Ovom publikacijom zaokružujemo seriju članaka posvećenih dugom putu razvoja, formiranja i dosezanja masovnog potrošača tehnologije. Relativno davno - barem u usporedbi s brzinom razvoja drugih računalna tehnologija, bežični USB standard predstavljen je kao radni nacrt; tada su se počele ažurirati beta verzije njegovih specifikacija, što je detaljno opisano u našim publikacijama iz 2005. godine:
- Bežični USB. 1. dio
- Bežični USB. 2. dio
Bežična USB 1.0 tehnologija za početnike
Svi uživaju u modernim žičanim sučeljima za računala i elektroniku, FireWire i USB. Nakon što su jadno otjerali “spore” starce LPT i COM paralelnog tipa u mirovinu (da, umirovljenici dodatno zarađuju navečer, ali to više nije mainstream), nova serijska sučelja su se posvuda ukorijenila - kao analogije, recimo sjetite se Serial ATA i Serial Attached SCSI (SAS) umjesto SCSI i PCI-Expressa da zamijene PCI/AGP. Da, FireWire i USB su dobri za sve - prvi u svom nova verzija dosegao brzine od 800 Mbit/s, a drugi je konačno dobio peer-to-peer proširenje “On-The-Go”. Jedan problem je par metara stalno zapetljanih žica. I to je to.Što imamo bez žica za kratke udaljenosti? Bluetooth? Jao, čak iu modernoj verziji - Bluetooth Version 2.0, njegove performanse su oko 2,1 Mbit/s, malo je koristan za razmjenu velikih datoteka ili prijenos modernog multimedijskog sadržaja, baš kao i Zigbee: zvuk je još tu i tamo, ali video je više nije prikladan, čak ni u standardnoj razlučivosti, a da ne spominjemo HD video. Možda Wi-Fi? Možda, ali ne i lijek za sve. Prvo, standardi IEEE802.11a/g s performansama do 54 Mbit/s, pa čak i IEEE802.11n s dvostruko većim performansama još uvijek ne zamjenjuju žičani USB/FireWire. Drugo, Wi-Fi je još uvijek više mreža nego sučelje za prijenos datoteka, a ako je tako, onda kao “puška na vrapce”. Nije bilo izravnih konkurenata žičanim USB i FireWire sučeljima i pojavila se jednostavna ideja: iskoristiti već postojeći skup protokola i specifikacija kako bi se te iste žice jednostavno odsjekle i krenule razmjenjivati podaci na udaljenosti do 10 metara putem radio kanal. Poželjno je zadržati potpunu analogiju s glavnim potrošačkim svojstvima USB-a i FireWire-a, naime, lakoćom povezivanja, identifikacije, očuvanja brzine prijenosa i sigurnosti podataka. Napominjem da to podrazumijeva razvoj bežične tehnologije FireWire u potpunoj analogiji s WUSB-om, ali to je izvan okvira naše današnje teme.
Dakle, bežični USB 1.0. Oni koji žele detaljno proučiti princip rada ove tehnologije uputit će se na prethodne dvije publikacije, ali sada - samo općenito. Bežični USB standard temelji se na konceptu Ultra Wideband (UWB) bežične tehnološke platforme za prijenos podataka na kratke udaljenosti - do 10 metara; s velikom propusnošću (do 480 Mbit/s) i niskom potrošnjom energije. UWB platforma je rješenje za bežični prijenos visokokvalitetni multimedijski sadržaj, kao što je video, između uređaja potrošačke elektronike i perifernih uređaja osobnog računala. Jedna od glavnih prednosti UWB tehnologije je ta što ne ometa druge bežične tehnologije koje se trenutno koriste, kao što su Wi-Fi, WiMAX i mobilne mreže. Shematski, bežično USB sučelje može se opisati na sljedeći način: standard uključuje korištenje dva glavna "sloja" za razmjenu podataka - transportni i fizički sloj. Prijenosni sloj temelji se na gore spomenutoj ultraširokopojasnoj (UWB) tehnologiji; fizički predstavlja razinu formiranja medija za prijenos podataka, gdje se uz WUSB lako mogu pojaviti W1394 (Wireless FireWire), Bluetooth i drugi protokoli koji još nisu izmišljeni niti formulirani. Bežični USB standard je prvo UWB sučelje dovedeno do komercijalnog standarda.
Ultraširokopojasna modulacija (UWB, IEEE 802.15.3a) vrlo je slična onoj koja se koristi u Bluetooth standardu: odašiljač generira milijarde impulsa u vrlo širokom - reda veličine nekoliko gigaherca - frekvencijskom spektru, a prijemni dio pretvara impulse u podatke praćenjem sličnih sekvenci impulsa; modulacija se izvodi multipleksiranjem preko ortogonalnih nosivih frekvencija (OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing), što zajedno s principom korištenja više frekvencijskih područja čini MultiBand OFDM tehnologiju. Što se tiče prijenosa paketa podataka, ovdje je sve jednostavno - gotovo potpuna analogija formiranja transakcija prema principu USB 2.0. Zahvaljujući korištenju ultraširokopojasne modulacije s niskom spektralnom gustoćom, signal se "rasprostire" u obliku svojevrsnog "bijelog šuma" u širokom rasponu frekvencija, dok preporučena spektralna gustoća zračenja ne smije prelaziti prosječnu razina od -41,3 dBm/MHz. To dovodi do dva korisna praktična zaključka: nema utjecaja na rad drugih komunikacijskih sredstava i mala potrošnja energije.
Standard prijenosnog sloja MultiBand OFDM za bežični USB upravlja spektralnim područjem od 7,5 GHz, koje je podijeljeno u pet kanala i nekoliko zasebnih podpojasa od 528 MHz u svakom kanalu. Rezultat je 14 podpojasa, svaki širine 528 MHz, grupiranih u 5 frekvencijskih odjeljaka, pri čemu svaki od 14 podpojasa u odnosu na Wireless USB standard može podržati razmjenu podataka pri brzinama do 480 Mbps! Fleksibilnost novog bežičnog standarda leži upravo u činjenici da različite zemlje Možda nisu svi podpojasi dopušteni za korištenje, ali to praktički nema utjecaja na konačnu funkcionalnost i izvedbu.
Što se tiče bežične USB topologije, također postoji analogija sa žičanim USB-om - uređaji imaju vlastitu adresu, dobivenu spajanjem ili numeriranjem, dok svaki WUSB uređaj podržava jedan ili više kanala za komunikaciju s hostom, te može raditi kao MAC sloj uređaj. Ključna topološka razlika između bežičnog USB-a je u tome što glavni kontroler može podržati do 127 uređaja u skupini klastera, što međutim ne isključuje uobičajenu opciju od točke do točke kao poseban slučaj. Zanimljivo je primijetiti da čvorišta nisu uključena kao klasa u definiciju bežičnog USB-a zbog potpunog nedostatka potražnje u takvoj arhitekturi: klasteri koegzistiraju u preklapajućem prostornom okruženju s minimalnim međusobnim smetnjama, što omogućuje rad više WUSB klastera unutar zajedničkog područja pokrivanja. Prednosti ove topologije su mogućnost dvostruke upotrebe, kada uređaj može obavljati funkcije hosta u ograničenoj mjeri - ovaj model će omogućiti uređaju pristup podacima koji se nalaze izvan klastera na koji je ovaj uređaj trenutno povezan; Da bi to učinio, uređaj mora stvoriti drugi klaster, koji djeluje kao ograničeni host. Kompatibilnost bežičnog USB-a sa žičanim USB-om unatrag također vam omogućuje stvaranje transparentnih mostova za žičane USB uređaje i kontrolere domaćina, odnosno organiziranje prijenosa podataka između dva klastera. Zapravo, to se može nazvati "radom na greškama" USB-a, koje su eliminirane za žičanu verziju tek dolaskom USB 2.0 protokola - USB-On-The-Go. Svaki bežični USB uređaj, kao i njegovi upravljački programi, ima vlastiti sustav upravljanja napajanjem, bez prebacivanja ovog problema na glavni kontroler. Postoje tri sheme uštede energije: normalna razmjena podataka (zaustavljanje zračenja u intervalima između slanja i gdje god to trenutno ima smisla); način mirovanja (povećanje intervala prozivanja dostupnosti kanala); prekid veze. Ukupna potrošnja energije bežičnih USB uređaja ograničena je za prvu generaciju PHY maksimalna razina 130 - 160 mW; Očekuje se smanjenje ovog pokazatelja. Brzina razmjene podataka bežičnog USB sučelja značajno ovisi o udaljenosti između glavnog računala i uređaja i može varirati u multitasking okruženju u rasponu od 53,3 Mbit/s do 480 Mbit/s: oko 106,7 Mbit/s na udaljenosti do 10 metara; 200 Mbps preko 4 metra i do 480 Mbps preko 2 metra. Brzi primjer: tipični video stream sa SDTV/DVD kvalitetom je 3 -7 Mbit/s i oko 19 - 24 Mbit/s u HDTV standardu. Prema tvorcima standarda, Wireless USB tehnologija u budućnosti će imati vrlo pouzdanu zaštitu prometa od neovlaštenog pristupa, na razini žičanog USB 2.0 standarda. U praksi, prva generacija bežičnog USB-a koristit će AES-128 enkripciju korištenjem CBC-MAC (CCM), standardnog strujanja kriptografskog algoritma koji koristi AES blokove. Bežična USB tehnologija omogućuje enkripciju prometa s javnim ključevima koji se koriste za provjeru autentičnosti. Enkripcija s javnim ključem može koristiti tipičnu razinu enkripcije i sigurniju - RSA s 3072-bitnim ključem i SHA-256 hashom. Arhitektura šifriranja za mješovite žične USB/WUSB veze također uključuje šifriranje prometa koji prolazi kroz žičane veze, čime se izbjegavaju zabune i pogreške prilikom razvrstavanja prometa na žičane/bežične veze. Konačno, softverski dio. Microsoft, koji je sudjelovao u svim fazama razvoja standarda, osigurao je kompatibilnost postojećih drajvera gotovo bez promjena, s izuzetkom USB ISOC-a, plus jedini funkcionalni drajver za žični/bežični PAL (Protocol Abstraction Layer). Softverska host arhitektura za implementaciju UWB podrške uključuje podršku za PCI i PCI Express sabirnice za kartice utora sučelja, plus podršku za CardBus i ExpressCard verzije koja automatski slijedi iz ovoga. Dodatno, podržana su WUSB rješenja sa standardnim žičanim priključcima USB sučelja (USB ključevi). U konačnici, operativni sustav ne pravi razliku koristi li se EHCI (USB 2.0) ili WHCI (Wireless USB) kontroler; u praksi operativni sustav percipira bežičnu USB vezu kao običnu žičanu USB vezu.
Za kraj tehnološkog izleta, vrijedi napomenuti da trenutno industrijska alijansa UWB - WiMedia Alliance ima više od 200 tvrtki članica koje rade na komercijalizaciji svojih uređaja u okviru specifikacija standarda Wireless USB. Sada - možda najzanimljivija stvar, priča o pravi uređaji Bežični USB.
prije 1 godinu
Bežični USB je bežični usb, odnosno standard za bežični prijenos podataka. Razvija ga Wireless USB Promoter Group.Bežični USB pripada tehnologiji klase PAN (Personal Area Network). Prije svega, dizajniran je za razmjenu podataka između kratke udaljenosti. Specifikacija deklarira propusnost od 480 Mbit/s - na udaljenosti do 3 m, 110 Mbit/s - na udaljenosti do 10 m.
Prva verzija Wireless USB-a, koja je najavljena 2005. godine, pokazala je upravo ovu propusnost. A 2007. prvi su proizvodi ušli na tržište.
Postojeći u ovaj trenutak prototipovi već postižu takve brzine. Primjer mreže ove klase je Bluetooth. Međutim, treba napomenuti da su propusnosti koje se mogu postići ovom tehnologijom dva reda veličine niže.
Također treba naglasiti da Wireless USB koristi stotinu puta manje energije za prijenos iste količine informacija pri istoj brzini prijenosa.
Potencijalna tržišta za bežični USB ne smatraju se samo uobičajenim područjem za žičani USB, to jest tržištem perifernih uređaja za računala, već i tržištima mobilne opreme i potrošačke elektronike.
Bežični USB može zamijeniti tradicionalni žičani USB. Tipični povezani uređaji uključuju tipkovnicu, miš, kameru, pisač, vanjske pogone itd. Bežični USB također je prilično prikladan za jednostavno dijeljenje pisača ako nemaju standardno mrežno sučelje ili vezu s ispisnim poslužiteljem.
Pisač spojen na Wireless USB radi kao da je putem USB-a spojen izravno na obično računalo. Tehnologija nije stvorena za stvaranje računalne mreže, iako teorija i to sugerira.
Ova se tehnologija često smatra najvjerojatnijim kandidatom za ulogu glavnog transporta za "digitalni dom". Kako bi se postigli najbolji rezultati u ovom području, uvedena je poboljšana podrška za izokroni promet. Ovo treba smatrati jednom od glavnih inovacija u odnosu na žičani USB. Kao rezultat toga, bit će moguće pružiti visokokvalitetni strujni audio i video.
U 2010. godini dovršena je specifikacija Wireless USB 1.1, što će dovesti do povećanja brzine prijenosa podataka. Također pruža podršku za više visoke frekvencije- do 6 GHz i više. Bežični USB 1.1 pruža podršku za tehnologiju Near Field Communication (NFC). To znači da postavljanje i upravljanje bežičnim USB uređajima postaje lakše. Istodobno, programeri su zadržali kompatibilnost s postojećom opremom.
Suvremenom korisniku mobilne elektronike od telefona do prijenosnog računala, a da to i ne primijeti, sve “raste” iz kupnje u kupnju veliki iznos bežična sučelja. Čini se da je tek nedavno bilo dovoljno imati infracrveni priključak za sve komunikacijske potrebe, ali ne, pojavio se Bluetooth i život je postao lakši, život je postao zabavniji. Danas mnogi više ne mogu zamisliti svoj život bez Wi-Fi-ja, na redu je pojava WiMAX-a, a sama mobilna telefonija u širem smislu je bežično sučelje za komunikaciju s vanjskim svijetom.
Dakle, danas riskiramo da se izgubimo ne u spletu žica sučelja, već u spletu različitih i ponekad ne baš kompatibilnih standarda. No, na horizontu se naziru novi dosad nepoznati standardi bežičnih komunikacija, od kojih jedan, Wireless USB, s vremenom prijeti istisnuti neke poznate načine interakcije između mobilnih uređaja i periferije.
Čini se, zašto ponovno izmišljati kotač, odnosno ponovno tumačiti frazu primijenjenu na sektor bežičnih sučelja, zašto izmišljati novi standard, kad već postoji isti Bluetooth, infracrveni portovi, a za veće udaljenosti i Wi-Fi brzine? Pogledajmo donji dijagram i pogledajmo svakodnevne primjene gdje se tako popularni Bluetooth nikako neće moći nositi s ponuđenim protokom podataka.
Imajte na umu: svrha Bluetootha je rad s perifernim uređajima i aplikacijama koje troše promet relativno niske brzine, u pravilu, uređaje za unos, sinkronizaciju i prijenos glasa s relativno niskim zahtjevima za kvalitetu audio streama. Unatoč činjenici da Intel planira napraviti Bluetooth 1.2 standardno sučelje u prijenosnim računalima baziranim na tehnologiji Centrino već 2005. godine (uglavnom za stereo prijenos zvuka), gdje god je riječ o video prijenosu, Bluetooth je automatski izostavljen.
Ali što je s Wi-Fi-jem, čije se mogućnosti trenutno u implementacijama IEEE 802.11a/g verzija protežu na razmjenu prometa do 54 Mbit/s? Nema sumnje da je ovo bolje, ali prvo, Wi-Fi je i dalje alat, malo skrojen za druge zadatke, iako može biti pogodan kada nema ribe. Drugo, ne treba zaboraviti da se tek sada korisnik osjeća relativno opušteno na kanalima posvećenim Wi-Fi, ali što će se dogoditi kada svaki drugi stan počne međusobno povezivati slušalice, usisavače i druga prijenosna računala? I treće, kako god se govorilo, ali čak i za neke moderne aplikacije vršna Wi-Fi brzina, koja ne prelazi 54 Mbit/s (raspravu o metodama kompresije prometa za sada ćemo ostaviti iza kulisa), pokazuje se beznadno niskom. Što možemo reći o budućnosti digitalne domove i želja za prijenosom/emitiranjem količine audio/video sadržaja s više ili manje pristojnom kvalitetom...
Dakle, pokazalo se da još uvijek postoji potreba za jednostavnim, pouzdanim i produktivnim lokalnim sučeljem. Drugim riječima, korisnik neće biti na odmet s opcijom s IEEE1394 ili USB 2.0 mogućnostima, ali bez žica. Neka njegov raspon djelovanja bude usporediv sa žičanim opcijama - 3-5 metara, ne više od 10, ali mora biti zajamčena pristojna brzina razmjene podataka usporediva sa žičanim opcijama, teoretski neograničen broj kanala, a budući da govorimo o modernom stvarnosti, ako je moguće, uz dobru zaštitu od neovlaštenog pristupa podacima i nisku potrošnju energije.
Čini se da ništa niste zaboravili? Zapravo, želimo se prilagoditi neograničenom broju opsega u trenutno zagušenim RF kanalima. Koji će zbog širine kanala potrebne za pristojnu brzinu razmjene podataka, prema Kotelnikovljevom teoremu, jednostavno "progutati" sve raspoložive resurse, istovremeno istiskujući televiziju, radio i druga područja mobilnih operatera i satelitskih trankova. Osim toga, poželjno je da dimenzije samih adaptera sučelja budu usporedive s trenutnim konektorima USB kabela, najviše s dimenzijama flash privjesaka, a još bolje da ne “strše” iz mobitela, džepa. Računala i prijenosna računala, skrivaju se unutra.
Fantastičan? Da, ako se koristi moderni pogledi modulacija s frekvencijskim, faznim, vremenskim i bilo kojim drugim multipleksiranjem. Ne, kada je u pitanju širokopojasni prijenos podataka.
Bežični USB standard: prvi stidljivi koraci
Početak rujna 2004. obilježilo je održavanje sljedećeg jesenskog zasjedanja Intel Developer Foruma u San Franciscu, na kojem je Intel, zajedno s NEC-om, Texas Instruments i Wisair, po prvi puta demonstrirao nove uređaje kompatibilne s Wireless USB standardom tehnički podaci. Nova tehnologija razmjene podataka nije stara još ni godinu dana jer po prvi put jedna radna skupina podržava Wireless USB standard Wireless USB Promotor Group, najavio je svoje postojanje u veljači 2004. godine. U to vrijeme WUSB grupa za podršku sastojala se od Agere Systemsa, HP-a, Intela, Microsofta, NEC-a, Philipsa i Samsunga, no u proteklih šest mjeseci Appairent Technologies, Alereon Inc., Staccato Communications, STMicroelectronics, Texas Instruments i Wisair su pridružio grupi, pridonijevši značajan doprinos razvoju nove tehnologije.
Glavni zadatak koji si je nova radna skupina postavila pri promicanju Wireless USB-a je očuvanje postojećih USB uređaja, driver infrastrukture, izgled i jednostavnost korištenja žičanih USB uređaja, čime je preduvjet očuvanja prethodnih ulaganja.
Unatoč činjenici da se sintagma “Wireless USB” prvi put čula u veljači na proljetnom forumu IDF 2004, a radovi na prilagodbi UWB-a kao standardnog brzog sučelja za osobna računala još ranije, doznali smo prve koliko-toliko suvisle detalje o standardne specifikacije u srpnju, u danima konferencije Wireless Japan 2004. Tada su objavljeni nevjerojatno bliski datumi za početak komercijalne implementacije standarda iz 2005., a WUSB je, moglo bi se reći, po prvi put natjerao ljude da govoriti o sebi ozbiljno, iako će masovna implementacija sučelja stvarno započeti 2006. - 2007. Do tada će, prema procjenama analitičara In Stat Groupa, broj svih vrsta perifernih uređaja s USB sučeljem, koji sada premašuje milijardu uređaja, iznositi više od 3,5 milijardi.Složite se, ovo je značajno tržište, o čijoj se budućnosti mora razmišljati unaprijed.
Dakle, programeri novog standarda postavili su si zadatak pripreme specifikacija koje će postati poznato, jednostavno bežično sučelje visokih performansi za stolna i mobilna računala, dlanovnike, mobilne telefone, računalne periferije i uređaje potrošačke elektronike, pružajući praktično povezivanje i brza razmjena podataka.
Kako je planirano, nova tehnologija i povezani podstandardi osigurat će korištenje velikih brzina bežične veze između raznih uređaja u domu i uredu. Novi standardi se razvijaju za bežične osobne mreže (WPAN) i dizajnirani su za prijenos videa, zvuka i drugih podataka preko brzih širokopojasnih veza. Ovdje je samo kratki popis potrošačke elektronike kojoj je sada najpotrebniji bežični USB:
- Centri za kućnu zabavu temeljeni na računalu
- Digitalne video kamere
- Digitalne kamere
- HDTV televizori
- Vanjski DVD-RW/CD-RW snimači
- Vanjski diskovi(HDD)
- Igraće konzole
- MP3 playeri
- TV dekoderi
- Mobilni telefoni i komunikatori
- Džepni video playeri (Personal Video Player, PVP)
- Džepni video snimači (osobni video snimač, PVR)
- Pisači
- Skeneri
- Digitalni projektori
- Slušalice i zvučnici
Svatko može sam nastaviti ovaj popis, prisjećajući se redom svih kućnih ili uredskih uređaja s USB/FireWire sučeljima, posebno uzimajući u obzir pojavu specifikacija za peer-to-peer verziju USB USB-On-The-Go. Možda je vrijeme da smislite način kako prekinuti splet kablova i osloboditi se vezanosti za te žice.
Bežični USB: Topologija
Bežična USB topologija karakterizirana je opsežnim konceptom "hub-and-spoke", to jest, da figurativno parafraziramo na ruski, "osovina [kotač] i žbice" (pogledajte dijagram u nastavku). Ulogu osi u našem slučaju ima host kontroler, koji pokreće promet sa svakim perifernim uređajem spojenim na njega i kontrolira protok podataka, dodjeljujući svakom odgovarajući vremenski utor i odgovarajuću propusnost kanala.
Stoga je svaki bežični USB uređaj spojen na glavno računalo na način od točke do točke. Glavna razlika između ove sheme i žične verzije USB-a je nepostojanje posebnih dodatnih čvorišta u topološkom dijagramu. Međutim, bežični USB host podrazumijeva l Logičko povezivanje do 127 bežičnih USB uređaja.
Zanimljivo je da dobiveni klasteri bežičnih USB uređaja koegzistiraju u jednom okruženju s minimalnim smetnjama. Osim bežičnih mogućnosti koje pruža, bežični USB kompatibilan je unatrag sa žičanim USB verzija i omogućuje vam stvaranje potpuno transparentnih mostova do žičanih USB uređaja i host kontrolera. Na ovaj način možete stvoriti ne samo "mrežne" veze druge razine između dva računala, već i organizirati prijenos podataka između dva klastera.
Svakako je vrijedno spomenuti da WUSB topologija nužno podrazumijeva podršku za model dualne interakcije, kada je uređaj obdaren nekim ograničenim mogućnostima hosta (slično USB-On-The-Go), što omogućuje Mobilni uredaji pristupati nekim uslugama kao glavni uređaj, poput pisača.
Bežični USB: RF spektar i tip modulacije
Bežični USB standard temelji se na korištenju ultraširokopojasne UWB (Ultra-Wideband) modulacijske tehnologije temeljene na preporukama MultiBand OFDM Alliance (MBOA) i WiMedia Alliance. Preciznije bi bilo reći da je Wireless USB samo jedan od standarda koji je gotovo dosegao praktičnu primjenu za stvaranje tzv. bežičnih osobnih mreža Wireless PAN (Personal Area Network), temeljenih na novonastaloj UWB komunikacijskoj tehnologiji, koja podrazumijeva korištenje vrlo širokog frekvencijskog pojasa do 30 GHz. Međutim, frekvencijski raspon UWB tehnologije do sada je određen samo u SAD-u, gdje je FCC prihvatio nakon ponovljenih razgovora s proizvođačima radara; ratifikacija UWB-a od strane nacionalnih pododbora za telekomunikacije Japana i eurozone tek treba uslijediti.
Obje gore navedene organizacije, MBOA i WiMedia Alliance, otvorena su industrijska udruženja stvorena za promicanje standarda osobnih podataka. bežične mreže WPAN (Bežične osobne mreže). Žurim vas zadovoljiti: bežični USB bit će jedno od cijelog niza bežičnih sučelja koja koriste UWB tehnologiju; zapravo, u budućnosti ćemo imati čitavu hrpu različitih bežičnih sučelja s unificiranom organizacijom adresiranja i protokola fizičkog sloja temeljenog na specifikacije IEEE802.15.3.
Tradicionalno, ultraširokopojasna modulacija UWB odnosi se na rad odašiljača u kojem se generiraju milijarde impulsa u vrlo širokom frekvencijskom spektru reda veličine nekoliko gigaherca. Prijemni kraj pretvara impulse u podatke praćenjem sličnih uzoraka impulsa. U opći slučaj UWB se odnosi na bilo koju radiofrekvencijsku tehnologiju koja zauzima spektar s propusnošću većom od 20% frekvencije nositelja odašiljača ili radi u rasponu većem od 500 MHz.
Suvremena UWB tehnologija podrazumijeva korištenje drugačijeg principa modulacije - multipleksiranja preko ortogonalnih nosivih frekvencija (OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing), koji, međutim, također zahtijeva korištenje vrlo širokih frekvencijskih područja. U slučaju korištenja OFDM-a u kombinaciji s više frekvencijskih raspona, dobivamo MultiBand OFDM tehnologiju, koja ima značajne prednosti u odnosu na opcije s relativno uskim pojasom, npr. IEEE802.11a, što se ogleda u jednostavnoj prilagodbi standarda zahtjevi telekomunikacijskih odbora bilo koje države, mogućnost izvrsnog skaliranja u budućnosti i kompatibilnost ažuriranih verzija unazad. Jednostavan primjer: zakonodavcima u bilo kojoj zemlji ne sviđa se širina potrebnih podpojasa? Molimo dinamički prilagodite njihovu širinu, onemogućite one zabranjene, i na kraju se standard ipak uklapa u zahtjeve.
U slučaju promoviranog podstandarda MultiBand OFDM, spektralno područje od 7,5 GHz podijeljeno je u nekoliko zasebnih pojaseva širine 528 MHz. Mogućnost dinamičkog povezivanja određenih odjeljaka omogućuje vam da zadovoljite zahtjeve bilo kojeg nacionalnog odbora za telekomunikacije.
Plan raspodjele frekvencijskog raspona za MultiBand OFDM uređaje, prema MBOA preporukama, podijeljen je u pet logičkih kanala (vidi gornji dijagram). Podrška za kanal 1, koji uključuje prve tri frekvencijske sekcije, obavezan je zahtjev za sve UWB uređaje. Kombinacija različitih kanala omogućuje vam organiziranje različitih načina rada MultiBand OFDM uređaja.
U trenutnoj preporuci MultiBand OFDM Alliance, pojasevi od jedan do tri (obavezno) koriste se za način rada 1, dok je korištenje opsega u kanalima od dva do pet izborno. Ova organizacija omogućuje podršku za do četiri načina vremensko-frekvencijske modulacije po kanalu, što daje ukupno do 20 podkanala u trenutnoj MBOA preporuci. Osim toga, vrijedi spomenuti da MBOA preporuke također omogućuju izbjegavanje korištenja kanala br. 2 u slučaju smetnji s nelicenciranim vrstama bežičnih sučelja (U-NII, Unlicensed-National Information Infrastructure) kao što je trenutni IEEE802.11a .
Arhitektura prijamnog i odašiljačkog radijskog dijela sučelja, unatoč prilično složenim sklopovima frekvencijskih sintetizatora i drugih modula, ostaje prilično tipična za OFDM rješenja.
Blok dijagram odašiljača
Blok dijagram prijemnika
Usput, treba spomenuti da srednje frekvencije raspona i njihove granice nisu odabrane slučajno. Kada je riječ o izradi frekvencijskog sintetizatora, jasno je da unutar svakog sektora brzine takta rasponi se lijepo generiraju zahvaljujući prisutnosti jednog generatora referentne frekvencije:
Povratna kompatibilnost sa žičanim USB standardom u praksi znači da su njegove karakteristike maksimalno prenesene iz ovog standarda, uključujući signalne događaje (povezivanje, prekid veze, privremeni prekid razmjene, nastavak itd.), značajke transakcijskog protokola itd.
Paketi podataka generiraju se pomoću tehnologije koja se temelji na protokolu višestrukog pristupa s vremenskom podjelom TDMA (Time Division Multiple Access).
Među zanimljivim identifikatorima protokola možemo istaknuti obaveznu prisutnost registra koji nosi podatke o funkcionalnosti uređaja kao hosta. Također je vrijedno spomenuti jedinstveni MSSI (Micro-Scheduled Stream Index) koji se koristi za identifikaciju WUSB-a.
Bežični USB: Snaga i potrošnja energije
Pitanje potrošnje energije komponenti RF sučelja zaslužuje posebnu pozornost, jer je ovaj parametar najvažniji za prijenosne uređaje. Kao što je poznato, potrošnja energije tipičnog PDA, isključujući korištenje bežičnih sučelja, kreće se od 250 × 400 mW, za Mobiteli tipičan raspon potrošnje energije je 200 300 mW. Dodavanje bežičnog USB sučelja ne bi trebalo povećati potrošnju energije prijenosnih uređaja više nego što bi se dogodilo s drugim bežičnim sučeljima.
Kao što znate, u trenutnim uvjetima prilično je poželjno da uređaji s vlastitim napajanjem osiguravaju rad mobilnog uređaja u stanju mirovanja 3-5 dana i do nekoliko mjeseci za uređaje klase daljinskog upravljanja daljinski upravljač. Očekuje se da će prva generacija kontrolera bežičnog USB sučelja, temeljena na standardiziranim MBOA (MultiBand OFDM Alliance) RF rješenjima, imati potrošnju energije manju od 300 mW. Druga generacija takvih uređaja trošit će manje od 100 mW. Prilikom projektiranja strujnih krugova fokus će biti na korištenju električnih krugova koji prelaze u stanje mirovanja u nedostatku signala, kao i na opsežnoj upotrebi načina napajanja Sleep/Listen/Wake.
Bežični USB: izvedba i izgledi za njegovo skaliranje
Aktualna Wireless USB specifikacija verzija 0.7 podrazumijeva rad sučelja u radijusu do 3 metra uz brzine prijenosa podataka do 480 Mbps uz nisku potrošnju energije, što je usporedivo s postojećim žičanim USB 2.0 standardom. Zapravo, poput mnogih drugih sučelja, ovisno o udaljenosti između glavnog računala i uređaja, kao i nizu drugih karakteristika okoline, performanse sučelja kreću se od 55 Mbps do 480 Mbps. Ovdje su osnovne deklarirane karakteristike performansi sučelja ovisno o udaljenosti:
- 110 Mbit/s na udaljenosti od oko 10 m
- 200 Mbps na udaljenosti većoj od 4 m
- 480 Mbps na udaljenosti od 2 m
To znači da potrošnja energije odašiljačkog dijela nije veća od 130 mW, a prijemnog dijela nije veća od 160 mW. Glavne karakteristike deklarirane u trenutnoj fazi eksperimenata sa sučeljem prikazane su u tablici ispod (s dobitkom antene od 0 dB, podaci iz Texas Instrumentsa):
Prema programerima, sljedeća generacija specifikacija sučelja podržavat će razmjenu podataka pri brzinama do 1 Gbit/s.
Bežični USB: Sigurnosna razmatranja
Dok radimo s običnim USB-om, pitanja zaštite podataka nemaju smisla zbog žične prirode sučelja. Međutim, kao i kod svakog drugog bežičnog sučelja, sigurnosni problemi bit će na prvom mjestu kada se prebacite na WUSB. Međutim, zahtjev za specifikacijama sučelja uz osiguravanje sigurnosti razmjene podrazumijeva da proces enkripcije ne utječe na brzinu razmjene i konačnu cijenu rješenja.
Pretpostavlja se da će šifriranje u bežičnom USB-u biti osigurano u hardveru korištenjem AES-128 protokola; dodatna sigurnost može se implementirati na razini aplikacije.
Ukupno
Održana na Intelovom Developer Forumu u jesen 2004., demonstracija je bila veliki korak za Multi-Band OFDM Alliance (MBOA), jer je označila prvi put da su zajedničko sučelje fizičkog sloja i prototip bežičnog USB paketa aplikacija omogućili komunikaciju između različitih tvrtki ' Uređaji MAC sloja.
Trenutačno je na dnevnom redu programera bežičnog USB standarda usvajanje protokola fizičkog sloja. Konačna verzija MAC protokola očekuje se u četvrtom kvartalu 2004. godine, a konačna verzija WUSB specifikacija bit će objavljena prije kraja ove godine. Očekuje se da će prvi UWB i WUSB silicij biti predstavljen početkom do sredine 2005., a prva bežična USB rješenja se očekuju na tržištu krajem 2005.
Programeri vjeruju da će WUSB rješenja za stolna računala i CE rješenja biti prva tražena na tržištu, a opcije sučelja za mobilne uređaje pojavit će se nešto kasnije. Tako će se u 2005. 2006. na tržištu pojaviti uglavnom odvojeni host kontroleri i ploče sučelja u obliku rješenja za PCI, PCI Express, ExpressCard sabirnice, kao i opcije za USB 2.0 port. U 2006. 2007. godini doći će vrijeme za integrirane WUSB kontrolere i pojavu perifernih uređaja s “nativnim” WUSB-om.
Nemojte se iznenaditi što u ovom trenutku tako malo čujete o WUSB sučelju; njegovo vrijeme još nije došlo. Sami programeri obećavaju da će otvoriti mjesto podrške za bežični USB tek u četvrtom kvartalu 2004., bliže spremnosti konačne verzije standarda. Možda ćemo do tog vremena po prvi put vidjeti logo novog standarda.
Sukladno tome, iako nema standarda, nitko ne diže previše buke oko njegove budućnosti. Ali ti i ja smo sada, donekle, spremni da ga upoznamo...
Dodatna sredstva
U svijetu se danas posebna pažnja posvećuje uvođenju bežičnih komunikacijskih tehnologija i sučelja koja postaju sve popularnija među korisnicima željnim mobilnosti. Međutim, Bluetooth tehnologija se prvenstveno koristi kao bežične slušalice. Mobiteli, Wi-Fi uglavnom rješava mrežne probleme i koristi se za opsluživanje pretplatnika širokopojasnog bežičnog pristupa u posljednjoj milji pri pristupu internetu, a WiMax tehnologija još se ne zna kada će se pojaviti i rješavat će iste probleme kao Wi-Fi, tj. pružiti širokopojasni pristup bežični pristup izvan linije vidljivosti između pretplatnika i bazne stanice, samo puno brže.
U međuvremenu, sektor lokalnih računalnih sučelja ostao je takoreći po strani - sve što radi na udaljenosti od nekoliko metara i omogućuje razmjenu podataka i/ili komunikaciju svih vrsta elektronike s periferijama ili međusobno. IrDA bežično infracrveno sučelje tiho je postalo stvar prošlosti zajedno s COM i LPT priključcima, nikad nije steklo široku prihvaćenost, a Bluetooth tehnologija, zbog ograničene brzine i problema s kompatibilnošću, nije opravdala očekivanja u tom pogledu.
U području žičnih računalnih sučelja sve veću popularnost dobiva USB, kojeg mnogi računalni stručnjaci karakteriziraju kao najuspješnije sučelje u povijesti osobnih računala. Ovo je najuniverzalnije, praktično i popularno sučelje koje se danas koristi za povezivanje miševa, tipkovnica, pisača i tvrdi diskovi, i DVD pogoni, i ostale računalne periferije. Tako je, prema procjenama stručnjaka, danas u svijetu u upotrebi oko 3 milijarde USB priključaka, au sljedeće dvije do tri godine dodat će im se još 3-4 milijarde. Ovako impresivan uspjeh potaknuo nas je na razmišljanje o prijenosu USB-a standard u svijetu bežičnih tehnologija. Ideja oslobađanja uobičajenog USB sučelja od žica u svjetlu današnje moderne mobilnosti izgleda sasvim logično i opravdano. Uostalom, čak i ako su najprogresivnije žičane sabirnice trenutno pod utjecajem mode za "rezanje žica", zašto onda ne bismo uklonili sve druge žice s naših računala?
Osim toga, osim sektora lokalnih sučelja koja omogućuju razmjenu podataka i/ili komunikaciju svih vrsta elektronike s periferijama ili međusobno, Wireless USB ima još jednu važnu misiju koju ne mogu podnijeti ni Bluetooth ni Wi-Fi, pa ni WiMax . Riječ je o takozvanom konceptu digitalnog doma, čija će implementacija zahtijevati prikladnu, pouzdanu i istodobno jeftinu infrastrukturu s velikom propusnošću. Trebam unutra nova tehnologija zbog prodora bežičnih ideja u svijet potrošačke elektronike. Prijenos digitalnih audio i video tokova između brojnih uređaja koji čine digitalno kućno okruženje zahtijeva goleme zahtjeve propusnost. Niti Bluetooth tehnologija (čija je maksimalna brzina 1 Mbit/s) niti Wi-Fi (do 54 Mbit/s) to ne mogu pružiti, a nisu prikladni ni za istovremeni prijenos nekoliko tokova velikih brzina na kratke udaljenosti pod strogim ograničenja snage zračenja.
Ali bežični USB, zahvaljujući svojim tehničkim karakteristikama i arhitektonskim značajkama, omogućit će kućnim korisnicima kombiniranje kućna mreža svu multimedijsku opremu i kućanske aparate. Što se tiče funkcionalnosti, uređaji s bežičnim USB sučeljem trebali bi naslijediti sve prednosti svojih žičanih analoga (uključujući visoku brzinu prijenosa do 480 Mbit/s USB 2.0 verzije) i dodati im još jednu vrijednu kvalitetu - potpunu odsutnost žica, a time i visoka mobilnost.
Intelova inicijativa
Intel (koji je, usput rečeno, uložio značajna sredstva u razvoj koncepta digitalnog doma) i drugi lideri u industriji stvorili su početkom 2004. konzorcij Wireless USB Promoter Group, čiji je glavni zadatak bio promicanje tehnologije velike brzine za bežično povezivanje. povezanost vanjski uređaji Bežični USB (WUSB). Osim Intela, ova grupacija uključuje tvrtke kao što su Agere Systems, HP, Microsoft Corporation, NEC, Philips Semiconductors i Samsung Electronics. Wireless USB Promoter Group aktivno podržavaju Appairent Technologies, Alereon, Inc., STMicroelectronics i Wisair.
Wireless USB Promoter Group već je razvio specifikacije za 480 Mbps bežičnu USB tehnologiju koja podržava isti model upotrebe i arhitekturu kao žična tehnologija USB 2.0, koji se danas koristi kao sredstvo velike brzine za povezivanje vanjskih uređaja osobnih računala. Ovo osigurava besprijekoran prijelaz s današnjih žičanih USB rješenja na nove bežične tehnologije. Moguće je da će s vremenom ova tehnologija prevladati barijeru gigabitne propusnosti. Očekuje se da će razina snage koju emitiraju bežični USB uređaji biti ograničena na 300 mW, au budućnosti bi se trebala smanjiti na 100 mW.
Početkom prošle godine dogodila su se dva velika događaja u vezi sa sudbinom novog standarda: usvojen je nacrt WUSB specifikacije verzije 0.95, a dva glavna tvorca tehnologije, WiMedia Alliance i MBOA-SIG, objavili su da su riješili svoje nesuglasice s Wireless USB Promoter Group te su s njom udružili snage u daljnjem razvoju WUSB-a. Krajem svibnja na forumu Wireless USB Developers Conference najavljena je konačna verzija Wireless USB 1.0, čime je WUSB doveden u kategoriju komercijalnih standarda. A krajem 2005. godine na tržištu su se pojavili prvi komercijalni proizvodi.
Nepotrebno je reći da Intelova inicijativa nije došla niotkuda. Bežična USB platforma je evolucija Ultra-Wideband (UWB) tehnologije, koju je prethodno razvila Studijska grupa 3a Podkomiteta za standarde IEEE 802.15.3.
Glavna ideja UWB-a, po kojoj je ova tehnologija dobila ime, temelji se na širini dostupnog pojasa spektra, koji je najmanje 25% središnje frekvencije signala ili više od 500 MHz. U tom pogledu UWB se bitno razlikuje od tzv. uskopojasnih tehnologija (sa svim konvencijama ovog pojma) gdje propusnost ne prelazi 10% središnje nominalne vrijednosti, au praksi se pokazuje čak i manje (tj. na primjer, u 802.11b mrežama koje koriste pojas od 2,4 GHz, širina kanala je samo 22 MHz). Korištenje ultraširokog frekvencijskog raspona može značajno povećati propusnost uz iznimno nisku snagu zračenja, a to je ključna točka za izgradnju osobnih bežičnih mreža (međutim, niska snaga značajno ograničava domet takve komunikacije). U početku je bilo planirano povećati domet UWB prijenosa na 1-2 km, no na kraju je ograničen na svega nekoliko metara i daljnji razvoj ove tehnologije je zaustavljen.
A budući da je jasno da za korištenje u sektoru lokalnih sučelja nije potreban kilometražni domet, UWB tehnologije su idealno prilagođene za korištenje u bežičnom USB-u. Prosudite sami: mali domet UWB opreme za odašiljanje omogućuje vam ponovno korištenje istog područja frekvencijskog spektra, tako da uređaji koji se nalaze u susjednim sobama i pripadaju različitim klasterima (tzv. skup uređaja koji izravno razmjenjuju promet) mogu odašiljati podatke preko jednog kanala i istovremeno ne ometaju jedni druge. Osim toga, korištenje ultraširokopojasnog signala znači da čak iu istoj prostoriji nekoliko UWB klastera može raditi istovremeno, uzrokujući malo ili nimalo smetnji jedni drugima ili drugim uređajima. Ultraširokopojasni UWB signal se širi u obliku neke vrste bijelog šuma preko širokog raspona frekvencija i nema praktički nikakav učinak na rad raznim sredstvima komunikacije, jer vršna razina zračenja zapravo ne prelazi razinu buke u eteru.
Osim toga, jasna prednost UWB-a u odnosu na druge bežične tehnologije (koje su uskopojasne) je predviđena niska cijena gotovih proizvoda. Širokopojasni UWB odašiljači mogu modulirati emitirani signal bez skupih komponenti i ne zahtijevaju fino podešavanje parametara. Naravno, arhitektura prijemnih uređaja će se nešto zakomplicirati, ali će korištenje digitalnih signalnih procesora zadržati cijene rješenja u razumnim granicama. Treba također imati na umu visoku otpornost UWB mreža na smetnje u eteru i slabljenje signala zbog višestruke refleksije. Štoviše, zbog prisutnosti više putanja širenja signala u UWB mrežama, kvaliteta prijema može se poboljšati.
UWB programeri identificiraju tri glavna područja primjene ove tehnologije: bežična veza periferni uređaji na stolna i prijenosna računala, brzi prijenos multimedijskog sadržaja između računala i komponenti digitalnog doma ( digitalne kamere, video kamere, MP3 playeri itd.) i servisiranje vlasnika mobilnih terminala. Osim toga, UWB se može koristiti za izgradnju malih lokalnih mreža (na primjer, za prikupljanje informacija s raznih senzora), za organiziranje brzog pristupa javnim bežičnim mrežama, pa čak i u aplikacijama koje zahtijevaju određivanje lokacije objekta ( ovu tehnologiju omogućuje postizanje točnosti od oko 30 cm).
Specifičnosti bežičnog USB-a
o analogiji sa žičanom USB uređaji Bežični USB-ovi imaju vlastitu adresu koja se dobiva prilikom spajanja ili prijenosa. Svaki WUSB uređaj podržava jedan ili više kanala za komunikaciju s hostom, a svaki WUSB uređaj može raditi kao uređaj MAC sloja (WUSB standard opisuje tri kategorije uređaja koji predstavljaju različite stupnjeve implementacije mehanizma MAC sloja).
Osnovni elementi USB infrastrukture su hub i radijali prema USB uređajima u zvjezdastoj topologiji, u kojoj host kontroler inicira bilo kakvu komunikaciju između uređaja povezanih na njega, dodjeljujući vremenske utore i propusnost svakom povezanom uređaju. Takva skupina uređaja naziva se klaster. Opisane veze su od točke do točke i uspostavljaju se između USB hosta i USB uređaja. USB host s USB uređajima koji su logično povezani na njega čini neformalni USB klaster (podržano je povezivanje do 127 uređaja).
Međutim, u definiciji Wireless USB čvorišta nedostaju, budući da neće biti traženi u bežičnoj arhitekturi. WUSB klasteri koegzistiraju u prostornom okruženju koje se preklapa s minimalnim međusobnim smetnjama, što omogućuje višestrukim WUSB klasterima da rade unutar zajedničkog područja pokrivenosti svih radioemisionih uređaja.
Međutim, ova će topologija podržavati model dvostruke namjene u kojem, uz neka ograničenja, uređaj može služiti kao domaćin. Ovaj model će omogućiti mobilnim uređajima korištenje usluga koje pruža središnji host (na primjer, ispis na pisaču). Osim toga, takav model će omogućiti uređaju pristup podacima koji se nalaze izvan ovog klastera. Kako bi se povezao s uređajima izvan navedenog klastera, mora stvoriti drugi klaster, djelujući kao ograničeni host.
Budući da je bežični USB unatrag kompatibilan sa žičnom verzijom USB-a, ima mogućnost stvaranja transparentnih mostova do žičnih USB uređaja i host kontrolera, odnosno organiziranja prijenosa podataka između dva klastera. Ovaj dvostruki model korištenja bežičnog USB-a, gdje bilo koji uređaj može primiti ograničene mogućnosti glavnog kontrolera, temelji se na proširenju USB protokola USB-On-The-Go. Kao što znate, rane verzije žičanog USB-a nisu imale ovu značajku i pojavila se samo u USB 2.0.
Ali glavna značajka Bežično USB bežično sučelje omogućuje brzu i učinkovitu skalabilnost prometa. Dakle, ovisno o udaljenosti između hosta i uređaja, brzina razmjene podataka može se trenutno promijeniti od 53,3 do 480 Mbit/s. Skaliranje se događa na sljedeći način:
- na udaljenosti do 10 m u stvarnom multitasking okruženju, protok će biti do 106,7 Mbit/s;
- na udaljenosti do 4 m 200 Mbit/s;
- na udaljenosti do 2 m do 480 Mbit/s.
Buduće verzije standarda Wireless USB, prema preliminarnim podacima, moći će pružiti vršnu izvedbu do 1 Gbit/s.
Što se tiče sigurnosti WUSB veze, prema programerima standarda, ovo bežična tehnologija u budućnosti će imati vrlo pouzdanu prometnu zaštitu od neovlaštenog pristupa na razini žičanog USB 2.0 standarda. Tijekom procesa autentifikacije WUSB podržava enkripciju s javnim ključem, a pri prijenosu podataka u prvoj generaciji WUSB-a primjenjivat će se AES-128 enkripcija pomoću CBC-MAC algoritma (Cipher-Block Chaining with Message Authentication Code Protocol) to je standard streaming kriptografski algoritam koji koristi AES blokove (AES enkripcija velike brzine široko se koristi u VPN mrežama). Arhitektura šifriranja za mješovite žične/bežične USB veze također šifrira promet koji prolazi preko žica. Time se izbjegavaju zabune i pogreške prilikom sortiranja žičanog i bežičnog prometa.
Što se tiče softverske podrške za Wireless USB na razini operacijski sustav, onda ni ovdje neće biti problema, budući da tvrtka Microsoft, dio konzorcija Wireless USB Promoter Group, sudjelovao je u razvoju WUSB specifikacija i više nego itko drugi zainteresiran je za implementaciju podrške za standard na razini svojih platformi. Naravno, tvrtka je morala malo poraditi na izgradnji infrastrukture USB i IP klase upravljačkih programa za rad s novim sučeljem. Glavni ciljevi koje je istaknuo Microsoft, prema riječima njegovih predstavnika, bili su prilagoditi standard što je prije moguće, postići mogućnost korištenja postojećih upravljačkih programa gotovo bez ikakvih promjena i napisati jedan funkcionalni upravljački program za žične/bežične slojeve (protokol Sloj apstrakcije). Uz to su napravljene manje izmjene na postojećem USB i IP paketu, te implementiran jednostavan model povezivanja sa visok stupanj sigurnost informacija usporediva sa sigurnošću razmjene podataka putem USB kabela.
Bežična budućnost USB-a
budući da su arhitektura i priroda upotrebe proizvoda koji podržavaju bežični USB što je moguće bliži svoj trenutno postojećoj opremi s USB priključci, tada korisnici neće doživjeti neugodnosti pri prelasku na novi standard. Osim toga, to će smanjiti troškove razvoja gotovih proizvoda i olakšati njihovu brzu distribuciju. Sva WUSB oprema bit će kompatibilna sa žičanim USB standardom. Deklarirana propusnost WUSB tehnologije je 480 Mbit/s, a radna udaljenost na kojoj će biti omogućen brzi prijenos podataka je do 10 m uz nisku potrošnju energije. Istodobno, WUSB sučelje ima takve prednosti kao što su mogućnost bežične veze velike brzine, sigurnost, jednostavnost korištenja i kompatibilnost unatrag. Tako će nam WUSB tehnologija svima pružiti mobilni alat jednostavan za korištenje za brzo povezivanje vanjskih uređaja: multimedijske potrošačke elektronike, perifernih uređaja, kao i raznih drugih mobilnih uređaja.
Za usporedbu: glavni moderni lokal bežični standard Bluetooth, koji se također vrlo dinamično razvijao, u skladu sa specifikacijama Bluetooth Version 2.0, ima vršne performanse do 3 Mbit/s (s prosječnom propusnošću do 2,1 Mbit/s), a prva verzija ovog standarda imao je vršnu propusnost od samo 771 Kbit/s /S. Što se tiče izvedbe Wi-Fi sučelja, koji već sada može osigurati promet do 54 Mbit/s, onda se u budućnosti očekuje povećanje propusnosti na samo 100 Mbit/s (obećana buduća verzija IEEE802.11n). Ali ograničeni broj kanala, u kombinaciji s pristojnim rasponom ovih sučelja, prije ili kasnije će se osjetiti, posebno u velegradovima. Osim toga, čak ni vršni promet od 100 Mbit/s ne može se nazvati adekvatnom alternativom za trenutnih 480 Mbit/s bežičnog WUSB-a.
Možda u vrlo bliskoj budućnosti ne samo da će kablovi nestati s naših računalnih miševa i tipkovnica, već i iz telefonskih slušalica Bluetooth tehnologija bit će zamijenjen novim bežičnim USB sučeljem. Štoviše, neće stradati samo Bluetooth, već i druge vrste tradicionalnih koaksijalnih/optičkih audio/video sučelja. Na primjer, čak i digitalni kabeli za prikaz i AV sučelja kao što su DVI ili čak HDMI uskoro bi mogli biti zamijenjeni bežičnim WUSB-om.
Općenito, zadaci postavljeni za WUSB uključuju brzu razmjenu podataka u strukturi zabavnih centara temeljenih na računalima, igraćim konzolama, MP3 i DVD playerima, TV set-top box uređajima, HDTV TV-ima, digitalnim foto i video kamerama, vanjskim DVD-ima RW/CD -RW pogoni, HDD pogoni, džepna računala, mobilni telefoni i pametni telefoni, džepni video playeri (Personal Video Player, PVP) i video rekorderi (Personal Video Recorder, PVR), pisači, skeneri, projektori, slušalice, zvučnici i mnogi drugim uređajima, koji mogu trebati brzu razmjenu podataka.
Prvi WUSB uređaji očito će biti zasebni kontroleri za PCI ili PCI Express sabirnice, kao i USB set-top box uređaji ili kartice sučelja s USB priključak za stolna računala, kućne digitalne kućne komponente i džepnu elektroniku. Inačice WUSB-a za prijenosna računala za ExpressCard utor pojavit će se ove godine, a za godinu dana možemo očekivati početak proizvodnje integriranih WUSB kontrolera i početak procesa ugradnje WUSB čipova u sve vrste periferije - od fotoaparata i telefona do pisače i audio zvučnike. Podsjetimo, inicijator promicanja ove tehnologije je tvrtka Intel, tako da WUSB podršku treba očekivati i od čipseta matičnih ploča u vrlo bliskoj budućnosti.
Uvođenje bežične USB tehnologije
Ništa ne sprječava uvođenje WUSB tehnologije na američkom kontinentu. Američka Federalna komisija za komunikacije (FCC) odobrila je rad UWB uređaja prije nekoliko godina, tako da za WUSB temeljen na ovoj tehnologiji nije bilo problema. Još u travnju 2002. godine izdan je dokument koji regulira tehnički podaci sličnu opremu. Konkretno, u Sjedinjenim Državama, frekvencijski pojas od 3,1 do 10,6 GHz može se koristiti za prijenos UWB signala. U tom slučaju snaga zračenja ne smije prelaziti 41 dB/MHz, kako ne bi došlo do smetnji u radu uskopojasnih mreža poput 802.11a/b/g (Wi-Fi). Za druge zemlje, ova vrijednost može lagano varirati, iako se može pretpostaviti da će se konačno FCC preporuke pokazati kao standardne.
Unatoč očitom napretku u dovođenju WUSB-a na američko tržište, regulatorni dokumenti još uvijek čekaju na svoja vrata u brojnim zemljama. Prema Intelovim rukovoditeljima, japansko tržište je vrlo obećavajuće, s tim da regulatorna tijela tvrtke intenzivno komuniciraju.
U međuvremenu su se WUSB uređaji pojavili u prodaji samo u Americi, gdje su njihova snaga i frekvencijski pojas već certificirani. U Europi se prodaja očekuje ove godine. Osim toga, danas postoji određena zabuna, budući da se pojam Wireless USB također odnosi na mnoge Bluetooth i Wi-Fi uređaje spojene na osobno računalo putem USB sučelja. Pravi WUSB uređaji bit će označeni posebnom naljepnicom.
Prvi je Bežični USB(skraćeno WUSB), osmišljen kako bi nadopunio (a potom i potpuno zamijenio) standardno USB sučelje, trenutno se polako ali sigurno približava masovnom tržištu - najnovija WUSB 1.1 specifikacija je u potpunosti dovršena i uskoro će biti konačno odobrena, tako da je početak masovno poduzeće Uvođenje bežičnog USB-a može se očekivati krajem ove ili početkom sljedeće godine. Glavna prednost WUSB-a je njegova potpuna kompatibilnost s izvornim žičanim USB standardom (naravno, u smislu protokola i specifikacija, a ne kabela), što nam daje nadu da će prilagodba novog standarda postojećoj opremi biti brza i bezbolna.
Bežični HD
O bežični HD, onda je kao njegov brat blizanac WHDI(Wireless Home Digital Interface), fokusira se uglavnom na prijenos audio i video sadržaja u sustavima potrošačke elektronike i svojevrsna je bežična inkarnacija HDMI sučelja. U standardu Wireless HD frekvencijski raspon znatno nadilazi UWB i proteže se od 55 do 65 GHz, brzine prijenosa streaming podataka su 2-5 Gbit/s (u prvim verzijama standarda, dok je teoretsko ograničenje 20-25 Gbit /s), a Domet djelovanja je samo 10 metara. Što je, međutim, sasvim dovoljno za organiziranje bežičnog kućnog kina. Dok WHDI (koji mnogi proizvođači smatraju privremenim rješenjem dok se Wireless HD konačno ne ostvari) koristi frekvenciju od 5 GHz, isto kao i neki Wi-Fi uređaji. WHDI je sposoban prenositi nekomprimirani video pri brzinama do 3 Gbps, dok udaljenosti mogu doseći 30 metara, unatoč preprekama poput zidova. Dakle, WHDI sučelje može prenositi slike na značajne udaljenosti, iako kvaliteta slike opada kako se udaljenost povećava.
Wi-Fi bežični LAN standardi
Od svih standarda o kojima se govori u ovom članku bežična komunikacija Wi-Fi je uz Bluetooth najpoznatiji i najrašireniji. Izraz "Wi-Fi" odnosi se na skupinu standarda bežične mrežne opreme koju je razvila Wi-Fi Alliance.
Prva Wi-Fi specifikacija (IEEE 802.11-1997) pojavila se davne 1997. godine. Međutim, do 2003. Wi-Fi nije bio osobito popularan. I tek s pojavom mobilne platforme Intel Centrino, čija je jedna od komponenti bila wifi adapter, bežične mreže su masovno prihvaćene.
Trenutačni standardi Wi-Fi bežične mreže navedeni su u nastavku (ne zaboravite da velika većina modernih bežičnih uređaja podržava 2 ili više različitih standarda istovremeno):
· IEEE 802.11b– usvojen 1999., radi u frekvencijskom rasponu od 2,4 GHz i omogućuje maksimalnu brzinu prijenosa podataka od 11 Mbit/s (dostupne su i brzine od 5,5, 2 i 1 Mbit/s). U radnom području postoje tri frekvencijska kanala koja se ne preklapaju, tako da tri različite bežične mreže mogu raditi u istom području bez utjecaja jedna na drugu. Postoji i ne-IEEE certificirana verzija 802.11b+, koja može raditi dvostruko većom brzinom od maksimalne brzine od 22 Mbps, ali nije zajamčena kompatibilnost između opreme različitih proizvođača. Međutim, specifikacija 802.11b/b+ trenutno je zastarjela;
· IEEE 802.11a– usvojen 1999., radi u frekvencijskom rasponu od 5 GHz (također podijeljen u tri podpojasa koja se ne preklapaju) i omogućuje maksimalnu brzinu prijenosa podataka od 54 Mbit/s, s brzinama od 48, 36, 24, 18, 12, 9 i 6 Mbit također dostupni /With;
· IEEE 802.11g– usvojen 2003., logičan je razvoj standarda 802.11b/b+ i potpuno je kompatibilan s njim. Radi u istoj Raspon frekvencija 2,4 GHz, ali omogućuje maksimalnu brzinu prijenosa podataka do 54 Mbps. Postoji i ne-IEEE certificirana verzija 802.11g+, koja može raditi na brzinama do 140 Mbit/s, međutim, kompatibilnost opreme različitih proizvođača najčešće nije osigurana;
· IEEE 802.11n– odobrena je 11.09.2009. Maksimalna brzina prijenosa podataka može doseći 450 Mbit/s zahvaljujući tehnologiji istovremenog prijenosa podataka preko nekoliko neovisnih MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) komunikacijskih kanala, što također omogućuje znatno veće područje pokrivanja jednog odašiljača. Tehnologija je posebno učinkovita u zatvorenom prostoru u uvjetima smetnji, kada postoje različiti putovi za širenje radio signala. Načini rada MIMO označeni su brojem kanala koji rade za prijenos i prijem (na primjer, 2x3 MIMO: dva kanala za prijenos i tri za prijem). U tom slučaju uređaji koriste nekoliko (najčešće 2 ili 3) odvojene antene. Oprema 802.11n može raditi u frekvencijskim pojasima od 2,4 GHz i 5 GHz i kompatibilna je sa standardnom opremom 802.11a/b/g.
27. srpnja 2011. Institut inženjera elektrotehnike i elektronike (IEEE) objavio je službena verzija standard IEEE 802.22. Sustavi i uređaji koji podržavaju ovaj standard omogućit će vam prijenos podataka brzinama do 22 Mb/s u radijusu od 100 km od najbližeg odašiljača.
Bilo koja Wi-Fi mrežna kartica (Wireless Network Interface Card, WNIC) omogućuje vam da bez problema uspostavite vezu s drugom sličnom, tj. uspostavite mrežnu vezu između dva prijenosna računala ili između prijenosnog i stolnog računala. Ovaj način rada naziva se Ad Hoc (u prijevodu s latinskog ad hoc znači “za određenu svrhu”) ili IBSS (Independent Basic Service Set). Ali da biste povezali drugog sudionika mreže s ovim parom (što također može biti internet), trebat će vam dodatni uređaj - pristupna točka (AP). Pristupna točka omogućuje svim mrežnim klijentima jednak pristup mediju za prijenos podataka, tj. djeluje kao žičani usmjerivač lokalna mreža. Ovaj način rada naziva se klijent/poslužitelj (ili infrastrukturni način). Postoje dva načina interakcije s pristupnim točkama - osnovni BSS (Basic Service Set) i prošireni ESS (Extended Service Set). U BSS modu svi sudionici mreže međusobno komuniciraju samo preko jedne pristupne točke, koja također može djelovati kao most prema vanjskoj mreži. U ESS načinu rada, višestruki BSS-ovi mogu međusobno komunicirati, omogućujući prijenos prometa s jednog BSS-a na drugi. Pristupne točke međusobno su povezane segmentima kabelske mreže ili radijskim mostovima.
Za razliku od kabelskih mreža, gdje je presretanje informacija nemoguće bez fizičkog pristupa prijenosnom mediju, bežične mreže su, ako se ne poduzmu posebne mjere, praktički nezaštićene od neovlaštenog pristupa. Šifriranje podataka obično se koristi za zaštitu Wi-Fi-ja. Prvi i najjednostavniji standard enkripcije, WEP (Wired Equivalent Privacy), trenutno se ne smatra jako jakim. Zamijenili su ga ozbiljniji algoritmi enkripcije WPA (Wi-Fi Protected Access) i njegova poboljšana verzija WPA2, koju je, naravno, moguće hakirati, ali će to biti puno teže.
Wi-Fi mrežne kartice imaju unutarnji dizajn (obične PCI ili PCI Express kartice za proširenje) i vanjski dizajn (povezane putem USB 2.0 sabirnice). Za prijenosna računala postoje i ugrađene verzije (u obliku mini-PCI ili mini-PCI Express kartica) i vanjske - u PCMCIA (PC Card) ili ExpressCard formatu.
Pored standardnih bodova Wi-Fi pristup, koji služe za povezivanje više računala u bežičnu mrežu, postoje i bežični usmjerivači, uz pomoć kojih je moguće implementirati zajednički pristup Internetu za sva računala u mreži pomoću DSL modema spojenog na telefonska linija, kabelski modem ili Ethernet veza.
Nedavno se asortiman uređaja koji podržavaju Wi-Fi značajno proširio i počeo uključivati mobitele (s VoIP podrškom), digitalne kamere i web kamere, printere, multimedijske centre, projektore i televizore i još mnogo toga.