Wireless USB. Часть 2 / Сети и коммуникации

Производительность Wireless USB

Основной плюс беспроводного интерфейса Wireless USB - мгновенная эффективная масштабируемость трафика. В зависимости от расстояния между хостом и устройством скорость обмена данными может изменяться в пределах от 53,3 Мбит/с до 480 Мбит/с. Масштабирование происходит примерно таким образом:

106,7 Мбит/с на расстоянии до 10 метров в реальном многозадачном окружении
200 Мбит/с на расстоянии более 4 метров в реальном многозадачном окружении
До 480 Мбит/с на расстоянии более 2 метров в реальном многозадачном окружении

Параметры трафика при разных скоростях обмена данными

Сравните это с типичными требованиями по передаче видео контента: 3 Мбит/с -7 Мбит/с в стандарте SDTV/DVD и порядка 19 Мбит/с - 24 Мбит/с в стандарте HDTV. Даже на расстоянии порядка 10 метров технология Wireless USB способна тягаться с близким по параметрам Wi-Fi, а на ближних расстояниях из списка нынешних беспроводных технологий ей не будет равных еще долго.

Отдельно отмечу, что по предварительной информации последующие версии стандарта Wireless USB будут обеспечивать пиковую производительность до 1 Гбит/с.

Безопасность Wireless USB

По словам разработчиков стандарта, технология Wireless USB в перспективе будет обладать очень надежной защитой трафика от несанкционированного доступа, на уровне проводного стандарта USB 2.0. На практике в первом поколении Wireless USB будет применено шифрование AES-128 с применением CBC-MAC (CCM) - стандартный потоковый криптоалгоритм с применением блоков AES.

Wireless USB также поддерживает шифрование с открытыми ключами, но только для аутентификации. Устройства могут инициализировать первичное соединение с использованием открытых ключей. Шифрование с использованием открытых ключей может использовать тот же уровень шифрования или и даже более защищенный - RSA с 3072-битным ключом и хэшем SHA-256. Более высокие уровни шифрования пока будут использоваться на уровне приложений.

Стоит отметить, что архитектура шифрования при смешанных проводных USB/Wireless USB соединениях также предполагает шифрование трафика, проходящего через проводные соединения. Это позволяет избежать путаницы и ошибок при сортировке трафика на проводной/беспроводной.

Программная реализация Wireless USB. Точка зрения Microsoft

Компания Microsoft, стоявшая у истоков создания спецификаций Wireless USB, как никто другой заинтересована в реализации поддержки стандарта на уровне платформы. Разумеется, компании пришлось провести ряд инвестиций в исследования и работы по построению инфраструктуры драйверов классов USB и IP для работы с новым интерфейсом.

Главные цели, намеченные компанией, по словам представителей Microsoft, заключались в как можно ранней адаптации стандарта, достижении возможности использования уже существующих драйверов без изменения (за исключением USB ISOC) и написания одного единственного функционального драйвера для проводных/беспроводных PAL (Protocol Abstraction Layer). Наряду с этим преследовалась цель внесения минимальных изменений в уже существующий пакет USB и IP, а также реализация простой ассоциативной модели и высокая степень защищенности информации, сравнимая с безопасностью обмена данными по кабелю.

Программная хост-архитектура реализации поддержки UWB включает в себя:

Поддержку решений под шину PCI и PCI Express, подразумевающие варианты в виде интерфейсных слотовых карт; автоматически вытекающая из этого поддержка версий под CardBus и ExpressCard
Поддержку WUSB решений со стандартными интерфейсными разъемами "проводного USB" (пресловутых "USB-свистков" - USB Dongles)

Программный арбитраж и управление UWB трафиком осуществляет взаимодействие между PAL, поддерживает связь с другими хостами на предмет оптимизации скорости обмена данными, управляет PCI ресурсами и контролирует топологию.

Теперь - самое интересное, в чем заключаются нововведения, связанные с поддержкой Wireless USB нынешними и будущими операционными системами Windows:

Новые компоненты помечены желтым цветом

Таким образом достигается абсолютная прозрачность работы операционной системы с WUSB устройствами: в конечном итоге, ей совершенно без разницы, используется ли EHCI (USB 2.0) или WHCI (Wireless USB) контроллер, на практике Wireless USB линк воспринимается операционной системой как обычное проводное USB соединение.

Разумеется, для получения "добро" на совместимость с WHCI, наряду с обязательным получением сертификата Wireless USB Sertified будет проводиться специальная сертификационная программа Microsoft из серии Windows Logo Program. В настоящее время (с мая предположительно по август 2005 года) Microsoft проводит бета-тестирование WHCI-драйвера, при этом упомяну, что работа ведется с платформами под несколько поддерживаемых Microsoft архитектур - x86, x64 и IA64. Надо полагать, что уже к осени, когда будут готовы серийные образцы "железа", драйвер WHCI перейдет из стадии "беты" в коммерческое состояние.

Что дальше?

Дальше нас ожидается следующая конференция WUSB Developers Conference, которая пройдет в сентябре в Токио, Япония, и на которой, как ожидается, будет продемонстрирован ряд финальных, воплощенных в кремний WUSB разработок, наряду с возможным анонсом финальной версии WHCI драйверов.

Еще до конца 2005 года мы станем свидетелями появления первых сертифицированных Wireless USB устройств на прилавках магазинов - по крайней мере, разработчики в этом абсолютно уверены. На протяжении 2005 - 2006 годов ожидается насыщение рынка WUSB хост-контроллеров в виде отдельных плат, WUSB устройств с интерфейсами USB 2.0, PCI, PCI Express и ExpressCard, а ближе к 2007 году - появление встроенных WUSB контроллеров, PCI/PCI Express периферии, карманной электроники с WUSB и даже модулей, совмещающих в себе интерфейсы WUSB и Wi-Fi.

Ждать, собственно говоря, осталось совсем недолго...

К сожалению, в сжатых объемах статьи достаточно трудно передать даже ключевые особенности реализации совершенно нового беспроводного стандарта - 303-страничное описание спецификаций и десятки объемистых презентаций не очень способствуют изложению специфических особенностей Wireless USB "на пальцах". Тем более, что пока за кадром остались такие интересные подробности как реализация разъемов, подробные графики практических испытаний, ключевые вопросы сертификации оборудования.

Со всеми этими подробностями есть смысл ознакомиться чуть позже, когда, собственно говоря, появится возможность говорить об этом предметно. Именно поэтому вторая часть описания стандарта Wireless USB не является последней. Как говорится, продолжение следует...