湖南邵阳电视台 邓永红 赛迪网  2003年02月21日

摘要：本文从IEEE1394技术概述，视频局域网的组成，视频局域网的特点，视频局域网的应用，视频局域网故障的预防与处理，技术展望等方面，详细地介绍了如何利用IEEE1394总线技术组建视频局域网。

关键词：IEEE1394，视频局域网。

IEEE1394原为Apple公司开发的计算机接口技术，被称为Fire Wire(火线)。1995年，IEEE制定并颁布了IEEE1394－1995标准。IEEE1394作为一种串行接口，其目的在于取代并行接口SCSI(Small Computer System Interface，小型计算机系统接口)来实现外围设备与计算机的连接。作为一种数据传输的开放式技术标准，IEEE1394技术广泛应用于视、音频领域，支持的产品包括数码相机、数字摄像机及数字录像机等。同时在计算机硬盘和网络互连等方面。

目前，随着网络技术发展越来越成熟，最常见的是100Mbps以太网，对外部数据传输要求而言，这个速度已经足够。因为目前最高速的宽带网络服务只能达到几Mbps的数据流量，即使是10Mbps的以太网也足以应付。但是，对于经常传送大量视音频资料的电视台而言，100Mbps的速度就显得不太够用。而IEEE1394能够以100Mbps、200Mbps和400Mbps的高速率进行声音·图像信息的实时传送，还可以传送数字数据以及设备控制指令，因此，我们可以利用通过IEEE 1394创建高速的视频局域网络，来传送视音频资料。

一、IEEE1394技术概述

1.IEEE1394的主控制器接口

IEEE1394开放式主控制器接口（OHCI）是向所有准备支持IEEE1394技术的厂商提供的开放式标准。OHCI由物理层、链路层、事务层和串行总线管理四个部分组成。具体如下：

（1）物理层

物理层主要提供设备和线缆之间的电气和机械连接，处理数据传输和接收，确保所有设备可以访问总线。

（2）链路层

链路层提供同步和异步模式下的数据包确认、定址、数据校验及数据分帧等。

（3）事务层

事务层只处理异步数据包，提供Read、Wire 和Lock 命令。Read命令向发出方传回数据；Wire命令向接收方发送数据；Lock 命令通过生成往返通路实现Read和Wire功能。

（4）串行总线管理

串行总线管理提供全部总线的控制功能，包括确保向所有总线 连接设备的电力供应，优化定时机制，分配同步通到ID，处理基本错误提示等。

在实际操作过程中，如果进行异步传输，数据发送方和接收方互换地址，然后进行数据传输。当接收方收到数据包时，会向发送方传回确认信息。接收方没有收到数据包，则启动错误修复机制。如果进行同步传输，发送方首先要获得一个特定带宽的数据通道。然后将通道ID附加在所要传输的数据中一起发送。接收方对数据流进行检测，只有当发现具有特定ID信号的数据时才进行接收。同步数据传输模式在优先级上高于异步传输模式。

在OHCI规范中没有任何对数据调制或解调的规定。这是因为IEEE1394是一种全数字协议，在数字传输过程中不需要进行任何的数模转换，从而大大节省了系统的开销。

2．IEEE1394的性能特点

IEEE1394的主要特点如下：

（1）占用空间小

IEEE1394串行总线共有六条铜质导线，其中两条用于设备供电，四条用于数据信号传输。相对于并行总线，串行总线更节省空间。

（2）廉价

IEEE1394串行总线的控制软件和连接导线的实现成本都比并行总线要低，而且不需要解决信号干扰问题，因此成本更加低廉。

（3）速度快并具有可扩展的数据传输速率

数据传送速度高 能够以100Mbps、200Mbps和400Mbps的速率来传送动画、视频、音频信息等大容量数据，并且同一网络中的数据可以用不同的速度进行传输。IEEE1394.b的传输速率可以提升到800Mbps，1.6Gbps甚至3.2Gbps。

（4）同时支持同步和异步两种数据传输模式

在同步数据传输的同时可进行异步数据传输，可进行等时传送，在一定的时间内能够进行数据的顺序传送，从而将数字声音·图像信息实时准确地传送至接收设备。

（5）支持点对点传输

不需要个人电脑(PC)等核心设备，用电缆把想使用的设备连接起来即可进行数据的交换。

（6）拓扑结构灵活多样并且具有可扩展性

在同一个网络中可同时进行菊链式和树状连接。并可以将新的串行设备连接入串行总线节点所提供的端口，从而扩展串行总线，可将拥有两个或更多的端口的节点以菊花状连接入总线。

另外IEEE1394还支持即插即用，支持热插拔，支持公平仲裁，具有设备供电方式灵活，标准开放等特点。

3.IEEE1394技术在视、音频设备中的应用

在计算机界进行IEEE1394标准化工作的同时，家电界正在从事数字录像机的开发和商品化。一些厂商(如日本索尼公司)意识到：一旦数字录像机面市，则数字录像机与数字录像机的连接、数字录像机与PC的连接将势在必行，这些连接理所当然是数字式的，为此该公司非常重视数字接口的研究开发工作。以往在模拟录像机之间进行双向数据交换时，共需要7根电缆(图像用2根、立体声伴音用4根和控制用1根)，数字录像机由于进行的是数字信号处理，所以无需为了设备的连接而特意变成模拟信号，这样就不会产生画质劣化，数字录像机的连接也只需要1根电缆即可。索尼公司决定采用IEEE1394作为数字录像机的数字接口，这一做法经HD数字VCR协会讨论后得到了其他公司的赞成，日本的VTR厂家均开始研究基于IEEE1394的数字录像机用标准接口。

作为数字录像机设备连接的数字接口，要求具备以下条件：（1）以数字信号的形式进行连接。（2）只需一根电缆即可完成连接。（3）无需考虑“哪根电缆应与哪个端子相连”这样的问题。（4）能够进行电缆的热插拔。（5）根据动画的压缩传送可以预料：将来若要传送HDTV这样的高画质动画，传送速率应在40Mbps以上，可能的话应达到100Mbps。

IEEE1394具有100Mbps－400Mbps的传送速率，采用的是等时传送方式，能够进行声音·图像数据的实时传送。但要想应用于AV设备仍需做些改进：（1）把用于动画传送的等时传送规格中的“包括PC”改为“不包括PC”。（2）使得能够利用IEEE1394来传送AV设备的控制指令。（3）把6针连接器／6芯电缆改为4针连接器／4芯电缆以便应用于小型设备。计算机界推出的数字接口由于有AV设备厂商参与策划其标准化，从而大大增强了与AV设备的亲和性。IEEE1394因此逐步发展成为AV设备、多媒体设备及系统的最适用接口。其具体应用如下：

(1)动画信息的传送

能够实时传送SD－VCR、HD－VCR、SDL－DVCR和MPEG－2的动画信息以及音频·音乐信息。一个周期为125μs，留有对信息进行多重处理的余地，比如：使用多台数字VTR就可以一边再生某一录像节目，一边记录其他节目

(2)设备间的连接

最多可连接63台设备，最多可进行16次转接，设备间(节点间)的电缆长度最多为4.5m，相距最远的节点之间的距离为72m(4.5m×16次转接).

(3)图像·声音·数据·指令的同时传送

AV设备需要实时、不间断地传送图像信号和声音信号，在传送这些信号的过程中还需同时传送设备的控制指令以及节目相关信息。以往的模拟连接需要7根电缆，而IEEE1394接口只需一根电缆就能够完成设备的相互连接，而且作为整个系统来讲，设备的操作也得以简化。该接口对“简易连接(easy connection)”和“简易操作(easy operation)”技术的实现很有益处。

(4)连接器和电缆

AV 设备的外形、大小和重量因用途的不同而千差万别，既有台式的，也有便携式的。特别是便携式设备，鉴于其轻、小、薄的特点，需要采用小型连接器，IEEE1394的通用连接器为6脚连接器，定义了三种类型，即数据信号用、选通信号用和电源线用。考虑到AV设备用户的实际使用情况，采用了带有纤细电缆的小型连接器，只定义了一种类型，即信号用4脚连接器。

目前，安装符合IEEE1394标准的数字AV接口的产品有数字摄像机、数字录像机、静画俘获板、打印机和PC等。AV设备的数字化、音频·音乐领域的数字化以及广播系统的数字化使得每个相关的设备都需要进行数字信号的输入和输出。此外，Windows 98规格中也定义了IEEE1394，从而完备了计算机与AV设备的简易连接环境。

4.利用IEEE1394组建高速视频局域网

目前，随着网络技术发展越来越成熟，最常见的是100Mbps以太网，对外部数据传输要求而言，这个速度已经足够。因为目前最高速的宽带网络服务只能达到几Mbps的数据流量，即使是10Mbps的以太网也足以应付。但是，对于经常传送大量视音频资料的电视台而言，100Mbps的速度就显得不太够用。而IEEE1394能够以100Mbps、200Mbps和400Mbps的高速率进行声音·图像信息的实时传送，还可以传送数字数据以及设备控制指令，因此，我们可以利用通过IEEE 1394创建高速的视频局域网络，来传送视音频资料。

一些需要高流量传送资料的电脑产品，如外置式硬盘、扫描仪、数码摄像机等，都极其需要IEEE 1394这种高速接口，因为它的最高速度可达400Mbps。事实上，IEEE 1394传输技术正在走向普及，并逐渐成为电脑产品的标准传输接口。象近期推出的个人电脑，有的就已经内置IEEE 1394适配卡，因此，可以利用通过IEEE 1394创建高速的视频局域网络。

IEEE 1394网络的安装流程为：安装IEEE 1394适配卡→安装IEEE 1394网络软件→设置网络→插上IEEE 1394接线连接电脑。和以太网相比，IEEE 1394网络花较少的步骤就可以设定好，既节省时间，又节省开支。

IEEE 1394网络的结构：在同一个IEEE1394网络中可同时进行菊链式和树状连接，以树状连