SCSI Trade Association (STA) 1394プロトコルの概要
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IEEE 1394プロトコルの概要

IEEE 1394は、民生用電子機器やパーソナル・コンピュータの接続に使用する汎用の高速シリアル・インタフェースです。1990年代の中頃に、AppleとTexas Instrumentsが、周辺機器をMacintoshコンピュータに接続するための低コスト・高速インタフェースとしてIEEE 1394を開発し、“FireWire”というブランド名で発表しました。シリコンやPCのベンダー、民生用電子機器メーカーに対するライセンス費用がほとんど不要であるため、IEEE 1394はエレクトロニクス産業で広く普及しました。現在、大手PCメーカーのほとんどが1394接続をサポートするモデルを提供しています。コンピュータ機器やデジタル・メディアの集約化が進むのに伴い、1394 FireWireは将来のデジタル・エンターテインメント機器を相互に接続するプロトコルとしてユニークな地位を確立しています。

機能と特長

IEEE 1394は、主にPC市場や民生用電子機器市場向けに多彩な機能を特長としています。IEEE 1394は、アイソクロナス(等時性)転送をサポートするピア・ツー・ピア・ネットワーク方式のトポロジを規定しており、リアルタイム処理を必要とする電子機器を相互に接続するのに最適です。このため、IEEE 1394はデジタル・ビデオをPCに転送するための主要なインターコネクト仕様として広く普及しました。

現在、市販されている1394機器は、オリジナルのIEEE 1394-1995仕様、またはその下位互換性を規定しているIEEE 1394a補足仕様のどちらかに準拠しています。1394標準化グループは、家庭用や自動車産業用途のネットワーキング・マルチメディア機器用の主要インタフェースとしてFireWireを推進する作業を先導しました。

IEEE-1394-1995仕様 - 1394のオリジナル仕様では次の機能や特性が規定されています。

  • アイソクロナス(等時性)/非同期のデータ転送 − リアルタイムAVデータのストリーミング、コマンド機能、コントロール操作、データのバルク転送をサポートします。
  • リアルタイム・アプリケーションに対する帯域幅の保証 − 長時間の転送が可能なようにチャンネルが安全に確保され、適正なバス・アクセス方式を通じてデータがバス上で非同期的に処理されます。
  • ピア・ツー・ピア通信 − ネットワーク内で中核となるノードやサーバーは定義されません。ネットワーク内の個々の1394ノードは、自分自身を管理すると同時にネットワークを保守することができます。
  • プラグ&プレイのサポート − エンドユーザーは使いやすいインタフェースを通じて、上記の各機能を操作できます。
  • 小型で低価格の標準ケーブル/コネクタ − すべての産業や適用分野で共通のケーブル/コネクタを使用できます。
  • 1つのバスあたり64個のノードを接続可能 − 1394ネットワークを簡単に拡張できます。
IEEE 1394a仕様 - 現在、最も幅広く使用されているFireWire仕様は1394aです。1394a仕様はオリジナルのIEEE 1394-1995仕様を補足するもので、次のような機能強化が図られています。
  • アービトレーションの高速化 − バスの効率性を向上させます。
  • リセットの改善 − バスに対してノードの追加と削除を行うときの混乱を抑止します。
  • 厳密な電源管理機能 − 特にモバイル・コンピューティング処理に適しています。
  • 4ピン・コネクタ仕様
  • PHY-Linkインタフェースの強化

アーキテクチャ

IEEE 1394(FireWire)ネットワークのトポロジはツリー構造と似ています。1394ネットワーク内の各ノードはリピータとして機能し、デイジーチェーン方式でネットワーク内の次のノードに信号を転送します。1394ネットワークでは、1つのバスあたり64個のノードを接続できますが、ブリッジを通じて複数のバスをリンクすることによって、最大64,000個のノードをサポートできます。1394ネットワークは適切なケーブルを使って機器を接続するだけでセットアップでき、各機器のアドレスを設定する必要はありません。新しい機器を1394ネットワークに追加する場合でも、既存の機器を中断なく使用することができます。 


AV/C- 

AV/Cは10数種類の下位仕様を含む集合的仕様であり、民生用および産業用の電子オーディオ/ビデオ機器に関するデータ構造やコマンドを記述する汎用的な方法を規定しています。IEC 60958デジタル・フォーマットの転送、生のオーディオ・サンプルの転送、MIDIデータの転送もAV/C仕様の対象に含まれます。また、AV/Cの内部で使用されるアイソクロナスパケットの構造を定義するCIP(Common Isochronous Packets)モジュールが規定されています。

DTCP(Digital Transmission Content Protection)-

 DTCPはデジタル・コンテンツの著作権を保護するためのプロトコルであり、“5C”とも呼ばれます。インテル、日立、ソニー、松下、東芝の各社が民生用電子機器産業とPC産業のニーズを満たすために、法的/技術的分野の規定に関する様々な提案を協議した際に、このDTCPプロトコルが制定されました。DTCPプロトコルではFireWireをトランスポートとして使用し、暗号化機能とキー管理機能を包括的なプラットフォーム上で結合して、デジタル・コンテンツの権利を保護します。

DPP(Direct Printing Protocol)-

DPPはイメージング機器(カメラなど)と1394準拠のプリンタとの間で対称型のピア・ツー・ピア・データ転送をサポートするプロトコルです。DPPを実装した機器では、ホストPCを使用しないで印刷を行うことができます。

HAVi(Home Audio Video interoperability) -

HAVi規格は、1394周辺機器間の相互運用性と連携動作をサポートするAPIおよび関連プロトコルの集合です。

SBP(Serial Bus Protocol) -

SBPは1394環境でデバイス・コマンドをカプセル化するための標準的な方法を定義するプロトコルであり、ハードディスク、プリンタ、スキャナなどの周辺機器にとって極めて重要な意味を持ちます。SBPを通じて提供される拡張性のあるDMAモデルは、CPUへの負荷を最小限に抑えながらI/Oオペレーションを周辺機器のキューに挿入するときや、コマンドを処理するときに使用されます。

IP/1394 -

IP/1394仕様では、1394バス上でIP(Internet Protocol)ストリームをどのように転送するかが細かく規定されています。また、IPv4仕様と、1394環境でのDHCPの設定方法が規定されており、IPアドレスをダイナミックにデバイスに割り当てることができます。

IDB-1394(自動車業界用)-

IDB-1394はデジタル・オーディオ/ビデオを伝送するための高速LANインタフェース規格であり、自動車業界専用のメッセージ・セットを備えています。IDB-1394はAV/Cプロトコルに基づいており、IEEE 1394に準拠する民生機器との相互運用性を保証します。また、IDB-1394は車載診断機器などの自動車計装装置も対象としており、自動車産業に固有の業務ニーズに適した物理層を定義しています。

複数のシステムをデバイス・クラスに編成することによって、1394仕様に属する数多くのプロトコルを整理する作業が現在進められています。たとえば、既存の様々なビデオカメラやVTR、今後発売されるオーディオ・レコーダなどは、“tape recorder”クラスにまとめられます。大容量ストレージ・デバイス(CD、DVD、MD、ハードディスクなど)は、“disk”クラスにまとめられます。

プロトコルのロードマップ

1394b -

1394bプロトコルは1394aのメリットをそのまま継承した上で、いくつかの重要な新機能(特に注目を要するのは 800メガビット/秒〜3.2ギガビット/秒の帯域幅のサポート)を追加したテクノロジです。1394bには100メートル範囲のネットワーキング機能が組み込まれているほか、ネットワーク全体の効率が改善されています。1394bに追加された新機能では、1394aとの下位互換性を維持しながら、使い慣れたプラグ&プレイ(PnP)機能やピア・ツー・ピア通信がサポートされます。1394bで規定されている機能や特性は次のとおりです。

50μmのファイバーを使用して400/800/1600Mbpsの転送速度をサポート -

現在、サポートされる転送速度は0.4/0.8/1.6Gbpsですが、アーキテクチャに変更を加えることで、将来の仕様では3.2Gbpsまでの高速化が可能です。

AC結合メディアのサポート -

「純正ベータ」モードの銅製コネクタは既存の4ピン・コネクタとほとんど同じくらいの小さいサイズですが、メディアの速度性能を示すパワー源を伝達する機能と、3.2Gbit/secの完全信号を転送する能力があります。

TP-PMD/8B10Bコーディングを採用したUTP -

1394bによって規定される新しい「純正ベータ」モードでは単純なガルバニー絶縁がサポートされるため、複雑なアナログ回路が大幅に簡素化され、PHYコンポーネントとLinkコンポーネントを簡単に統合できるようになります。そのため、既存の1394-1995仕様および1394a仕様と比べてコストが削減されます。

拡張伝播ディレイのサポート -

通信可能なノード間距離は100mであり、その際の転送速度はCAT-5 UTPケーブル(カテゴリ5のツイストペア非シールドケーブル)を使用した場合に100Mbit/sec、プラスティック光ファイバー・ケーブルを使用した場合に200Mbit/secです。

1394b仕様はまだ開発の初期段階にありますが、家庭用ネットワークや自動車産業用バックボーンの市場で重要な役割を演ずるものと期待されています。先駆的な企業の中には既に、これらの新しいテクノロジを使用してプロトタイプ・システムを作成しているところがあります。

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