- FireWire
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FireWire-Logo
Links 4-Pin und rechts 6-Pin FireWire-Stecker
FireWire-Controllerkarte für den PCI-Bus
FireWire-400-Buchse (unten) und USB-2.0-Buchse an der Frontseite des Power Macintosh G5
Das von Sony verwendete i.Link-LogoFireWire [ˈfaɪəˌwaɪə] (auch bekannt als i.Link oder IEEE 1394) ist ein von Apple entwickeltes serielles Bussystem.
Der ursprünglich nur auf den Macintosh-Computern von Apple zu findende Markenname FireWire („Feuerdraht“) kann inzwischen von anderen Unternehmen bei der 1394 Trade Association lizenziert werden. In der Welt der Computer 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 baute sie unter anderem in den ersten Versionen der PlayStation 2 ein. Die FireWire-Schnittstelle wird überwiegend für den schnellen Datenaustausch zwischen Computer und Multimedia- oder anderen Peripheriegeräten, jedoch auch in der 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 eine zusätzliche Schicht, den Protocol Adaptation Layer (PAL), für FireWire über IEEE 802.15.3 vor (das ist ein Standard für Wireless Personal Area Network, WPAN). Geplant ist, zum Beispiel DVD-Spieler und Soundsysteme kabellos miteinander und auch mit einem kabelgebundenen Netzwerk zu verbinden.
FireWire steht in Konkurrenz zu dem verbreiteten USB-System.
Inhaltsverzeichnis
Entwicklung
Die zugrundeliegende Idee für FireWire geht bei Apple bis 1986 zurück; es dauerte jedoch fast ein Jahrzehnt, bis ein Standard verabschiedet wurde. Ursprünglich (1995) gab es die drei Geschwindigkeitsklassen S100, S200 und S400 für Kabelverbindungen mit den bekannten sechspoligen Steckern, außerdem S25 und S50 für FireWire-Backplanes. Im Jahre 2000 kam mit IEEE 1394a der von Sony „i.Link“ genannte vierpolige 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 Technik-Emmy für die „bedeutende Rolle, die die FireWire-Technik 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 neunpoligen 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. Aktuell steht gerade die Einführung von S3200 mit einer Übertragungsrate von 3,2 Gbit/s über die bisherigen S800-Kabel an.[1]
Architektur
Maximal sind 63 Geräte pro Bus möglich.[2] FireWire IEEE 1394b unterstützt Ringtopologie. Bis zu 1023 Busse können mit Brücken verbunden werden, so dass insgesamt (63·1023=) 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 IEEE 1394b sind als weitere Verbindungsarten Netzwerkkabel, Plastik- und Glasfaser definiert worden, die eine Kabellänge zwischen Geräten von bis zu 72 m gestatten. Anders als der Universal Serial Bus (USB) erlaubt FireWire die direkte Kommunikation aller Geräte untereinander (Peer-to-Peer) ohne einen Host.
Übertragungsrate
Die Zahlen hinter dem S bzw. „FireWire“ geben die gerundete Transferrate in Megabit pro Sekunde wieder. Die exakte Datenrate der Basisversion beträgt 98.304.000 Bit pro Sekunde (bit/s). Das sind 96*1024*1000 Bit pro Sekunde oder 12,29 MB/s.
Einsatzgebiete
Haupteinsatzgebiete
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“. Auch sehr viele Audio-Interfaces für den Einsatz in der Musikproduktion werden für den FireWire-Anschluss angeboten.
Um die Datentransferrate moderner Festplatten (über 70 MB/s bei modernen 300-GB-Modellen) auch in externen Gehäusen nutzen zu können, ist der Einsatz des neuen neunpoligen FireWire 800 (1394b) notwendig, da das herkömmliche FireWire 400 (1394a) auf 400 Mbit/s beschränkt ist, d. h. maximal 50 MB/s übertragen werden können. USB 2.0 ist mit 60 MB/s nominell schneller. Diese bei FireWire 400 und USB 2.0 theoretisch möglichen Transferraten werden durch den Protokoll-Overhead unabhängig von der Festplatte nicht erreicht. Die Bridge-Chips in den externen Gehäusen beschränkten anfangs sowohl FireWire als auch USB. Bei aktuellen Gehäusen liegen die Transferraten in beiden Fällen bei etwas über 30 MB/s. Bei Firewire 800 können 90 MB/s und mehr erreicht werden. Eine schnellere Alternative zu FireWire 800 sind externe SATA-Gehäuse, die dann ohne Bridge-Chips auskommen und somit direkt auf die Hardware zugreifen können.
Die Stromversorgung über FireWire ist mit 1,5 A bei 8 bis 33 V spezifiziert. Externe Festplatten können daher problemlos ohne eigenes Netzteil an einem sechs- oder neunpoligen FireWire-Port betrieben werden. USB ist mit maximal 0,5 A bei 5 V hingegen nicht auf den hohen Einschaltstrom von Festplatten ausgelegt und macht deshalb zumindest eine präzise technische Vorbereitung erforderlich.[3]
Automobilindustrie
Die Industrievereinigung IDB Forum setzt sich für die Verwendung von FireWire-Schnittstellen für Multimediasysteme im Automobil ein. Die Verwendung soll die bereits etablierten Schnittstellen wie MOST-Bus ergänzen und es dem Benutzer erlauben, Standardgeräte wie zum Beispiel Videokameras im Auto anzuschließen.
Da im Automobil die Steckverbinder besondere Anforderungen erfüllen müssen, wurden vom IDB Forum spezielle Verbinder definiert. Der IDB-1394b-Stecker basiert auf dem neunpoligen IEEE-1394b, erweitert diesen aber um eine Rast-Arretierung gegen Kabelabfall. Des Weiteren wird ein Führungsrahmen definiert, der die mechanische Stabilität der Buchse garantiert.
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 IEEE 1394.1 zur Kopplung mehrerer Bussegmente ist bereits seit 2001 verabschiedet. Die konkrete Umsetzung in sogenannten Bus Bridges verlangt aber spezielle FireWire-Chipsätze, die im Gegensatz zur bislang verwendeten Hardware mehr als nur ein lokales Bussegment adressieren können. Mangels Bedarf an derart großen FireWire-Netzwerken sind diese speziellen ICs aktuell (Januar 2010) nicht am Markt verfügbar, so dass IEEE 1394.1 zur Zeit nicht genutzt werden kann.
Das Gerät mit der höchsten Knoten-ID eines Segments ist dessen Root-Knoten. Es ist verantwortlich für asynchrone Arbitrierung 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
FireWire-800-Stecker
FireWire-800-Buchse an einem MacBook Pro, zum Größenvergleich links davon eine Ethernet-, rechts eine USB 2.0 BuchseIEEE 1394a (Apple-Bezeichnung „FireWire 400“)
- 100, 200 oder 400 Mbit/s Übertragungsbandbreite (ca. 12, 25 oder 50 MByte/s)
- Geräte können bei laufendem Betrieb angeschlossen werden und werden automatisch erkannt: „hot plug“ und „hot unplug“
- integrierte Stromversorgung für Geräte (8 bis 33 V DC, 1,5 A, max. 48 W), außer der vierpoligen Variante, die keinen Strom liefert
- Anschluss über Shielded Twisted Pair (STP)
- dünnes und damit flexibles sechsadriges Kabel (vier Adern für Datentransfer, zwei für Stromversorgung) oder
- vieradriges Kabel (vier Adern für Datentransfer, keine Stromversorgungsleitungen)
- keine Terminatoren an den Kabelenden erforderlich
- gleichzeitige Datenübertragung in beide Richtungen (vollduplex) - im Gegensatz zu USB
- 4,5 m max. Entfernung zwischen zwei Geräten (bei 400 Mbit/s)
- Gesamtlänge eines „daisy chain“-Strangs maximal 72 m
- bis 63 Geräte anschließbar je Bus (bis zu 16 pro „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 (Apple-Bezeichnung „FireWire 800“)
Merkmale wie 1394a mit folgenden Erweiterungen und Änderungen:
- 800 Mbit/s Übertragungsbandbreite (100 MByte/s)
- neues, neunadriges 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 (zum Beispiel Glasfaser, UTP)
- erlaubt längere Kabelverbindungen (in Abhängigkeit vom Kabelmedium, zum Beispiel 100 m bei Verwendung von UTP-Kabeln bis S100)
IEEE 1394-2008 (auch „FireWire S3200“ genannt)
Im Oktober 2008 wurde unter der Bezeichnung IEEE 1394-2008 eine vollständig überarbeitete Version des Standards veröffentlicht.[4] Sie fasst den Basisstandard IEEE1394-1995 sowie die beiden Erweiterungen IEEE1394a-2000 und IEEE1394b-2002 in einem konsistenten Dokument zusammen. Zudem wurden von den Mitgliedern der 1394 Trade Association in den ursprünglichen Standards zahlreiche Fehler entdeckt und beseitigt. Als wesentliche Neuerung wurde die elektrische Spezifikation für eine Übertragungsbandbreite von 3,2 Gbit/s (400 MByte/s) hinzugefügt. IEEE1394-2008 ist die nun gültige Version des FireWire-Standards, die älteren Dokumente des IEEE sollen zukünftig nicht mehr verwendet werden.
Sicherheitsprobleme
Die OHCI-Spezifikation (Open Host Controller Interface) beinhaltet eine Betriebsart für FireWire-Controller, in der FireWire-Geräte den Hauptspeicher eines Rechners auslesen oder überschreiben können. Wird diese Betriebsart von einem Treiber konfiguriert, werden Lese- und Schreibanfragen autonom von der Hardware ausgeführt, ohne Software auf diesem Rechner zu involvieren. Dies ermöglicht weitgehende Kontrolle des Rechners durch andere am FireWire-Bus angeschlossene Teilnehmer. Zumindest in der voreingestellten Konfiguration sind unter anderem Windows, FreeBSD, Mac OS und Linux anfällig. [5]
Pinbelegung
vierpoliger 1394a-Stecker sechspoliger 1394a-Stecker neunpoliger 1394b-Stecker Bezeichnung - 1 8 positive Versorgungsspannung, meist +12 V oder VP - 2 6 GND 1 3 1 TPB− 2 4 2 TPB+ 3 5 3 TPA− 4 6 4 TPA+ - 2 5 Schirm A−, A+ - 2 9 Schirm B−, B+ - - 7 nicht belegt Die Pin-Belegung von IEEE-1394-Pfostensteckern auf Hauptplatinen ist nicht herstellerübergreifend standardisiert und weicht daher in der Regel von dieser Tabelle ab. Üblich sind sowohl 2×5-Pin- als auch 2×8-Pin-Pfostenstecker.
Weblinks
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Commons: FireWire – Album mit Bildern und/oder Videos und Audiodateien - Apple FireWire (englisch)
- 1394 Trade Association (englisch)
- Wiki zu vierpoliger, sechspoliger und neunpoliger Firewire-Steckerbelegung
- Informationsseite zu IEEE-1394
- Vortrag: FireWire unter Linux (von 2001/teilweise veraltet)
Einzelnachweise
- ↑ http://www.heise.de/newsticker/meldung/100678/
- ↑ http://support.microsoft.com/kb/310433, http://docs.info.apple.com/article.html?artnum=58585
- ↑ USB-Festplatte zähmen. Heise Zeitschriften Verlag. Abgerufen am 11. Juni 2011.
- ↑ http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?tp=&isnumber=4659232&arnumber=4659233&punumber=4659231
- ↑ http://www.ccc.de/congress/2004/fahrplan/event/14.de.html, http://md.hudora.de/presentations/#firewire-21c3
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