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經認證的無線USB在易用性上取得重大突破

作者:電子工程專輯
日期:2008-02-20 10:29:19
摘要:USB實現者論壇(USB-IF)已經采納經認證的無線USB(以下簡稱:CW-USB)作為USB的無線擴展。利用WiMedia超寬帶(UWB)協議,CW-USB提供與有線高速USB一樣的帶寬。與其它無線標準如藍牙相比,這種帶寬幾乎增加了500倍。CW-USB的目標是為無線產品帶來簡單性、功能性以及有線USB的自覺用戶體驗。即使是現在,各種基于CW-USB技術的產品已經開始進入市場。
關鍵詞:USB認證
USB實現者論壇(USB-IF)已經采納經認證的無線USB(以下簡稱:CW-USB)作為USB的無線擴展。利用WiMedia超寬帶(UWB)協議,CW-USB提供與有線高速USB一樣的帶寬。與其它無線標準如藍牙相比,這種帶寬幾乎增加了500倍。CW-USB的目標是為無線產品帶來簡單性、功能性以及有線USB的自覺用戶體驗。即使是現在,各種基于CW-USB技術的產品已經開始進入市場。  

有線USB是非常成功的標準,全球制造出來的USB外設有幾十億。不幸的是,這相當于要采用幾十億條連線。利用無線USB,用戶不需要拔出存儲卡就可以從攝像機上下載圖片,不需要專用線纜就可以往MP3播放機上載歌曲,并且可以把大型打印機放置在方便的地方,而不是由電纜連接而放置在與計算機足夠近的地方。  

在英特爾、微軟、NEC、HP以及其它行業領導者的支持下,USB-IF擁抱了CW-USB。作為一種行業標準,由不同供應商提供的基于CW-USB技術的設備可以互操作,就像現在有線USB設備所做的那樣。相同的主/外設用法模式被保留了下來。這就意味著一個主控—個人電腦—就可以連接多個外設。這種標準不同于聯網標準,在網絡連接中僅有一條或多條路徑實現設備與設備之間的對等連接。這種差異考慮了USB的易用性及其可買得起的特性。  

WiMedia聯盟的UWB規范定義了無線USB所采用的射頻協議。UWB同時發射一大段頻率信號。無線USB采用從3.4到5.0 GHz的頻率,也稱為第一頻段組。利用這樣寬的頻譜,就容許實現高數據率傳輸,并抗窄帶干擾。然而,UWB的缺點在于工作在須授權的頻段。為了避免干擾現有的廣播,UWB功率必須保持在噪聲電平之下(并且必須符合其它要求)。這個噪聲電平極限把WiMedia UWB的傳輸范圍限制在大約10米。所有的UWB設備均須經過合適的政府機構的認證以及批準,包括聯邦通信委員會。  

WiMedia UWB采用分布式預約協議(DRP)。在本地組中,每一個WiMedia設備保留幾個時隙。這就容許不同的協議—如CW-USB、WiNet和藍牙—在共享相同的UWB頻譜時并存,也就是說,在不同的時間工作。WiMedia設備發射和收聽信標幀,以檢測鄰近的設備以及它們所使用的時隙。該組的預約被動態調節,以避免沖突—即使當新設備和組進出通信范圍之時。CW-USB規范容許外設或者自我設置信標、或者直接由無線USB主控機管理信標。  

CW-USB在主控機周圍大約10米范圍內創建了一個寬帶無線網絡。各個設備主動尋找鄰居、管理流量控制并協調傳輸時隙。無線流量采用AES-128算法加密,類似于有線連接的自然加密。像USB 2.0一樣,無線USB傳輸速率最高為480 Mbps,保留了相同的主控/外設模式,并采用相同的驅動器工作。這意味著新型無線外設可以采用相同的主控驅動器作為它們的有線USB版本。然而,與有線USB不同,CW-USB設備需要建立連接。  

建立連接可以在主控機以及外設之間建立安全的關系,在這個過程中,防止未授權的主控機訪問各個外設。建立連接僅僅需要操作一次,一旦建立連接成功,設備就記住了主控機,并當位于其控制范圍內時自動連上。盡管一個外設可以跟一個以上的主控機被連接在一起,但是,它一次也可以僅僅被一個主控機連接。  

USB-IF規定了兩種建立連接的方法:電纜連接以及數字連接法。電纜連接需要用戶在主控機以及外設之間用標準USB電纜連接起來。這是唯一的步驟。一旦主控機顯示成功地建立連接,就可以斷開電纜,再也不需要它了。  

數字連接是一種無線方法。它需要用戶在外設上按壓一個按鈕,然后,在主控機上啟動一個向導,才能建立數字連接。在此,會出現一些數字交換。一旦完成數字連接,用戶要確認由主控機提交的數據與在外設上顯示的數字一致。  

所有具有顯示器的外設必須支持數字協商連接。具有有線USB端口的外設必須支持電纜連接。然而,利用任意一種協商連接方法,就可以把具有有線USB端口的無線USB打印機與LCD顯示器連接起來,而CW-USB主控機必須管理這兩種連接方法。  

CW-USB規范提供了橋接有線USB以及無線USB的兩個過渡設備的細節。主控有線適配器(HWA)是一個插入現有個人電腦有線USB端口的軟件狗。把這個軟件狗插入特定個人電腦的有線USB端口,就給那臺個人電腦增加了無線USB主控功能。設備有線適配器(DWA)包含用來插入現有有線USB外設的端口。DWA通過無線方式連接無線USB主控機,然后,向有線USB外設往返傳輸數據流。大多數DWA可以附接多個有線USB外設。  

HWA和DWA并不是點對點設備。HWA可以跟固有的無線USB外設鏈接,而DWA只能跟一體化無線USB主控機連接。這些適配器就像第一個上市的CW-USB終端用戶設備。  

在2008年下半年,固有無線USB外設有望開始進入市場。它們將很可能是具有有線及無線USB連接性功能的個人電腦外設。然而,因為USB-IF要求每一個設備具有有線USB端口,以支持電纜連接,設計工程師不能簡單地增加無線USB。他們還必須修改他們的有線USB固件,以支持電纜連接,而這種修改可能工作量相當大。  

一種解決方案就是采用控制器芯片,如一種通用目的無線USB外設控制器—LucidPort Technology公司的L800。通過直接連接到CPU或微控制器的存儲器總線,L800被設計為可以集成到固有的無線USB外設之中。L800配備用于高速USB以及CW-USB的連接。因為L800的有線USB端口支持數據傳輸以及電纜連接,L800的驅動器不必介入過去沿用下來的USB代碼就可以管理電纜連接。  

USB-IF已經為CW-USB產品實現了一套認證流程。設備要跑過一系列的測試,以確保它們符合規范的要求。通過一組互操作性試驗,可以分析各種產品及其供應商之間的兼容性。要采用不同的物理設置來確認魯棒的無線接收。為了確保無線USB產品在相同的環境中像其它WiMedia UWB設備一樣工作,基于WiMedia公共射頻平臺(CRP)的產品也必須通過一系列的WiMedia核查。只有經由USB-IF全面測試通過認證的產品,才容許顯示Certified Wireless USB的標志。  

因為CW-USB產品及其開發套件已經開始供貨,USB-IF下決心創建一種積極的終端用戶體驗。通過撰寫CW-USB規范,可以確保足夠的帶寬以及安全性,并兼容有線USB。它的使用模式有意以有線USB為基礎,以提高簡單性并降低用戶的混淆。認證過程要準備好,以確保所有粘貼了Certified Wireless USB標志的產品均能一道工作。各種工具現已準備就緒,有助于實現Certified Wireless USB的廣泛采納。  

Adam Chen (adam@lucidport.com)是LucidPort Technology公司的市場營銷副總裁。