по дисциплине «Периферийные устройства» (стр. 3 из 3)
Устройства, входящие в кластер, используют один и тот же канал Wireless USB. Канал Wireless USB - это непрерывная последовательность связанных управляющих пакетов (Microschedule Management Commands - ММС), передаваемых хостом в зарезервированные интервалы времени. Канал Wireless USB инкапсулируется в канал WiMedia/MBOA (время резервируется с помощью DRP). Используются WiMedia/MBOA PHY/MAC-совместимые компоненты - сигнализация и формат кадров WiMedia/MBOA PHY, формат заголовков и безопасность WiMedia/MBOA МАС-уровня.
В целом, терминология Wireless USB будет понятна любому разработчику, знакомому с проводной версией стандарта. Спецификация оперирует привычными понятиями Endpoint, Token, Handshake, используются те же виды трафика (Control, Bulk, Interrupt и Isochronous). Многие протокольные особенности также унаследованы от проводного USB.
Одно из новых понятий, вводимых Wireless USB, - транзакционная группа (Transaction Group). Это набор всех транзакций в канале, описываемых одним ММС-пакетом. Объединение транзакции в группы - одно из отличий Wireless USB от классического USB. Это лучше учитывает особенности беспроводной среды и позволяет тратить меньше времени на переключение между режимами приема и передачи трансивера.
С каждой транзакцией в группе ММС сопоставлен Channel Time Allocation (СТА) - элемент, который содержит исчерпывающую информацию о планируемой транзакции: время начала, адресат, количество передаваемой информации, направление обмена, правила передачи. Требуемое разрешение таймеров - 1 мкс. Интересно, что размер СТА - от 4 до 16 байт, то есть управление каналом подразумевает небольшие накладные расходы.
В нормальном режиме работы транзакции на шине происходят по требованию хоста, когда периферийные устройства являются пассивным источником или приемником данных. Исключение составляют транзакции, происходящие во время так называемых Device Notification Time Slots (DNTS), которые специально резервируются хостом и описываются СТА-элементами определенного вида. DNTS предназначены для передачи асинхронных нотификаций от устройств к хосту. Этот механизм используется, в частности, для первичного обнаружения устройств, в процессе их начального конфигурирования, для управления потоком (flowcontrol), а также в случае возникновения ситуаций сбоя.
В Wireless USB поддерживается пакетная передача (Data bursting), когда один СТА-элемент описывает несколько пакетов в канале. Это позволяет лучшеутилизировать пропускную способность за счет сокращенных межпакетных промежутков (inter-frame gaps), а также возможности использовать укороченную преамбулу (1.875 мкс, в пять раз короче стандартной - 9.375 мкс) для всех пакетов в пачке после первого. Как и во многих других случаях, размер burst определяется возможностями периферийного устройства по буферизации данных. Максимальный размер пакета -около 3 Кб, максимальный размер burst - 16 пакетов. При "сборке" данных на приемной стороне используется метод "скользящего окна" (sliding window), который подразумевает получение подтверждений в фазе handshake и повторную передачу пакетов в случае потерь.
В наши дни для любого устройства энергопотребление является одной из важнейших характеристик. В сфере беспроводных технологий это особенно важно, поэтому в стандарте Wireless USB средствам по управлению питанием уделено много внимания.
Поскольку все транзакции в канале планируются заранее и описаны в ММС-пакетах, все устройства (включая хост), не участвующие в обмене в данный момент времени, могут переходить в режим пониженного энергопотребления, в том числе с выключением трансивера. В каждом ММС-пакете содержится информация о том, через сколько микросекунд будет послан следующий подобный пакет. Таким образом, устройства, обмен данными с которыми не запланирован в текущей транзакционной группе (информация об этом также содержится в ММС), могут перейти в режим пониженного потребления сразу после разбора ММС-пакета.
Кроме описанного неявного способа сохранения энергии, когда участники Wireless USB-кластера не осведомлены об энергосберегающих действиях устройства, существуют также явные способы, когда хост в командном режиме переводит отдельные устройства или весь кластер в различные режимы пониженного потребления. Поддерживается Remote Wake.
Способы борьбы с интерференцией
При условии сложной помеховой обстановки у хоста есть несколько способов управления надежностью передачи данных. Во-первых, существует возможность управлять мощностью передатчика (Transmit Power, TPC), в том числе и устройств (в командном режиме). Также можно изменять битовую скорость передачи (Bit Rate), меняя тем самым надежность доставки за счет применения более избыточного кодирования и дублирования передаваемой информации. Интересно, что битовая скорость может меняться динамически и может быть задана буквально для каждого пакета. Также поддерживается настраиваемый размер кадров. В нормальном, устоявшемся режиме работы Wireless USB-кластера размер пакетов и длина burst являются статическими параметрами в первую очередь из соображений производительности. Всегда полезно точно знать максимальный размер данных для конкретного цикла обмена - это делает возможным предварительную выборку и буферизацию данных. Однако точное количество данных, участвующих в каждой транзакции, явно указано в соответствующем описателе (СТА) ММС-пакета. Изменяя этот параметр, хост имеет еще одну степень свободы по адаптации к изменяющейся обстановке.
Глобальным средством избежания помех является смена канала PHY. Спецификация описывает механизм смены канала без остановки Wireless USB-кластера.
Для изохронного трафика, где важна постоянная скорость передачи, а доставка не гарантируется, предусмотрен режим динамического переключения скорости передачи (Dynamic Bandwidth Endpoints). Эта особенность позволяетадаптироваться к новым условиям среды без остановки передаваемого потока данных.
Вопросам безопасности в беспроводных сетях всегда уделялось особое внимание, и Wireless USB - не исключение. Хотя технология и является территориально ограниченной (зона покрытия кластера обычно ограничена одним помещением), применяется стандартное шифрование AES-128 ССМ, также используемое во "взрослых" .11 и .16 сетях. Для аутентификации устройств используется RSA с 3072-битным ключом для шифрования и SHA-256 для хэш. В качестве опции возможна защита на уровне приложения.
Коммерческая доступность Wireless USB-совместимых устройств
По заверениям устроителей первой конференции Wireless USB, образцы коммерческой продукции на основе Wireless USB появятся уже к концу этого года. Что касается элементной базы, то уже сегодня доступны UWB-чипсеты от нескольких производителей. Названия фирм-производителей легко можно узнать, задав в строке поиска любого интернет-поисковика словосочетание UWB chipset. Пока, как правило, это образцы из первых тестовых партии, поставляемые для ранней разработки продуктов. До конца года несколько вендоров обещают массовые коммерческие поставки. Примерно в это же время ожидаются и первые Wireless USB-микросхемы.
В 2005-2006 годах в основном будут доступны устройства в виде модулей расширений с PCI, PCIe, Express-Card, USB-интерфейсом. Интересным видом устройства, описанным в спецификации, является так называемый "проводной адаптер" (Wire adapter), предназначенный для объединения проводных и беспроводных USB-структур. Эта возможность может быть очень полезна на первых этапах становления технологии.
Встроенные модули появятся 2006-2007 годах. Ожидается, что к этому времени поддержка Wireless USB будет встроена в чипсет ПК.
1. www.usb.org
2. www.wimedia.org
3. www.citforum.ru
4. www.hardlist.irk.ru