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起因
USB(universal serial bus，通用串行總線)作為一個(gè)計(jì)算機(jī)與外設(shè)之問的接口方案，因其具有使用方便、傳輸速度快、端口易擴(kuò)展等特點(diǎn)，已經(jīng)逐步擴(kuò)展應(yīng)用到了消費(fèi)電子、移動(dòng)通信、家庭網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)控制以及儀器儀表等諸多領(lǐng)域。為了適應(yīng)各領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)傳輸和接口技術(shù)的需要，USB技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)從1．0發(fā)展到了2．0，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾室矎淖畛醯?．5Mbit/s提高到了480Mbit/s。在傳輸速度大幅度提高的同時(shí)，USB更是緊跟通信技術(shù)的無線化趨勢，將傳統(tǒng)基于線纜的USB擴(kuò)展為基于無線傳輸平臺(tái)的無線USB(wireless USB)。這種新的高速無線個(gè)人互連技術(shù)，在繼承傳統(tǒng)有線USB2．0標(biāo)準(zhǔn)所具有的較高傳輸速率優(yōu)勢的同時(shí)，充分利用無線傳輸技術(shù)的靈活性與極高的自由度，免除了有線USB需要線纜連接所帶來的各種麻煩，為互連設(shè)備提供了更大的便利性與可移動(dòng)性。2005年5月底剛剛通過標(biāo)準(zhǔn)的無線USB技術(shù)。
標(biāo)準(zhǔn)化組織與標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程
無線USB促進(jìn)組織(Wireless USB Promoter Group)是無線USB標(biāo)準(zhǔn)的制定機(jī)構(gòu)。該組織成立于2004年初，由英特爾(Inte1)發(fā)起，成員包括了杰爾系統(tǒng)(Agere Systems)、惠普(Hewlett Packard)、微軟(Microsoft)、NEC、飛利浦半導(dǎo)體(Philips Semiconductor)和三星(Samsung)這幾家業(yè)界領(lǐng)先的公司。由于無線USB促進(jìn)組織所制定的無線USB標(biāo)準(zhǔn)只涉及到較高層次協(xié)議規(guī)范的制定，物理層和MAC(media access control，媒體訪問控制)層則采用了由MBOA(Multi Band OFDM Alliance，正交頻分多路復(fù)用聯(lián)盟)和WiMedia聯(lián)盟(Wireless Multimedia A11iance，無線多媒體聯(lián)盟)共同制定的UWB(ultra wideband，超寬帶)無線標(biāo)準(zhǔn)，因此，這兩家旨在推動(dòng)個(gè)人無線領(lǐng)域互連互通的國際標(biāo)準(zhǔn)制定組織對無線USB技術(shù)的發(fā)展也起了極大的推動(dòng)作用。在這些直接或問接影響無線USB標(biāo)準(zhǔn)制定的組織積極作用之下，從2004年初到2005年5月，短短一年多時(shí)間內(nèi)，無線USB標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了數(shù)十次的修改、擴(kuò)充、討論與完善。在2005年5月24日的無線USB開發(fā)者大會(huì)上，無線USB促進(jìn)組織宣布，無線USB標(biāo)準(zhǔn)1.0修訂版的制定工作已經(jīng)完成，現(xiàn)在通過的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)移交給USB實(shí)施論壇(USB-Implementers Fonum)，由后者承擔(dān)無線USB標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證、兼容測試、標(biāo)志許可以及營銷工作。
新近通過的這個(gè)無線USB標(biāo)準(zhǔn)以MBOA和Wi-Media聯(lián)盟的超寬帶MAC層和物理層為基礎(chǔ)，在WiMedia通用無線平臺(tái)上提供較高層的協(xié)議綜合，在3m范圍內(nèi)提供高達(dá)480 Mbit/s的傳輸速度，l0m范圍內(nèi)的傳輸速度也可達(dá)到110 Mbit/s。
無線USB的體系結(jié)構(gòu)
無線 USB系統(tǒng)由一個(gè)無線USB主機(jī)和多個(gè)無線USB設(shè)備，以及主機(jī)和設(shè)備之間的互連機(jī)制這三部分共同構(gòu)成。其中，USB互連機(jī)制是USB主機(jī)與USB設(shè)備之間進(jìn)行連接和通信所使用的一系列策略的總稱，涉及到三個(gè)方面的內(nèi)容:
1.拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
2.數(shù)據(jù)流模型
3.USB總線調(diào)度
無線USB的技術(shù)特點(diǎn)
作為有線USB在無線領(lǐng)域的擴(kuò)展，無線USB的設(shè)計(jì)目標(biāo)是向用戶提供有線USB的功能，而無需線纜的連接。無線USB具有下列一些技術(shù)特點(diǎn)。
1)充分考慮了與有線USB的兼容。
2)采用了MBOA制定的UWB超寬帶物理層標(biāo)準(zhǔn)。無線USB能夠支持53．3、80、106．7、200、320、400和480Mbit/s等多速率和多通道的數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)也提供了較好的差錯(cuò)檢測和校正機(jī)制，尤其適合無線USB的室內(nèi)密集多徑場所的高速無線接人。無線USB標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了無線USB主機(jī)必須支持上述所有的傳輸速率，而對無線USB設(shè)備則不要求支持上述所有的傳輸速率。
3)保留了原有USB任務(wù)的劃分模型。盡管無線化的傳輸給USB實(shí)現(xiàn)帶來一定的復(fù)雜性，但是無線USB仍然保留了有線USB中“智能主機(jī)/簡單設(shè)備”的任務(wù)劃分機(jī)制。
4)提供了高效的電源管理機(jī)制。
5)提供了安全機(jī)制。
6)更加易于使用。易于使用是所有USB標(biāo)準(zhǔn)共同的目標(biāo)，無線USB擺脫了線纜的束縛，增加了移動(dòng)性，更加易于使用。
無線USB應(yīng)用
無線USB技術(shù)可以催生出一些新的應(yīng)用，這些應(yīng)用反過來又會(huì)推動(dòng)無線USB技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與完善。
1 企業(yè)領(lǐng)域中的無線USB應(yīng)用
與傳統(tǒng)USB相比，在企業(yè)中部署無線USB的應(yīng)用無需繁瑣復(fù)雜的線纜連接，提供了一種省時(shí)、高效而且高速的互連方式，極大提高了企業(yè)人員的工作效率。歸納一下，在企業(yè)中，有一些無線USB的典型應(yīng)用：
1)專用的無線USB互連。
2)基于無線USB的移動(dòng)打印。
3)基于無線USB的PDA數(shù)據(jù)同步更新。
4)共享外部設(shè)備。
2 家庭網(wǎng)絡(luò)中的無線USB應(yīng)用
現(xiàn)代家庭使用的消費(fèi)電子產(chǎn)品，如數(shù)字影音設(shè)備、攝像設(shè)備、便攜計(jì)算機(jī)、PDA、MP3播放器、高清晰圖像顯示設(shè)備等正在向輕巧、便攜和移動(dòng)化的趨勢發(fā)展，這些分別具有較強(qiáng)的多媒體功能、攝像功能、顯示功能、打印功能以及播放功能的設(shè)備，依靠基于無線USB技術(shù)構(gòu)建的家庭網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)便捷快速的互連互通，從而提供出更為強(qiáng)大的家庭娛樂服務(wù)功能。
3 dua1-role無線USB設(shè)備帶來的新應(yīng)用
借鑒一種新的有線USB標(biāo)準(zhǔn)USB on-the-go的設(shè)計(jì)理念，無線USB定義了一種具有雙重身份的新設(shè)備類型：dual-role設(shè)備。該設(shè)備具有USB主機(jī)和USB設(shè)備雙重功能，既可以作為USB設(shè)備使用，與USB主機(jī)互連，也可以充當(dāng)USB主機(jī)，互接其它的USB設(shè)備。下面列舉了6種dual role設(shè)備的應(yīng)用場景：
1)數(shù)碼相機(jī)與打印機(jī)。
原本都只能充當(dāng)USB設(shè)備的數(shù)碼相機(jī)和打印機(jī)，必須通過USB主機(jī)的中繼才能完成兩者之間的數(shù)據(jù)傳輸和打印服務(wù)，低效而叉繁瑣?，F(xiàn)在數(shù)碼相機(jī)具有了USB主機(jī)和設(shè)備的雙重功能，就可以以USB主機(jī)的身份，直接與作為USB設(shè)備的打印機(jī)建立無線USB的連接，方便快捷的完成圖片的數(shù)據(jù)傳輸與打印。
2)MP3播放器與無線音箱。
具有雙重功能的MP3播放器，可以與就近的無線音箱建立無線USB連接，從而在最大限度使用MP3播放器便捷移動(dòng)性的同時(shí)，還能充分享受到高音質(zhì)、環(huán)繞立體聲設(shè)備播放出來的完美音樂。
3)數(shù)碼攝像機(jī)與DVD刻錄機(jī)。
數(shù)碼攝像機(jī)在增加了雙重功能之后，可以以USB主機(jī)的身份與充當(dāng)USB設(shè)備的DVD刻錄機(jī)建立無線USB連接，從而能夠方便快捷的將實(shí)時(shí)拍攝到的影像信息下載到DVD刻錄機(jī)上，完成重要影像資料的DVD光盤刻錄工作。
4)PC機(jī)與手機(jī)。
PC機(jī)作為USB主機(jī)，與充當(dāng)USB設(shè)備的手機(jī)建立無線USB連接，PC機(jī)上的相關(guān)數(shù)據(jù)，如日程表、聯(lián)系信息、音樂、圖片等都可以通過無線鏈路傳輸?shù)绞謾C(jī)上，實(shí)現(xiàn)資源共享利用。
5)影像存儲(chǔ)設(shè)備與影像播放設(shè)備。
影像存儲(chǔ)設(shè)備上能夠播放數(shù)小時(shí)的影像資料可以通過無線USB連接，在幾分鐘內(nèi)傳輸?shù)接跋癫シ旁O(shè)備上，上下班路上、工作閑暇、午間休息、等車，任何時(shí)候都可以打開影像播放設(shè)備，觀看下載的新聞、電影以及體育比賽實(shí)況。
6)PDA與大容量存儲(chǔ)設(shè)備。
PDA中通常會(huì)存儲(chǔ)一些重要信息，比如電話號(hào)碼、E-mail、日記、工作日志、便條以及各種工作文檔，可以通過無線USB連接至一些大容量的存儲(chǔ)設(shè)備，比如DVD刻錄機(jī)、Hash U盤等，完成重要信息的下載與保存。
前景
可以預(yù)見，隨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定完成，在Intel、微軟等業(yè)界領(lǐng)先公司的大力推廣下，無線USB技術(shù)在計(jì)算機(jī)、消費(fèi)電子、移動(dòng)通信、工業(yè)自動(dòng)化控制等眾多領(lǐng)域?qū)?huì)得到快速應(yīng)用與發(fā)展。
擁抱無線USB
作者：茉茉
ＵＳＢ是一種神奇的接口，它使用簡單、操作方便、應(yīng)用面廣、兼容性強(qiáng)，幾乎所有電腦都已配備了ＵＳＢ接口，而幾乎所有外設(shè)也均有ＵＳＢ型的產(chǎn)品，可以說ＵＳＢ的問世，是個(gè)人電腦端口發(fā)展的一個(gè)里程碑。不過，ＵＳＢ接口同樣存在著其他接口無法避免的問題，這就是必須借助線纜傳輸。當(dāng)你的ＵＳＢ設(shè)備越來越多時(shí)，你的桌面也將越來越凌亂?，F(xiàn)在，基于ＵＷＢ超寬帶技術(shù)的無線ＵＳＢ即將問世，屆時(shí)不僅僅是ＰＣ，就連各種采用ＵＳＢ接口的外設(shè)也能搭乘“無線”的快車，在應(yīng)用方式和應(yīng)用范圍上發(fā)生革命性變化，下面就讓我們一同來領(lǐng)略無線ＵＳＢ的神奇。 概念介紹 與WLAN、GPRS等無線傳輸技術(shù)不同的是，無線USB并非使用常規(guī)的無線電波作為數(shù)據(jù)載體，而是采用與軍用雷達(dá)相似的脈沖電波，這種數(shù)據(jù)的無線傳輸技術(shù)就是超帶寬技術(shù)(Ultra WideBand)，簡稱UWB。 超帶寬技術(shù)最早源于上個(gè)世紀(jì)60年代，應(yīng)用方向主要是軍用雷達(dá)系統(tǒng)。直到90年代中期，美國FCC(美國聯(lián)邦通信委員會(huì))才開始對超帶寬技術(shù)民用化引發(fā)的問題想外界征詢意見，盡管當(dāng)時(shí)美國軍方和航空界擔(dān)心該技術(shù)商業(yè)/民用化后可能對雷達(dá)造成干擾而不予支持，但在商業(yè)界強(qiáng)大的需求意愿前，F(xiàn)CC終于在2002年2月14做出妥協(xié)，正式解除超帶寬民用的禁令。不過為避免對雷達(dá)造成干擾，F(xiàn)CC對民用超帶寬技術(shù)的脈沖發(fā)射功率和應(yīng)用范圍作了嚴(yán)格限定。 正如前文所述，常規(guī)無線通訊技術(shù)均以連續(xù)性的正弦無線電波作為數(shù)據(jù)載波，二進(jìn)制形式的數(shù)據(jù)則以某種調(diào)制方式加載在這些正弦波上，我們熟悉的802.11系列無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙、802.16等無線技術(shù)均如此。對這類正弦波而言，數(shù)據(jù)傳輸率的快慢主要取決于載波頻率、頻譜帶寬以及作用的信號(hào)調(diào)制技術(shù)。出于無線電頻譜資源的限制，這類無線技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)480Mbps甚至更高的數(shù)據(jù)傳輸率。然而超帶寬技術(shù)則不同，它使用的并非連續(xù)的正弦波而是短脈沖信號(hào)。所謂脈沖，是指產(chǎn)生和消失時(shí)間極短的瞬時(shí)電流，電波為間隔性的尖波型，其產(chǎn)生和消失的時(shí)間可達(dá)微秒甚至納秒級，換言之，超帶寬技術(shù)每秒就能發(fā)送多達(dá)10億個(gè)脈沖信號(hào)，從而大幅度提升數(shù)據(jù)傳輸率。 由于超帶寬技術(shù)無需擔(dān)心無線頻譜資源的占用問題，因此理論上其帶寬是無限的。目前FCC已開放了3.1~10.6GHz頻段，其跨度所帶來的數(shù)據(jù)傳輸能力已足夠USB、IEEE 1394等接口使用。另外，超帶寬技術(shù)的工作功率也比較低，不僅非常適合筆記本電腦等移動(dòng)設(shè)備，而且也不會(huì)干擾手機(jī)信號(hào)或電臺(tái)廣播信號(hào)。相反，許多WLAN的用戶到是經(jīng)常為802.11b/g無線局域網(wǎng)與無繩電話的沖突而煩惱(二者均工作在2.4GHz頻段)。
無線ＵＳＢ的應(yīng)用范圍 解析無線ＵＳＢ 作為一種新型的無線傳輸技術(shù)，無線USB極大的方便了用戶操作和使用USB設(shè)備。試想，當(dāng)你想把U盤中的數(shù)據(jù)拷入電腦中時(shí)，你不必把U盤從褲兜中的鑰匙串上摘下插入電腦USB接口即可訪問、傳輸數(shù)據(jù)；你也不必再彎腰，繞到機(jī)箱背后尋找USB口。當(dāng)然，無線USB的魅力不僅僅是從有線變?yōu)闊o線這么簡單，它在其他方面的革新同樣為我們帶來了驚喜。 眾所周知，目前主流PC所提供的USB 2.0接口數(shù)非常有限，如果你使用臺(tái)式機(jī)，那么最多可以看到8個(gè)接口(背面6個(gè)、前置2個(gè))，若要連接更多設(shè)備就不得不借助USB HUB。而在無線USB系統(tǒng)中，HUB的概念是不存在的，系統(tǒng)只要有一個(gè)無線USB控制器便可同時(shí)與多個(gè)設(shè)備通信，其定義和功能與WLAN中的無線AP(無線訪問點(diǎn))非常相似。理論上，無線USB最多可支持127個(gè)設(shè)備同時(shí)接入，這是一個(gè)相當(dāng)驚人的數(shù)字，是傳統(tǒng)有線USB需要串聯(lián)20個(gè)USB HUB才能達(dá)到的數(shù)字。
無線ＵＳＢ結(jié)構(gòu)圖 應(yīng)用模型多樣化 傳統(tǒng)的USB總線必須以PC為中心，屬于主/從通信架構(gòu)而非對等架構(gòu)。換言之，你可以將移動(dòng)硬盤與PC連接，但別指望掌上電腦與MP3播放器、刻錄機(jī)等設(shè)備直接連接。然而無線USB就可以，它改變了以PC為中心的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，采用對等的設(shè)備結(jié)構(gòu)，并在每個(gè)無線USB設(shè)備中集成擁有完整的數(shù)據(jù)發(fā)送/接受功能的控制芯片，在芯片高集成度的今天，這種方案實(shí)現(xiàn)起來并不困難，成本也不會(huì)太高。 上圖列出了無線USB的應(yīng)用范圍，可以看到它的應(yīng)用模型已趨向多樣化，幾乎達(dá)到“無所不能”的地步。 除了以PC為中心的傳統(tǒng)應(yīng)用外，你可以將任何一個(gè)品牌的數(shù)碼相機(jī)與其他任何一個(gè)品牌的打印機(jī)連接打印照片，或是讓MP3播放器中的音樂直接在無線USB音箱中播放，又或者讓無線USB鼠標(biāo)獲得完全等同于有線USB鼠標(biāo)的靈敏度和精確度等等。此時(shí)此刻的無線USB早已脫離了傳統(tǒng)USB的局限性，以趕超藍(lán)牙技術(shù)的便攜性和媲美有線USB的高速走進(jìn)我們的生活。 除了便攜和高速的特性外，超低的功耗也是無線USB技術(shù)的一大優(yōu)點(diǎn)。在沒有數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)時(shí)，設(shè)備之間不會(huì)發(fā)送脈沖電波，只有在需要傳輸數(shù)據(jù)之時(shí)雙方才會(huì)建立練習(xí)，從而大大節(jié)省了功耗；同時(shí)，無線USB的功耗僅僅為毫瓦級，不到目前WLAN、藍(lán)牙、紅外等無線傳輸技術(shù)的十分之一甚至百分之一，非常適合各種依托電池工作的移動(dòng)設(shè)備。 成本方面，無線USB脈沖電波傳輸數(shù)據(jù)的基本原理讓芯片設(shè)計(jì)顯得更加簡單，芯片內(nèi)只要有基本的脈沖發(fā)射/接收器及其相關(guān)的編碼/解碼電路即可，它會(huì)像現(xiàn)在有線USB設(shè)備中的控制芯片那樣小巧，能夠輕松的被集成在主板的芯片組或其他設(shè)備的控制芯片中。不難預(yù)見，一旦量產(chǎn)，無線USB的成本會(huì)相當(dāng)?shù)土?為了更好的推進(jìn)無線USB技術(shù)早日實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，Intel早在2004年春季IDF論壇上就宣布成立無線USB促進(jìn)聯(lián)盟(Wireless USB Promoter Group)，該聯(lián)盟的每位會(huì)員都被授權(quán)可制訂無線USB的詳細(xì)規(guī)格，并達(dá)成統(tǒng)一共識(shí)。目前的標(biāo)準(zhǔn)是將數(shù)據(jù)傳輸率定為480Mbps，也就是傳統(tǒng)有線USB的標(biāo)準(zhǔn)速率。 按照計(jì)劃，無線USB將在2005年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化，雖然我們現(xiàn)在還沒有看見相關(guān)產(chǎn)品上市，但可以肯定的是，它的腳步已越來越近了，畢竟WLAN的普及讓大家領(lǐng)會(huì)到無線的魅力，人們擺脫線纜束縛的欲望也越來越強(qiáng)烈。 毫無疑問，無線USB的到來意味著幾乎所有USB電子外設(shè)的一場革命，雖然我們無法斷言無線USB問世后，有線USB會(huì)從此一蹶不振或是走向沒落，但可以肯定是，無線USB終將稱為應(yīng)用的主流，因?yàn)闆]有人會(huì)拒絕更簡單、更便捷新技術(shù)。
無線USB傳輸技術(shù)探索
最近幾年各種數(shù)字電子機(jī)器採用2.45GHz與5GHz的WLAN(Wireless Local Area Net)，以及2.45GHz的藍(lán)芽(Bluetooth)進(jìn)行連接的情況相當(dāng)普遍，在此同時(shí)利用網(wǎng)路連結(jié)的電子設(shè)備，除了個(gè)人電腦(PC)與可攜帶資訊終端機(jī)(PDA)之外，甚至擴(kuò)展到影像、音響(AV: Audio Video)等領(lǐng)域，因此終端消費(fèi)者對無線通信技術(shù)要求更加多樣化?？梢灾г鲜鰰r(shí)代需求的無線通信技術(shù)之一，亦即UWB(Ultra Wide Band)通信技術(shù)立即成為注目的焦點(diǎn)，事實(shí)上頻寬介于3.1~10.6GHz的UWB通信技術(shù)，2002年2月獲得美國聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)正式承認(rèn)后，它的發(fā)展動(dòng)向一直是全球相關(guān)業(yè)者關(guān)心的話題。
雖然UWB屬于短距離通信技術(shù)，不過研究人員發(fā)現(xiàn)能夠應(yīng)用它的超頻寬進(jìn)行高速無線通信，例如一般家庭相當(dāng)普及的高速串行介面(serial interface)USB2.0(Universal Serial Bus)無線通信，就是該技術(shù)最典型的應(yīng)用例。
發(fā)展經(jīng)緯
圖1是各種無線通信速度與傳輸距離的比較。由于UWB的問世使得無線USB2.0可望實(shí)用化，例如國外無線通信業(yè)者曾經(jīng)透過USB IF(Implementers Forum)進(jìn)行無線USB標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。此外，2005年5月USB IF發(fā)表Rev1.0規(guī)范，該規(guī)范規(guī)定「無線化UWB無線通信技術(shù)，必需使用WiMeda Alliance標(biāo)準(zhǔn)化建構(gòu)的MAC(Media Access Control)層與物理層，同時(shí)USB IF還明確定義MAC層的上層為PAL(Protocol Adaptation Layer)」，一般認(rèn)為由于Rev1.0規(guī)范的問世，未來USB無線化后仍然能夠與目前USB2.0規(guī)范繼續(xù)維持相容性。
圖1 各種無線通信速度與傳輸距離的比較
圖2是無線USB的典型應(yīng)用例。事實(shí)上美國電氣電子技術(shù)者協(xié)會(huì)(IEEE)802.15作業(yè)分組(task group)3a(TG3a)，曾經(jīng)針對利用UWB進(jìn)行資料通信進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。圖3是UWB的Through put與通信距離的關(guān)系，由圖可知雖然UWB短距離時(shí)可以作高速通信，不過隨著距離的增加，它的Through put卻急遽下降。在IEEE的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)過程中，最后成為標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)候選者只剩UWB Forum推薦的DS-UWB(Direct Sequence UWB)方式，與WiMedia Alliance推薦的多頻道直交頻率多重分割(Multiband OFDM)兩種方式，不過IEEE認(rèn)為這兩種方式都無法持續(xù)獲得通信信任性，因此在2006年1月的IEEE會(huì)議中未將這兩種方式標(biāo)準(zhǔn)化，IEEE最后甚至決定解散802.15作業(yè)分組TG3a。
如上所述UWB標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)非常不順利，它與藍(lán)芽標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)遭遇的情況非常類似，亦即在市場上已經(jīng)充分獲得「事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)(de facto standard)」認(rèn)定的方式，最后都會(huì)成為公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，尤其是USB IF與1394 TA(Trade Association)已經(jīng)相繼明確表示支持WiMedia Alliance，這意味著USB IF認(rèn)定的無線USB制品，如果不採用WiMedia Alliance推薦的多頻道直交頻率多重分割(Multiband OFDM)方式，理論上就不能上市發(fā)表，換言之到此為止UWB標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)總算塵埃落定獲得正式承認(rèn)，上述Multiband OFDM方式可以實(shí)現(xiàn)距離3m時(shí)通訊速度為480Mbit/s，10m時(shí)通信速度為110Mbit/s的無線化USB2.0目的。
圖2 無線USB的應(yīng)用例
圖3 UWB的Through put與通信距離的關(guān)系
WiMedia Alliance主要任務(wù)是確保封裝后UWB機(jī)器之間相互連接性，依此制定業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的民間組織，它相當(dāng)于WLAN的Wi-Fi Alliance(聯(lián)盟)。該聯(lián)盟除了針對物理層與MAC層之外，同時(shí)還對無線USB、無線1394等高階層，以及「可以同時(shí)使用UWB資源的IP(Internet Protocol)網(wǎng)路與Conversion層」，進(jìn)行層的規(guī)范制定、相容性測試、認(rèn)證、標(biāo)志程序(logo program)等標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。圖4是典型UWB相關(guān)的protocol stack，由圖可知以WiMedia為準(zhǔn)則的物理層加上MAC層，一個(gè)無線模組除了無線USB以外，還可以同時(shí)作IP與藍(lán)芽等復(fù)數(shù)應(yīng)用。有關(guān)無線USB的標(biāo)志認(rèn)證，由于Wi-Fi Alliance充分提供物理層與MAC層的測試規(guī)范給USB IF，因此只要通過USB IF的標(biāo)志認(rèn)證程序，未來都可以獲得WiMedia水準(zhǔn)的相互連接性保證。
圖4 典型WWB相關(guān)的protocol stack
無線USB的架構(gòu)
有關(guān)USB2.0無線化的基本規(guī)格政策是「必需繼承現(xiàn)有的軟件資源環(huán)境」。此外基于現(xiàn)有的USB Host與USB元件(device)都能夠直接進(jìn)行無線化等考量，因此無線USB的架構(gòu)還充分導(dǎo)入Wire Adapter觀念。Wire Adapter觀念具體內(nèi)容，類似圖2的Host端的HWA(Host Wire Adapter)與元件端DWA(Device Wire Adapter，)，以USB2.0與UWB無線單元作物理介面時(shí)，基本上都必需使用Wire Adapter架構(gòu)。由圖2可知由于Wire Adapter被當(dāng)作假想U(xiǎn)SB主控制器(Host Controller)，所以Host端與元件端彼此都是獨(dú)立bus動(dòng)作。此外在USB2.0的介面，亦即EHCI(Enhanced Host Controller Interface)的Pipe概念，在Wire Adapter則被RPipe(Remote Pipe)新概念取代。
圖5是利用Wire Adapter建構(gòu)的USB元件的topology與Pipe的關(guān)系，如圖所示HWA驅(qū)動(dòng)器在USB host連接的HWA之間建構(gòu)Pipe；DWA驅(qū)動(dòng)器透過無線通信，在HWA-DWA之間建構(gòu)RPipe；USB class驅(qū)動(dòng)器則在USB元件之間建構(gòu)RPipe，(此USB元件系連接于DWA本身具備的USB hub上)，由此可知各種數(shù)字電子機(jī)器，彼此為了建構(gòu)假想性bus，因此必需使用Wire Adapter。
圖5 無線USB相關(guān)的protocol stack
圖6是支援無USB時(shí)，典型host端的stack圖。圖6的右側(cè)是能夠支援HWA與DWA的stack層，不過類似與PCI bus，亦即利用USB2.0以外的bus，與WiMedia、MAC層、物理層連接時(shí)，不需要導(dǎo)入HWA概念時(shí)，因此變成圖6的左側(cè)的架構(gòu)。
圖6 Wire Adapter可以建構(gòu)的USB Device topology
UWB的法制化
2002年2月FCC正式承認(rèn)UWB，ITU-R(International Telecommunication Union-Radio communication sector)調(diào)查小組(study group)1(SG1)TG 1/8的工作分組(working group)3(WG3)，在2005年10月正式提出電力mask的推薦案，該推薦案合併記載美國FCC案、歐洲CEPT案，以及日本等三種暫定電力mask，這三種暫定電力mask可以針對各國實(shí)際狀況進(jìn)行法制化作業(yè)，未來5GHz以下使用UWB時(shí)，過去承認(rèn)-43dBm/MHz的輸出，2006年2月的推薦案，基于可以在歐洲與日本地區(qū)使用等考量，因此要求裝設(shè)DAA(Detect and Avoid)。至于該DAA一旦檢測出有被干涉系統(tǒng)存在時(shí)必需設(shè)法迴避，不過如何檢測、迴避，不論是技術(shù)觀點(diǎn)或是基于維持各UWB相容性而制定的規(guī)范等觀點(diǎn)，一般認(rèn)為今后必需作進(jìn)一步的討論。
圖7是2006年2月日本、美國、歐洲地區(qū)的暫定電力mask；表1是無線USB使用的頻率范圍，表中的頻道群組(band group)是指無線USB形成一個(gè)網(wǎng)路時(shí)使用的頻道；頻道ID(Identification)是指某特定時(shí)間使用的頻率范圍(頻寬)。以2006年2月的時(shí)間點(diǎn)為例，目前若使用無線USB會(huì)發(fā)現(xiàn)還沒有日、美、歐三國完全共通的頻道群組。事實(shí)上使用頻道群組中某個(gè)特定頻道ID的頻率范圍，理論上可以利用無線USB進(jìn)行通信，不過基于便利性的考量，今后隨著無線USB使用普及化必需進(jìn)行各種檢討與改善。
圖7 UWB的暫定電力mask
此外為確保UWB的法制化與無線USB相互連接性，因此標(biāo)志程序扮演的角色越來越重要。有關(guān)UWB的法制化，如上所述2006年3月已經(jīng)分別在歐洲與日本進(jìn)行法制化作業(yè)，至于DAA標(biāo)準(zhǔn)化討論則積極展開中，一般認(rèn)為2006年以后WiMedia與USB IF會(huì)針對相容性測試、認(rèn)證，以及有關(guān)標(biāo)志程序的規(guī)格制定、相互連接性等測試設(shè)置專用場所。
結(jié)語
以上介紹無線USB技術(shù)動(dòng)向。一般認(rèn)為利用低消費(fèi)電力、低制作成本與高through put的UWB，使一般家庭也普遍使用的高速高速串行介面USB無線化，形成所謂的無線USB，可望獲得市場高度肯定，因此國外業(yè)者正積極開發(fā)無線USB應(yīng)用產(chǎn)品，試圖藉由無線USB開拓新的無線通信商機(jī)。
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http://itbbs-arch.pconline.com.cn/topic.jsp?tid=6369099小談無線USB技術(shù)
目前，USB技術(shù)已經(jīng)成為PC間普遍流行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，幾乎任何外設(shè)都能輕易用在PC上，只要用電纜一連就行了。如果我們設(shè)想一下，如果一個(gè)家庭的所有裝置，比如：打印機(jī)，掃描機(jī)，外接硬盤和數(shù)碼相機(jī)等等，都將沒有任何的電線直接連接到你電腦上。再來想像一下，如果整個(gè)的家庭娛樂中心的所有附件都將不需要一根電線就能夠連接?；蛘撸覀冊傧胂褚幌?，如果數(shù)碼照片不需要電線就可以接到照片打印機(jī)上，這該是多么方便、多么美好的事情。這樣的情景并不是夢想，而將會(huì)逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，這就是無線USB (WUSB)技術(shù)。
2004年Intel技術(shù)峰會(huì)(美國)上，WUSB促進(jìn)聯(lián)盟宣布成立，其目的就是讓USB用起來更簡單——去掉電纜。惠普、英特爾、微軟、NEC、飛利浦半導(dǎo)體、三星電子等都是這個(gè)團(tuán)體的成員。
WUSB的優(yōu)勢
◆方便、高速
已經(jīng)有了藍(lán)牙和各種版本的802.11，為什么還需要另一種無線技術(shù)？就無線發(fā)送數(shù)據(jù)和文件而言，藍(lán)牙和802.11確實(shí)很好，但是在傳輸一些很大的文件如音頻和視頻文件時(shí)帶寬可能還不夠，傳輸速率高達(dá)480Mbps的WUSB就不存在這個(gè)問題。
WUSB與有線的USB 2.0設(shè)備間高速傳輸規(guī)格維持一致，從這方面來看， WUSB技術(shù)在很多方面都可以從比較成熟的高速USB上移植過來，能與幾乎無處不在的有線USB兼容，與有線USB的工作方式一樣，以點(diǎn)對點(diǎn)方式互相連接。WUSB還允許多個(gè)電子產(chǎn)品同時(shí)進(jìn)行無線傳輸。它能以無線方式把多達(dá)127個(gè)裝置連接到主機(jī)（通常是一臺(tái)PC）上，其中每個(gè)裝置都有自己的時(shí)間段來傳輸信息（圖1 WUSB拓?fù)洌?。即使是在共享WUSB的480Mbps傳輸帶寬時(shí)，仍然可以有數(shù)個(gè)裝置同時(shí)工作，并保持很快的數(shù)據(jù)傳輸速率。
圖1
采用即將出臺(tái)的WUSB規(guī)范，某些裝置甚至無需PC主機(jī)就可以相互連接，這與現(xiàn)在的直聯(lián)打?。≒ictBridge）規(guī)范非常相似。某些裝置可以具有有限的主機(jī)能力，從而可以直接連接。例如，數(shù)字相機(jī)就可以直接連接到打印機(jī)上而不再需要PC作為中介。
◆低功耗
低功率傳輸意味著低功耗，因此WUSB產(chǎn)品非常省電。WUSB比802.11（Wi-Fi）裝置耗用功率低得多，這主要是因?yàn)槠渥畲蠊ぷ鞣秶群笳咝〉枚?。因此WUSB裝置可以有很多休眠時(shí)間。與藍(lán)牙產(chǎn)品的無線部分相比，MP3播放器中的無線USB單元可使電池使用時(shí)間長出好幾倍。
超寬帶低功率輸出的另一個(gè)好處是有助于保持WUSB裝置不對其他電子產(chǎn)品產(chǎn)生電子干擾。因?yàn)閁WB無線單元輻射的功率不比電子產(chǎn)品通常輻射的噪聲高，因此干擾只在非常近，比如幾英寸的距離上才顯現(xiàn)出來。
◆安全性
WUSB傳輸在10米范圍內(nèi)可以輕易竊聽，因此需要一種安全措施來確保特定WUSB裝置只連接到想要連接的主機(jī)上。例如，如果把采用WUSB的MP3播放器帶到公司中，它可能"聽到"附近有很多PC，為了確保與自己的PC連接，必須讓這個(gè)MP3播放器與自己的PC產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。WUSB裝置的安全和有線的USB是一樣的，在訪問之前，主機(jī)會(huì)判斷合適的設(shè)備并且加以驗(yàn)證。無線裝置和有線的不一樣，在裝置互連時(shí)，人們并不能感覺到連接的存在。其實(shí)和有線的USB一樣，無線的WUSB也會(huì)提供一些密碼保護(hù)等高度的安全手段，最大限度保證使用者的數(shù)據(jù)安全。
◆低成本
目前已正在開發(fā)的更新的WUSB芯片價(jià)格有可能很低。一方面，它們發(fā)射功率很低，因此可以去掉一些電路，如功率放大器。它們還可以完全在CMOS中實(shí)現(xiàn)。新WUSB芯片的多功能性還可能使新產(chǎn)品降低成本。例如，給一臺(tái)PC添加一個(gè)WUSB端口，就可同時(shí)連接所有電子產(chǎn)品，而就有線USB連接而言，每個(gè)連接都需要一個(gè)獨(dú)立端口。
WUSB的應(yīng)用
隨著個(gè)人電腦的普及和增長，以及消費(fèi)電子短距離交流的普及，紅外線、無線電、藍(lán)牙、IEEE802.11等標(biāo)準(zhǔn)的無線標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。消費(fèi)電子的使用環(huán)境中（圖2），如果WUSB主機(jī)可以合理分配不同設(shè)備所占用的傳輸帶寬，那么就能提高WUSB應(yīng)用的意義。
圖2
例如：高分辨率電視使用3到7 Mbps的傳輸速率，HDTV則采用19到24Mbps的傳輸速率。和WUSB 480Mbps的帶寬相比，WUSB可以管理好幾個(gè)這樣的高速數(shù)據(jù)流。主機(jī)的緩沖可以有效的管理多個(gè)數(shù)據(jù)傳輸，為每個(gè)傳輸分配內(nèi)容和帶寬，為所有的使用者提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸管理和分配。
WUSB的未來
Intel相信WUSB芯片將會(huì)被植入到許多產(chǎn)品中，在眾多移動(dòng)終端中發(fā)揮作用。未來，WUSB將會(huì)向整合的方向發(fā)展，變成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)芯片組的一部分。如同有線的USB技術(shù)一樣，無線的WUSB將會(huì)提供一些USB所不能提供的功能。同時(shí)，工業(yè)上也在開發(fā)WUSB產(chǎn)品，為消費(fèi)者提供更好的方便性和移動(dòng)性。
WUSB何時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)，到目前還是一個(gè)未知之?dāng)?shù)。但對于一個(gè)用戶來說，WUSB的實(shí)現(xiàn)將把他們的生活全面帶進(jìn)無線環(huán)境當(dāng)中。除了免除布線的麻煩之外，WUSB的傳輸距離(10米內(nèi)保持高速)似乎也能保證大部分家庭用戶的需要，但卻未必滿足辦公室環(huán)境的應(yīng)用。
WUSB就像當(dāng)初USB接口的設(shè)計(jì)思想那樣，保證電腦以外的設(shè)備，包括電腦外設(shè)、電子消費(fèi)設(shè)備、甚至未來的家庭影音設(shè)備，能夠與電腦保持良好的兼容性。愿我們在不久的日子里，生活在無拘無束的無線環(huán)境里。
