Wireless USB. Часть 2 / Сети и коммуникации

Канал Wireless USB: формирование транзакций

Каждый канал Wireless USB Channel инкапсулирован в канал MBOA с использованием PHY (сигналы, фреймы) и MAC (заголовки, шифрование и пр.) компонентов MBOA.

Канал WUSB

Использование MBOA PHY/MAC совместимых компонентов подразумевает использование сигнальной и фреймовой архитектуры MBOA PHY в сочетании с системой заголовков, защитной инкапсуляцией MAC etc.

Канал Wireless USB представляет собой продолжительную последовательность связанных управляющих пакетов данных, излучаемых хостом в оговоренных стандартом временных рамках. Временные рамки канала WUSB оговорены в спецификациях каналов MBOA и формируются управляющими командами MMC - Micro-schedule Management Commands.

Протокол на базе TDMA

Как уже было отмечено выше, PHY в конечном итоге позволяет создавать 64 Кб пакеты данных - так называемые суперфреймы, формирование которых производится с помощью хорошо известного протокола множественного доступа с разделением каналов по времени - TDMA (Time Division Multiple Access), весьма схожего с используемым в проводном USB 2.0. Обмен данными инициализирует хост-контроллер. В полной аналогии с проводным USB, каждый трансфер состоит из трех логических "пакетов": маркера (token), данных (data) и пакета, определяющего параметры передачи (handshake). Для повышения эффективности физического уровня обмена данными, хост комбинирует несколько маркеров в единый пакет, в котором определяется режим приема данных (OUT), отправки данных (IN) или пакет handshake.

Передача данных с использованием протокола Wireless USB основана на тех же типах трансферов, что и проводной USB. Однако в связи с повышенной возможностью возникновения ошибок, протокол Wireless USB определяет несколько иной тип изохронной передачи данных, включающий пакеты handshake для подтверждения доставки данных и некоторое буферирование, позволяющее повысить надежность работы изохронного канала.

Группа транзакций WUSB

Базовая структура, используемая для реализации протокола Wireless USB, представляет собой последовательность команд MMC с набором заключенных в ней информационных элементов, плюс фазу идентификации до появления следующей команды MMC.

Аналогия между классическим USB и WUSB

Памятуя о задаче сохранения максимальной обратной совместимости с традиционным проводным интерфейсом USB 2.0, разработчики постарались портировать организацию транзакций по его образу и подобию, включая сигнальные события (соединение, разъединение, временное прекращение обмена, возобновление и т.д.), особенности построения протокола организации транзакций и тому подобное. Что, в целом, удалось на достаточно высоком уровне. Из уникальных идентификаторов WUSB стоит отметить индекс MSSI (Micro-Scheduled Stream Index), означающий использование именно Wireless USB, а также регистра V_OUI, индицирующего возможность работы устройства в качестве хоста.

В целом подобная организация обмена данными позволяет передавать несколько пакетов данных за одну транзакцию, таким образом увеличивая эффективность работы интерфейса.

Организация передачи пакетов данных протокола Wireless USB

Управление энергопотреблением

Каждое Wireless USB устройство, равно как его драйверы, будут обладать собственной системой управления энергопотреблением, без перекладывания этой проблемы "на голову" хост-контроллера.

Всего предполагается использовать три схемы экономии энергии:

Сохранение энергии в режиме нормального обмена данными: прекращение излучения в промежутках между MMC-посылками и везде, где это имеет смысл в текущий момент
Спящий режим: увеличение промежутков опроса устройства на предмет наличия канала; хост-контроллер перестает генерировать трафик
Разъединение (с ведома хост-контроллера)

При этом доступно два состояния канала: когда работоспособность WUSB канала поддерживается и экономия энергии происходит в рабочем режиме, или когда WUSB канал разорван, работа системы временно приостановлена (S3 и глубже), хост оповещает устройство о временном приостановлении обмена.

Разумеется, в работе интерфейса Wireless USB предусмотрено дистанционное "пробуждение" (Remote Wake), когда хост-контроллер пытается возобновить работу канала каждые четыре секунды или когда устройство использует извещение Remote Wake для "пробуждения" хоста.

Что касается требований к суммарной мощности, потребляемой элементами устройств Wireless USB, они будут даже строже, чем типичные требования для мобильных телефонов и другой портативной электроники. Так, обычный телефон при работе с базовой сотовой станцией потребляет порядка 200 мВт - 300 мВт, обычный PDA без радиоинтерфейсов - около 250 мВт - 400 мВт. Для первого поколения устройств Wireless USB пиковое потребление мощности PHY ограничено уровнем 130 мВт - 160 мВт, далее ожидается ужесточение этого показателя.