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GigE Vision

v2.0 说明书

引言 .................................................................................................................................................. 1

第 1 章设备发现 ........................................................................................................................... 2

1.1 链路选择 ............................................................................................................................ 2

1.2 IP 地址配置 ........................................................................................................................ 3

1.3 设备枚举 ............................................................................................................................ 3

1.4 设备添加与删除 ................................................................................................................ 4

第 2 章 GVCP 协议 ....................................................................................................................... 5

2.1 基本概念 ............................................................................................................................ 5

2.2 通道 .................................................................................................................................... 5

2.3 其他 .................................................................................................................................. 10

第 3 章引导寄存器 ..................................................................................................................... 13

3.1 引导寄存器 ...................................................................................................................... 13

3.2 相机的标准特征表 .......................................................................................................... 21

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第 1 章设备发现

PC 在接入设备时，需要一种机制发现设备，即链路选择、IP 地址配置、设备枚举。

1.1 链路选择

设备在接入 PC 后，需要确定所有通信链路哪些是可用的，然后与 PC 端协调选择相应

速率的链路。共提供了 4 种不同类型的物理链路配置：

① 单链路配置 SL

② 多链路配置 ML

③ 静态链路聚合组配置 sLAG

④ 动态链路聚合组配置 dLAG

其中，头 2 个配置中，每个物理链路接口都有 1 个不同的 IP 地址；对于后 2 个配置，

物理接口经过重组后，只有 1 个 IP 地址在程序中可见，物理链路的分组在 MAC 层执行，

对于应用软件是透明的。

1.1.1 单链路配置

最简单的配置，所有的流通道加到一个有效物理链路上，所有设备必须支持 SL 配置。

1.1.2 多链路配置

一个设备必须最多支持 4 个不同的网络接口。接口#0（唯一支持 GVCP）为主接口来控

制设备的控制与消息通道，如设备发现总是在#0 上执行，以确保设备使用不同的 IP 地址而

不被多次发现。其他接口只支持附加的流通道，如发送或接收 GVSP 数据包。只能在#0 中

使用 FORCEIP 消息，其他接口必须使用静态 IP、DHCP 或 LLA 来获取其 IP 配置信息。

可以认为 ML 配置中的一个链接就是一个 LAG。若支持多链路配置，必须在 SCPx 寄

存器中指定流通道使用的具体接口，其 network_interface_index 字段在流通道与网络接口间

提供了映射机制，如果映射采用硬编码，则该字段只读。

允许将每个网络接口视为一个不同的 GigE Vision 设备，则每个接口是独立的且具有合

适的资源，这等价于将多个设备组合成一个单元。

负载平衡：网际协议 IP 会设计好一个路由使数据包到达接收端的正确接口上。在 ML

中，为达到负载平衡，可分别将多个流通道一一关联到不同的链路，以平衡这些链路所需的

整体网络带宽。

1.1.3 链路聚合组配置 LAG

IEEE 802.1AX 标准规范了 LAG 的相关特性。该标准下的电缆以太网交换机遵守 IEEE

规范，这样可能不会平衡负载 GEV 流输送到多个外向端口上，这些端口通常使用 Ethernet

帧的头部信息（有时为 IP 头）来作为其分配算法的输入参数，这些交换机在 GVSP 中是不

可见的。由于 LAG 显示单个 MAC/IP，这些交换机不能指出怎样去分配 GVSP 输送，可能

在某交换机的一个外向端口上就停止输送了。

网络接口：只允许有一个聚合器，因此，所有与 LAG 关联的活动链接均绑定到该聚合

器上。若支持链路聚合配置，设备只允许静态和动态 LAG 两个配置中有一个聚合器，且其

应该使用与 LAG 相关的具有最小编号物理网路接口的 MAC 地址。故在引导寄存器中，只

有一个“虚拟”网络接口可见。

GVCP 影响：一个 GVCP 通道必须总是在 LAG 同一物理链路上被发送。

GVSP 影响：定义比较宽松，使用 round-robin 分配算法平衡网络负载。首个流数据包

可以在该聚合器的任意接口上传送，也可在新的数据块边界上重启一个 round-robin 新循环。

静态 LAG 和动态 LAG：两者唯一区别在于 IEEE 802.1AX 的 LACP 协议的使用。静态

LAG 用于增加流的有效带宽，假定这些链路的所有电缆走向同一目的地（如多端口 NIC）；

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但如果布线不正确，LACP 协议用来确保系统能正确绑定属于同一互连的物理链路，对于动

态 LAG，其保证了一个聚合器中所有链接都在同一伙伴间。

LAG 事件：由于聚合组中的一个物理链路连接上或断开，而引起聚合速度改变时，设

备应发送一个 GEV_EVENT_LINK_SPEED_CHANGE 事件。

1.2 IP 地址配置

该过程即分配一个 IP 地址给设备。GigE Vision 设备支持 DHCP、LLA 和静态 IP（可选）

三种方式分配 IP。该配置在设备启动或重启时执行。

1.2.1 协议选择

每个 IP 配置协议的执行顺序必须是静态 IP（若支持并启用）、DHCP（若启用）和 LLA。

出厂默认静态 IP 禁用，DHCP 启用，LLA 一直可用。

1.2.2 静态 IP

静态 IP 相关的信息必须存储在设备的非易失内存中，如果没有该内存，则不能支持。

如果设置的 IP 与同一网络上的设备 IP 冲突，设备就不能使用该 IP 地址并应告知用户，这

时，设备必须使用下一个 IP 配置方案。RFC5227 文档使用 ARP 协议来探测静态 IP 地址，

以检测是否有潜在的冲突。如果分配的 IP 地址不能识别，程序可修改引导寄存器的静态 IP

信息，设置为一个有效的状态或简单禁用静态 IP。

1.2.3 DHCP

一个 DHCP 可用标志存储在非易失内存中，如果没有储存介质，设备必须决定 DHCP

是否可用。设备应支持 DHCP 选项：子网掩码和路由选项。

DHCP 重传策略：使用 DHCP，设备发送一个 DHCPDISCOVER 消息，DHCP 服务器返

回一个 DHCPOFFER 消息；设备发送一个 DHCPREQUEST 消息，服务器返回一个 DHCPACK

或 DHCPNAK 消息。若设备没有从服务器接收到任何回应，需要重传上述消息，至多允许

2 次重传（因为最坏情况下设备分别发送 3 个上述消息）。如果没有 DHCP 服务器可用，设

备在 DHCP 阶段一般会等待 12s。

DHCP 租借到期：设备停止使用 IP 地址，并重启 IP 配置循环。

1.2.4 链路本地地址 LLA

即私有 IP。IP 地址范围从 169.254.1.0 -- 169.254.254.255。必须一直被激活。

1.3 设备枚举

在设备获得一个 IP 后，PC 端程序需要收集网络上所有设备相关信息，如设备 id、制造

商、制造日期等。通过单播或组播 UDP 命令方式分别得到已知或未知 IP 的设备信息，并使

用 GVCP 协议实现信息交互。GigE Vision 提供 2 种机制来枚举设备：GVCP 设备发现(强制

性)和组播 DNS/DNS 服务发现(可选)。

1.3.1 GVCP 设备发现

非强制性（有利于最小化带宽使用）。如果设备没有完整的 IP 配置，则不能回应任一程

序发出的设备发现请求消息，否则，在获得一个有效 IP 地址后，必须回应。

广播设备发现：UDP 广播消息，目的 IP 地址 255.255.255.255，该消息不经过路由器。

若程序在一台多宿主机上，存在多个网卡，则可以使用一个子网定向广播。在回应报文中，

设备必须设置源 IP 地址、子网掩码和默认网关信息，这些在 IP 配置时已获得。

单播设备发现：仅当设备 IP 地址被程序已知才使用该方式。可直接发送一个 UDP 数据

包到该设备 IP 地址。设备对该类型消息必须返回一个单播回应报文给发送消息的程序。

将设备关联到枚举表：为方便将一个设备关联到设备发现列表的对于条目中，设备外壳

上应有一个序列号和 MAC 地址标签。

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1.3.2 零配置发现

结合组播 DNS 和 DNS 服务发现。该机制将“主机”与“服务”这两个概念分开。一个服务

有 3 个主要部分：类型（GVCP 固定）、名称（识别特殊实例）及服务运行的 UDP/TCP 端口。

服务可以拥有一个包含特殊实例详细信息的唯一 TXT 记录表。在 GigE Vision 上下文中，每

个服务实例对应一个 GVCP 控制通道。

标准设备

：通知具有一个服务的单台主机。

带链路聚合的标准设备

：同上，多路连接可视为一个逻辑连接。

带多链路无连接聚合的标准设备

：通知具有多个 IP 地址及一个服务的单台主机，并映

射到 ML 配置。要求程序决定连接哪一个链路，该实现已定义了。

单链路的多控制器设备

：通知具有多个 GVCP 服务的单台主机，每个服务被视为一个

共享同一物理接口的 SL 配置。在同一以太网端口和 IP 地址之后的所有独立的 GVCP 栈共

享同一 IP 地址，因此，如果程序改变了一台设备的 IP，其他台上的 IP 也会跟着变化。

多独立链路多控制器设备

：每条链路通知一个对应不同的主机，每个主机通知单个服务。

一般来说，每条链路只响应与该链路相应的唯一主机/服务名相匹配的查询，故在链路另一

端的主机只能看到其连接上的接口，且能够通过特定链路降低可获得的服务数量。这映射到

一个 SL 配置中，但每个服务有一个不同的物理接口。

组播 DNS(mDNS)：查询类型如 A/AAAA 记录（IP v4/IP v6 名称解析），查询服务为 SRV

记录。在组播 DNS Internet 草案中，为 mDNS 分配的 IP v4 组播地址为 224.0.0.251，IP v6

链路本地组播地址为 FF02:FB，使用 UDP 端口 5353，仅用 UTF-8 编码资源记录名，采用

DNS 顶级域名“.local.”。设备主机名由设备制造商名+设备名+设备 MAC 地址(大写十六进

制)+".local."构成。

DNS 服务发现：使用 DNS 来查找特定的服务名称。主要任务是列举服务名称列表，及

将服务名翻译成相关联的 IP 地址。合法的服务名需为“_gvcp._udp”。若支持 DNS-SD，其

TXT 记录必须至少支持如下键：规范版本号、设备模式、MAC 地址、设备供应商名、模型

名、具体制造商版本信息、具体制造商串名、序列号、自定义名和实例号。

1.4 设备添加与删除

程序应能够动态响应设备网络拓扑结构变化（在网络上添加或删除一个设备）。

1.4.1 删除

现场删除主要由控制协议处理，然后程序暂停其发送的消息命令，或者一个控制与接收

程序可暂停不再到来的 GVSP 发送端视频流。

1.4.2 添加

有三种方法：

① 程序发送 DHCP 请求给服务器，后者做出响应并通知添加设备的程序，但要求客户

端与服务器端联系密切；

② 程序定时发送一个 DISCOVERY 命令，但这会消耗一定的网络带宽，尤其是每次有

很多设备需要回应，一种解决方案是提供给用户一个控件来刷新设备列表；

③ 执行组播 DNS 或 DNS 服务发现来发现新设备。

除了网络带宽要分配给新设备外，原来的设备不受新添加设备的影响。

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