无线USB 1.0规范正式出台,但仍面临软件和频谱等障碍

2005年07月23日

在美国加州举行的第一届无线USB(WUSB)开发商大会上,USB实施者论坛(USB-IF)正式发布了无线USB 1.0版规范,从而向该技术的标准化迈出了一大步。

图1: 无线USB发展规划时间表。

“我们已经实现承诺,在2004年完成规范的制订,在2005年正式公布该规范,”英特尔技术战略专家兼USB实施者论坛(USB-IF)主席Jeff Ravencraft表示。该规范是在英特尔、杰尔系统、微软、NEC、飞利浦半导体、三星和惠普这七大公司主导下并联合其他100家公司一起定义的。

为了满足他们自己设定的期限,七大支持者不得不在两个对立的超宽带版本之间做出选择:一种是WiMedia联盟正在力推的MAC和PHY；另一种是来自UWB论坛的不兼容技术,即直接序列UWB(DS-UWB),该论坛的主要支持者是飞思卡尔半导体公司。

最终的无线USB规范采用了WiMedia联盟的MB-OFDM超宽带MAC和PHY,其设计目的是达到与有线高速USB相当的速度:3米距离时传输速率为480 Mbps；10米距离时为110 Mbps。UWB物理层芯片的功耗预计为130到160毫瓦,首批能互操作的芯片和设备将于年底面市。

Ravencraft并不认为竞争者会妨碍其WUSB计划。他指出,飞思卡尔的产品只是为USB 2.0提供了一个无线介质的直接端口,而不是重头开始的无线设计；除此之外,它背后还缺乏USB实施者论坛的支持。

WUSB将尽可能采用现有有线USB技术,包括支持一台主机连接127台设备的拓补结构。此外,WUSB增加了安全性能,要求所有传输均采用AES-128硬件加密。

借助WiMedia联盟开发的“融合层”软件,WUSB底层的UWB射频能够支持1394、蓝牙、互联网协议(IP)或USB协议的软件栈。许多观察家同意USB是UWB第一个合理的应用目标,因为迄今为止全球已经付运了20亿个USB端口,仅在PC上的就有5亿个。

市场调查公司In-Stat预测,用户对有线连接的不满将促使OEM在2009年推出1.4亿个WUSB连接。

但眼下的WUSB规范要想成为主流配置,其间还要克服重重障碍。符合标准的芯片组必须通过互操作性测试。规范的某些部分及几个软件层还需继续编写。成本需要从最初预计的10美元/节点大幅下降。此外,欧洲和亚洲的法规也要为已获美联邦通信委员会(FCC)批准的类似设计敞开大门。

下一个里程碑事件将发生在今年9月,届时,英特尔将在其位于俄勒冈州的实验室内进行符合WUSB 1.0规范的WiMedia媒体存取控制层(MAC)和物理层(PHY)芯片测试。目前有7款PHY及大约40种MAC正在设计之中,LeCroy公司的市场营销总监James Wright表示。该公司在WUSB开发者会议上发布了一款UWB协议分析仪。

“那些想赶在2006年圣诞假期销售WUSB产品的公司正在开发自己的MAC,但明年那个时候没有人会需要分立的MAC/PHY芯片,”Wright表示。对Alereon、Staccato和Wisair等UWB初创公司来说,如果不能提供IP或尽快推出分立芯片,到时候可能会面临很多麻烦。

飞利浦半导体表示,它将推出一款采用90nm工艺、基于ARM7的WUSB终端设备MAC,它包含一个第三方的PHY,售价将低于10美元。NEC也展示了选用第三方PHY的自主MAC,并表示自己的PHY正在开发之中。Wipro科技公司则展示了一款支持AES-128的通用UWB MAC,并计划于明年初推出一款WUSB终端设备MAC。

这次会上展出的所有芯片都基于WiMedia MAC和PHY规范的0.9版本,并且全部利用FPGA实现。“最大的问题是如何进行互操作。”Alereon公司的CEO Eric Broockman表示。

Wipro公司的一名代表介绍,WUSB的AES加密功能占用MAC中30%的门面积。终端设备芯片还需要具有微调度(microscheduler)功能。

软件障碍

规范的某些部分及其相关软件仍在开发过程中。WiMedia的融合软件层要到九月底才能完成,而WUSB和其它协议栈要以该软件层为基础进行构建。

用于点对点传输的IP over UWB协议栈应该会在同一时间完成。用于WiMedia芯片的无线1394规范则将在年底完成。

另一个问题是WUSB设备如何互相识别。一个专门工作小组正在从事此项研究,并预计在9月底完成相关规范。研究小组考虑了多达5个关联模式,其中包括匹配若干个主机和终端设备或需要一个PIN的方案。