Беспроводные USB-устройства на подходе

Джеймсон Блэндфорд

Пользователи проводного периферийного оборудования уже давно по достоинству оценили высокоскоростные шины, поддерживающие технологию plug-and-play и соответствующие стандартам USB 1.0 и 2.0. Однако предприятия и индивидуальные потребители начали переходить на беспроводные решения, а средства USB до сих пор остаются “на привязи”.

В настоящее время существует два варианта беспроводной технологии USB. Фирменный — под названием Cable-Free USB — предлагает компания-производитель Freescale; открытой альтернативой ему является Certified Wireless USB организации USB Implementers Forum, который поддерживают крупнейшие компании ИТ-отрасли.

Базовая технология

Оба варианта беспроводной технологии USB основаны на технологии сверхширокополосной радиосвязи UWB (Ultra-Wideband). В отличие от технологии Wi-Fi, которая обеспечивает скорость передачи данных до 54 Мбит/с, технология UWB использует примерно в 25 раз более широкую полосу частот и гарантирует значительно большую скорость передачи данных — до 480 Мбит/с. Распределяя битовый поток в широкой полосе частот путем передачи маломощных импульсов, технология UWB уменьшает помехи; она может мирно сосуществовать с другими радиотехнологиями в одном и том же частотном диапазоне. Кроме того, средства UWB потребляют примерно в 10 раз меньше электроэнергии, чем устройства Wi-Fi, что продлевает срок службы батарей мобильных компьютеров.

Первоначально технология UWB разрабатывалась для военных радиолокационных систем, но сейчас благодаря вышедшему в 2002 г. постановлению Федеральной комиссии по связи США индивидуальные потребители и коммерческие предприятия получили возможность использовать средства USB на безлицензионной основе. Однако упомянутым постановлением введены жесткие ограничения на уровень выходной мощности UWB-устройств, а для их функционирования определена полоса частот от 3,1 до 10,6 ГГц. В результате дальность действия этих устройств не превышает 10–15 м.

Работа по стандартизации технологии UWB для использования в высокоскоростных беспроводных персональных сетях началась в 2002 г. в рамках проблемной группы 802.15.3a института IEEE. В 2006 г., после сведения 23 спецификаций физического уровня в два предложения, эта группа единогласно проголосовала за прекращение работы над проектом стандарта, сославшись на неразрешимые противоречия между спецификациями на технологии MB-OFDM (Multiband Orthogonal Frequency Division Multiplexing) и DS-UWB (Direct Sequence UWB) организаций WiMedia Alliance и UWB Forum соответственно. Технологическое решение альянса WiMedia в декабре 2005 г. было стандартизировано ассоциацией Ecma International в виде специфика-ций ECMA-368 и ECMA-369, которые были одобрены Международной организацией стандартизации (ISO).

После прекращения деятельности вышеназванной проблемной группы альянс WiMedia Alliance сделал упор на продвижении своего варианта технологии UWB (на базе мультиплексирования MB-OFDM) и сертификации совместимости реализующего данный вариант оборудования. Продукция шести производителей микросхем: Alereon, Realtek Semiconductor, Staccato Communications, Tzero Technologies, WiQuest Communications и Wisair — успешно прошла тестирование совместимости на физическом уровне.

Организация USB Implementers Forum выбрала вариант UWB-технологии альянса WiMedia в качестве ключевого компонента своего стандарта Certified Wireless USB 1.0. Аналогичный вариант группа Bluetooth SIG положила в основу следующей высокоскоростной версии технологии Bluetooth. В работе же организации UWB Forum, сконцентрировавшейся на разработке решения DS-UWB, возникли серьезные проблемы: бывшая основным членом организации компания Freescale вышла из ее состава, решив сосредоточить свои усилия на продвижении на рынок собственной версии беспроводной технологии USB, которую она назвала Cable-Free USB.

Два варианта на выбор

Между технологиями Certified Wireless USB и Cable-Free USB есть значительные различия, и поэтому эти технологии несовместимы. Первая поддерживается организацией USB Implementers Forum, выпустившей широко используемые стандарты USB, а вторая базируется на фирменной технологии ExtremeUSB компании Icron, реализуемой набором микросхем UWB фирмы Freescale. Технология Cable-Free USB разработана на базе спецификации USB 2.0, тогда как Certified Wireless USB — это новый протокол, ориентированный на беспроводную связь и обеспечивающий более высокую скорость передачи данных. Но для работы поддерживающих его устройств нужны новые драйверы, что может замедлить его распространение. Средства же Cable-Free USB используют драйверы USB 2.0.

Существенные архитектурные различия имеются между решениями на базе названных технологий. Так, технология Cable-Free USB, призванная заменить одиночный USB-кабель, реализует соединение типа “точка—точка”. При этом для подключения периферийного оборудования используются UWB-совместимый USB-концентратор и беспроводной адаптер (dongle), подключаемый к USB-порту компьютера. Такой подход к организации связи значительно упрощает обеспечение информационной безопасности, поскольку концентратор и адаптер продаются вме-сте, как предназначенная для работы друг с другом пара устройств, что предотвращает несанкционированные соединения. Технология же Certified Wireless USB позволяет развернуть беспроводную сеть с топологией типа “звезда”, в ней один хост-адаптер, установленный на ПК, взаимодействует с устройствами Certified Wireless USB, которых в этой сети может быть до 127. Для предотвращения несанкционированной связи в технологии Certified Wireless USB предусмотрено две модели первоначального подключения периферийного устройства к хосту.

Основное преимущество технологии Cable-Free USB — простота реализации, но в отличие от этого фирменного решения компании Freescale технология Certified Wireless USB имеет сильную поддержку в ИТ-отрасли: ее стронниками являются корпорации Intel, Microsoft, NEC и ряд производителей микросхем. Однако на момент написания этой статьи в продаже еще не было ни средств Cable-Free USB, ни устройств Certified Wireless USB. Учитывая тот факт, что концептуально технология Certified Wireless USB является более перспективным решением, пользующимся поддержкой со стороны гигантов ИТ-отрасли, можно предположить ее более широкое распространение в будущем.

Сейчас в мире используются более 2 млрд проводных USB-устройств, а значит, времени для перехода на беспроводные USB-соединения потребуется немало. Первые анонсированные производителями решения в этой области являются комбинациями из адаптера и концентратора, позволяющими подключать имеющиеся проводные USB-устройства к хост-машине по беспроводному соединению. Такие продукты, основанные на базовой конструкции оборудования фирмы Wisair, представили компании Belkin и Gefen, но они стоят дорого (около 200 долл.), и это будет препятствовать их широкому распространению до тех пор, пока большие объемы производства не приведут к снижению цен..