无线USB

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起因

USB(universal serial bus,通用串行总线)作为一个计算机与外设之问的接口方案,因其具有使用方便、传输速度快、端口易扩展等特点,已经逐步扩展应用到了消费电子、移动通信、家庭网络、工业控制以及仪器仪表等诸多领域。为了适应各领域对数据传输和接口技术的需要,USB技术的标准从1.0发展到了2.0,数据传输的速率也从最初的1.5Mbit/s提高到了480Mbit/s。在传输速度大幅度提高的同时,USB更是紧跟通信技术的无线化趋势,将传统基于线缆的USB扩展为基于无线传输平台的无线USB(wireless USB)。这种新的高速无线个人互连技术,在继承传统有线USB2.0标准所具有的较高传输速率优势的同时,充分利用无线传输技术的灵活性与极高的自由度,免除了有线USB需要线缆连接所带来的各种麻烦,为互连设备提供了更大的便利性与可移动性。2005年5月底刚刚通过标准的无线USB技术。


标准化组织与标准化进程

无线USB促进组织(Wireless USB Promoter Group)是无线USB标准的制定机构。该组织成立于2004年初,由英特尔(Inte1)发起,成员包括了杰尔系统(Agere Systems)、惠普(Hewlett Packard)、微软(Microsoft)、NEC、飞利浦半导体(Philips Semiconductor)和三星(Samsung)这几家业界领先的公司。由于无线USB促进组织所制定的无线USB标准只涉及到较高层次协议规范的制定,物理层和MAC(media access control,媒体访问控制)层则采用了由MBOA(Multi Band OFDM Alliance,正交频分多路复用联盟)和WiMedia联盟(Wireless Multimedia A11iance,无线多媒体联盟)共同制定的UWB(ultra wideband,超宽带)无线标准,因此,这两家旨在推动个人无线领域互连互通的国际标准制定组织对无线USB技术的发展也起了极大的推动作用。在这些直接或问接影响无线USB标准制定的组织积极作用之下,从2004年初到2005年5月,短短一年多时间内,无线USB标准经历了数十次的修改、扩充、讨论与完善。在2005年5月24日的无线USB开发者大会上,无线USB促进组织宣布,无线USB标准1.0修订版的制定工作已经完成,现在通过的标准已经移交给USB实施论坛(USB-Implementers Fonum),由后者承担无线USB标准的认证、兼容测试、标志许可以及营销工作。

新近通过的这个无线USB标准以MBOA和Wi-Media联盟的超宽带MAC层和物理层为基础,在WiMedia通用无线平台上提供较高层的协议综合,在3m范围内提供高达480 Mbit/s的传输速度,l0m范围内的传输速度也可达到110 Mbit/s。


无线USB的体系结构

无线 USB系统由一个无线USB主机和多个无线USB设备,以及主机和设备之间的互连机制这三部分共同构成。其中,USB互连机制是USB主机与USB设备之间进行连接和通信所使用的一系列策略的总称,涉及到三个方面的内容:

1.拓扑结构

2.数据流模型

3.USB总线调度

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无线USB的技术特点

作为有线USB在无线领域的扩展,无线USB的设计目标是向用户提供有线USB的功能,而无需线缆的连接。无线USB具有下列一些技术特点。

1)充分考虑了与有线USB的兼容。

2)采用了MBOA制定的UWB超宽带物理层标准。无线USB能够支持53.3、80、106.7、200、320、400和480Mbit/s等多速率和多通道的数据传输,同时也提供了较好的差错检测和校正机制,尤其适合无线USB的室内密集多径场所的高速无线接人。无线USB标准中,规定了无线USB主机必须支持上述所有的传输速率,而对无线USB设备则不要求支持上述所有的传输速率。

3)保留了原有USB任务的划分模型。尽管无线化的传输给USB实现带来一定的复杂性,但是无线USB仍然保留了有线USB中“智能主机/简单设备”的任务划分机制。

4)提供了高效的电源管理机制。

5)提供了安全机制。

6)更加易于使用。易于使用是所有USB标准共同的目标,无线USB摆脱了线缆的束缚,增加了移动性,更加易于使用。


无线USB应用

无线USB技术可以催生出一些新的应用,这些应用反过来又会推动无线USB技术的进一步发展与完善。

1 企业领域中的无线USB应用

与传统USB相比,在企业中部署无线USB的应用无需繁琐复杂的线缆连接,提供了一种省时、高效而且高速的互连方式,极大提高了企业人员的工作效率。归纳一下,在企业中,有一些无线USB的典型应用:

1)专用的无线USB互连。

2)基于无线USB的移动打印。

3)基于无线USB的PDA数据同步更新。

4)共享外部设备。

2 家庭网络中的无线USB应用

现代家庭使用的消费电子产品,如数字影音设备、摄像设备、便携计算机、PDA、MP3播放器、高清晰图像显示设备等正在向轻巧、便携和移动化的趋势发展,这些分别具有较强的多媒体功能、摄像功能、显示功能、打印功能以及播放功能的设备,依靠基于无线USB技术构建的家庭网络能够实现便捷快速的互连互通,从而提供出更为强大的家庭娱乐服务功能。

3 dua1-role无线USB设备带来的新应用

借鉴一种新的有线USB标准USB on-the-go的设计理念,无线USB定义了一种具有双重身份的新设备类型:dual-role设备。该设备具有USB主机和USB设备双重功能,既可以作为USB设备使用,与USB主机互连,也可以充当USB主机,互接其它的USB设备。下面列举了6种dual role设备的应用场景:

1)数码相机与打印机。

原本都只能充当USB设备的数码相机和打印机,必须通过USB主机的中继才能完成两者之间的数据传输和打印服务,低效而叉繁琐。现在数码相机具有了USB主机和设备的双重功能,就可以以USB主机的身份,直接与作为USB设备的打印机建立无线USB的连接,方便快捷的完成图片的数据传输与打印。

2)MP3播放器与无线音箱。

具有双重功能的MP3播放器,可以与就近的无线音箱建立无线USB连接,从而在最大限度使用MP3播放器便捷移动性的同时,还能充分享受到高音质、环绕立体声设备播放出来的完美音乐。

3)数码摄像机与DVD刻录机。

数码摄像机在增加了双重功能之后,可以以USB主机的身份与充当USB设备的DVD刻录机建立无线USB连接,从而能够方便快捷的将实时拍摄到的影像信息下载到DVD刻录机上,完成重要影像资料的DVD光盘刻录工作。

4)PC机与手机。

PC机作为USB主机,与充当USB设备的手机建立无线USB连接,PC机上的相关数据,如日程表、联系信息、音乐、图片等都可以通过无线链路传输到手机上,实现资源共享利用。

5)影像存储设备与影像播放设备。

影像存储设备上能够播放数小时的影像资料可以通过无线USB连接,在几分钟内传输到影像播放设备上,上下班路上、工作闲暇、午间休息、等车,任何时候都可以打开影像播放设备,观看下载的新闻、电影以及体育比赛实况。

6)PDA与大容量存储设备。

PDA中通常会存储一些重要信息,比如电话号码、E-mail、日记、工作日志、便条以及各种工作文档,可以通过无线USB连接至一些大容量的存储设备,比如DVD刻录机、Hash U盘等,完成重要信息的下载与保存。


前景

可以预见,随着技术标准的制定完成,在Intel、微软等业界领先公司的大力推广下,无线USB技术在计算机、消费电子、移动通信、工业自动化控制等众多领域将会得到快速应用与发展。

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