無線技術(shù)百花齊放，各種無線技術(shù)，無線上網(wǎng)方式，無線網(wǎng)絡(luò)，層出不窮。在融合“熱”的今天，各種無線網(wǎng)絡(luò)也相互融合。那么現(xiàn)在要介紹給大家的是，一種新的無線技術(shù)：無線USB。本文針對(duì)的是無線USB協(xié)議的介紹。

認(rèn)證無線 USB(CertifiedWirelessUSB)是一種新技術(shù)，它提供的無線連接能力建立在強(qiáng)大的WiMedia超寬帶(UWB)公共射頻平臺(tái)之上。WiMediaUWB可以提供高達(dá)480Mb/s的帶寬，這也是有線USB2.0的帶寬。因此，它吸引終端用戶與應(yīng)用開發(fā)人員將現(xiàn)有USB應(yīng)用遷移到無線領(lǐng)域。USB無線技術(shù)應(yīng)用將使便攜硬盤驅(qū)動(dòng)、打印機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、以及諸如PDA或手機(jī)一類的手持設(shè)備受益。

現(xiàn)在人們對(duì)新協(xié)議到底能為應(yīng)用或類驅(qū)動(dòng)(classdriver)提供多大的有效帶寬表示關(guān)注。由于其無線特性，總開銷中必須計(jì)入一些額外的部分。無線USB能否提供足夠的帶寬以支持應(yīng)用USB的設(shè)備，尤其是那些基于龐大結(jié)構(gòu)和高帶寬要求的應(yīng)用設(shè)備?本文特別關(guān)注無線USB協(xié)議的效率問題。首先，我們將詳細(xì)分析降至幀級(jí)的無線協(xié)議開銷，并提供其與USB的簡單比較作為參考。接下來，我們將研究幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例。***，我們會(huì)簡單討論系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的潛在瓶頸以及可能的解決方案。

無線USB協(xié)議開銷的分析

由于無線USB的自身特性，與有線USB相比，它要有一些“額外”的開銷。無線USB建立在WiMediaUWB平臺(tái)之上，該平臺(tái)包含用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(adhoc)　個(gè)人域網(wǎng)絡(luò)(piconet)的一個(gè)UWB物理(PHY)層，以及整套的分布式介質(zhì)訪問控制(MAC)協(xié)議。WiMediaMAC將空中時(shí)間劃分成一種65ms的基本時(shí)序結(jié)構(gòu)，名為超幀(super)。然后再進(jìn)一步劃分為256個(gè)介質(zhì)訪問隙(mediumaccessslot)。每個(gè)超幀都開始于一個(gè)占16個(gè)介質(zhì)分配隙(MAS)的信標(biāo)期(beaconperiod)。信標(biāo)是WiMediaMAC的核心；每個(gè)活動(dòng)的WiMedia設(shè)備嘗試在信標(biāo)周期內(nèi)傳輸自己的信標(biāo)時(shí)，都必須聆聽其他的信標(biāo)。換句話說，空中時(shí)間的1／16必須用于WiMediaMAC協(xié)議的信標(biāo)操作。UWB技術(shù)也不可避免地帶來了數(shù)據(jù)包級(jí)的開銷，如前導(dǎo)(preamble)、PHY與MAC頭(PLCP頭)、IFS。需要注意的是，即使是***的有線USB技術(shù)，雖然一般情況下比無線技術(shù)要小得多。也同樣存在著通信方法的開銷。一個(gè)典型實(shí)例就是“位填充”。同樣，從應(yīng)用觀點(diǎn)看，在數(shù)據(jù)包級(jí)也存在著一些可以看作開銷的部分，如SYNC、EOP和CRC等。

無線USB協(xié)議中的改進(jìn)

為提高無線USB協(xié)議的效率，引入了事務(wù)類型和流量兩種增強(qiáng)方法。在USB2.0中，傳入或傳出一個(gè)設(shè)備當(dāng)中的任何一個(gè)數(shù)據(jù)包都需要來自USB主機(jī)的一個(gè)令牌。在無線USB中，數(shù)據(jù)傳輸則以事務(wù)組(transactiongroup)的形式完成。事務(wù)組是指微調(diào)度管理指令(MMC)與被分配協(xié)議時(shí)間隙的組合，在時(shí)間隙期間執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)無線USB事務(wù)。即，對(duì)無線USB，并非每個(gè)空中傳輸數(shù)據(jù)包都需要一個(gè)令牌，一組針對(duì)不同端點(diǎn)(EP)管道(甚至是不同設(shè)備)的事務(wù)可以共享同一令牌。

無線USB中的傳輸率改進(jìn)是通過定義一種較大的包尺寸(***為3584應(yīng)用負(fù)荷)與數(shù)據(jù)的突發(fā)模式來實(shí)現(xiàn)的。通過使用數(shù)據(jù)突發(fā)模式，幀間距可以從10us減小到1.875us。另外，還可以使用突發(fā)先導(dǎo)(5.625us)來代替標(biāo)準(zhǔn)先導(dǎo)(9.875us)。無線USB的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生了大的有效帶寬。由于其無線特性，不再需要傳統(tǒng)的“樹”狀拓?fù)?，這樣集線器就被省略了。原來消耗在集線器輪詢上的時(shí)間現(xiàn)在可以用于數(shù)據(jù)傳輸。

***，無線USB在高級(jí)協(xié)議上作了一些優(yōu)化。例如，對(duì)bulk-in(批量傳入)事務(wù)，無線USB不需要一個(gè)主機(jī)來發(fā)送獨(dú)立的握手包，而是將握手信息嵌入在其后的MMC中。這樣進(jìn)一步提高了信道的使用效率。另外，還省略了控制傳輸設(shè)置階段的握手(handshake)，如果數(shù)據(jù)段后緊接著控制傳輸，則數(shù)據(jù)段令牌將嵌入到設(shè)置令牌中。

從上述分析可見，無線USB有一些由于無線特性以及介質(zhì)訪問控制層所可以無縫地遷移到無線USB上。至于海量存儲(chǔ)這種“貪婪”的應(yīng)用，無線USB的性能與USB2.0相比會(huì)受到一些影響。這種情況下必須作進(jìn)一步研究，從而確保在提供特定應(yīng)用及無線解決方案時(shí)，性能的降級(jí)程度在可承受范圍內(nèi)。

實(shí)現(xiàn)建議

如前所述，無線USB協(xié)議通過傳輸批量數(shù)據(jù)可以獲得更好的帶寬性能，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者應(yīng)有效地管理緩存，即當(dāng)主機(jī)給出一個(gè)用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間窗口(CTA)時(shí)，設(shè)備應(yīng)總是保有足夠用于發(fā)送的數(shù)據(jù)，或有足夠保存數(shù)據(jù)的緩存空間。緩存管理不僅要考慮來自應(yīng)用的需求，還要考慮無線USB的端點(diǎn)成對(duì)描述符(endpoint　companiondeor)。否則，主機(jī)仍要根據(jù)包尺寸與突發(fā)尺寸來安排一個(gè)大的時(shí)間窗口，而事實(shí)上，設(shè)備實(shí)際只用到一部分時(shí)間。這也會(huì)浪費(fèi)整體的總線帶寬。

同樣，如果無線USB主機(jī)可以積累來自較高層的多個(gè)事務(wù)請(qǐng)求，并將它們高效地組織成事務(wù)組，也將提升多設(shè)備配置的總體系統(tǒng)性能。當(dāng)然，主機(jī)實(shí)現(xiàn)應(yīng)有充足的本地緩存，以保存該事務(wù)組中發(fā)射或接收的數(shù)據(jù)包。