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经认证的无线USB在易用性上取得重大突破
作者：电子工程专辑
日期：2008-02-20 10:29:19
摘要：USB实现者论坛(USB-IF)已经采纳经认证的无线USB(以下简称：CW-USB)作为USB的无线扩展。利用WiMedia超宽带(UWB)协议，CW-USB提供与有线高速USB一样的带宽。与其它无线标准如蓝牙相比，这种带宽几乎增加了500倍。CW-USB的目标是为无线产品带来简单性、功能性以及有线USB的自觉用户体验。即使是现在，各种基于CW-USB技术的产品已经开始进入市场。
USB实现者论坛(USB-IF)已经采纳经认证的无线USB(以下简称：CW-USB)作为USB的无线扩展。利用WiMedia超宽带(UWB)协议，CW-USB提供与有线高速USB一样的带宽。与其它无线标准如蓝牙相比，这种带宽几乎增加了500倍。CW-USB的目标是为无线产品带来简单性、功能性以及有线USB的自觉用户体验。即使是现在，各种基于CW-USB技术的产品已经开始进入市场。
有线USB是非常成功的标准，全球制造出来的USB外设有几十亿。不幸的是，这相当于要采用几十亿条连线。利用无线USB，用户不需要拔出存储卡就可以从摄像机上下载图片，不需要专用线缆就可以往MP3播放机上载歌曲，并且可以把大型打印机放置在方便的地方，而不是由电缆连接而放置在与计算机足够近的地方。
在英特尔、微软、NEC、HP以及其它行业领导者的支持下，USB-IF拥抱了CW-USB。作为一种行业标准，由不同供应商提供的基于CW-USB技术的设备可以互操作，就像现在有线USB设备所做的那样。相同的主/外设用法模式被保留了下来。这就意味着一个主控—个人电脑—就可以连接多个外设。这种标准不同于联网标准，在网络连接中仅有一条或多条路径实现设备与设备之间的对等连接。这种差异考虑了USB的易用性及其可买得起的特性。
WiMedia联盟的UWB规范定义了无线USB所采用的射频协议。UWB同时发射一大段频率信号。无线USB采用从3.4到5.0 GHz的频率，也称为第一频段组。利用这样宽的频谱，就容许实现高数据率传输，并抗窄带干扰。然而，UWB的缺点在于工作在须授权的频段。为了避免干扰现有的广播，UWB功率必须保持在噪声电平之下(并且必须符合其它要求)。这个噪声电平极限把WiMedia UWB的传输范围限制在大约10米。所有的UWB设备均须经过合适的政府机构的认证以及批准，包括联邦通信委员会。
WiMedia UWB采用分布式预约协议(DRP)。在本地组中，每一个WiMedia设备保留几个时隙。这就容许不同的协议—如CW-USB、WiNet和蓝牙—在共享相同的UWB频谱时并存，也就是说，在不同的时间工作。WiMedia设备发射和收听信标帧，以检测邻近的设备以及它们所使用的时隙。该组的预约被动态调节，以避免冲突—即使当新设备和组进出通信范围之时。CW-USB规范容许外设或者自我设置信标、或者直接由无线USB主控机管理信标。
CW-USB在主控机周围大约10米范围内创建了一个宽带无线网络。各个设备主动寻找邻居、管理流量控制并协调传输时隙。无线流量采用AES-128算法加密，类似于有线连接的自然加密。像USB 2.0一样，无线USB传输速率最高为480 Mbps，保留了相同的主控/外设模式，并采用相同的驱动器工作。这意味着新型无线外设可以采用相同的主控驱动器作为它们的有线USB版本。然而，与有线USB不同，CW-USB设备需要建立连接。
建立连接可以在主控机以及外设之间建立安全的关系，在这个过程中，防止未授权的主控机访问各个外设。建立连接仅仅需要操作一次，一旦建立连接成功，设备就记住了主控机，并当位于其控制范围内时自动连上。尽管一个外设可以跟一个以上的主控机被连接在一起，但是，它一次也可以仅仅被一个主控机连接。
USB-IF规定了两种建立连接的方法：电缆连接以及数字连接法。电缆连接需要用户在主控机以及外设之间用标准USB电缆连接起来。这是唯一的步骤。一旦主控机显示成功地建立连接，就可以断开电缆，再也不需要它了。
数字连接是一种无线方法。它需要用户在外设上按压一个按钮，然后，在主控机上启动一个向导，才能建立数字连接。在此，会出现一些数字交换。一旦完成数字连接，用户要确认由主控机提交的数据与在外设上显示的数字一致。
所有具有显示器的外设必须支持数字协商连接。具有有线USB端口的外设必须支持电缆连接。然而，利用任意一种协商连接方法，就可以把具有有线USB端口的无线USB打印机与LCD显示器连接起来，而CW-USB主控机必须管理这两种连接方法。
CW-USB规范提供了桥接有线USB以及无线USB的两个过渡设备的细节。主控有线适配器(HWA)是一个插入现有个人电脑有线USB端口的软件狗。把这个软件狗插入特定个人电脑的有线USB端口，就给那台个人电脑增加了无线USB主控功能。设备有线适配器(DWA)包含用来插入现有有线USB外设的端口。DWA通过无线方式连接无线USB主控机，然后，向有线USB外设往返传输数据流。大多数DWA可以附接多个有线USB外设。
HWA和DWA并不是点对点设备。HWA可以跟固有的无线USB外设链接，而DWA只能跟一体化无线USB主控机连接。这些适配器就像第一个上市的CW-USB终端用户设备。
在2008年下半年，固有无线USB外设有望开始进入市场。它们将很可能是具有有线及无线USB连接性功能的个人电脑外设。然而，因为USB-IF要求每一个设备具有有线USB端口，以支持电缆连接，设计工程师不能简单地增加无线USB。他们还必须修改他们的有线USB固件，以支持电缆连接，而这种修改可能工作量相当大。
一种解决方案就是采用控制器芯片，如一种通用目的无线USB外设控制器—LucidPort Technology公司的L800。通过直接连接到CPU或微控制器的存储器总线，L800被设计为可以集成到固有的无线USB外设之中。L800配备用于高速USB以及CW-USB的连接。因为L800的有线USB端口支持数据传输以及电缆连接，L800的驱动器不必介入过去沿用下来的USB代码就可以管理电缆连接。
USB-IF已经为CW-USB产品实现了一套认证流程。设备要跑过一系列的测试，以确保它们符合规范的要求。通过一组互操作性试验，可以分析各种产品及其供应商之间的兼容性。要采用不同的物理设置来确认鲁棒的无线接收。为了确保无线USB产品在相同的环境中像其它WiMedia UWB设备一样工作，基于WiMedia公共射频平台(CRP)的产品也必须通过一系列的WiMedia核查。只有经由USB-IF全面测试通过认证的产品，才容许显示Certified Wireless USB的标志。
因为CW-USB产品及其开发套件已经开始供货，USB-IF下决心创建一种积极的终端用户体验。通过撰写CW-USB规范，可以确保足够的带宽以及安全性，并兼容有线USB。它的使用模式有意以有线USB为基础，以提高简单性并降低用户的混淆。认证过程要准备好，以确保所有粘贴了Certified Wireless USB标志的产品均能一道工作。各种工具现已准备就绪，有助于实现Certified Wireless USB的广泛采纳。
Adam Chen (adam@lucidport.com)是LucidPort Technology公司的市场营销副总裁。
有线USB是非常成功的标准，全球制造出来的USB外设有几十亿。不幸的是，这相当于要采用几十亿条连线。利用无线USB，用户不需要拔出存储卡就可以从摄像机上下载图片，不需要专用线缆就可以往MP3播放机上载歌曲，并且可以把大型打印机放置在方便的地方，而不是由电缆连接而放置在与计算机足够近的地方。
在英特尔、微软、NEC、HP以及其它行业领导者的支持下，USB-IF拥抱了CW-USB。作为一种行业标准，由不同供应商提供的基于CW-USB技术的设备可以互操作，就像现在有线USB设备所做的那样。相同的主/外设用法模式被保留了下来。这就意味着一个主控—个人电脑—就可以连接多个外设。这种标准不同于联网标准，在网络连接中仅有一条或多条路径实现设备与设备之间的对等连接。这种差异考虑了USB的易用性及其可买得起的特性。
WiMedia联盟的UWB规范定义了无线USB所采用的射频协议。UWB同时发射一大段频率信号。无线USB采用从3.4到5.0 GHz的频率，也称为第一频段组。利用这样宽的频谱，就容许实现高数据率传输，并抗窄带干扰。然而，UWB的缺点在于工作在须授权的频段。为了避免干扰现有的广播，UWB功率必须保持在噪声电平之下(并且必须符合其它要求)。这个噪声电平极限把WiMedia UWB的传输范围限制在大约10米。所有的UWB设备均须经过合适的政府机构的认证以及批准，包括联邦通信委员会。
WiMedia UWB采用分布式预约协议(DRP)。在本地组中，每一个WiMedia设备保留几个时隙。这就容许不同的协议—如CW-USB、WiNet和蓝牙—在共享相同的UWB频谱时并存，也就是说，在不同的时间工作。WiMedia设备发射和收听信标帧，以检测邻近的设备以及它们所使用的时隙。该组的预约被动态调节，以避免冲突—即使当新设备和组进出通信范围之时。CW-USB规范容许外设或者自我设置信标、或者直接由无线USB主控机管理信标。
CW-USB在主控机周围大约10米范围内创建了一个宽带无线网络。各个设备主动寻找邻居、管理流量控制并协调传输时隙。无线流量采用AES-128算法加密，类似于有线连接的自然加密。像USB 2.0一样，无线USB传输速率最高为480 Mbps，保留了相同的主控/外设模式，并采用相同的驱动器工作。这意味着新型无线外设可以采用相同的主控驱动器作为它们的有线USB版本。然而，与有线USB不同，CW-USB设备需要建立连接。
建立连接可以在主控机以及外设之间建立安全的关系，在这个过程中，防止未授权的主控机访问各个外设。建立连接仅仅需要操作一次，一旦建立连接成功，设备就记住了主控机，并当位于其控制范围内时自动连上。尽管一个外设可以跟一个以上的主控机被连接在一起，但是，它一次也可以仅仅被一个主控机连接。
USB-IF规定了两种建立连接的方法：电缆连接以及数字连接法。电缆连接需要用户在主控机以及外设之间用标准USB电缆连接起来。这是唯一的步骤。一旦主控机显示成功地建立连接，就可以断开电缆，再也不需要它了。
数字连接是一种无线方法。它需要用户在外设上按压一个按钮，然后，在主控机上启动一个向导，才能建立数字连接。在此，会出现一些数字交换。一旦完成数字连接，用户要确认由主控机提交的数据与在外设上显示的数字一致。
所有具有显示器的外设必须支持数字协商连接。具有有线USB端口的外设必须支持电缆连接。然而，利用任意一种协商连接方法，就可以把具有有线USB端口的无线USB打印机与LCD显示器连接起来，而CW-USB主控机必须管理这两种连接方法。
CW-USB规范提供了桥接有线USB以及无线USB的两个过渡设备的细节。主控有线适配器(HWA)是一个插入现有个人电脑有线USB端口的软件狗。把这个软件狗插入特定个人电脑的有线USB端口，就给那台个人电脑增加了无线USB主控功能。设备有线适配器(DWA)包含用来插入现有有线USB外设的端口。DWA通过无线方式连接无线USB主控机，然后，向有线USB外设往返传输数据流。大多数DWA可以附接多个有线USB外设。
HWA和DWA并不是点对点设备。HWA可以跟固有的无线USB外设链接，而DWA只能跟一体化无线USB主控机连接。这些适配器就像第一个上市的CW-USB终端用户设备。
在2008年下半年，固有无线USB外设有望开始进入市场。它们将很可能是具有有线及无线USB连接性功能的个人电脑外设。然而，因为USB-IF要求每一个设备具有有线USB端口，以支持电缆连接，设计工程师不能简单地增加无线USB。他们还必须修改他们的有线USB固件，以支持电缆连接，而这种修改可能工作量相当大。
一种解决方案就是采用控制器芯片，如一种通用目的无线USB外设控制器—LucidPort Technology公司的L800。通过直接连接到CPU或微控制器的存储器总线，L800被设计为可以集成到固有的无线USB外设之中。L800配备用于高速USB以及CW-USB的连接。因为L800的有线USB端口支持数据传输以及电缆连接，L800的驱动器不必介入过去沿用下来的USB代码就可以管理电缆连接。
USB-IF已经为CW-USB产品实现了一套认证流程。设备要跑过一系列的测试，以确保它们符合规范的要求。通过一组互操作性试验，可以分析各种产品及其供应商之间的兼容性。要采用不同的物理设置来确认鲁棒的无线接收。为了确保无线USB产品在相同的环境中像其它WiMedia UWB设备一样工作，基于WiMedia公共射频平台(CRP)的产品也必须通过一系列的WiMedia核查。只有经由USB-IF全面测试通过认证的产品，才容许显示Certified Wireless USB的标志。
因为CW-USB产品及其开发套件已经开始供货，USB-IF下决心创建一种积极的终端用户体验。通过撰写CW-USB规范，可以确保足够的带宽以及安全性，并兼容有线USB。它的使用模式有意以有线USB为基础，以提高简单性并降低用户的混淆。认证过程要准备好，以确保所有粘贴了Certified Wireless USB标志的产品均能一道工作。各种工具现已准备就绪，有助于实现Certified Wireless USB的广泛采纳。
Adam Chen (adam@lucidport.com)是LucidPort Technology公司的市场营销副总裁。
