Wireless USB
Atualmente, as tecnologias wireless estão transformando-se mais e mais capazes e tendo seu custo reduzido. A tecnologia de rádio Ultra-Wide-Band (UWB), em particular, tem as características que combinam como uso tradicional do USB muito bem. O Wireless USB emite, teoricamente, uma taxa de 480 Mbps a 3 m e de 110 Mbps a 10 m, no futuro, essas taxas poderão alcançar 1 Gbps em curtas distâncias. As informações transitam em uma banda de freqüência compreendida entre 3,1 GHz e 10,6 GHz. Esta tecnologia livra o usuário de preocupar-se sobre cabos; onde os encontrar, onde plugar, como os arrumar para não parecer uma bagunça e etc. Naturalmente, perdendo o cabo, significa também perder uma fonte de energia para os periféricos. Para dispositivos com energia própria isso não é um problema, mas para dispositivos portáteis, energizados pelo barramento, o USB wireless apresenta alguns desafios onde soluções inovadoras seram necessárias para se adequar as necessidades dos usuários.
O USB (wired ou wireless) continua a ser a resposta a conectividade para a arquitetura do PC. É uma interface rápida, bidirectional, de baixo custo, que é consistente com as exigências da plataforma do PC de hoje e amanhã.
O USB wireless é um barramento que permite a troca de dados entre um dispositivo host (tipicamente um PC) e uma escala larga de periféricos simultaneamente. Os periféricos compartilham a banda através de um protocolo baseado em TDMA ( Time Division Multiple Access ). O barramento permite que periféricos sejam conectados, configurados, usados, e desconectados enquanto o host e outros periféricos estiverem em operação. As definições da segurança são fornecidas para assegurar associações seguras entre host e dispositivos, e para assegurar uma comunicação confidencial.
Fig. Comportamento da transmissão de dados pela distância
O Wireless USB conecta dispositivos de USB com o host usando um modelo ‘hub and spoke’. O host wireless do USB é o “hub”no centro, e cada dispositivo é a extremidade de um”spoke”. Cada “spoke” é uma conexão ponto-a ponto entre o host e o dispositivo. Os clusters dos hosts wireless USB podem suportar até 127 dispositivos e co-existir espacialmente.
O host tem alcance de aproximadamente 10 metros. Os dispositivos dentro do alcance do host podem estabelecer uma conexão segura e transformar-se parte do cluster do host. Toda a comunicação entre o host e os dispositivos são ponto-a-ponto que significa que a topologia física do USB wireless é na razão 1:1 similar à arquitetura do USB, assim como a interface do cliente permanece inalterada.
Fig. A topologia física permitida pelo Wireless USB
O USB wireless define também uma classe específica do dispositivo chamada o adaptador de fio (Wire Adapter) que adapta o barramento do Wireless USB e o barramento do USB 2.0. O efeito na topologia das comunicações é essencialmente o barramento ser conectado em cascata.
O USB wireless é um protocolo baseado em TDMA, similar ao USB wired. O controlador do host inicia todas as transferências de dados. 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.
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A camada física wireless (i.e. PHY) 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.
Todos os hosts e todos os dispositivos devem suportar a segurança necessária para o bom funcionamento do Wireless USB. Os mecanismos de segurança asseguram que os hosts e os dispositivos possam autenticar-se numa comunicação (que evita ataques man-in-the-middle), para que seja de forma confidencial. Os mecanismos da segurança são baseados no método de encriptação AES-128/CCM, que garante a integridade e a encriptação dos dados.
O protocolo permite a manipulação de erro tanto por hardware ou por software. O hardware relata transferências com falha e tenta retransmiti-las. Um host wireless USB tentará uma transmissão que até que um número limitado de erros seja atingido, depois deverá informar o software cliente da falha. O software cliente pode recuperar-se ou não dependendo da implementação.
Conexão de dispositivos Wireless
A conexão é iniciada com o dispositivo enviando uma mensagem para o host por um tempo muito bem definido. Após o host e o dispositivo se autenticarem usando uma ID única e uma chave de segurança, o host atribui um endereço USB único ao dispositivo e notifica o software sobre o dispositivo conectado. Os dispositivos podem ser desconectados explicitamente pelo host ou dispositivo usando os mecanismos do protocolo e também se a comunicação ficar ociosa por um período de tempo prolongado.
