по дисциплине «Периферийные устройства» (стр. 2 из 3)
О доступности спецификации было объявлено на первой конференции для разработчиков Wireless USB, которая состоялась 24-25 мая 2005 года в Сан-Хосе и собрала более 300 участников. В дальнейшем такие мероприятия станут регулярными (следующее пройдет в Токио в сентябре этого года).
В ходе конференции было объявлено, что с появлением спецификации технология достигла достаточной зрелости для передачи в USB Implementers Forum, которая запланирована на середину нынешнего года. Эта некоммерческая организация будет отвечать за дальнейшее развитие и поддержку Wireless USB, в частности, за тестирование и сертификацию Wireless USB-устройств, а также за лицензирование логотипа и торговой марки Wireless USB.
Также было объявлено о скорой доступности PDK (Peripheral Development Kit) для разработки Wireless USB-устройств и открытии лаборатории по проверке взаимодействия ранних образцов продукции на базе исследовательской лаборатории компании Intel.
Wireless USB относится к технологиям класса PAN (Personal Area Network). В первую очередь она предназначена для обмена данными на небольших расстояниях. Спецификация декларирует пропускную способность 480 Мбит/с на расстоянии до 3 м, 110 Мбит/с на расстоянии до 10 м. Существующие в данный момент прототипы уже обеспечивают такие скорости. В частности, на недавней конференции разработчиков Wireless USB демонстрировался обмен данными на скорости 480 Мбит/с между двумя ПК с использованием прототипов компаний Intel и Alereon.
Пример сети этого класса - Bluetooth, правда, пропускные способности, достигаемые в рамках этой технологии, на два порядка ниже. Также немаловажным является тот факт, что Wireless USB использует в сто раз меньше энергии для передачи равного количества информации на той же битовой скорости.
В качестве потенциальных рынков для Wireless USB рассматриваются не только традиционная "вотчина" проводного USB - рынок периферии ПК, - но и рынки мобильной техники, а также бытовой электроники. Нередко эта технология называется в качестве наиболее вероятного кандидата на роль основного транспорта для "цифрового дома". Для достижения наилучших результатов в этой области введена расширенная поддержка изохронного трафика (одно из основных новшеств по отношению к проводному USB), что позволит обеспечивать качественную передачу потокового аудио и видео.
В отличие от проводного USB, Wireless USB-спецификация не определяет собственный физический уровень. Технология базируется на сверхширокополосной (ultrawideband - UWB) платформе, продвигаемой организацией WiMedia/Multi-Band OFDM Alliance (MBOA). Таким образом передается характерная черта UWB - высокая пропускная способность при низком энергопотреблении.
Альянс WiMedia/MBOA разрабатывает спецификации общей стандартной UWB-радиоплатформы (МАС-и PHY-уровни), а также занимается вопросами частотного регулирования по всему миру. По своей сути, Wireless USB является приложением WiMedia/MBOA.
Среди других возможных приложений WiMedia/MBOA наиболее часто называют технологии Universal Plug-and-Play и Wireless 1394. Недавно о желании присоединиться к альянсу объявил также Bluetooth SIG (Special Interest Group). WiMedia/MBOA PHY - спецификация была определена в первом квартале 2005 года, работы над спецификацией МАС-уровня должны быть завершены во втором квартале этого года. Сегодня UWB-связь легализована для использования только в США (разрешен к использованию диапазон 3.1-10.6 ГГц). Ведутся работы в Европе и Азии, принятие решения ожидается к середине следующего года.
Основные пользовательские характеристики Wireless USB
1. Пропускная способность:
o 480 Мбит/с на расстоянии 3 м, 110 Мбит/с на расстоянии 10 м;
o масштабируемая архитектура и протокол (до 1 Гбит/с и выше).
2. Расширенные функции по управлению питанием:
o режимы Sleep/Listen/Wake;
o низкое удельное потребление при работе;
o управление мощностью тран-сивера.
3. Безопасность:
o безопасное подключение и аутентификация устройств;
o малое количество служебной информации, минимизация влияния на производительность;
o защита на уровне приложения.
4. Простота использования(аналогично проводной шине USB):
o несложная инсталляция и настройка;
o обратная совместимость с проводной шиной USB;
o низкие затраты на реализацию.
"Привычный" OFDM в частотном диапазоне от 3.1 до 10.6 ГГц. Весь диапазон "нарезан" на полосы (Bands) по 528 МГц. Полосы, в свою очередь, объединены в 5 групп (Band groups). В версии спецификации WiMedia/MBOA PHY 1.0 обязательной является поддержка только полос первой группы. Пропускная способность 480 Мбит/с достигается в каждой полосе, что позволяет говорить о масштабируемости технологии.
Частотный диапазон WiMedia/MBOA UWB
В каждой полосе - 128 поднесу-щих (sub-carrier) шириной по 4.125 МГц. Для передачи данных используются 100 из них, остальные применяются как граничные (guard sub-carrier) и синхронизирующие (pilot sub-carrier). Определено два режима работы - со сменой полосы внутри одной группы, когда каждый следующий OFDM-символ передается в следующей полосе (Time Frequency Interleaving - TFI), и в фиксированной полосе (Fixed Frequency Interleaving - FFI). Длина символа - 312.5 нс. Базовая единица передачи данных -6 символов. Используется сверточ-ное кодирование: основное - со скоростью 1/3, а с помощью "выкалывания" (puncturing) - со скоростями 1/2, 5/8, 3/4. Поддерживаемые скорости передачи - 53.3, 106.7, 200 Мбит/с. Поддержка 80, 160, 320, 400, и 480 Мбит/с является опциональной. Повышенные скорости передачи используются только непосредственно при передаче данных, то есть при полезной нагрузке пакетов. Вся важная информация - преамбулы, заголовки, служебные пакеты и т.д. - передается на базовой скорости в 53.3 Мбит/с.
Только скорости 320, 400 и 480 Мбит/с используют полную пропускную способность полосы, при этом различная скорость является следствием использования различных кодовых скоростей. Для всех остальных скоростей присутствует избыточность данных. Для скоростей 106.7, 160 и 200 Мбит/с - во временной области (каждый символ повторяется несколько раз). Для 53.3 и 80 Мбит/с - как во временной (повторение символов), так и в частотной (повторение информации внутри символа) областях.
Что касается спецификации МАС, то опишем только основные моменты, так как работы над ней еще не закончены. Спецификация МАС-уровня определяет правила сосуществования множества WiMedia/MBOA-устройств. Сеть является одноранговой, то есть не существует выделенного устройства-арбитра, все устройства обладают одинаковыми правами и функциональностью.
Вводятся понятия Beacon Group и Extended Beacon Group. Они оба относятся к устройству WiMedia/MBOA, то есть являются, так сказать, устройство-центристскими. Beacon Group - это множество всех устройств, с которыми конкретное устройство может обмениваться данными непосредственно, то есть все устройства находятся в "пределах слышимости". Extended Beacon Group для данного устройства - это множество Beacon Group всех устройств, входящих в Beacon Group данного девайса. Наличие в каждом узле информации об использовании канала от всех участников Extended Beacon Group позволяет решить проблему "скрытой точки" (hidden node).
В начале работы устройство прослушивает выбранный канал в течение некоторого времени. Возможны два варианта - либо в данном канале уже присутствуют другие устройства, либо устройство является первым в канале.
Все время в канале поделено на так называемые "суперфрэймы" (superframe) - отрезки времени по 65536 мкс. Суперфрэйм состоит из 256 отрезков времени, которые называются Media Access Slot (MAS), по 256 мкс. Все устройства обязаны периодически посылать beacon - специальные пакеты, в которых содержится видение собственного Beacon Group посылающим устройством, то есть информация о всех устройствах, слышимых данным. Beacon включает описание всех занятых MAS. Для рассылки beacon зарезервированы несколько MAS в начале каждого супер-фрэйма.
Собирая и анализируя информацию из всех посылаемых beacon, каждое устройство способно составить картину собственной Extended Beacon Group.
Устройства могут занять время в канале двумя способами. Во-первых, определена процедура постоянного резервирования времени. Набор правил называется Distributed Reservation Protocol (DRP), с помощью которого устройство может закрепить за собой необходимое множество MAS. Определены также способы динамического перераспределения MAS. Во-вторых, для всех MAS, которые не используются для передачи beacon и не зарезервированы с помощью DRP, для передачи данных может применяться процедура Prioritized Contention Access (РСА). При использовании данного метода доступа к среде возможны коллизии, и процедура определяет способы их разрешения.
Wireless USB резервирует канальное время с помощью DRP, используя сервисы МАС-уровня WiMedia/MBOA.
Топология Wireless USB - общая шина с опросом и разделением времени (TDMA-based polled bus). Типы подключения - как y проводного USB: между хостом и периферией Wireless USB и "точка-точка" ("вырожденный" случай, когда облегченные функции хоста выполняет одно из устройств).
Спецификация вводит понятие "кластер" (Cluster) Wireless USB - хост со всеми ассоциированными устройствами. Количество поддерживаемых устройств достигает 127. Кластеры Wireless USB могут сосуществовать в среде с пространственным перекрытием.