IT История

Провода отступают по всем фронтам - так можно охарактеризовать современный этап развития компьютерных технологий, который многими специалистами признается как переходный перед новой эрой ПК.

Беспроводные стандарты, изначально появившиеся как отдельные, отчужденные, но перспективные разработки, использовавшиеся в основном в мобильных устройствах, постепенно стали вытеснять кабельные локальные сети. Затем, с обретением широкополосности , они двинулись на рынок провайдерских услуг, решая проблему последней мили. И вот теперь, что вполне логично, беспроводные стандарты стремятся вступить в конкуренцию с промышленными интерфейсами, провоцируя очередную разъемно-интерфейсную революцию. В данном обзоре речь пойдет о флагмане этого движения - технологии Wireless USB.

Концепция

Само по себе название Wireless USB выглядит и звучит настолько гармонично и естественно, будто технология эта существует уже очень давно, однако на самом деле концепция нового стандарта была предложена лишь чуть более года назад.

В самом деле, кому как не USB среди всех прочих интерфейсов становиться беспроводным - универсальнее не придумаешь! На пару с FireWire эти два стандарта отправили на пенсию последовательные и параллельные интерфейсы - пресловутые LPT и COM. В дуэли друг с другом, казалось бы, должен взять верх именно FireWire - в отличие от USB он не страдает склонностью к иерархической топологии, а потенциальная пропускная способность достигает 800 Мбит/с (IEEE1394b). Все что может противопоставить ему шина USB - это 480 Мбит/с (USB 2.0) и расширение On-The-Go для организации одноранговых соединений без центрального хоста (функции хоста берет на себя одно из устройств). Однако популярность, а точнее, доступность и распространенность USB-портов и USB-устройств превратило более медленный интерфейс в стандарт де-факто для обеспечения проводной коммуникации между различными видами персональных цифровых устройств. Возможно, именно поэтому новый беспроводной интерфейс было решено назвать Wireless USB - не столько из-за технологического сходства, сколько из-за раскрученности соответствующей аббревиатуры для простоты его последующего продвижения и популяризации. Сегодня уже никому не надо объяснять преимущества жизни без проводов , и на общем фоне появление Wireless USB выглядит вполне логично. Однако возникает вопрос: зачем было изобретать велосипед, если и так уже существует ряд беспроводных стандартов разной дальности действия?

Взять хотя бы Bluetooth. В текущем году было анонсировано множество новинок с поддержкой спецификации Bluetooth версии 2.0, обладающей пиковой пропускной способностью 3 Мбит/с, а дальность действия возросла с 10 до 100 метров. Эврика! Но нет - ширина канала Bluetooth делает невозможным применение этого радиоинтерфейса в определенных, достаточно распространенных случаях. Сказывается нехватка производительности. Что же до Wi-Fi, то эта группа беспроводных интерфейсов изначально разрабатывалась под цели и проблемы, связанные с построением LAN, тогда как круг задач интерфейса USB ограничивается организацией соединения типа точка-точка между двумя устройствами.

А теперь давайте представим себе, что все множество устройств в вашем доме или офисе - принтер, сканер, цифровую камеру, mp3-плеер, ноутбук, наушники, колонки и многое другое - можно подключать к настольному компьютеру без необходимости использования проводов. При этом некоторые операции, вроде отправки фотографий на печать прямо на принтер с фотокамеры неплохо было бы осуществлять вообще без участия ПК. Удобно? Бесспорно. Во многом именно для этого и была начата разработка нового стандарта, который получил название Wireless USB (WUSB). Идея, заложенная в его основу, проста: интерфейс должен поддерживать ту же архитектуру и модель использования, что и проводной USB, а его применение должно ускорить водворение в жизнь других глобальных концепций - Цифрового дома и Цифрового офиса .

Процесс разработки

Впервые всенародно о начале коллегиальной работы над Wireless USB было объявлено весной 2004 года в ходе очередного Форума Intel для разработчиков в США. Именно тогда компьютерной общественности был представлен новый альянс - Wireless USB Promoter Group, в состав которого вошли Intel, HP, Microsoft, NEC, Philips, Samsung и Agere Systems. В данном случае роль Intel трудно переоценить - благодаря активности вендора удалось собрать воедино разработки двух разобщенных альянсов, ранее работавших параллельными курсами независимо друг от друга. Речь идет о MultiBand OFDM Alliance (MBOA) и WiMedia Alliance.

Оба отраслевых объединения, в состав которых входили известнейшие производители, занимались одной и той же проблемой - разработкой стандарта IEEE 802.15.3a, то есть UWB. Усилия WiMedia Alliance в большей степени были направлены в программное русло (Protocol Abstraction Layer - PAL), тогда как участники MBOA корпели над спецификациями MAC-контроллеров и PHY-чипов. В результате успешного слияния и образования Wireless USB Promoter Group события стали разворачиваться интенсивней, и весной 2004 года была представлена концепция Wireless USB. Стандарт поддерживал пропускную способность 480 Мбит/с и был основан на модели использования проводного USB. В целом же, разговор на весеннем IDF шел больше не о спецификациях нового стандарта, а о его потенциальных преимуществах и недостатках.

В сентябре 2004 года в ходе IDF Fall 2004 в Сан-Франциско представители Intel и Wireless USB Promoter Group делились своими достижениями в области разработки WUSB. Тогда же была продемонстрирована спецификация Wireless USB версии 0.7, которая подразумевала радиус действия интерфейса 3 метра и поддерживала скорость обмена данных от 55 Мбит/с до 480 Мбит/с, в зависимости от расстояния между хостом и устройством и ряда характеристик окружающей среды. Тогда же была озвучена совместимость спецификаций Wireless USB и Ultra-WideBand (сверхширокополосных сетей). Позднее появилась более совершенная версия WUSB 0.95, и, наконец, весной текущего года, в конце мая, вновь в Сан-Франциско на специально организованной конференции Wireless USB Developers Conference разработчики представили релиз спецификаций WUSB за номером 1.0. Ее подробное описание было адресовано производителям аппаратных средств и любопытным пользователям, а также передано в конструкторский форум USB для тестирования, сертификации и лицензирования фирменного логотипа.

Описание стандарта

Текущая спецификация WUSB включает в себя поддержку радиуса действия беспроводного интерфейса до 10 метров и пропускной способности до 480 Мбит/с. Впрочем, 480 Мбит/с - это лишь отправная точка. Планируется, что в самом ближайшем будущем прототипы WUSB-устройств будут поддерживать пропускную способность до 1 Гбит/с. Интерфейс будет обеспечивать передачу емкого мультимедийного контента, включая аудио и видео, и поддерживать высокие объемы потокового трафика (изохронную передачу). Топология коммуникаций посредством Wireless USB основана на архитектуре point-to-point ( точка-точка ) - соединение между так называемым хостом и подключенным к нему устройством. Концентратор и радиальные линии являются базовыми элементами инфраструктуры WUSB. Хост выступает в роли инициатора обмена данными между подключенными к нему устройствами. Для этого он выделяет каждому из них свой временной интервал и соответствующую полосу пропускания. На роль хоста, как нельзя кстати, подходят персональные компьютеры и ноутбуки. Соединенные вместе хост и логически подключенные к нему устройства в количестве не более 127 штук образуют так называемые кластеры. Сосуществуя в ограниченном пространстве, кластеры могут работать вместе, благодаря минимальному воздействию помехами друг на друга. Это преимущество открывает возможность использования данного стандарта в бытовых условиях (дом, офис).

Топология WUSB поддерживает модель двойного применения, позволяя мобильным устройствам использовать сервисы головного хоста (например, принтеры, или средства визуализации), а также получать доступ к информации и ресурсам за пределами одного кластера, в случае если несколько кластеров функционируют в одной зоне действия WUSB. Это станет возможным при использовании нового класса WUSB-устройств, которые смогут обеспечивать функции хоста в ограниченном объеме (по аналогии с технологией USB On-The-Go).

Для обмена данными между кластерами необходимо использовать специальный хост и сопутствующие решения. Помимо поддержки самого WUSB, устройства должны обладать обратной совместимостью с проводной технологией USB. Это необходимо для обеспечения моста между двумя группами устройств USB и WUSB, поскольку переход с USB на WUSB должен происходить безболезненно. Впрочем, темпы распространения WUSB-устройств будут также зависеть от их розничных цен.

Одной из ключевых задач, стоящей перед разработчиками WUSB, является потребляемая мощность радиосистемы, требования к которой весьма строги. Ее уровень для типичного КПК без осуществления радиодоступа составляет от 250 до 400 мВт, а для сотового телефона - 200-300 мВт (в зоне действия базовой сети сотовой связи). Потребляемая мощность WUSB должна с минимальными допущениями соответствовать показателям уже существующих беспроводных технологий - допустимый уровень ограничен значением 300 мВт, которое со временем планируется снизить до 100 мВт.

Уровень безопасности соединения посредством WUSB сопоставим с аналогичным показателем проводной USB. Алгоритмы аутентификации реализованы в устройствах на аппаратном уровне, а шифрование и другие, более сложные механизмы защиты воплощаются в ПО. При этом уровень нагрузки на железо при использовании средств безопасности будет минимальным и не должен сказываться на производительности устройств.

Немаловажным моментом является также простота организации подключений посредством Wireless USB. Согласно концепции включи и пользуйся , беспроводное WUSB-устройство должно производить автоматическую установку необходимых для работы драйверов, подключения функций безопасности и установления соединения с совместимой системой/хостом.

Спектр устройств, в которых планируется активно задействовать стандарт Wireless USB, необычайно широк. Уже сегодня основной список включает в себя следующие позиции:

- Entertainment PC (развлекательные мультимедийные центры на базе ПК);
- цифровые фото - и видеокамеры;
- телевизоры с поддержкой HDTV;
- MP3-проигрыватели;
- внешние HDD и оптические накопители DVD-RW/CD-RW;
- игровые и TV-приставки;
- КПК и ноутбуки;
- сотовые телефоны, смартфоны и коммуникаторы;
- персональные мультимедийные плееры;
- принтеры;
- сканеры;
- видеопроекторы;
- наушники и колонки.

Перспективы

Будущее технологии Wireless USB находится в руках производителей конечных устройств. Как и любая другая массовая разработка, она поначалу должна быть реализована в отдельных компонентах: встраиваемых решениях, платах-расширениях для ПК, внешних адаптерах и т.д. Первая волна подобных устройств послужит демонстрацией возможностей технологии и подтолкнет игроков рынка бытовой и персональной цифровой техники к ее дальнейшему применению.

Впрочем, несмотря на существование четкой спецификации, не стоит рассчитывать на то, что процесс массового распространения WUSB будет происходить быстро. Это сможет случиться лишь тогда, когда WUSB станет стандартным составным элементом каждого набора полупроводниковых микросхем для любого вида популярных устройств.

В качестве побочных эффектов популяризации Wireless USB можно предполагать окончательное вытеснение стандарта Bluetooth в нишу гарнитур для сотовых телефонов и КПК, а также обострение конкуренции с некоторыми специфическими цифровыми интерфейсами (AV, DVI, HDMI и пр.)