WUSB: Nová bezdrátová technologie pod drobnohledem

Archiv | 01.03.08

Wireless USB by mělo v blízké budoucnosti nahradit rozhraní USB vázané na kabel. Rádiová technologie Near Field zal...







Wireless USB by mělo v blízké budoucnosti nahradit rozhraní USB vázané na kabel. Rádiová technologie Near Field založená na specifikacích USB a UWB by v omezeném dosahu měla nabízet vysokou rychlost přenosu dat, která by teoreticky ležela někde mezi technologiemi Bluetooth a Wi-Fi. V následujícím textu vám osvětlíme, co se za zkratkou WUSB z technologického hlediska skrývá.
Za vývojem standardu WUSB stojí USB Implementers Forum (USB IF), které updatem specifikace Wireless USB 1.0 zahájilo další vývojovou fázi budoucí bezdrátové technologie pro multimediální aplikace.
Wirelles USB je založena na stejné USB architektuře vázané na kabel, avšak s tou výjimkou, že při stejné rychlosti a dosahu probíhá datová komunikace bezdrátově. Umožňuje to integrace radiového standardu Ultrawideband (UWB). Na rozdíl od bezdrátových Wi-Fi sítí a jeho relativně úzkého frekvenčního pásma 2,4 GHz může Wireless USB využívat velmi rozsáhlý frekvenční rozsah 3,1–10,6 GHz.
Zmíněná bezdrátová technologie komunikuje stejnou přenosovou rychlostí 480 Mb/s, jakou dosahuje běžné USB 2.0 připojení. Rychlost přenosu je ale omezena vzdáleností, od tří metrů přenosová rychlost bezdrátové USB klesá na 110 Mb/s. Konkurenční standardy jako například Bluetooth oproti tomu dosahují maximální rychlosti 1 Mb/s, Wi-Fi (standard 802.11g) až 54 Mb/s, potažmo Wi-Fi s moderní specifikací Draft N až 300 Mb/s.
Rádiová technologie Wireless USB je v současnosti hotová a v USA se již delší dobu používá i prodává. Mnoho výrobců jako Lenovo, Dell, Iogears, D-Link nebo Belkin již odpovídající výrobky představili. V Evropě je tomu jinak, protože zde technologie Wireless USB ještě nebyla kvůli restrikcím povolena. V tomto článku vám dále vysvětlíme, jak WUSB technicky funguje a jaké praktické využití přináší.

Využití Wireless USB

Možnosti využití Wireless USB (WUSB) jsou v zásadě stejné jako v případě kabelového USB. Je zde však jedna výjimka: přímé napájení periferních zařízení není v případě PC a WUSB samozřejmě možné. Abyste tuto výhodu mohli zařízením USB poskytnout, budete potřebovat rozbočovač WUSB, který se o vše postará.
Wireless USB se hodí i jako náhrada za Wi-Fi, a to zvláště v místnostech, kde se překrývají různé bezdrátové sítě a navzájem se tak ruší. WUSB rádiová technologie však najde využití i v dalších oblastech. Odborníci předpokládají, že dalším krokem bude integrace čipů Wireless USB do kamer a digitálních fotoaparátů, což by umožnilo jednoduchý datový přenos obrázků a videa do PC. U mobilních telefonů, které by z bezdrátové technologie profitovaly nejvíce, se s implementací počítá o trochu později. Vinu na tom v současné době mají nároky na výdrž baterie a fyzické místo.
V současné době nabízí produkty s technologií Wireless USB jen několik výrobců, a to výhradně v USA. Jedná se například o notebooky firem Dell (řada Inspiron 1720) a Lenovo (řada ThinkPad T61 a T62p). D-Link a Iogears nabízejí příslušné certifikované Wireless USB huby a dongle (vypadající jako USB klíčenka). Výměna dat probíhá výhradně přes WUSB. I periferní zařízení jako tiskárny, skenery a externí pevné disky by v budoucnu měly s touto technologií pracovat.
Uživatelé ale budou muset ještě trpělivě vyčkávat, než se tato technologie objeví na trhu, protože evropské regulační úřady ještě WUSB s konečnou platností neuvolnily.

Topologie

V praxi se technologie Wireless USB od standardního „kabelového“ USB liší pouze marginálně. Nejdůležitější rozdíl spočívá v tom, že Wireless USB zvládá funkci host. To znamená, že „hostitel“ může přímo ovládat až 127 zařízení prostřednictvím peer-to-peer spojení, hub v tomto případě potřebovat nebudete. Veškeré transakce jednotlivých zařízení přejímá hostitel.
Ve Wireless USB může zařízení fungovat nejen jako klient, ale dá se využít i funkcionalita hostitele. Je možné vytvořit i druh klastrové struktury, v níž se mohou jednotlivá zařízení přes jednoho hostitele připojit na jiného hostitele, který leží mimo „interní“ strukturu sítě. Dalším důležitým aspektem technologie WUSB je bezpečnost dat. Autentizační a autorizační mechanizmy Wireless USB zajišťují, že spojení mezi hostitelem a periferií proběhne pouze tehdy, pokud bude splňovat tato kritéria.

Technické detaily

Wireless USB je založena na standardu Ultrawideband (UWB) a měla by se etablovat jako alternativa k Wi-Fi a Bluetooth. Zatímco bezdrátová technologie založená na standardu 802.11g využívá nelicencované pásmo 2,4 až 2,485 GHz, UWB sahá na širší spektrum mezi 3,1 a 10,6 GHz. Provozní rozsah frekvencí Bluetooth začíná na 2,402 a končí u 2,480 GHz. Podle současného stavu je u WUSB maximální možná přenosová rychlost až 480 Mb/s, a to do vzdálenosti tří metrů, což zhruba odpovídá klasickému USB 2.0. Při vzdálenosti do deseti metrů by měla být dosažena přenosová rychlost údajně až 110 Mb/s.
Vysoký datový tok je umožněn i využíváním extrémně široké frekvenční oblasti. Ta se dělí do pěti pásem po rychlostech přes 500 MHz. Pomocí technologie pro vysokofrekvenční vysílání na krátké vzdálenosti (Multiband Orthogonal Frequency Division Multiplexing) je frekvenční pásmo rozděleno po 528 MHz, přes které jsou širokopásmové impulsy přenášeny v krátkých odstupech.
Toto frekvenční spektrum je již využíváno k poskytování mnoha služeb, například provozovateli mobilních sítí, rádiových vysílačů a bezdrátových sítí (802.11a/h/ 5,1 GHz). Díky extrémně nízkému výkonu při UWB vysílání by nemělo docházet k rušivým interferencím se zmíněnými zařízeními.

Inteligentní Power-Management

Vývojáři Wireless USB vybavili tuto síťovou technologii početnými koncepty úspory energie. Hostitel třeba ukládá informace o tom, kdy se ho bude host příště dožadovat, a rovnou tento časový údaj zařízení oznámí. Zařízení se tak může přepnout do jakéhosi spacího režimu (Low Power) a reaktivovat se až v určenou dobu. Tento mechanizmus se označuje jako Microscheduled Management Command (MMC). MMC obsahují časová znamení (pracují s přesností na mikrosekundy), která odkazují na seznam řetězců transakčních skupin (transakční skupiny svazují procesy zapisování a čtení). Tímto způsobem se zařízení „probudí“ v předem domluveném čase, obdrží data od hostitele a ihned potom pošle zase své údaje hostiteli zpět. Než se zařízení přepne do úsporného režimu, může podle časového údaje v MMC přesně určit, kdy se musí zase probudit.
Pomocí tohoto procesu se hostiteli daří předat úplnou kontrolu nad managementem spojení na zařízení. Hostitel může navíc určit bitrate a výkon vysílání podle jednotlivých situací. Kromě toho mohou zařízení zůstat v režimu Low Power, dokud se neúčastní přenosů, během kterých čekají na signály.
Pokud se zařízení musí na určitou dobu úplně vypnout, může se hostitele dotázat na povolení k přepnutí do režimu spánku. Pokud hostitel souhlasí, zařízení se do tohoto režimu přepne. Z tohoto stavu se vzbudí jen někdy, za několik vteřin, aby zjistilo, zda jsou pro něj nějaké úkoly k vyřízení.

Budoucnost technologie Wireless USB

Specifikace Wireless USB 1.0 byla oficiálně představena v květnu 2005. Vývoj jde však dál. V říjnu 2007 představilo Wireless USB Implementers Forum poslední vylepšení standardu WUSB v podobě updatu 1.1.
Wireless USB 1.1 by mělo oproti WUSB 1.0 dále výrazně snížit spotřebu. Podle USB IF se toho dá dosáhnout pomocí vylepšených mechanizmů režimů Idle a Deep Sleep a funkcí Wake Up. Dále by se měla dynamicky měnit datová propustnost podle objemu přenášených dat. WUSB 1.1 má ještě podporovat standard Near Field Communication (NFC) a využívat i frekvence nad pásmem 6 GHz.
Wireless USB 1.1 nebude oproti svému předchůdci rychlejší. USB IF ale hodlá do nového standardu implementovat základy rychlého přenosu dat (až 960 Mb/s). Tento pekelně rychlý datový tok budou ale zvládat až zařízení s WUSB 2.0, které však nemůžeme očekávat před rokem 2010. Standard Wireless USB 1.1 by měl být v dokončené podobě k dispozici v polovině tohoto roku. První sériové výrobky můžeme očekávat začátkem roku 2009.
Na světě existují zhruba dvě miliardy různých přístrojů s USB rozhraním. Technika vysílání na krátkou vzdálenost Wireless USB chce tohoto potenciálu samozřejmě využít. Podle aktuálních prognóz In-Statu je vývoj trhu s WUSB v různých oblastech využití relativně silný. Koncem roku 2010 by tak mělo touto technologií disponovat zhruba 300 milionů zařízení.

Hodnocení a výhled

Wireless USB jako standard bezdrátového přenosu dat vyplní mezeru mezi Blue-
tooth a Wi-Fi. Podle technických specifikací k tomu nová technologie potenciál má. V budoucnosti by díky WUSB měly přístroje z oblasti IT, ale i zábavní techniky, jako PC, notebooky, mobilní telefony, digitální fotoaparáty, displeje, ale také televize bezdrátově přenášet velké objemy dat na vzdálenosti kolem deseti metrů.
Teoretická maximální datová propustnost Wireless USB dosahující hranice 480 Mb/s přesně odpovídá „drátové“ USB technologii. V praxi však taková hodnota není realistická. Podle výrobce zařízení WSUB nejsou přenosové rychlosti na vzdálenost deseti metrů vyšší než 70 Mb/s. Taková hodnota ale postačí k přenosu obsahu jako je například HDTV, které potřebuje šířku pásma 20 až 25 Mb/s.
Díky propracovanému Power Managementu a bezpečnému přenosu dat nabízí WUSB široké možnosti využití. Zda však taková očekávání splní v praxi, to se ukáže až časem. Výrobci a USB Implementers Forum pod vedením prezidenta společnosti Jeffa Ravencrafta očekávají uvolnění Wireless USB ze strany Evropské komise již v příštích měsících. Pak budou přístroje s technologií Wireless USB k dostání i v Evropě. 8 0058/ZAJ o













Komentáře

K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.