02 - WUSB

Introdução

Conceitos básicos

Unindo as características do padrão USB com a facilidade e a praticidade da transmissão de dados sem-fio, foi criado o padrão Wireless USB ou, comumente chamado, USB sem-fio. Tal padrão foi definido pelo mesmo fórum mantenedor do padrão USB e consiste no uso de redes UWB, Ultra Wide Band, para transmissão de dados a curtas distâncias, com baixa latência e alta largura de banda.

• Ultra Wide band (UWB) é usado para referenciar qualquer tecnologia de rádio em que se use uma largura de banda maior de 500 MHZ , de acordo com a FCC (Federal Communications Commission) dos Estados Unidos.

Mantendo a compatibilidade com os dispositivos USB, o padrão Wireless USB mantém as mesmas características básicas do USB. Algumas outras propriedades foram definidas com o propósito de atender às características relacionadas à dispositivos sem-fio, como o caso da autorização de conexão ao barramento, que deve ser realizada antes da conexão de qualquer dispositivo.

Em teoria, o WUSB suporta taxas de transmissão de até 480 Mbps a distâncias de até 3 metros e 110 Mbps a até 10 metros. Como o sinal utiliza uma potência muito baixa, o WUSB é adequado para interligar aparelhos dentro do mesmo ambiente sem que existam obstáculos importantes entre eles.

O objetivo do dessa tecnologia é conectar periféricos tais como impressoras, discos rígidos externos, placas de som, tocadores de mídia e até mesmo monitores de vídeo ao micro sem a utilização de fios. Isto pode ser feito de duas formas, se o micro e/ou o dispositivo não tiver suporte ao WUSB, você precisará instalar um adaptador para converter uma porta USB convencional em uma porta WUSB. Se o micro e/ou o dispositivo já tiver suporte ao WUSB – ou seja, se eles já vierem com uma antena WUSB – nenhum dispositivo extra será necessário. Pode-se alcançar a quantidade de até 127 periféricos conectados usando uma única antena no micro.

Dado que não existe mais a necessidade de um dispositivo HUB, uma vez que as entradas físicas não são mais necessárias, esse dispositivo passou a ser desconsiderado pelo padrão WUSB. Contudo, outro dispositivo especial passou a existir. Este é chamado de DWA, Device Wire Adaptor, e tem a função de permitir a conexão entre dispositivos com fio no barramento sem-fio, fornecendo não só a conexão no barramento mais também a potência elétrica necessária para o seu funcionamento.

Fornecedores/desenvolvedores

O Wireless USB foi desenvolvido pela WiMedia Allience que é um consórcio contendo várias grandes empresas do ramo de tecnologia e informática que são a Intel Corporation, HP, LSI Logic, Microsoft Corporation, NEC Corporation, NXP Semiconductors e Samsung Electronics.

E entre as empresas que promovem essa tecnologia estão, além das que a desenvolveram, a Ericsson, Renesas, Asus, entre outras.

Cronologia

A versão 1.0 do padrão USB foi lançada em janeiro de 1996. No entanto, ele só se tornou disponível para computadores pessoais com o lançamento da versão “OEM Service Release 2” do Windows 95, na primavera de 1996. O seu uso ainda era muito limitado, visto que não havia muitos periféricos que utilizavam este barramento, e o suporte técnico desta versão ainda possuía muitos erros. Por volta de 1998, a quantidade de periféricos desenvolvidos com o padrão USB havia aumentado muito, e o lançamento do Windows 98 e de sua versão subseqüente, o “Windows 98 Second Edition”, que corrigiu alguns erros da anterior, permitiram que o USB se tornasse uma interface bastante popular. Em setembro de 1998 foi lançada a versão 1.1 do padrão USB. Ambas as versões (citadas em conjunto como USB 1.x) permitiam duas velocidades, chamadas Low-Speed (1,5 Mbps) e Full-Speed (12 Mbps).

Com o aumento na popularidade do USB 1.x, tornou-se aparente a necessidade de se aumentar a velocidade do barramento. Visto isso, foi lançado em abril de 2000 a versão 2.0 do padrão USB, que introduziu uma nova velocidade de transferência: Hi-Speed (480 Mbps). Este valor não foi escolhido por acaso: pesquisas mostraram que para uma velocidade de transmissão possibilitar compatibilidade reversa com as velocidades anteriores, ela deveria ser 40 vezes maior do que aFull Speed. Esta nova velocidade tornou o USB mais atrativo para periféricos como dispositivos de armazenamento e impressoras.

Em dezembro de 2001, foi lançado um suplemento para o USB 2.0, chamado USB On-The-Go, que permitiu a conexão direta entre periféricos, ao contrário da implementação padrão, que exige a conexão do periférico a um computador.

O USB 3.0 surgiu em novembro de 2008, com taxas de aproximadamente 5 Gbps.

O UWB foi escolhido em 2004 para servir como base para Wireless USB. A especificação oficial, lançado como versão 1.0 em maio de 2005 pelo Grupo Promotor USB sem fio, foi revisto para receber uma nova versão 1.1 ainda em 2008 e assim adicionar atualizações para melhor eficiência de energia e suporte para freqüências acima de 6 GHz. E essa tecnologia ainda está em plena pesquisa e desenvolvimento.

Pontos relevantes

As taxas de 480 e 110 Mbps divulgadas são as taxas de transmissão "brutas", que não incluem as perdas causadas pelo protocolo de transmissão, correção de erros, atenuação do sinal e assim por diante. As taxas obtidas na prática, sobretudo a distâncias maiores do que 3 ou 4 metros são muito inferiores, de forma que, em termos de velocidade, o WUSB não se compara diretamente ao USB 2.0.

A segurança da transmissão dos dados - entre o host e o dispositivo - passou a ser descrita na especificação WUSB. Essa preocupação não existia no padrão USB, pois o próprio meio de comunicação (fio) utilizado garantia a segurança desejada, uma vez que os fios dos dispositivos USB são curtos o suficiente para serem observados pelo seu utilizador.

Desta forma, como os dispositivos USB com-fio, os dispositivos USB sem-fio também ganharam um logo que indica sua compatibilidade com o padrão WUSB. O logo agora representa não só uma boa comunicação, mas uma comunicação segura.

Além de dispositivos com transmissores WUSB nativos, existem dois tipos de adaptadores. O primeiro é um transmissor que permite que PCs sem transmissores se comuniquem com dispositivos WUSB. Ele é parecido com um pendrive ou adaptador bluetooth, que você pluga em uma porta USB disponível e se chama WHA. O segundo é uma espécie de "hub" (chamado de WDA), destinado a ligar dispositivos USB ao PC com o transmissor. Você poderia ligar sua impressora USB no WDA e assim acessá-la a partir do seu PC com um transmissor WUSB.

Funcionamento

Fluxo de transmissão/recepção

Como o USB wired, cada transferência consiste logicamente em três pacotes: token, dados, e handshake. Entretanto, para aumentar a eficiência do uso da camada física eliminando transições caras entre a emissão e a recepção, os hosts combinam a informação de token múltipla em um único pacote. Nesse pacote, o host indica o tempo específico que os dispositivos apropriados devem aguardar até escutar um pacote de dados OUT, ou transmite um pacote de dados IN ou um handshake. O USB wireless pode definir novos tamanhos máximos do pacote para aumentar a eficiência do canal.

A camada física wireless formata as transmissões de rádio em uma faixa de freqüências, através de várias técnicas, em um canal através do qual as informações básicas são transmitidas e recebidas. A camada de ligação de dados codifica/decodifica as informações de entrada/saída (no alto da camada PHY) dos pacotes de dados, e fornece o conhecimento do protocolo da transmissão, a gerência e maneja os erros na camada física, no controle de fluxo e na sincronização do frame. A camada de ligação de dados inclui o MAC (Media Access Control) e LLC (Logical Link Control) para o controle da informação sobre o canal físico. As camadas de aplicação utilizam os serviços de baixo nível do canal fornecidos pelo MAC e pelo PHY.

Desenhar topologia/arquitetura

• Topologia física

No padrão WUSB não há conexões físicas dos dispositivos com o host. Entretanto, os dispositivos que estão dispostos num raio de até 10 metros distância são capazes de estabelecer comunicação com o host. A Figura exemplifica a topologia física de uma rede de dispositivos WUSB, incluindo o uso de um dispositivo adaptador para USB com fio (Device Wire Adapter, DWA).

• Topologia lógica

Utilizando um modelo hub and spoke, onde o hub do modelo, no centro, é o host e os dispositivos são as pontas finais de cada spoke, sendo cada spoke uma conexão ponto-a-ponto entre o dispositivo e o host. Dado que os dispositivos WUSB não dependem de portas físicas, a limitação de conexão de dispositivos depende diretamente da quantidade de dispositivos sem-fio suportada pelo protocolo, sendo este limite de 127 dispositivos. A Figura ilustra o modelo da topologia WUSB.