Wireless USB Ivan Pravda
Autor: Ivan Pravda Název díla: Wireless USB Zpracoval(a): České vysoké učení technické v Praze Fakulta elektrotechnická Kontaktní adresa: Technická 2, Praha 6
Inovace předmětů a studijních materiálů pro e-learningovou výuku v prezenční a kombinované formě studia
Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti
VYSVĚTLIVKY
Definice
Zajímavost
Poznámka
Příklad
Shrnutí
Výhody
Nevýhody
ANOTACE Modul se zabývá popisem vlastností a charakteristik bezdrátového sériového rozhraní WUSB (Wireless Universal Serial Bus).
CÍLE Tento výukový materiál seznamuje studenty se základními rysy a principy technologie Wireless USB. Vysvětluje množství základních pojmů a popisuje nejdůležitější procedury potřebné pro jejich funkci. Dotýká se všech podstatných oblastí obsažených ve specifikacích této technologie, jako jsou např. parametry fyzické vrstvy, formát paketů, řídící procedury, struktura sítě, architektura zařízení nebo zabezpečení přenosu informací mezi dvěma zařízeními.
LITERATURA [1]
Wireless Universal Serial Bus Specification (Revision 1.0). May 12, 2005. Universal Serial Bus Implementers Forum (USB-IF). URL: http://www.usb.org/developers/wusb/docs/WUSBSpec_r10.pdf
[2]
Data Bursting Presentation. July, 2006. Liang Lixin, Philips Semiconductors. URL: http://www.usb.org/developers/wusb/docs/presentations/Taipei06_LL_Data_Bursting.p df
[3]
Standard ECMA-368, High Rate Ultra Wideband PHY and MAC Standard. December 2005. ECMA. URL: http://www.ecma-international.org/publications/files/ECMAST/ECMA-368.pdf
[4]
Wireless USB White Paper. February 17, 2004. Intel. URL: http://www.usb.org/developers/wusb/docs/wirelessUSB.pdf
Obsah 1 Popis architektury WUSB ................................................................................................... 6 1.1
Úvod do problematiky ................................................................................................ 6
1.2
Základní vlastnosti rozhraní WUSB........................................................................... 8
1.3
Přehled architektury ................................................................................................... 9
1.4
Fyzická vrstva........................................................................................................... 11
1.5
Řízení spotřeby ......................................................................................................... 12
1.6
Protokol sběrnice ...................................................................................................... 14
1.7
Odolnost a zabezpečení ............................................................................................ 15
1.8
Konfigurace systému ................................................................................................ 16
1.9
Typy datových toků .................................................................................................. 17
1.10
Bezdrátová USB zařízení ......................................................................................... 19
1.11
Stavy zařízení na bezdrátovém rozhraní USB .......................................................... 21
2 Protokolové charakteristiky WUSB ................................................................................. 23 2.1
Komunikační toky rozhraní WUSB (1/2) ................................................................ 23
2.2
Komunikační toky rozhraní WUSB (2/2) ................................................................ 25
2.3
Formáty paketu ......................................................................................................... 27
2.4
Transakční skupiny................................................................................................... 29
2.5
Časovací omezení u transakční skupiny ................................................................... 31
2.6
Synchronizace protokolu .......................................................................................... 33
2.7
Synchronizace shluku dat a opakované přenosy ...................................................... 35
2.8
Transakce rozhraní WUSB ....................................................................................... 36
2.9
Možné využití a předpokládaný vývoj rozhraní WUSB .......................................... 37
2.10
Závěrečný test........................................................................................................... 39
1 Popis architektury WUSB 1.1 Úvod do problematiky Rozhraní USB (Universal Serial Bus) je sériové rozhraní typu sběrnice. Mezi jeho klíčové přednosti patří především: •
nízká cena,
•
relativně vysoká přenosová rychlost (závislé na konkrétní specifikaci),
•
plná podpora přenosu audio a video dat přenášených v reálném čase,
•
dynamická rozšiřitelnost (podpora Plug&Play, bez nutnosti restartovat zařízení a instalovat ovladače)
•
a přenos napájení po sběrnici (stejnosměrné napájení 5 V, odběr až 100 mA (max. 500 mA)).
Všechna zařízení připojená na rozhraní USB mezi sebou sdílí celou šířku přenosového pásma. Samotná sběrnice USB je pak řízena jedním centrálním zařízením (Host Root HUB), které koordinuje vysílání a příjem dat, resp. součinnost ostatních USB zařízení. V cestě mezi řídicím (centrálním) zařízením USB a jakýmkoliv jiným USB zařízením může být maximálně pět rozbočovačů (HUB). Maximální délka kabelu mezi dvěma USB zařízeními je omezena na 5 metrů.
Topologie klasické sběrnice USB
Jednotlivá USB zařízení na sběrnici jednoznačně identifikuje tzv. USB adresa, která je přidělena ihned po připojení zařízení k danému rozhraní. Na sběrnici je možné připojit až 127 zařízení.
Rychlostní režimy přenosu dat •
extrarychlostní režim přenosu dat (Super Speed) – rychlost až 4,8 Gbit/s, specifikace USB 3.0
•
vysokorychlostní režim přenosu dat (High Speed) – rychlost až 480 Mbit/s, specifikace USB 2.0
•
plněrychlostní režim přenosu dat (Full Speed) – rychlost až 12 Mbit/s, specifikace USB 1.1
•
nízkorychlostní režim přenosu dat (Low Speed) – rychlost až 1,5 Mbit/s, specifikace USB 1.1
Jednotlivé typy USB zařízení •
rozbočovač USB (USB HUB) – slouží k rozšíření (prodloužení) sběrnice USB
•
koncové zařízení USB – zařízení využívající vlastní funkcionality rozhraní USB pro přenos dat, resp. výměnu informací.
7
1.2 Základní vlastnosti rozhraní WUSB Specifikace bezdrátového rozhraní WUSB (Wireless Universal Serial Bus) je logickou evolucí klasického rozhraní USB (Wired USB). Cílem je, aby na něj uživatel pohlížel stejně jako na klasické rozhraní USB, ale bezdrátově.
Podmínky a cíle přechodu na WUSB •
Zachování současné USB infrastruktury – důvody lze hledat především v existenci stabilních softwarových rozhraní, snadno realizovatelných softwarových ovladačů a množství ovladačů všeobecných tříd standardních zařízení (HID, velkokapacitní paměti, audio, …)
•
Uchování USB modelu chytrého řídicího a jednoduchého řízeného zařízení
•
Zajištění efektivních mechanismů řízení výkonu – provoz mnoha tradičních USB zařízení bude zajišťovat baterie, a to znamená, že je a bude nutné zajistit efektivní zacházení s dostupnou energií.
•
Implementace srovnatelné úrovně zabezpečení v porovnání s USB - řízené zařízení komunikuje pouze s určeným řídicím zařízením a opačně. Veškerá datová komunikace mezi řídicím a řízeným zařízením je kvůli zajištění soukromí zašifrována.
•
Jednoduchost použití – klíčový požadavek pro všechny varianty rozhraní USB úzce související se zachováním přísných bezpečnostních opatření
•
Ochrana investic – plošné využití rozhraní WUSB v souvislosti se zavedením nové třídy USB zařízení, která je označována jako třída bezdrátových adaptérů (Wireless Adapter Device Class) a s ní související hardwarové prvky – hostitelský bezdrátový adaptér HWA (Host Wireless Adapter) a bezdrátový adaptér zařízení DWA (Device Wireless Adapter)
8
1.3 Přehled architektury Bezdrátové rozhraní WUSB (Wireless Universal Serial Bus) je logická sběrnice podporující výměnu dat mezi řídícím zařízením (hostitelem, typicky PC) a širokou řadou současně dostupných periferií.
Připojené periferie sdílí dostupnou šířku přenosového pásma. Možnost sdílet dostupné přenosové pásmo umožňuje hostitelsky orientovaný protokol založený na principu vícenásobného přístupu s časovým dělením TDMA (Time Division Multiple Access). Sběrnice umožňuje připojovat periferie, konfigurovat je, používat či odpojovat, zatímco hostitel a ostatní periferie jsou nadále v provozu. Jsou poskytovány bezpečnostní definice k zajištění bezpečného spojení mezi hostitelem a řízenými zařízeními a k zajištění vlastní důvěrné komunikace.
Popis USB systému USB systém se skládá z řídicího zařízení a určitého definovaného počtu řízených zařízení, která sdílejí stejnou časovou základnu a stejné logické propojení. USB systém lze popsat třemi definičními oblastmi: •
USB propojení – způsob, jakým jsou USB zařízení připojena k hostiteli a jakým způsobem s ním komunikují. Zahrnuje zejména oblast topologie, modely toku dat a USB schéma.
•
USB řízená zařízení (USB Device) – koncová zařízení, která přidávají původnímu systému nové funkční schopnosti
•
USB řídicí zařízení (USB Host) – v USB systému je pouze jediný hostitel (Host), resp. hostitelský řadič (Host Controller), který může být implementován hardwarově i softwarově.
Topologie rozhraní WUSB Bezdrátové rozhraní WUSB propojuje USB zařízení s USB hostitelem pomocí tzv. modelu „rozbočovač a příčky“ (HUB and SPOKE Model). Bezdrátový USB hostitel je rozbočovačem uprostřed a každé zařízení je umístěno na konci konkrétní příčky. Každá příčka je spojením typu bod-bod mezi hostitelem a zařízením. Bezdrátoví USB hostitelé mohou podporovat až 127 zařízení, a protože bezdrátové USB nemá fyzické porty, není nutné a ani není obsaženo v definici rozhraní WUSB, aby USB hostitelé poskytovali rozšíření portů. Na následujícím obrázku je uvedena topologie bezdrátového rozhraní USB.
9
Topologie sběrnice WUSB
10
1.4 Fyzická vrstva Fyzická vrstva bezdrátového rozhraní USB je popsána ve specifikaci MBOA (MultiBand OFDM Aliance), a která konkrétně uvádí charakteristiky použité širokopásmové technologie UWB (Ultra Wide Band).
Fyzická vrstva zajišťuje podporu přenosu dat rychlostmi 53,3, 80 a 106,7 Mbit/s na vzdálenost 10 m a 200, 320, 400 a 480 Mbit/s na vzdálenost 3 m, a dále pak přenos prostřednictvím vícenásobných kanálů. Fyzická vrstva také poskytuje podporu detekce chyb a korekční schémata pro zajištění co nejrobustnějšího komunikačního kanálu.
Pro bezdrátová USB zařízení je povinná podpora vysílání a příjmu dat rychlostmi 53,3, 106,7 a 200 Mbit/s. Zbývající přenosové rychlosti 80, 320, 400 a 480 Mbit/s jsou nepovinné. U bezdrátových USB hostitelů je naopak požadována podpora všech přenosových rychlostí pro vysílání i příjem.
Technologie UWB Širokopásmová technologie UWB se značně liší od běžných úzkopásmových vysokofrekvenčních technologií NBRF (Narrow Band Radio Frequency) a technologií s rozprostřeným spektrem WSS (Wide Spread Spectrum) jako je Bluetooth a 802.11a/g (Wi-Fi (Wireless Fidelity)). Technologie UWB využívá k vysílání dat neobvykle široké pásmo vysokofrekvenčního spektra a je tím pádem schopna přenést mnohem více dat ve vymezeném časovém úseku než předešlé technologie. Teoretická přenosová rychlost pro konkrétní vysokofrekvenční spoj je úměrná šířce pásma kanálu a logaritmu odstupu signálu od šumu.
Vysílače UWB mohou využívat frekvence od 3,1 GHz do 10,6 GHz, tzn. pásmo široké více než 7 GHz, ale s přísným omezením vysílacího výkonu. Každý přenosový kanál může mít šířku pásma větší než 500 MHz. Do vyhrazeného pásma (Band) se vejde 14 kanálů. Kanály jsou rozděleny do skupin po třech, kromě poslední skupiny se dvěma kanály. Na každém kanálu se vysílá signál zpracovaný pomocí multiplexu OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) se 128 subnosnými. Technologie UWB tak umožňuje efektivní využití přiděleného kmitočtového spektra.
11
1.5 Řízení spotřeby Bezdrátoví USB hostitelé mohou mít systém řízení výkonu nezávislý na USB. Systémový software USB komunikuje se systémem řízení výkonu kvůli ovládání systémových událostí, jako jsou přechod do úsporného režimu (Suspend) či návrat z úsporného režimu (Resume). Bezdrátová USB zařízení navíc typicky implementují i další funkce řízení výkonu, které jsou taktéž řízeny systémovým softwarem.
Řízení spotřeby zařízení Bezdrátová USB zařízení mají tři možnosti jak řídit svoji spotřebu: •
řízení spotřeby během normálního provozu - využívá se skutečnosti, že funkcionalita rozhraní WUSB je založena na principu TDMA a zařízení tak mohou vypínat vysílací část během časových intervalů, kdy ji není potřeba.
•
přepnutí zařízení do režimu spánku (Sleep) – využívá se v případě, kdy je zařízení po delší časový interval v úsporném režimu, ale zůstává vzhledem k hostiteli stále připojené. V tomto stavu nebude zařízení reagovat na žádnou komunikaci od hostitele. O přechodu do toho režimu musí zařízení upozornit hostitele a hostitel musí toto oznámení potvrdit.
•
odpojení od hostitele
Pro oznámení hostiteli, že zařízení hodlá přejít do režimu spánku, používá zařízení zprávu DN_Sleep v přiděleném časovém intervalu DNTS (Device Notification Time Slot). Jsou popsány dva druhy zpráv: •
zařízení jde do režimu spánku GTS (Going to Sleep) - tato zpráva říká hostiteli, že zařízení jde do režimu spánku nepodmíněně. Před přechodem do režimu spánku by mělo zařízení počkat na odpověď hostitele.
•
zařízení chce přejít do režimu spánku WTS (Want to Sleep) - tato zpráva říká hostiteli, že pokud na zařízení nečekají žádné nezpracované transakce, přejde podmíněně do režimu spánku. Před přechodem do režimu spánku musí zařízení počkat na odpověď hostitele.
Řízení spotřeby hostitele Hostitel má dvě možnosti jak řídit svou spotřebu energie. První je možný za běžného provozu a spočívá ve využití výhod TDMA a podstaty WUSB protokolu, tj. vypínání vysílací části během časových intervalů, kdy není potřeba. Druhou možností hostitele, jak řídit spotřebu, je přerušení WUSB kanálu, což znamená, že souvislý tok provázaných MMC (Micro-scheduled Management Command) je zastaven. Následuje několik typických důvodů, proč může hostitel přerušit WUSB kanál: 12
•
základna přechází do stavu nízkého výkonu (např. pohotovostní stav (StandBy), hibernace (Hibernate))
•
základna se vypíná
•
uživatel odpojí vysílač
•
agresivní hostitelské řízení spotřeby
13
1.6 Protokol sběrnice Logickou strukturou bezdrátového USB rozhraní je dotazovací protokol, založený na principu TDMA, obdobně jako u klasického rozhraní USB. Všechny datové přenosy zahajuje vždy hostitelský řadič.
Jako u klasického rozhraní USB je každý datový přenos logicky uskutečněn třemi pakety – vyzývací paket (Token Packet), datový paket (Data Packet) a stavový paket (Handshake Packet). Avšak kvůli zvýšení efektivity využití fyzické vrstvy eliminováním nákladných přechodů mezi vysíláním a příjmem, slučuje hostitel více vyzývacích informací do jediného paketu. V tomto paketu hostitel označuje přesný čas, kdy by příslušná zařízení měla buď čekat na vnější datový paket, vyslat vnitřní datový paket, nebo vyslat stavový paket (viz následující obrázek).
Porovnání protokolů klasického a bezdrátového rozhraní USB
Stejně jako u klasického rozhraní USB se přenosovému datovému modelu rozhraní WUSB mezi hostitelem a koncovým bodem zařízení říká virtuální kanál (Pipe).
Rozhraní WUSB definuje nové maximální velikosti paketů pro některé koncové body kvůli zvýšení užitkovosti kanálu. Podobně jsou definovány některé nové mechanismy řízení toku, zvyšující užitkovost kanálu a umožňující navrhovat zařízení mnohem více šetřící energii. Jsou také definovány nové mechanismy pro izochronní virtuální kanály, nutné vzhledem k nižší spolehlivosti bezdrátového media.
14
1.7 Odolnost a zabezpečení K odolnosti, resp. robustnosti rozhraní WUSB přispívá hned několik vlastností: •
Fyzická vrstva je dimenzována pro spolehlivou komunikaci a silnou detekci a korekci chyb.
•
Detekce připojení a odpojení zařízení a konfigurace zdrojů je realizována na systémové úrovni.
•
V protokolu sběrnice je zabudované tzv. sebezotavení (Selfrecovery), využívající časového limitu pro ztracené nebo porušené pakety.
•
Řízení toku, vyrovnávání (Buffering) a obnovování procesů je zajišťováno řízením hardwarové vyrovnávací paměti.
Protokol sběrnice umožňuje hardwarové nebo softwarové ošetření chyb. Hardwarové ošetření chyb obsahuje hlášení a opakování neúspěšných přenosů. Hostitel WUSB opakuje vysílání obsahující chyby po určený počet pokusů, a poté informuje klientský software o poruše. Klientský software pak provádí zotavení v závislosti na konkrétní realizaci. Všichni hostitelé i připojená zařízení musí podporovat zabezpečení rozhraní WUSB. Zabezpečovací mechanismy zajišťují, že hostitelé i zařízení jsou schopni ověřit pravost jejich komunikačního protějšku a zabránit tzv. Man-In-The-Middle útokům. Man-In-The-Middle útok je možnost odposlechu s následnou modifikací průběhu komunikace mezi hostitelem WUSB a připojeným zařízením třetí stranou, aniž by si toho kterákoliv z obou komunikujících stran povšimla.
Zabezpečovací mechanismy jsou založeny na kódování AES-128/CCM (Advanced Encryption Standard/Counter with CBC-MAC), poskytujícím kontrolu integrity stejně jako vlastní kódování. Komunikace mezi hostitelem a připojeným zařízením je kódována pomocí tzv. „klíčů“, které znají pouze ověření hostitelé a zařízení.
15
1.8 Konfigurace systému Rozhraní WUSB podporuje připojování a odpojování zařízení od hostitele v libovolném okamžiku, stejně jako je tomu u klasického rozhraní USB. Proto musí systémový software umožnit dynamické změny v topologii fyzické sběrnice.
Připojování bezdrátových USB zařízení Na rozdíl od klasického rozhraní USB se zařízení WUSB připojují k hostiteli zasláním zprávy v přesně definovaném čase. Hostitel a zařízení se následně vzájemně ověří s využitím svých unikátních identifikátorů a příslušných zabezpečovacích klíčů.
Po úspěšném a oboustranně schváleném ověření je připojenému zařízení přidělena unikátní USB adresa a následně je vyrozuměn hostitelský software o úspěšně připojeném zařízení na sběrnici.
Odpojování bezdrátových USB zařízení Zařízení mohou být odpojena od logické sběrnice buďto WUSB hostitelem nebo zařízením pomocí přesně definovaných protokolových mechanismů. K automatickému odpojení WUSB zařízení však může také dojít v případě, pokud WUSB hostitel není po definovanou dobu schopen s připojeným zařízením komunikovat.
Inventarizace sběrnice Inventarizace sběrnice je proces, ve kterém jsou identifikovány a přiřazeny unikátní USB adresy jednotlivým zařízením připojeným na logickou sběrnici.
Jedná se o kontinuální proces prováděný průběžně, protože WUSB zařízení mohou být připojována a odpojována od logické sběrnice v libovolném okamžiku. V rámci inventarizace jsou také detekovány a zpracovány zprávy o odpojení zařízení.
16
1.9 Typy datových toků Rozhraní WUSB podporuje stejné typy datových přenosů a virtuálních kanálů jako klasické rozhraní USB. Patří sem řídící přenosy (Control Transmission), hromadné přenosy (Bulk Transmission), přenosy dat s přerušením (Interrupt Transmission) a izochronní přenosy (Isochronous Transmission).
Vzhledem k charakteristické vyšší chybovosti u bezdrátových přenosů ale definuje protokol sběrnice rozhraní WUSB odlišné mechanismy pro izochronní datové přenosy. Tyto mechanismy obsahují potvrzování příjmu dat, ale pro každé zařízení také specifické vyrovnávání, umožňující zařízení do určité míry řídit celkovou spolehlivost izochronního virtuálního kanálu. Protokol sběrnice rozhraní USB dokončí celou vnitřní (IN) nebo vnější (OUT) transakci, tj. její vyzývací, datovou a stavovou fázi, ještě předtím než pokračuje k další transakci sběrnice pro další naplánovaný koncový bod. Protokol sběrnice WUSB vysílá USB vyzývací paket v MMC a využívá TDMA časové intervaly pro datovou a stavovou fázi přiměřeně s ohledem na typ přenosu a směr datové komunikace. S využitím této metody může hostitel začít ve stejném čase celou skupinu transakcí (MMC může například obsahovat výzvy pro více než jednu transakci WUSB). V kontextu využití u rozhraní WUSB se mikroplánovaná posloupnost (MMC plus přidružené časové intervaly) nazývá transakční skupina. Hostitel WUSB rozhoduje o plánování jednotlivých transakcí do transakčních skupin tak, aby uspokojil potřeby a priority aplikací řídících zařízení ve WUSB svazku. Vyzývací bloky v MMC obsahují různé důležité informace jako vyzývací informaci (typ zařízení, koncový bod, směr, atd.) a popis časových intervalů datové a stavové fáze transakce. Hostitel musí řadit časové intervaly transakční skupiny tak, aby všechny vnější datové fáze (směrem od hostitele k zařízení) byly naplánovány ke spuštění jako první v transakční skupině následující ihned po MMC. Až poté hostitel naplánuje vnitřní časové intervaly (od zařízení k hostiteli). Hostitel také musí sestavit MMC tak, aby WxCTA (Wireless USB Channel Time Allocation blocks) byly v pořadí časových intervalů. Možné přenosové rychlosti zařízení udává popisovač schopností zařízení WUSB WUDC (Wireless USB Device Capabilities descriptor). Hostitel vybírá bitovou přenosovou rychlost datové fáze na základě několika kritérií – podmínek v kanálu a omezení typu přenosu. Pro vnější transakce musí hostitel přenášet pakety datové fáze podle aktuálně nastavených charakteristik adresovaného koncového bodu. Pro vnitřní transakce, tj. vlastní přenos paketů datové fáze, pak dává hostitel zařízení instrukce o bitové přenosové rychlosti, velikosti nákladu koncového bodu a velikosti shluku dat, které má použít během datové fáze. Hostitel musí dodržet omezení typu přenosu a předem oznámených schopností koncového bodu. Maximální zmiňované velikosti paketů indikují pouze „aplikační“ datový náklad, neobsahují žádné komponenty fyzické PHY nebo vrstvy MAC (Medium Access
17
Control), ba ani zabezpečovací zapouzdření nebo komponenty záhlaví protokolu sběrnice WUSB.
18
1.10 Bezdrátová USB zařízení Bezdrátovými USB zařízeními jsou: •
Koncová zařízení (Functions), která přidávají systému nějaké schopnosti (např. tiskárny, digitální kamery či reproduktory)
•
Bezdrátové adaptéry zařízení, které poskytují přípojné body pro klasická USB zařízení
Bezdrátová USB zařízení jsou dále stejně jako u klasického rozhraní USB rozdělena do tříd zařízení jako jsou operátorská rozhraní (Human Interfaces), tiskárny či velkokapacitní paměti. Bezdrátová USB zařízení musí přenášet informace o vlastní identifikaci a konfiguraci.
Podporovanými třídami bezdrátových USB zařízení nejsou rozbočovače (Hubs). Vzhledem k tomu, že bezdrátoví USB hostitelé umožňují připojit až 127 zařízení, nejsou rozbočovače ani potřeba.
Třída zařízení „Bezdrátový adaptér“ (Wire Adapter) Tato třída zařízení popisuje standardní způsob spojení zařízení jednoho USB typu (klasického nebo bezdrátového) se zařízením jiného typu. Bezdrátový adaptér připojený pomocí USB 2.0/USB 3.0 a označovaný jako hostitelský bezdrátový adaptér HWA se chová jako hostitel pro bezdrátový USB systém a poskytuje mechanismus, jakým způsobem rozšířit schopnosti osobního počítače PC (Personal Computer) o možnosti bezdrátového rozhraní USB.
Bezdrátový adaptér bezdrátového rozhraní USB označovaný jako bezdrátový adaptér zařízení DWA (Device Wire Adapter) se chová jako hostitel pro systém klasického rozhraní USB a umožňuje klasickým USB zařízením připojit se k hostitelskému PC bezdrátově. Ukázka systému PC s hostitelským bezdrátovým adaptérem HWA a bezdrátovým adaptérem zařízení DWA je na následujícím obrázku.
19
Bezdrátové adaptéry HWA a DWA
20
1.11 Stavy zařízení na bezdrátovém rozhraní USB Bezdrátové zařízení USB může být v několika různých provozních stavech. Některé jsou přímo viditelné WUSB hostitelem, jiné jsou tzv. vnitřními stavy zařízení. Provozní stavy zařízení WUSB doplňují provozní stavy zařízení USB, popsané ve specifikaci rozhraní USB 2.0, jak je znázorněno na následujícím obrázku.
Stavový diagram provozních stavů zařízení WUSB
Jelikož neexistuje přímé fyzické propojení, vyžaduje datová komunikace mezi jednotlivými zařízeními a hostitelem, aby byla vazba realizována jako tzv. logické propojení. Model vybudování vlastního propojení a jeho zabezpečení je založen na provozních stavech zařízení WUSB znázorněných na předchozím obrázku.
Stav NEPŘIPOJENO Zařízení WUSB, které nemá založeno žádné spojení s WUSB hostitelem je ve stavu „nepřipojeno“ (UnConnected). Zařízení WUSB se nachází v tomto stavu po zapnutí a lze se do něho vrátit, pokud: •
zařízení WUSB nebo WUSB hostitel vykoná jednoznačné odpojení,
21
•
dojde k selhání pokusu o opakované připojení, tzn. kdy WUSB hostitel nepotvrdí zprávu připojení DN_Connect od zařízení WUSB
•
zařízení WUSB obdrží informační element resetu zařízení (Reset_Device_IE)
•
není úspěšně dokončeno čtyřcestné hlášení provozního stavu (4-way HandShake)
Stav NEOVĚŘENO Inicializačním stavem připojeného zařízení je stav „neověřeno“ (UnAuthenticated), kdy je datová komunikace mezi hostitelem a zařízením WUSB omezena pouze na výměnu ověřovacích zpráv a dalších informací týkajících se zabezpečení. Tyto informace mohou být vyměňovány pouze přes standardní řídicí virtuální kanál (Default Control Pipe) a vzhledem k tomu, že zařízení není ověřeno, musí být většina vyměňovaných informací ve formátu prostého textu a nedochází tedy k zabezpečovacímu zapouzdření.
Stav OVĚŘENO Stavu „ověřeno“ (Authenticated) je běžný operační stav provozní datové komunikace, využívající zabezpečené zapouzdřování paketů. Jednotlivými podřízenými stavy stavu ověřeno jsou stav „přednastaveno“ (Default), stav „adresování“ (Address) a stav „konfigurováno“ (Configured).
Stav PŘIPOJOVÁNÍ Zařízení WUSB vstupuje do stavu „připojování“ (Reconnecting) kdykoliv neobdrží hromadný paket WUSB kanálu (tedy příkaz MMC) po dobu přesahující tzv. vypršení důvěryhodnosti (Trust Timeout). Pokud je zařízení v tomto stavu, pokusí se opětovně připojit k hostiteli využitím zprávy „žádost o připojení zařízení“ DN_Connect. Musí však použít zabezpečovací zapouzdření paketu.
22
2 Protokolové charakteristiky WUSB 2.1 Komunikační toky rozhraní WUSB (1/2) Kanál WUSB je přenosová cesta sestavená mezi jednotlivými uzly.
Bezdrátová fyzická vrstva PHY (Physical Layer) uspořádává radiové přenosy v přiděleném kmitočtovém rozsahu pomocí kódování a dalších technik, a to do kanálu nebo skupiny kanálů, po kterém/kterých jsou vysílány a přijímány bitové toky.
Spojová vrstva (Data Link Layer) kóduje/dekóduje bitové toky z/do datových paketů, obstarává řízení a zpracovává chyby na fyzické vrstvě, zajišťuje řízení toku a synchronizaci rámce.
Pro řízení zpráv na fyzické vrstvě obsahuje spojová vrstva podvrstvu řízení přístupu k médiu MAC (Medium Access Control) a podvrstvu řízení logického spoje LLC (Logical Link Control).
Rozhraní WUSB využívá obou podvrstev MAC a PHY, pro přístup ke kanálu na MAC vrstvě využívá tzv. výstražné zprávy (Beacons) určené pro zjišťování zařízení a distribuované řízení, dále pak distribuovaný rezervační protokol DRP (Distributed Reservation Protocol) orientovaný na datovou komunikaci a založenou na principu TDMA.
Jednotlivé časové úseky MAC vrstvy jsou organizovány do tzv. superrámců (viz následující obrázek). Začátek super-rámce označuje tzv. výstražná perioda BP (Beacon Period) s dobou trvání 65 ms. Super-rámce jsou logicky rozděleny na 256 časových úseků přístupu k médiu MAS (Media Access Slots), kdy každý z nich trvá 256 µs. MAS úseky na začátku super-rámce jsou primárně vyhrazeny pro použití výstražnou periodou BP.
23
Základní uspořádání časových slotů MAC vrstvy
24
2.2 Komunikační toky rozhraní WUSB (2/2) Protokol WUSB definuje komunikační kanál rozhraní WUSB, který je zapouzdřen ve skupině superrámců MAC vrstvy skrze skupinu MAS rezervací (protokol DRP).
Komunikační kanál WUSB je souvislá posloupnost vzájemně propojených řídících paketů, nazývaných MMC (Micro-scheduled Management Commands), vysílaných hostitelem ve vyhrazených okamžicích MAC vrstvy.
Tyto MMC pakety obsahují informaci identifikující hostitele, vstupně/výstupní uspořádání řízení a časový odkaz na další MMC paket v pořadí. Tyto vazby zajišťují souvislý proces řízení, který může být snadno sledován zařízeními připojujícími se ke svazku rozhraní WUSB, tzv. WUSB cluster. Tento zapouzdřený komunikační kanál poskytuje uspořádání následně sloužící jako přenosová cesta pro datovou komunikaci mezi hostitelem a zařízeními ve svazku WUSB.
Obecný model komunikačního kanálu rozhraní WUSB
Komunikační kanál WUSB je efektivní a snadno rozšiřitelný způsob přístupu k médiu s nízkou hodnotou zpoždění (latency) a efektivní správou přenosového pásma. Umožňuje hostiteli rychle a efektivně měnit množství kanálových slotů přidělených jednotlivým funkčním koncovým bodům a je využíván jednak pro plošné vysílání ve svazku typu broadcast, tj. přenos stejných dat všem zařízením, ale i pro datovou komunikaci typu bod-bod. Komunikační kanál WUSB se skládá ze souvislé posloupnosti přenosů od hostitele. Provázaný tok MMC je zejména využíván k dynamickému plánování počtu kanálových slotů pro datovou komunikaci hostitelských aplikací a koncových bodů WUSB. MMC specifikují posloupnost tzv. mikroplánovaných přiřazení kanálových slotů MS-CTA (MicroScheduled - Channel Time Allocations) k další MMC uvnitř rezervační instance nebo na konci rezervační instance. MMC může být následována další MMC, aniž by mezi nimi musely být
25
MS-CTA. V takovém případě je MMC využita pouze k přepravě příkazů a řídících informací. MS-CTA uvnitř rezervační instance mohou být využity pouze zařízeními přiřazeného svazku WUSB. Směr vysílání a využití každé MSCTA je určeno v každé MMC instanci. MMC může deklarovat MS-CTA kdykoliv během kanálového slotu následujícího MMC.
26
2.3 Formáty paketu Paket WUSB se skládá z několika částí. Stěžejními částmi paketu je preambule fyzické vrstvy (PHY Preamble), hlavička fyzické vrstvy (PHY Header), hlavička vrstvy řízení přístupu k médiu (MAC Header) a užitečná zátěž (Data Payload), který může být přenášena jinou přenosovou rychlostí než hlavičky fyzické a MAC vrstvy.
Fyzická vrstva poskytuje standardní podporu chybové korekce všech bitů soustředěných v logickém paketu (hlavičky PHY/MAC vrstvy + vlastní tělo rámce). Fyzická vrstva také provádí CRC kontrolu hlavičky fyzické a MAC vrstvy. Pole sekvenční kontroly rámce FCS (Frame Check Sequence), což je hodnota CRC (Cyclic Redundancy Check) pro užitečnou zátěž těla rámce. Toto pole je řízeno MAC vrstvou. Pole Frame Control obsahuje bit zabezpečení (Security Bit), který určuje, zda budou součástí paketu pole vztahující se k jeho zabezpečení (bit zabezpečení = 1) či nikoliv (bit zabezpečení = 0). Konkrétně se jedná se o pole TKID (Temporal Key IDentifier), Reserved, Encryption Offset, SFN (System Frame Number) a MIC (Message Integrity Check). Pole DestAddr v MAC hlavičce používají MAC vrstvy hostitele a zařízení k rozhodnutí, zda mají být přijaté pakety ignorovány. Pole Stream Index a SrcAddr v MAC hlavičce jsou použité hostitelem a zařízením k doručení přijatých paketů aplikaci WUSB, resp. jedné z několika možných různých aplikací současně používajících radiové zdroje. Pole Endpoint Number v hlavičce aplikace WUSB používá zařízení k doručení dat ke správné vyrovnávací paměti koncového bodu. Hostitel pak používá pole Endpoint Number a SrcAddr (z MAC hlavičky) k doručení dat k příslušné vyrovnávací paměti koncového bodu. Hlavička aplikace WUSB je umístěna bezprostředně za poli zabezpečení hlavičky a je obsažena ve všech paketech vytvářejících nebo ukončujících koncový bod. Délka hlavičky WUSB je různá a závisí na hodnotě pole PID (Packet ID). Po příjmu datového paketu ještě před samotným doručením dat příslušné vyrovnávací paměti aplikace (hostitele či zařízení) oddělí přijímač zabezpečovací údaje, hlavičky WUSB, zabezpečovací kontrolní součet a izochronní hlavičky (jsou-li nějaké). Všechny kontrolní součty a kontroly dekódování musí být úspěšně dokončeny předtím, než je přijímači povoleno provádět další akce jako generování informace o stavu, hlášení aplikaci že jsou k dispozici data atp.
27
Obecný formát aplikačního paketu rozhraní WUSB
28
2.4 Transakční skupiny Tato část poskytuje přehled, jakým způsobem se vykonávají tzv. USB transakce pomocí tzv. mikroplánování. Dále definuje obecnou strukturu MMC, a také definuje závazné informační elementy MMC. Mikroplánovaná posloupnost na rozhraní WUSB se skládá z MMC (vysílané hostitelem) a následným kanálovým časem popsaným MMC a je používána k řízení přenosového protokolu WUSB.
Obecně může mikroplánovaná posloupnost obsahovat jednu nebo více WUSB transakcí a je označována jako tzv. transakční skupina. Následující obrázek ukazuje obecný formát transakční skupiny. Hostitel dynamicky řídí v průběhu času obsah resp. velikost transakčních skupin v závislosti na požadavcích koncových bodů kladených na datové toky. Proto může být počet transakcí během transakční skupiny proměnný.
Obecný model transakční skupiny rozhraní WUSB
MMC používá hostitel k udržování a řízení WUSB kanálu. Jedná se o řídicí paket složený převážně z informačních elementů IE (Information Elements).
Informační elementy přidělení kanálového času rozhraní WUSB Informační elementy IE přidělení kanálového času rozhraní WUSB se skládají z jednoho resp. více bloků WxCTA (Wireless USB Channel Time Allocation). Bloky WxCTA popisují přidělení časového intervalu vztahující se k MMC. Existuje několik typů bloků WxCTA které mohou být použity v IE přidělení kanálového času rozhraní WUSB. Všechny WxCTA bloky mají společnou část
29
hlavičky, obsahující pole vlastností a informaci o časovém intervalu. Možné typy WxCTA bloků jsou: •
blok WDRCTA (Device Receive) – zařízení přijímá, cílový koncový bod musí naslouchat vysílaným paketům během popisovaného časového intervalu.
•
blok WDTCTA (Device Transmit) – zařízení vysílá, cílový koncový bod musí vysílat informace během popisovaného časového intervalu.
•
blok WDNTSCTA (Device Notification Time Slot) – časový interval hlášení zařízení, jedná se o řídicí časový interval rezervovaný pro WUSB zařízení. V tomto intervalu zařízení hostiteli zasílá pouze hlášení.
30
2.5 Časovací omezení u transakční skupiny Hostitel musí řadit jednotlivé transakce uvnitř transakční skupiny tak, aby byla minimalizována tzv. přepnutí sběrnice (např. přepnutí hostitelské radiové části z vysílání na příjem a obráceně). To znamená, že transakční skupina musí být sestavena tak, aby ihned po MMC byly umístěny časové intervaly pro vysílání hostitele, následoval proces přepnutí sběrnice a poté časové intervaly pro vysílání zařízení. Na konec následuje další přepnutí sběrnice mezi posledním časovým intervalem vysílání zařízení a následujícím plánovaným MMC paketem (viz následující obrázek).
Příklad uspořádání transakční skupiny rozhraní WUSB
Meziintervalová doba tIST (Inter-Slot Time) je doba, která uplyne mezi koncem přenosu posledního paketu jednoho časového intervalu a začátkem dalšího časového intervalu resp. přenosu MMC paketu.
Obecně je účelem meziintervalové doby zajistit, aby přenosy mezi jednotlivými časovými intervaly vzájemně nekolidovaly. Meziintervalová doba tedy musí trvat dostatečně dlouho, aby fungovala jako ochrana proti maximálním odchylkám hodin místního zařízení a ideálních hodin (viz následující obrázek).
Ochranný čas TDMA intervalu
31
Maximální odchylka je funkcí času uplynulého od poslední synchronizační události. Za účelem minimalizace vlivu ochranného času na dostupnou šířku pásma používá rozhraní WUSB jako referenční body pro synchronizaci hodin transakcí MMC.
Meziintervalové doby jsou časovací prvky používané výhradně hostitelem k výpočtu trvání jednotlivých časových intervalů. Skutečné hodnoty meziintervalových dob závisí na vlastní implementaci hostitele.
32
2.6 Synchronizace protokolu Všechna časování protokolu WUSB jsou vždy specifikována vzhledem k začátku preambule pro MMC pakety. Následující obrázek popisuje synchronizaci protokolu a odpovídající referenční body.
Protokolové časování vztažené k MMC paketům
Zařízení nulují své protokolové hodiny vždy na začátku každé MMC preambule. Všechny relativní ukazatelé kanálového času (nextMMC a přidělení časových intervalů WxCTA) v paketu MMC jsou specifikovány hostitelem vzhledem k začátku preambule pro aktuální MMC.
Zařízení může přestat používat svou vysílací část po MMC paketu a době začátku časových intervalů.
Je-li zařízení určeno jako vysílač, musí toto zařízení případně hostitel začít vysílat svou preambuli v okamžiku, kterým určí začátek časového intervalu (nebo MMC paketu). Tato doba je měřena od začátku posledního MMC paketu dle svých vlastních místních hodin.
Je-li zařízení určeno jako přijímač, musí toto zařízení případně hostitel začít naslouchat alespoň v předstihu daném vypočtenou ochrannou dobu tGUARDTIME před okamžikem, kterým určí začátek časového intervalu dle svých vlastních místních hodin (viz předchozí obrázek).
Povinností hostitele je zajistit, aby byly přidělené časové intervaly dostatečně dlouhé pro účely datové komunikace, která proběhne během časového intervalu. Zařízení WUSB musí ochránit integritu přidělených časových intervalů. Pro vnitřní časové intervaly to znamená, že zařízení nesmí vysílat data dříve, než jeho místní hodiny indikují začátek příslušného časového intervalu. Pro vnější časové intervaly může zařízení vypnout přijímač, indikují-li jeho místní hodiny dobu začátku následujícího intervalu (pokud tedy následující časový interval není určen
33
pro jiný koncový bod stejného zařízení). Zařízení odvodí hranice intervalů z informace WCTA_IE v informačním elementu IE.
34
2.7 Synchronizace shluku dat a opakované přenosy Rozhraní WUSB poskytuje mechanismus zaručující synchronizaci datové posloupnosti mezi vysílačem a přijímačem dat napříč vícenásobnými transakcemi shluků dat různých velikostí. Tento mechanismus poskytuje pro identifikaci potřebné řazení dat, garantuje, že stavová informace je správně interpretována vysílačem i přijímačem a zajišťuje další pokračování datového toku pouze poté, co bylo dokončeno bezpečné doručení dat. Vysílač může během datové fáze přenášet více než jeden datový paket a přijímač musí během stavové fáze poskytnout informace potvrzující, že tato data byla přijata. Metoda popisu požadované posloupnosti paketů a potvrzovací mechanismus poskytují uspořádání pro efektivní opakovaný přenos ztracených paketů shluku dat. To znamená, že z pohledu přijímače je uvažován i stav, kdy mohou datové pakety přijít i v nesprávném pořadí. Shlukování dat na rozhraní WUSB používá jednoduchý protokol posuvného okna (Sliding Window Protocol) poskytující ucelenou podporu spolehlivého přenosu dat.
Protokol posuvného okna zajišťuje, že vysílač vždy používá pořadová čísla dat v přesně vymezeném vzestupném pořadí, takže přijímač může použít přijaté datové pakety s použitím stejných pravidel řazení, a tak zachovat řazení paketů určené vysílačem.
Datový tok od vysílače je logicky rozdělen na části o maximální velikosti (Dx až Dx+y). Vysílač udržuje posuvné vysílací okno, řídicí přiřazení pořadových čísel jednotlivým datovým paketům pro datovou fázi příští transakce. Přijímač udržuje přijímací okno určující, která datová pořadová čísla, a tedy které datové pakety, zachytí pro použití z příští transakce. Přijímač také poskytuje potvrzení shluku dat během stavové fáze transakce. Přijímač musí použít přijatá data v přesně vymezeném vzestupném pořadí pořadových čísel pouze s výjimkou případů izochronního vyřazování. Každý koncový bod zařízení WUSB má atributy k podpoře shlukování dat. Koncové body zařízení podávají zprávu o jejich shlukových atributech pomocí informace v tzv. popisovači druhu koncového bodu WUSB (WUSB Endpoint Companion Descriptor).
35
2.8 Transakce rozhraní WUSB Všechny typy přenosů na rozhraní WUSB používají identický základní tvar transakcí. Tento tvar obsahuje všechny nezbytné součásti k zajištění bezpečného doručení dat využitím prostředků detekce chyb a opakování přenosu.
Jak již bylo zmíněno dříve, jsou WUSB transakce transakcemi dělenými a následně namapovanými na strukturu založenou na principu TDMA.
WUSB transakce mají tři fáze – vyzývací, datovou a stavovou. Za určitých podmínek řízení toku a jeho následném zastavení (HALT/STALL) může mít WUSB transakce pouze dvě fáze. MMC pakety a stavové pakety musí být vysílány základní rychlostí, datové pakety datové fáze pak kteroukoliv podporovanou přenosovou rychlostí. Je-li hostitel připraven přijímat data, vyšle MMC paket s blokem WDTCTA, popisujícím časový interval kanálového času pro datovou fázi transakce. Obdrží-li koncový bod úspěšně MMC paket, aktualizuje své vysílací okno na základě hodnoty pole bitového vektoru bvDINAck v bloku WDTCTA, a poté odpoví (počínaje začátkem přiděleného časového intervalu) vysláním buďto shlukem datových paketů (jednoho nebo více), nebo nebude schopno odpovědět daty a vyšle zpět stavový paket s kódem stavu NAK (negativní potvrzení) nebo STALL (zastavení). Koncový bod pak vysílá datové pakety přenosovou rychlostí zakódovanou hostitelem v bloku WDTCTA. Zjistí-li koncový bod chybu MMC paketu, nebude odpovídat hostiteli v časovém intervalu protokolu. Během datové fáze časového intervalu naslouchá hostitel datovým paketům od koncového bodu. Sleduje pořadová čísla přijatých datových paketů a odpovídajícím způsobem posouvá své přijímací okno. Potvrzení datových paketů přijatých hostitelem bez chyb je zasláno koncovému bodu v poli bitového vektoru bvDINAck v následujícím bloku WDTCTA, adresovaném tomuto koncovému bodu. Neobdrží-li hostitel úspěšně stavový paket, musí opakovat vysílání stavového paketu (pouze stavového) předtím, než se znovu pokusí o datovou fázi transakce. Hlášení zařízení (Device Notifications) jsou malé zprávy vysílané zařízením během tzv. DNTS okna (Device Notification Time Slot Window).
36
2.9 Možné využití a předpokládaný vývoj rozhraní WUSB Univerzální sériové rozhraní USB je v současnosti zřejmě nejrozšířenějším způsobem propojování periferií u osobních počítačů PC (Personal Computer) a rychle se rozšířilo i do oblasti spotřební elektroniky CE (Consumer Electronics), ale také do mobilních zařízení. Rozhraní USB těží z celosvětově dobře zavedené značky a je podporováno zkušeným řídícím orgánem USB-IF (USB Implementers Forum). Rozhraní WUSB bude zcela jistě stavět na úspěchu klasického rozhraní USB, které tak nově rozšíří o možnosti bezdrátového přenosu. Jeho využití bude primárně zaměřeno na osobní počítače a jejich periferie, spotřební elektroniku a mobilní zařízení. Pro zachování stejných možností využití a architektury jako u klasického rozhraní USB je specifikace rozhraní WUSB definována jako vysokorychlostní spojení typu „hostitel-zařízení“. Tato skutečnost umožní snadný přechod pro současná řešení klasického rozhraní USB. V současné době vypadá situace okolo rozhraní WUSB poněkud nepřehledně. Kromě tzv. Certified Wireless USB od USB-IF, jehož popisu jsou věnovány předchozí kapitoly, vyvíjela společnost Freescale Semiconductor vlastní technologii, nazvanou CableFree USB. Pomocí této technologie chtěla dosáhnout stejného cíle jako USB-IF, tedy rozšířit možnosti klasického rozhraní USB 2.0 o bezdrátové přenosy, nicméně za použití jiných a vzájemně nekompatibilních prostředků. To bylo ostatně i důvodem, proč ani UWB na principu MB-OFDM (Multi-Band Orthogonal Frequency Division Multiplex), prosazované aliancí WiMedia vedenou firmou Intel, ani DS-UWB (Direct Sequence Ultra Wide Band) prosazované firmou Freescale Semiconductor nebylo standardizováno u IEEE. Situaci pro koncového zákazníka ještě navíc komplikují výrobci v současnosti běžně prodávaných adaptérů, umožňujících k hostiteli bezdrátově připojit vzdálená USB 2.0 zařízení pomocí standardu 802.11g, tedy Wi-Fi s teoretickou maximální rychlostí 54 Mbit/s. Tyto adaptéry se pak ještě zcela běžně označují matoucím způsobem jako Wireless USB 2.0 Hub či Cable Free USB 2.0 Hub. Za zmínku dále stojí skutečnost, že aliance WiMedia nakonec svou implementaci UWB standardizovala díky ECMA (European Computer Manufacturers Association), ECMA-368 jako ISO standard ISO/IEC 26907 a ECMA-369 jako ISO standard ISO/IEC 26908, přičemž z pohledu Intelu by se měly vrstvy jejich UWB, tedy PHY, MAC a konvergenční vrstva, stát společnou rádiovou platformou ať už rozhraní WUSB, které je považováno za vysoce zajímavé z hlediska očekávaného velkého zájmu zákazníků, bezdrátového IEEE 1394, kde je očekávaný zájem podstatně nižší, či dalších vyvíjených technologií (např. WiNet IP Networking). Zda se ale nakonec prosadí Certified Wireless USB či CableFree USB, a zda se Freescale Semiconductor vůbec pokusí s Intelem a dalšími silnými členy aliance WiMedia bojovat, může rozhodnout pouze trh. Nicméně se zdá, že získání veřejného standardu a ověřená interoperabilita, tj. schopnost vzájemné komunikace různých funkčních jednotek, sice zabere nějakou dobu a stojí více 37
peněz, ale společnostem sdruženým kolem Intelu se tento postup pravděpodobně vyplatí. Společnost Freescale Semiconductor by pravděpodobně měla šanci uspět pouze tehdy, pokud by dokázala dodat na trh potřebná zařízení dříve než její konkurenti. Nic však nenasvědčuje tomu, že by se tomu tak mělo v dohledné době stát.
38
2.10 Závěrečný test 1. Jakým způsobem je identifikováno zařízení USB na sběrnici? a) USB prokololem b) USB adresou c) identifikačním paketem d) prostřednictvím řadiče správné řešení: b
2. Kolik zařízení je možné připojit na sběrnici USB? a) 16 b) 8 c) 127 d) 64 správné řešení: c
3. Jaká přístupová metoda je uplatněna na rozhraní USB? a) TDMA b) CDMA c) OFDM d) WDMA správné řešení: a
4. Je rozhraní WUSB logickou evolucí klasického rozhraní USB? a) ano b) ne správné řešení: a
39
5. WUSB je přenosovou technologií založenou na: a) úzkopásmové technologii NBRF b) technologiích s rozprostřeným spektrem WSS c) širokopásmové technologii UWB d) protokolu TCP/IP správné řešení: c
6. Je u rozhraní WUSB implementován systém řízení spotřeby? a) ano b) ne správné řešení: a
7. Která zpráva identifikuje úmysl USB zařízení přejít do režimu spánku? a) DNTS b) GTS c) WTS d) MMC správné řešení: c
8. Který z paketů indikuje začátek datového přenosu na rozhraní USB? a) datový paket b) stavový paket c) dotazovací paket d) vyzývací paket správné řešení: d
9. Co je to inventarizace sběrnice? a) proces přiřazení unikátní USB adresy jednotlivým zařízením b) proces identifikace a přiřazení unikátní USB adresy jednotlivým zařízením c) proces identifikace jednotlivých zařízením d) proces vytvoření logické sběrnice na fyzickém přenosovém médiu správné řešení: b
40
10. Jaký typ kódování se používá u rozhraní WUSB? a) TKIP b) AIS c) CDS d) AES správné řešení: d
11. Jaká je doba trvání tzv. výstražné periody (Beacon Period)? a) 65 ms b) 256 μs c) 256 ms d) 65 µs správné řešení: a
12. Jakým způsobem se označuje komunikační kanál WUSB? a) DRP b) MMC c) MAC d) MS-CTA správné řešení: b
13. Jak je označován přenosový datový model rozhraní WUSB: a) virtuální spoj b) virtuální okruh c) virtuální kanál d) virtuální cesta správné řešení: c
41
14. Zabezpečovací mechanismy jsou u rozhraní WUSB založeny na: a) kódování AES-128 b) kódování AES-64 c) kódování AES-256 d) kódování AES-16 správné řešení: a
15. Datový přenos je na rozhraní WUSB uskutečněn trojí paketů: a) vytyčovací, datový a koncový b) inicalizační, datový a uzavírací c) navazovací, datový a ukončovací d) vyzývací, datový a stavový správné řešení: d
16. Bezdrátová USB zařízení musí přenášet informace: a) o vlastní identifikaci b) o vlastní identifikaci a konfiguraci c) o vlastní konfiguraci d) o probíhající datové výměně správné řešení: b
17. Co je to kanál WUSB? a) přenosová cesta sestavená mezi jednotlivými zařízeními b) přenosová cesta sestavená mezi jednotlivými HUBy c) přenosová cesta sestavená mezi jednotlivými uzly d) přenosová cesta sestavená mezi dvěma komunikujícími zařízeními správné řešení: c
42
18. Pro přístup ke kanálu na MAC vrstvě využívá rozhraní WUSB: a) výstražné zprávy b) poplachové zprávy c) stavové zprávy d) indikační zprávy správné řešení: a
19. Co je to komunikační kanál WUSB? a) náhodná posloupnost vzájemně propojených řídících paketů b) nesouvislá posloupnost vzájemně propojených řídících paketů c) posloupnost vzájemně propojených řídících paketů d) souvislá posloupnost vzájemně propojených řídících paketů správné řešení: d
20. Jaké jsou stěžejní části WUSB paketu? a) hlavička PHY, hlavička MAC a hlavička MMC b) preambule PHY, hlavička PHY, hlavička MAC a užitečná zátěž c) hlavička a užitečná zátěž d) záhlaví paketu, zabezpečení a datová část správné řešení: b
21. Pro jaké účely je využíváno MMC ze strany hostitele? a) sestavení a zrušení WUSB kanálu b) zabezpečení WUSB kanálu a detekce chyb na WUSB kanálu c) udržování a řízení WUSB kanálu d) kódování a přenos po WUSB kanálu správné řešení: c
43
22. Shlukování dat na rozhraní WUSB využívá: a) protokol posuvného okna b) protokol vyhrazeného okna c) protokol přenosového okna d) protokol oka rozhodnutí správné řešení: a
23. Všechny typy přenosů na rozhraní WUSB používají: a) proměný tvar transakcí b) stejnou strukturu WUSB paketů c) stejná záhlaví d) identický základní tvar transakcí správné řešení: d
24. Co je to meziintervalová doba? a) doba mezi jednotlivými WUSB pakety b) doba, která uplyne mezi koncem přenosu posledního paketu jednoho časového intervalu a začátkem dalšího časového intervalu c) doba nutná pro přenos jednoho WUSB paketu d) doba nutná pro sestavení WUSB kanálu správné řešení: b
25. Jaké typy datových přenosů podporuje rozhraní WUSB? a) řídicí a datové b) synchronní a asynchronní c) řídicí, hromadné, izochronní a přenosy s přerušením d) řídicí, hromadné a izochronní správné řešení: c
44
