Интерфейс Wireless USB

Министерство образования и  науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

«Владимирский государственный университет 

имени Александра Григорьевича и Николая  Григорьевича Столетовых»

(ВлГУ)

 

Кафедра «Вычислительная техника»

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

по  дисциплине:

«ЭВМ и ПУ»

на  тему:

«Интерфейс Wireless USB»

 

 

 

 

 

Выполнил:

ст. гр. ВТс-211

Шапошников А.В.

 

Принял:

Быков В.И.

 

 

 

 

 

 

Владимир 2013 
Содержание

 

Введение

USB

Беспроводные (Wireless) технологии

Ultra-Wideband

Wireless USB

Список  использованных источников

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

6

7

10

12

20

 

 

 

Введение

 

Особое  внимание во всем мире сегодня уделяется  внедрению беспроводных технологий связи и интерфейсов, которые  приобретают все большую популярность у пользователей, стремящихся к  мобильности [ 1 ].

Технология Bluetooth применяется в первую очередь в качестве беспроводной гарнитуры мобильных телефонов. Wi-Fi решает по большей части сетевые задачи и используется для обслуживания абонентов широкополосного беспроводного доступа на последней миле при выходе в Интернет, а технология WiMax будет предоставлять широкополосный беспроводной доступ вне зоны прямой видимости между антеннами абонентской и базовой станций, только гораздо быстрее.

Между тем остался как бы на обочине сектор локальных компьютерных интерфейсов – всего того, что работает на расстоянии нескольких метров и обеспечивает обмен данными и/или связь всевозможной электроники с периферией или друг с другом.

Беспроводной  инфракрасный интерфейс IrDA тихо ушел в прошлое вместе с портами COM и LPT, так и не получив широкого признания, а технология Bluetooth, в силу ограниченного быстродействия и проблем с совместимостью, в этом плане не оправдала ожиданий.

В области  проводных компьютерных интерфейсов  все большую популярность набирает USB, который многие компьютерные эксперты характеризуют не иначе как самый  успешный интерфейс в истории  персональных компьютеров. Это самый  универсальный, удобный и востребованный интерфейс, который используются сегодня  для подключения и мышей, и  клавиатур, и принтеров, и жестких  дисков, и DVD-приводов, и прочей компьютерной периферии. Так, согласно оценкам экспертов, сегодня в мире используются около 3 млрд. портов USB и в ближайшие  два-три года к ним прибавятся еще 3-4 млрд. Столь внушительный успех  заставил задуматься о перенесении  стандарта USB и в мир беспроводных технологий. Идея, касающаяся избавления привычного интерфейса USB от проводов в свете модной сегодня мобильности выглядит вполне закономерной и обоснованной. Ведь даже если самые прогрессивные проводные шины в настоящее время попадают под влияние моды на «отрезание проводов», то почему бы не убрать и все остальные провода у наших компьютеров?

К тому же помимо сектора локальных интерфейсов, обеспечивающих обмен данными и/или  связь всевозможной электроники  с периферией или друг с другом, у беспроводного Wireless USB есть еще одна важная миссия, с которой не под силу справиться ни Bluetooth, ни Wi-Fi, ни даже WiMax. Речь идет о так называемой «концепции цифрового дома», для реализации которой понадобится удобная, надежная и при этом недорогая инфраструктура с высокой пропускной способностью. Потребность в новой технологии обусловлена проникновением беспроводных идей в мир бытовой электроники. Передача цифровых аудио и видеопотоков между многочисленными устройствами, формирующими среду цифрового дома, требует огромной пропускной способности. Ни технология Bluetooth (максимальная скорость которой 1 Мбит/c), ни Wi-Fi (до 54 Мбит/c) обеспечить ее не в состоянии, да и не приспособлены они для одновременной транспортировки нескольких высокоскоростных потоков на небольшие расстояния в условиях жестких ограничений на излучаемую мощность.

Wireless USB благодаря своим техническим характеристикам и архитектурным особенностям позволит домашним пользователям объединить в домашней сети всю мультимедийную аппаратуру и бытовую технику (рисунок 1).

В функциональном отношении устройства с интерфейсом  Wireless USB должны унаследовать от своих проводных аналогов все их преимущества (включая высокую скорость обмена до 480 Мбит/с версии USB 2.0) и добавить к ним еще одно ценное качество – полное отсутствие проводов, а следовательно, высокую мобильность.

 

Рисунок 1 –  Концепция цифрового дома

 

Все более  широкое использование цифрового  контента, с которым сегодня имеют  дело персональные компьютеры, устройства бытовой электроники и мобильные  коммуникационные устройства, потребовало  единого стандартного средства соединения, которое поддерживало бы происходящий сегодня процесс конвергенции названных  областей. Постепенный переход к  удобной беспроводной доставке цифровой информации создает предпосылки  для создания единого стандартизованного беспроводного средства подключения, которое могло бы использоваться всеми тремя типами устройств. В  частности, для сектора бытовой  электроники требуется высокоскоростной беспроводной интерфейс. Модель использования, характерная для этого сектора (рисунок 1), будет ориентирована на доставку потокового медиаконтента с применением, как правило, алгоритмов сжатия информации.

 

 

USB

 

USB (Universal Serial Bus) – последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике [ 2 ].

Разработка  спецификаций на шину USB производится в рамках международной некоммерческой организации USB Implementers Forum (USB-IF), объединяющей разработчиков и производителей оборудования с шиной USB.

Первые  спецификации для USB 1.0 были представлены в 1994-1995 годах. USB стал «общим знаменателем» под тремя не связанными друг с другом стремлениями разных компаний: расширение функциональности компьютера, подключение к компьютеру мобильного телефона, простота для пользователя.

Спецификация USB 2.0 была опубликована в 2000 году. USB 2.0 является обратно совместимой со всеми предыдущими версиями USB.

В середине 2000 годов BIOS компьютеров массового сегмента начали поддерживать USB. Это позволило загружаться с флэш-дисков, например, для переустановки ОС, пропала надобность в PS/2-клавиатуре, LPT- и COM-портах.

Структура разъёма USB представлена на рисунке 2.

 

Рисунок 2 – Структура разъёма USB

Для подключения  периферийных устройств к шине USB используется четырёхпроводный кабель, при этом два провода (витая пара) в дифференциальном включении используются для приёма и передачи данных, а два провода – для питания периферийного устройства. Благодаря встроенным линиям питания USB позволяет подключать периферийные устройства без собственного источника питания [ 3 ].

 

Беспроводные (Wireless) технологии

 

Беспроводные  технологии – подкласс информационных технологий, служат для передачи информации на расстояние между двумя и более точками, не требуя проводной связи. Для передачи информации может использоваться инфракрасное излучение, радиоволны, оптическое или лазерное излучение [ 4 ].

В настоящее  время существует множество беспроводных технологий. Наиболее известными пользователям по их маркетинговым названиям являются WiMAX, Wi-Fi, Bluetooth и Wireless USB. Каждая технология обладает определёнными характеристиками, которые определяют её область применения.

Существуют  различные подходы к классификации беспроводных технологий.

По дальности  действия различают (рисунок 3):

• беспроводные персональные сети WPAN – Wireless Personal Area Networks (Bluetooth, Wireless USB, NFC);
• беспроводные локальные сети WLAN – Wireless Local Area Networks (Wi-Fi);
• беспроводные сети масштаба города WMAN – Wireless Metropolitan Area Networks (WiMAX);

 

• беспроводные глобальные сети WWAN – Wireless Wide Area Network (CSD, GPRS,EDGE, EV-DO, HSPA).

 

Рисунок 3 – Классификация сетей по дальности

 

Кратким, но ёмким способом классификации  может служить одновременное  отображение двух наиболее существенных характеристик беспроводных технологий на двух осях: максимальная скорость передачи информации и максимальное расстояние.

 

Отличия проводных и беспроводных технологий передачи данных представлены в таблице 1.

 

Таблица 1 –  Отличия проводных и беспроводных технологий

Характеристика	Проводные технологии	Беспроводные технологии
Среда передачи	Кабель (медный, оптический)	Кабель не требуется, передача при  помощи электромагнитных волн
Мобильность абонентов	Не обеспечивается	Может быть обеспечена

 

Беспроводные  локальные сети все больше и больше приобретают популярность среди  пользователей. В течение нескольких лет они проходили процесс  стандартизации, повышалась скорость передачи данных, цена становилась  доступнее. Сегодня беспроводные сети позволяют предоставить подключение  пользователей там, где затруднено кабельное подключение или необходима полная мобильность. При этом беспроводные сети взаимодействуют с проводными сетями. В настоящее время необходимо принимать во внимание беспроводные решения при проектировании любых сетей – от малого офиса до предприятия. Это, возможно, сэкономит и средства и трудозатраты и время [ 5 ]. 

 

 

Ultra-Wideband

 

Платформа Wireless USB является развитием технологии Ultra-Wideband (UWB).

Основная  идея UWB, давшая название данной технологии, базируется на ширине доступной полосы спектра, которая составляет не менее 25% величины центральной частоты  сигнала либо больше 500 МГц. В этом отношении UWB принципиально отличается от так называемых узкополосных технологий (при всей условности данного термина) – там ширина полосы не превышает 10% от центрального номинала, а на практике оказывается еще меньше (например, в сетях 802.11b, использующих диапазон 2,4 ГГц, ширина канала составляет всего 22 МГц). Применение сверхширокого частотного диапазона позволяет значительно увеличить пропускную способность при крайне низкой излучаемой мощности, и это является ключевым моментом для построения персональных беспроводных сетей (правда, малая мощность существенно ограничивает дальность такой связи). Первоначально планировалось довести дальность передачи по UWB до 1-2 км, но в конце концов дело ограничилось лишь несколькими метрами и дальнейшее развитие этой технологии застопорилось.

А поскольку  понятно, что для использования  в секторе локальных интерфейсов  километровой дальности и не нужно, то технологии UWB как нельзя лучше  подошли к использованию в  Wireless USB. Малый радиус действия передающего UWB-оборудования позволяет повторно задействовать одну и ту же область частотного спектра, поэтому устройства, расположенные в соседних помещениях и относящиеся к разным кластерам (совокупность устройств, непосредственно обменивающихся трафиком), могут передавать данные по одному каналу и при этом не мешать друг другу. Кроме того, использование сверхширокополосного сигнала означает, что даже в одном помещении несколько кластеров UWB могут функционировать одновременно, почти не создавая помех ни друг другу, ни иным устройствам. Сверхширокополосный сигнал UWB как бы размазывается в виде своеобразного белого шума по широкому спектру частот и фактически не оказывает влияния на работу различных средств связи, поскольку пиковый уровень излучения реально не превышает эфирного уровня шумов.

К тому же явное преимущество UWB перед другими  беспроводными технологиями (которые  являются узкополосными) состоит в  прогнозируемой дешевизне готовых  изделий. Широкополосные UWB-передатчики могут модулировать передаваемый сигнал безо всяких дорогостоящих компонентов и не нуждаются в точной настройке параметров. Конечно, архитектура принимающих устройств несколько усложнится, но использование процессоров цифровой обработки сигналов позволит удержать цены решений в разумных пределах. Следует также иметь в виду высокую устойчивость сетей UWB к помехам в эфире и к затуханию сигнала при множественных отражениях. Более того, за счет наличия в сетях UWB нескольких путей распространения сигнала можно улучшить качество приема.

Разработчики UWB определяют три основные сферы  применения данной технологии: беспроводное подключение периферийных устройств  к настольным и портативным компьютерам, высокоскоростная передача мультимедиаконтента между компьютерами и компонентами цифрового дома (цифровыми камерами, видеокамерами, MP3-плеерами и т.д.) и обслуживание владельцев мобильных терминалов. Кроме того, UWB может использоваться при построении небольших локальных сетей (например, для сбора информации с различных датчиков), при организации высокоскоростного доступа к беспроводным сетям общего пользования и даже в приложениях, требующих определения местоположения объекта (данная технология позволяет достичь точности порядка 30 см).

 

 

Wireless USB

 

Wireless USB (беспроводной USB) – стандарт беспроводной передачи данных, который разрабатывается группой Wireless USB Promoter Group [ 6 ].