technischen Voraussetzungen, Controller zu werden. Knoten-IDs und Aufgabenverteilung im Bus-Management werden jedes Mal, wenn ein Gerät zum Bus hinzugefügt oder entfernt wird, automatisch zwischen allen Geräten ausgehandelt.

Die Adressierung besteht aus insgesamt 64 Bit und ist der Norm ISO/IEC 13213 (ANSI/IEEE 1212) entlehnt. Davon werden 10 Bit für Netzwerk-IDs (Segment-IDs) und 6 Bit für Knoten-IDs belegt. Die übrigen 48 Bit werden zur Adressierung der Geräte-Ressourcen (Speicher, Register, ...) verwendet:

Bit 0–9 (10 Bit)	Bit 10–15 (6 Bit)	Bit 16–63 (48 Bit)
Bus-ID (Segment-ID)	Geräteadressierung (Knoten-ID)	weitere Adressierung

Der Standard zur Kopplung mehrerer Bus-Segmente IEEE 1394.1 ist noch nicht verabschiedet, daher verwendet heutige Hardware stets nur ein lokales Bus-Segment.

Das Gerät mit der höchsten Knoten-ID eines Segments ist dessen Root-Knoten. Es ist verantwortlich für asynchrone Arbitration und, als sogenannter Cycle Master, für die Synchronisierung aller Geräte für isochrone Übertragungen. Falls ein Gerät mit entsprechenden Fähigkeiten am Bus vorhanden ist, gibt es ferner den Isochronous Resource Manager zur Verwaltung von Kanälen und Bandbreite, den Bus Manager unter anderem für Optimierung der Bandbreite, sowie den Power Manager zur Steuerung von Stromspar-Funktionen.

Hauptmerkmale

IEEE 1394a (von Apple auch FireWire 400 genannt)

100, 200 oder 400 Mbit/s Übertragungsgeschwindigkeit
Geräte können bei laufendem Betrieb angeschlossen werden und werden automatisch erkannt: "hot plug" und "hot unplug"
integrierte Stromversorgung für Geräte (8 bis 33 VDC, 1,5A, max.48W)
Anschluss über Shielded Twisted Pair (STP)
- dünnes und damit flexibles 6-adriges Kabel (4 Adern für Datentransfer, 2 für Stromversorgung) oder
- 4-adriges Kabel (4 Adern für Datentransfer, keine Stromversorgungsleitungen)
keine Terminatoren an den Kabelenden erforderlich
Datenübertragung in beide Richtungen (bidirektional)
4,5 m max. Entfernung zwischen zwei Geräten (bei 400 Mbit/s)
Gesamtlänge eines "daisy chain"-Stranges max. 72 m
bis 63 Geräte anschließbar je Bus (max. 17 an einem "daisy chain"-Strang)
bis zu 1023 Busse über Brücken zusammenschließbar
paketorientierte Datenübertragung
schneller isochroner Modus
Geräteadressierung automatisch (keine Jumpereinstellungen an den Geräten oder ID-Schalter notwendig)

IEEE 1394b (von Apple auch FireWire 800 genannt)

Merkmale wie 1394a mit folgenden Erweiterungen und Änderungen:

800 MBit/s Übertragungsgeschwindigkeit (später 1.600 und 3.200 Mbit/s)
neues, 9-adriges Kabel und neue Stecker
neues Arbitrierungsverfahren (Protokoll) BOSS (Bus Ownership / Supervisor / Selector)
andere Signalkodierung und Signalpegel, »beta-Mode«
Abwärtskompatibilität zu 1394a durch bilinguale Chips (auch Betrieb ausschließlich im neuen »beta-Mode« möglich, dadurch allerdings keine Abwärtskompatibilität mehr)
erlaubt den Einsatz verschiedener Kabelmaterialien (z. B. Glasfaser, UTP)
erlaubt längere Kabelverbindungen (in Abhängigkeit vom Kabelmedium, z.B. 100m bei Verwendung von UTP-Kabeln bis S100)

Sicherheit

Die OHCI-Spezifikation (Open Host Controller Interface) beinhaltet eine Betriebsart für FireWire-Controller, in welcher FireWire-Geräte den Hauptspeicher eines Rechners auslesen oder überschreiben können, ohne dass es durch die Software auf diesem Rechner unterstützt werden muss. Dies ermöglicht theoretisch weitgehende Kontrolle des Rechners durch andere am FireWire-Bus angeschlossene Teilnehmer. Zumindest in der voreingestellten Konfiguration sind unter anderem Mac OS, Linux, FreeBSD und bestimmte Windows-Versionen anfällig. (Quelle, dort siehe „Slides“.)

Siehe auch

Universal Serial Bus

Weblinks

Spezifikationen und Industrieverbände:

Apple FireWire
IEEE - Institute of Electrical and Electronical Engineers, Inc.
1394 Trade Association
1394automation IEEE 1394 in der Industrieautomation
developer.intel.com 1394 Open Host Controller Interface Specification Release 1.1
Serial Bus Protocol 2 (SBP-2): FireWire als SCSI-Transport

Artikel und Informationsseiten:

Firewire Steckerbelegung 4 Pinanschluss
Firewire Steckerbelegung 6 Pinanschluss
www.firewire-infos.de - Informationsseite zu IEEE-1394

Firewire unter Linux:

Bussystem | Normung | Steckverbinder | Schnittstelle (Hardware) | IEEE-Standard

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