USB لاسلكي

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

تقنية USB اللاسلكية هي بروتوكول اتصال لاسلكي قصير المدى وعالي النطاق الترددي، وهو نسخة من ناقل التسلسل العالمي ( USB ) تم تطويرها بواسطة مجموعة مُروّجي USB اللاسلكية. وهي لا تمت بصلة إلى تقنية Wi-Fi أو تقنية Cypress Wireless USB. وقد تولت صيانتها شركة WiMedia Alliance التي توقفت عن العمل في عام 2009.

تعتمد تقنية USB اللاسلكية على منصة الراديو المشتركة ذات النطاق العريض للغاية (UWB) التابعة لتحالف WiMedia Alliance [ 1 ] ، والتي تتميز بقدرتها على إرسال بيانات بسرعة 480 ميجابت/ثانية على مسافات تصل إلى 3 أمتار (9.8 قدم) و110 ميجابت/ثانية على مسافات تصل إلى 10 أمتار (33 قدم) . وهي مصممة للعمل ضمن نطاق التردد من 3.1 إلى 10.6 جيجاهرتز ، مع العلم أن اللوائح التنظيمية المحلية قد تحد من نطاق التشغيل القانوني في بعض البلدان.     

تراجع تطوير واعتماد تقنية USB اللاسلكية تجاريًا بعد حلّ تحالف WiMedia في عام 2009 [ 2 ] وانتقال الصناعة نحو تقنيات Wi-Fi و Bluetooth وتقنيات لاسلكية بتردد 60 جيجاهرتز مثل WiGig . ويُعتبر هذا المعيار الآن قديمًا.

تم إيقاف دعم المعيار في Linux 5.4 [ 3 ] [ 4 ] وإزالته في Linux 5.7. [ 5 ] [ 6 ]

ملخص

كان الدافع وراء هذه المواصفات هو النجاح الباهر الذي حققه منفذ USB كقاعدة للأجهزة الطرفية في كل مكان؛ ومن الأسباب المذكورة سهولة استخدامه الفائقة وتكلفته المنخفضة، مما يسمح بوجود بنية منفذ ثنائية الاتجاه سريعة الانتشار . يتطابق تعريف النطاق العريض للغاية (UWB) مع إمكانيات وسرعات نقل البيانات في USB بشكل كبير (من 1.5 و12  ميجابت/ثانية إلى 480  ميجابت/ثانية لـ USB  2.0)، مما يجعله امتدادًا لاسلكيًا طبيعيًا لـ USB في المدى القصير (3 أمتار، تصل إلى 10 أمتار بمعدل منخفض يبلغ 110  ميجابت/ثانية). مع ذلك، لم يعد هناك ناقل مادي لتزويد الأجهزة الطرفية بالطاقة، ويعني غياب الأسلاك أن بعض الخصائص التي تُعتبر عادةً من المسلّمات في أنظمة USB تحتاج إلى تحقيقها بوسائل أخرى.

كان الهدف من هذه المواصفات الحفاظ على النموذج الوظيفي لتقنية USB ، القائم على المضيفات الذكية والأجهزة ذات السلوك البسيط، مع تمكينها من العمل في بيئة لاسلكية والحفاظ على مستوى أمان مماثل لمستويات الأنظمة السلكية التقليدية. كما تسعى إلى تحقيق كفاءة مماثلة في استهلاك الطاقة. ولتحقيق ذلك، تستخدم معيارًا قائمًا يُحدد طبقة فيزيائية مناسبة وآلية للتحكم في الوصول إلى الوسائط ، والتي من خلالها يمكن تلبية الأداء المطلوب، وتضيف إليه طبقة تقارب لدمج الجهود المعمارية المذكورة.

تم تعريف W-USB على أنه ناقل بيانات، وإن كان منطقيًا وليس ماديًا، قادر على توصيل جهاز مضيف بعدد من الأجهزة الطرفية في آن واحد. يقوم الجهاز المضيف بتقسيم عرض النطاق الترددي المتاح باستخدام تقنية الوصول المتعدد بتقسيم الوقت (TDMA). ويحافظ على قدرة USB على إدارة الأجهزة بأمان أثناء التشغيل . يمكن للأجهزة المضيفة التواصل مع الأجهزة على بُعد يصل إلى 10 أمتار.

الاستخدامات

كان لتقنية USB اللاسلكية استخدامات محتملة في أجهزة التحكم بالألعاب ، والطابعات ، والماسحات الضوئية ، والكاميرات الرقمية ، ومشغلات الوسائط المحمولة ، ومحركات الأقراص الصلبة ، ووحدات تخزين USB المحمولة [ 7 ] . كما أنها مناسبة لنقل تدفقات الفيديو المتوازية، باستخدام USB عبر بروتوكولات النطاق العريض للغاية .

تطوير

تم تشكيل مجموعة الترويج لتقنية USB اللاسلكية في فبراير 2004 لوضع بروتوكول USB اللاسلكي . تألفت المجموعة من شركات Agere Systems (التي اندمجت الآن مع شركة LSI [ 8 ] )، و Hewlett-Packard ، و Intel ، وMicrosoft ، و NEC Corporation ، و Philips Semiconductors ، و Samsung . [ 9 ]

في مايو 2005، أعلنت مجموعة الترويج لتقنية USB اللاسلكية عن الإصدار 1.0 من مواصفات USB اللاسلكية. [ 10 ]

في يونيو 2006، عرضت خمس شركات أول عرض توضيحي لتوافق التشغيل البيني بين عدة موردين لتقنية USB اللاسلكية. استُخدم حاسوب محمول مزود بمحول مضيف من إنتل يستخدم وحدة Alereon PHY لنقل فيديو عالي الدقة من شريحة أشباه موصلات لاسلكية من فيليبس مزودة بوحدة Staccato Communications PHY، وذلك باستخدام برامج تشغيل مايكروسوفت ويندوز إكس بي المصممة خصيصًا لتقنية USB اللاسلكية. [ 11 ]

في أكتوبر 2006، وافقت لجنة الاتصالات الفيدرالية الأمريكية (FCC) على منتجات WiQuest Communications اللاسلكية USB، وهي محولات الأسلاك المضيفة (HWA) ومحولات أسلاك الأجهزة (DWA)، للاستخدام الداخلي والخارجي. وفي منتصف عام 2007، شحنت شركة IOGEAR أول منتج تجاري مزود بمعالجات Alereon وIntel وNEC. وفي نفس الفترة تقريبًا، بدأت شركات Belkin وDell وLenovo وD-Link بشحن منتجات تتضمن تقنية WiQuest. وشملت هذه المنتجات بطاقات مدمجة في أجهزة الكمبيوتر المحمولة أو محولات لأجهزة الكمبيوتر التي لا تدعم تقنية USB اللاسلكية. وفي عام 2008، طرحت شركة Kensington محطة إرساء USB لاسلكية جديدة من خلال Dell. تميز هذا المنتج بكونه الأول في السوق الذي يدعم الفيديو والرسومات عبر اتصال USB باستخدام تقنية DisplayLink USB للرسومات. وفي أغسطس 2008، أصدرت Kensington محطة إرساء USB لاسلكية عالمية لتوفير اتصال لاسلكي بين الكمبيوتر المحمول وشاشة خارجية ومكبرات صوت وأجهزة USB الطرفية السلكية. وأعلنت شركة Imation عن توفر قرص صلب خارجي لاسلكي جديد في الربع الأخير من عام 2008. [ 12 ]

في 16 مارس 2009، أعلن تحالف WiMedia عن اتفاقيات نقل لمواصفات النطاق العريض الفائق (UWB) الخاصة به. وقد نقل التحالف هذه المواصفات إلى مجموعة Bluetooth Special Interest Group (SIG)، ومجموعة Wireless USB Promoter Group، ومنتدى USB Implementers Forum . وبعد نقل التكنولوجيا، توقف تحالف WiMedia عن العمل. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] وفي أكتوبر 2009، تخلت مجموعة Bluetooth Special Interest Group عن تطوير UWB كجزء من تقنية MAC/PHY البديلة، Bluetooth 3.0/High Speed. ولم يوقع عدد قليل، ولكنه مهم، من أعضاء WiMedia السابقين على الاتفاقيات اللازمة لنقل الملكية الفكرية ، ولن يوقعوا عليها . ثم حولت مجموعة Bluetooth اهتمامها من UWB إلى نطاق 60 جيجاهرتز . [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]

يُعد الإصدار 1.1 من مواصفات USB اللاسلكي، الذي أُعلن عنه في 29 سبتمبر 2010، آخر مراجعة رئيسية نُشرت لهذا المعيار، وهو لا يزال أحدث إصدار نهائي. ومنذ ذلك الحين، لم تشهد هذه التقنية أي تحديثات أخرى في المواصفات أو تطويرًا نشطًا، ويُعتبر USB اللاسلكي الآن قديمًا، إذ لم يشهد أي تحديثات جوهرية في الأجهزة أو المعايير بعد عام 2010. [ 19 ]

وقد قدم العديد من التحسينات المتوافقة مع الإصدارات السابقة: دعم النطاق العلوي UWB للترددات 6  جيجاهرتز وما فوق، وتحسين إدارة الطاقة واستهلاكها، ودعم تقنية NFC والارتباط القائم على التقارب.

بنية البروتوكول

حزمة بروتوكولات USB اللاسلكية

كما ذكرنا، تم الحفاظ على نموذج USB، مع إجراء تعديلات طفيفة بشكل عام لتناسب الاحتياجات الخاصة لنظام لاسلكي. وفيما يلي التغييرات من الأعلى إلى الأسفل:

تغييرات على منفذ USB

يُؤدي استبدال الأسلاك النحاسية في طبقة ناقل البيانات إلى عدم اليقين بشأن الحالة الفعلية لاتصالات المضيف بالجهاز، والأهم من ذلك، أنه يُعرّض الاتصالات لأي جهاز ضمن نطاق الإشارة، بينما كانت الاتصالات السلكية أكثر أمانًا نسبيًا. لذلك، يجب إنشاء علاقة أمان واضحة. ولتحقيق ذلك، تُوفّر طبقتا ناقل البيانات والجهاز الموارد اللازمة لطبقة الوظائف. يتم تشفير كل عملية إرسال عبر W-USB بواسطة طبقة ناقل البيانات دون التأثير على الاتصال بين الطبقات.

تتبع الحافلة نهج استطلاع قائم على تقنية الوصول المتعدد بتقسيم الوقت (TDMA) تحت إشراف المضيف. تتكون عملية النقل من ثلاثة أجزاء: رمز مميز ، وبيانات، ومصافحة . ولأسباب تتعلق بالكفاءة، يمكن تجميع عدة رموز مميزة تحتوي على معلومات التوقيت للأجهزة في رمز واحد، مما يُشكل مجموعات معاملات . يتم ضبط التحكم في التدفق وأحجام الحزم لتحسين كفاءة استهلاك الطاقة، مع مراعاة نموذج الأنابيب عالي المستوى للاتصال بين المصدر والوجهة.

وحتى الحفاظ على معدلات الخطأ النموذجية لنموذج USB في الوسائط اللاسلكية يتطلب تعديلات في الآليات المستخدمة لتحقيق هذا النموذج: من بين أمور أخرى، مصافحة البيانات والتخزين المؤقت.

يُعرّف بروتوكول النطاق العريض فائق السرعة (UWB) طبقتي PHY وMAC، اللتين يجب دمجهما في نموذج W-USB. فعلى وجه الخصوص، تُدمج طبقة MAC مع طبقة التحكم في الارتباط المنطقي (LLC) لتشكيل طبقة الارتباط ، المسؤولة عن التشفير/فك التشفير، وإدارة أخطاء PHY، والمزامنة، بينما تُعنى طبقة PHY نفسها بصحة الرؤوس، وليس الحمولة.

تُعدّ طبقة التحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC) ذات أهمية خاصة لبروتوكول W-USB. فهي تستخدم إطارات فائقة مُقسّمة إلى 256 خانة زمنية ، تُخصّص الأولى منها لنقل معلومات الإشارة . ويمكن تخصيص خانات إضافية لتلبية احتياجات مجموعات الأجهزة، والتي تُحدّدها أيضًا وحدات تحكّم الوسائط المتعددة (MMC) (انظر أدناه). يحتفظ المضيف بقناة اتصال واحدة أو أكثر من قنوات W-USB، وهو على دراية كاملة بطبقة MAC، بينما يحتاج الجهاز فقط إلى استخدام واجهة W-USB المُحدّدة للتواصل عبر القنوات الموجودة.

توجد ثلاث درجات من وعي بروتوكول التحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC) في الأجهزة. أعلى هذه الدرجات هي تلك التي تُشير إلى جهاز إرسال إشارات ذاتي ، قادر على إرسال الإشارات بنفسه. أما الدرجة التالية فتمثل أجهزة الإرسال الموجهة ، التي لا تُدرك وجود إطارات MAC ولديها قدرات محدودة على إرسال الإشارات، حيث تعتمد على المضيف لاكتشاف الأجهزة القريبة وإرسال الإشارات إليها. وأخيرًا، هناك أجهزة غير مُرسلة للإشارات ، ذات قدرة محدودة جدًا على الإرسال والاستقبال؛ ومن ناحية أخرى، لا يمكن للمضيف اكتشاف هذه الأجهزة، ولا يمكنها التأثير عليه.

وبالتالي، لا يمكن للأجهزة غير المُرسلة للإشارات أن تعمل إلا في نطاق قريب جدًا من الجهاز المضيف. يجب أن تكون الأجهزة المُرسلة للإشارات الموجهة والذاتية قادرة على تحديد جيرانها المخفيين، وهو ما تفعله عن طريق إرسال إشارات. من جانبها، تُدير الأجهزة المضيفة المؤقتات العامة بالدقة التي تتطلبها البيئة المادية (20 جزءًا في المليون ). يُرسل وقت القناة ضمن وحدة التحكم في الوسائط المتعددة (MMC)، ويُستخدم لتخصيص الفترات الزمنية، لذا من المهم أن تُرسل الأجهزة المضيفة إشارات دقيقة. كما يمكن للأجهزة أيضًا إرسال إعلانات حجز الإشارات.

يتضمن الإطار الفائق فترات زمنية لإشعارات الأجهزة لعمليات النقل غير المتزامنة التي تبدأها الأجهزة (والتي لا تستخدم قنوات، بل تتصل مباشرةً بطبقة ناقل البيانات)؛ ويقوم المضيف بتخصيص هذه الفترات ديناميكيًا حسب الحاجة. بالإضافة إلى ذلك، تُجرى معاملات W-USB بين المضيف ونقاط النهاية كما هو الحال في USB.

بنية نقل البيانات

تستخدم المعاملات جدولة TDMA الدقيقة مع الالتزام بخصائص USB. ويُستخدم بروتوكول تقسيم المعاملات للسماح بتنفيذ معاملات متعددة في وقت واحد. ويرتبط هذا بمفهوم مجموعة المعاملات، الذي يتكون من أمر إدارة مُجدول دقيقًا (MMC) وفترات زمنية مُخصصة لتنفيذ عبء العمل المرتبط به.

تتسم عمليات نقل البيانات اللاسلكية عادةً بتكاليف إضافية كبيرة؛ وللتخفيف من ذلك، يستبدل W-USB هذه التكاليف بمرحلة نقل البيانات المتتابعة ، التي تجمع حزمة بيانات واحدة أو أكثر، مما يقلل من فواصل الحزم وفجوات الفصل بينها، على عكس قاعدة USB التي تنص على حزمة بيانات واحدة لكل عملية نقل. ويمكن تعديل مدى تطبيق هذه الممارسة، مما ينتج عنه درجة متفاوتة من التكافؤ بين الأجهزة المتنافسة.

تحدد المواصفات أربعة أنواع محددة من نقل البيانات؛ ويتم تلخيص سماتها المميزة هنا.

  • تستغل عمليات النقل المجمعة عرض النطاق الترددي المتاح على القناة. التسليم مضمون، لكن معدل النقل وزمن الاستجابة ليسا مضمونين، مع إمكانية استفادة المضيف من عمليات النقل أو نقاط النهاية المعلقة. تُستخدم هذه العمليات لنقل كميات كبيرة من البيانات ذات سلوك متغيّر مع الوقت. وتستخدم قنوات أحادية الاتجاه.
  • تُلبّي عمليات النقل المتقطعة احتياجات المعاملات القصيرة التي تتطلب موثوقية عالية وزمن استجابة منخفض. ويُضمن الحد الأقصى لفترة الخدمة، بالإضافة إلى عدد من محاولات إعادة الإرسال خلال تلك الفترة.
  • توفر عمليات النقل المتزامنة معدلات نقل مضمونة وزمن استجابة محدود لمحاولات الإرسال، بالإضافة إلى معدل بيانات ثابت في المتوسط ​​(مع أنه يعتمد على الوسيط، إلا أنه عادةً ما يكون مماثلاً للمعدلات التي يمكن تحقيقها عبر USB السلكي). كما تضمن هذه التقنية إعادة محاولة واحدة على الأقل خلال فترة الخدمة، وتدعم موثوقية إضافية ضد تدفقات الأخطاء عن طريق إضافة تأخير إلى التدفق وفقًا لسعة التخزين المؤقت؛ ويمكن تعديل أحجام البيانات. مع ذلك، قد يكون من الضروري في النهاية التخلص من أقدم البيانات في المخازن المؤقتة (يمكن إبلاغ المُستقبِل بكمية المعلومات التي تم التخلص منها أثناء عدم إمكانية استخدام القناة). ولن تتخلص الأجهزة المضيفة من البيانات إلا إذا انتهت مدة عرض الحزمة.
  • عمليات نقل التحكم هي نفسها كما في USB 2.0. يستخدم النظام سياسة بذل قصارى الجهد، ولكن قد يقيد البرنامج الوصول إلى القناة وعرض النطاق الترددي المتاح للأجهزة.

يمكن أن تؤثر إدارة الطاقة أيضًا على نقل البيانات، حيث يمكن للأجهزة التحكم في استهلاكها للطاقة حسب الحاجة. ولأن بروتوكول الاتصالات يعتمد على تقنية الوصول المتعدد بتقسيم الوقت (TDMA)، فإن كلاً من المضيف والأجهزة يعرفان بدقة متى لا يكون وجودهما مطلوبًا، ويمكنهما استغلال ذلك للدخول في أوضاع توفير الطاقة. يمكن للأجهزة إيقاف تشغيل أجهزة الراديو الخاصة بها دون علم المضيف مع الحفاظ على اتصالاتها. كما يمكنها إيقاف التشغيل تدريجيًا لفترات طويلة إذا أبلغت المضيف مسبقًا، حيث ستتجاهل جميع الاتصالات الواردة منه. في النهاية، سيقوم الجهاز بتفعيل إجراء التنبيه والتحقق من وجود مهام معلقة.

وبدوره، يقوم الجهاز المضيف عادةً بإيقاف تشغيل الراديو الخاص به عندما لا يكون بحاجة إليه. وإذا قرر إيقاف القناة، أو الدخول في وضع السكون المؤقت، أو الدخول في وضع الإسبات أو الإيقاف، فعليه إخطار الأجهزة قبل القيام بذلك.

خيارات التوافق مع الأجهزة القديمة

تتيح بنية WUSB توصيل ما يصل إلى 127 جهازًا مباشرةً بجهاز مضيف. ولعدم وجود أسلاك أو منافذ، لم تعد هناك حاجة إلى الموزعات.

ومع ذلك، ولتسهيل الانتقال من الاتصال السلكي إلى اللاسلكي، قدمت WUSB فئة جديدة من محولات الأجهزة السلكية (DWA) . يُشار إليها أحيانًا باسم "موزع WUSB"، وتتيح هذه المحولات استخدام أجهزة USB 2.0 الحالية لاسلكيًا مع مضيف WUSB.

يمكن إضافة خاصية WUSB إلى أجهزة الكمبيوتر الحالية باستخدام محول سلك المضيف (HWA) . محول سلك المضيف هو جهاز USB 2.0 يتم توصيله خارجيًا بمنفذ USB في جهاز الكمبيوتر المكتبي أو المحمول، أو داخليًا بواجهة MiniCard في الكمبيوتر المحمول.

يدعم WUSB أيضًا الأجهزة ثنائية الدور (DRDs) ، والتي بالإضافة إلى كونها جهاز WUSB، يمكنها العمل كمضيف بإمكانيات محدودة. على سبيل المثال، يمكن للكاميرا الرقمية أن تعمل كجهاز عند توصيلها بجهاز كمبيوتر، وكمضيف عند نقل الصور مباشرةً إلى طابعة.

الاتصال

يتفاعل W-USB مع USB السلكي عبر محولات الأسلاك

يُمكن لتقنية W-USB تكوين أنظمة USB حقيقية، تتألف من جهاز مضيف وأجهزة ودعم للربط البيني. وهي تُطبّق نموذج USB الموزع-الطرفي ، حيث يُمكن لما يصل إلى 127 جهازًا لاسلكيًا تكوين روابط مباشرة (أطراف) مع الجهاز المضيف (الموزع). وحدة التحكم المضيفة فريدة من نوعها في النظام، وعادةً ما تكون مُدمجة في جهاز كمبيوتر قيد التشغيل، على الرغم من إمكانية توصيلها به عبر وصلة USB بسيطة، وربما لاسلكيًا أيضًا. يُشبه هذا التصميم شبكة نجمية (لكن جميع الاتصالات تتم بشكل مباشر بين الأجهزة، وليس بين أي جهازين).

لتمكين توصيل أجهزة USB السلكية الشائعة، تحدد المواصفات محولات أسلاك الأجهزة . وبالمثل، تتصل الأجهزة المضيفة بأنظمة W-USB باستخدام محول أسلاك خاص بها . على الرغم من أن الطبقة الفيزيائية تعتمد على النطاق العريض للغاية (UWB)، فإن أجهزة W-USB مزودة بواجهة USB متوافقة تمامًا. قد تدعم الطبقة الفيزيائية نطاقًا واسعًا من معدلات النقل، منها ثلاثة معدلات إلزامية: 53.3 و106.7 و200  ميجابت/ثانية، بينما تُعد جميع معدلات UWB الأخرى اختيارية للأجهزة (يجب أن تدعمها الأجهزة المضيفة جميعها).

تُصنّف أجهزة W-USB بنفس طريقة تصنيف أجهزة USB التقليدية. وبفضل وجود محولات سلكية، لا حاجة إلى موزعات USB التقليدية. يدعم الجهاز قناة اتصال واحدة أو أكثر مع المضيف، ويُخصّص نقطة النهاية 0 لقناة التحكم في USB. تتوفر معلومات نوع الجهاز عبر هذه القناة.

يتم إنشاء الاتصالات مع المضيف عبر رسالة إنشاء تُرسل في وقت ما. بعد ذلك، يمكن لكل من المضيف والجهاز التحقق من هويتهما باستخدام مفاتيحهما الفريدة؛ إذا نجحت العملية، يُخصص المضيف عنوان USB فريدًا للجهاز، وبعدها يصبح الجهاز مرئيًا لبروتوكول USB. ولأن نموذج الاتصال يسمح بفصل الاتصال بشكل فوري ودون إشعار مسبق، يجب أن تظل الاتصالات نشطة دائمًا. بالإضافة إلى حالات الفصل القسري من قِبل المضيف أو الجهاز، قد تؤدي فترات الخمول الطويلة إلى تفعيل آليات الإنهاء نفسها.

بالإضافة إلى ذلك، تتحمل أجهزة W-USB مسؤوليات أخرى تتجاوز مسؤوليات الأجهزة السلكية؛ إذ تتولى طبقة MAC الفرعية فيها مسؤولية الإشراف على مدى ملاءمة طبقات MAC الخاصة بالأجهزة. ويتطلب ذلك، عند الحاجة، مساعدتها في مهام إرسال الإشارات ومعالجة بيانات الإشارات التي قد تُرسل إليها. علاوة على ذلك، يمكن مشاركة نطاق التردد اللاسلكي UWB وعرض النطاق الترددي المرتبط به مع جهات أخرى، ويجب على الجهاز المضيف التأكد من استيفاء السياسات المحددة؛ وبناءً على الاستخدام المشترك (الذي يمكن تنسيقه لتجنب التداخل)، سيتمكن من توفير وظائف كاملة أو جزئية.

العلاقة بالنطاق العريض للغاية

يُعدّ UWB مصطلحًا عامًا للاتصالات اللاسلكية التي تستخدم نبضات طاقة تنشر طاقة الترددات الراديوية على نطاق يزيد عن 500  ميجاهرتز من الطيف الترددي، أو تتجاوز 20% من عرض النطاق الترددي الجزئي ضمن نطاق التردد من 3.1  جيجاهرتز إلى 10.6  جيجاهرتز، وفقًا لقرار لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) الصادر بشأن UWB في فبراير 2002. ولا يقتصر استخدام UWB على شركة WiMedia أو أي شركة أو مجموعة أخرى، بل هناك بالفعل عدد من المجموعات والشركات التي تُطوّر تقنية UWB دون أي صلة بشركة WiMedia. وكان WUSB بروتوكولًا أصدره منتدى مُنفّذي USB ، ويستخدم منصة راديو UWB الخاصة بشركة WiMedia. ومن بين البروتوكولات الأخرى التي أعلنت نيتها استخدام منصة راديو UWB الخاصة بشركة WiMedia، تقنية Bluetooth وبروتوكول التحكم في الارتباط المنطقي (LGC) الخاص بشركة WiMedia.

USB اللاسلكي مقابل 60  جيجاهرتز

هناك بعض المشكلات التي تميز تقنية USB اللاسلكية عن المعايير الأخرى المقترحة/المنافسة التي تستخدم  نطاق 60 جيجاهرتز مثل WiGig :

خط الرؤية
عند تردد 60  جيجاهرتز، يُحجب الاتصال اللاسلكي بأي جسم يعترضه، مما يستلزم وجود خط رؤية مباشر . وقد اعتمدت تقنية USB اللاسلكية على منصة النطاق العريض للغاية (UWB)، التي تعمل في نطاق تردد يتراوح بين 3.1 و10.6  جيجاهرتز، وبالتالي يمكنها اختراق الأجسام العالقة.
التنقل
كانت تقنية 60  جيجاهرتز جذابة لسوق الفيديو اللاسلكي لقدرتها على توفير اتصالات لاسلكية بسرعات متعددة الجيجابت. [ 20 ] ولتلبية هذه المتطلبات العالية، كان من المفترض أن تكون طبقة التحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC) قادرة على معالجة هذا الكم الهائل من البيانات. ولتلبية هذه المتطلبات،  احتاجت المنتجات التي تعمل بتقنية 60 جيجاهرتز إلى استهلاك طاقة أعلى ومكونات إلكترونية أكثر، مما يجعلها أقل ملاءمة للأجهزة المحمولة.

مقارنة أنظمة الترددات اللاسلكية الرقمية

USB اللاسلكي مقابل 802.11a/b/g وبلوتوث
مواصفةمواصفات USB اللاسلكية الإصدار 1.1بلوتوث 4.0واي فاي (IEEE 802.11n)واي فاي ( IEEE 802.11ac )بلوتوث 2.1 + EDR
نطاق التردد3.1  جيجاهرتز - 10.6  جيجاهرتز2.4  جيجاهرتز2.4  جيجاهرتز و/أو 5  جيجاهرتز5  جيجاهرتز2.4  جيجاهرتز
عرض النطاق الترددي53–480 ميجابت/ثانية1 ميجابت/ثانيةالحد الأقصى 600  ميجابت/ثانية لكل نطاق [ 21 ]سرعة قصوى تبلغ 6.93  جيجابت/ثانية لكل نطاقسرعة قصوى 3 ميجابت/ثانية
مسافة3-10 م [ 22 ]مسافة غير معروفة100 مترمجهوليتراوح المدى بين 1 و100 متر حسب المخرجات
تعديلMB-OFDMMB-OFDMDSSS ، DBPSK ، DQPSK ، CCK ، OFDMofDMجي إف إس كيه
التقييسسبتمبر 2010يونيو 2010سبتمبر 2009ديسمبر 2013يوليو 2007

حماية

تُعدّ المتانة أحد أهمّ الاعتبارات التي بُنيت عليها المواصفات، ولذلك تُصبح إدارة الموارد وتوصيل/فصل الأجهزة أكثر أهميةً مما هي عليه في USB السلكي. ويتمّ التعامل مع فقدان الحزم وتلفها من خلال مهلة زمنية ، بالإضافة إلى التخزين المؤقت للأجهزة، وإعادة المحاولات المضمونة (كما هو مذكور في وصف نماذج النقل)، وغيرها من أساليب التحكم في التدفق . وفي حال تعذّر الحفاظ على سياسات التزامن، يُمكن معالجة الأخطاء إما بواسطة الأجهزة أو البرامج (إعادة المحاولات، وفشل الحد الأقصى لعدد المحاولات، وقرارات استعادة النظام بعد الفشل، وما إلى ذلك).

يحاول مضيف W-USB التخفيف من عدم موثوقية الوسائط اللاسلكية (يُعتبر معدل خطأ بنسبة 10% مقبولاً  لحزم البيانات بحجم 1 كيلوبايت؛ أما في الوسائط السلكية، فتكون هذه القيمة عادةً حوالي 10⁻⁹ ) من خلال الاحتفاظ بعدادات وإحصائيات لكل جهاز، وإمكانية طلب معلومات منه. كما يمكنه الوصول إلى وظائف التحكم في طاقة الإرسال لكل جهاز وتعديلها، بالإضافة إلى تغيير معلمات الإرسال مثل حجم حمولة البيانات وتعديلات عرض النطاق الترددي.

ينصب التركيز دائمًا على توفير جودة خدمة تضاهي جودة خدمة USB التقليدية. توفر الأسلاك مستوى عالٍ جدًا من الأمان (في بيئة عمل نموذجية موثوقة)، لذا لا يتعامل معيار USB مع هذا الأمر، على الرغم من أن ذلك لا يعيق قابليته للتطبيق أو التنفيذ؛ يدير W-USB الأمان بشكل صريح، ولكنه بدلاً من الاستفادة من أساس UWB، يصمم نموذجًا صالحًا لـ USB بشكل عام. لهذا السبب، يجب إضافته إلى مستوى التحكم المشترك لأجهزة USB .

لضمان استمرارية التواصل، لا بد من بناء علاقات آمنة. يجب أن يكون لهذه العلاقات غرض محدد وأن تقتصر العضوية على المجموعة التي تُشكل أساس الثقة لإنجاز العمل المطلوب. في الأنظمة السلكية، تتطلب عمليات نقل البيانات اتصالاً مادياً مُتحكماً به؛ وينعكس هذا في المجال اللاسلكي من خلال مفهوم الملكية : يمنح المستخدم الثقة للأجهزة، التي بدورها تُثبت هذه الثقة للآخرين (عبر ما يُسمى بالطقوس ) لتكوين الروابط المطلوبة. يُعد مُعرّف عنوان USB رمزاً لثقة المالك. قد تتطلب التطبيقات أسس ثقة أخرى لا يدعمها نموذج USB هذا بشكل مباشر، وفي هذه الحالة يُمكن تنفيذها فوق حزمة بروتوكولات USB الأساسية.

بل والأهم من ذلك، يجب الحفاظ على الثقة، وإلا ستنتهي صلاحيتها. بعد استلام مفتاح المجموعة، يجب على الجهاز إبقاء الاتصال فعالاً من خلال تأكيد وجوده على الأقل خلال كل فترة انتهاء صلاحية للثقة ، والتي تبلغ أربع ثوانٍ. إذا لم ينجح الجهاز في الالتزام بهذا الشرط، فسيُطلب منه إعادة المصادقة.

تبعًا لعدم التناظر الطبيعي لتقنية USB، يبدأ المضيف جميع العمليات (باستثناء الإشارات)، بما في ذلك عمليات الأمان. تُرسل طلبات الأمان إلى الأجهزة للتحقق من إمكانياتها الأمنية، وبعد ذلك يُمكن اختيار الأجهزة المناسبة. طريقة التشفير المتناظر القياسية هي AES-128 مع CCM ، مع إمكانية استخدام تشفير المفتاح العام للمصادقة الأولية (أي إرسال مفتاح CCM الأولي فقط)، شريطة أن يكون مستوى الأمان المُحقق مُماثلًا (عمليًا باستخدام RSA 3072 بت و SHA-256 للتجزئة).

لاحظ الفرق بين المفاتيح الرئيسية ومفاتيح الجلسة . المفاتيح الرئيسية طويلة الأمد، وتعمل عادةً كسر مشترك أو وسيلة لتوزيع مفاتيح الجلسة، التي بدورها لا تدوم بعد انتهاء الاتصال الذي أُنشئت من أجله، وتُستخدم عادةً كآلية تشفير/فك تشفير فعّالة. يُشير حقل رأس مُحدد إلى المفتاح المُستخدم من بين المفاتيح المُتاحة. من المهم أيضًا ملاحظة أن آليات منع إعادة الإرسال تتطلب الاحتفاظ بعدادات يتم تحديثها عند استقبال إشارات صحيحة. يُحد نطاق هذه العدادات من عمر مفاتيح الجلسة.

المنافسون

توجد أشكال أخرى من تقنية USB اللاسلكية، مثل تلك القائمة على تقنية النطاق العريض للغاية ذات التسلسل المباشر المنافسة من شركة Cable-Free USB. [ 23 ] وينطبق الأمر نفسه على أنظمة استبدال الأسلاك الأخرى القائمة على الترددات الراديوية والتي يمكنها نقل بيانات USB. ونتيجة لذلك، تم اعتماد مصطلح " USB اللاسلكي المعتمد" لتمكين المستهلكين من تحديد المنتجات المتوافقة مع المعيار والتي تدعم البروتوكول الصحيح ومعدلات نقل البيانات المناسبة.

كان هناك أيضًا تقنية USB عبر بروتوكول الإنترنت (IP)، والتي ربما استخدمت شبكات قائمة على بروتوكول الإنترنت لنقل بيانات USB لاسلكيًا. على سبيل المثال، مع برامج التشغيل المناسبة، ربما استخدم الجهاز المضيف تقنية Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac (أو شبكة إيثرنت سلكية ) للتواصل مع الجهاز. [ 24 ]

منفذ USB متعدد الوسائط

اعتبارًا من عام 2013يُعدّ بروتوكول USB غير المتوافق مع الوسائط ( MA USB ) مواصفةً قيد التطوير من قِبل منتدى مُنفّذي USB . ويهدف إلى تمكين الاتصال باستخدام بروتوكول ناقل التسلسل العالمي (USB) عبر نطاق واسع من وسائط الاتصال المادية، بما في ذلك شبكات WiFi و WiGig اللاسلكية. [ 25 ] ويجري تطوير هذا البروتوكول انطلاقًا من مواصفة WiGig Serial Extension السابقة الصادرة عن تحالف Wi-Fi . [ 26 ] [ 27 ]

يختلف بروتوكول USB غير المعتمد على الوسائط عن بروتوكولات USB اللاسلكية السابقة مثل بروتوكول USB اللاسلكي المعتمد، ولا ينبغي الخلط بينهما.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ www.wimedia.org https://www.wimedia.org/en/index.asp . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28-05-2026 .{{cite web}}: مفقود أو فارغ |title=( مساعدة )
  2. ↑ فليشمان، غلين (17 مارس 2009). "إغلاق مجموعات UWB، ونقل التقنية إلى مجموعات Bluetooth وUSB" . آرس تكنيكا . تاريخ الاسترجاع: 28 مايو 2026 .
  3. ↑ "لينكس تُهمل أنظمة USB اللاسلكية والنطاق العريض للغاية" . www.phoronix.com . تاريخ الاسترجاع: 20 مارس 2022 .
  4. ↑ "إلغاء دعم تقنية USB اللاسلكية وتقنية النطاق العريض فائق السرعة في نظام لينكس 5.4" . www.phoronix.com . تاريخ الاطلاع: 20 مارس 2022 .
  5. ↑ "سيصبح إصدار Linux 5.7 التجريبي أخفّ بحوالي 28.7 ألف سطر برمجي بفضل حذف WUSB + UWB" . www.phoronix.com . تاريخ الاطلاع: 20 مارس 2022 .
  6. ↑ لارابيل، مايكل (12 سبتمبر 2019). "لينكس 5.4 ستتخلى عن دعم USB اللاسلكي والنطاق العريض للغاية" . فورونيكس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 أبريل 2026 .
  7. ↑ "التقنية التي وعدت بالقضاء على كابلات USB قبل 20 عامًا (ولماذا فشلت)" .
  8. ↑ «شركة LSI Logic تُكمل عملية الاستحواذ على شركة Agere» . رويترز . 2007-04-02 . تاريخ الاسترجاع: 2022-03-20 .
  9. ↑ "مقدمة إلى تقنية USB اللاسلكية (WUSB)" . www.ecs.csun.edu . مؤرشف من الأصل بتاريخ 22 فبراير 2020. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 مارس 2022 .
  10. ↑ لوسون، ستيفن (24 مايو 2005). "مجموعة USB اللاسلكية تُنهي مواصفات الإصدار 1.0" . كمبيوتر وورلد . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 مارس 2022 .
  11. ↑ "تقرير USB اللاسلكي" .
  12. ↑ "قرص التخزين الخارجي اللاسلكي USB Apollo Pro WX من Imation يُجري نسخًا احتياطية بدون أسلاك" . Engadget . 27 سبتمبر 2008. تاريخ الاطلاع: 20 مارس 2022 .
  13. ↑ "المواصفات" . Bluetooth.com .
  14. ↑ "نقل تقنية WiMedia" . USB.org. 16-03-2009. مؤرشف من الأصل في 10-06-2011 . تم الاطلاع عليه في 02-12-2011 .
  15. ↑ "أخبار إنسيسور اللاسلكية: ما الذي يمكن استنتاجه من اندماج Bluetooth SIG / WiMedia؟" . Incisor.tv. 16 مارس 2009. مؤرشف من الأصل في 16 سبتمبر 2018. تم الاطلاع عليه في 2 ديسمبر 2011 .
  16. ↑ ميريت، ريك (29 أكتوبر 2009). "مجموعة بلوتوث تتخلى عن النطاق العريض للغاية، وتتطلع إلى 60 جيجاهرتز" . مجلة EE Times .
  17. ↑ ميريت، ريك (4 مايو 2009). "تقرير: تقنية النطاق العريض للغاية ستنتهي بحلول عام 2013" . مجلة EE Times .
  18. ↑ "مجلة إنسيسور، نوفمبر 2009" (ملف PDF) . Incisor.tv. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 24 سبتمبر 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 ديسمبر 2011 .
  19. ↑ "نسخة مؤرشفة" (PDF) . مؤرشفة من الأصل (PDF) بتاريخ 10-10-2010 . تم الاطلاع عليها بتاريخ 30-09-2010 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title ( link )
  20. ↑ "النظام البيئي" . تحالف جيجابت اللاسلكي . تم الاسترجاع في 2011-12-02 .
  21. ↑ بينغ، بيني (2008). التقنيات الناشئة في الشبكات المحلية اللاسلكية: النظرية والتصميم والتطبيق . مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 9780521895842تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 يوليو 2014 .
  22. ↑ "ما هي سرعة USB اللاسلكي المعتمد؟ وما هو نطاق تشغيله؟" . الأسئلة الشائعة حول USB اللاسلكي . Everythingusb.com. مايو 2009. تاريخ الاسترجاع: 10 أبريل 2014 .
  23. ↑ "Pulse-LINK" . Pulse-LINK . تم الاسترجاع في 2011-12-02 .
  24. ↑ "مشروع USB/IP" . Usbip.sourceforge.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23-02-2014 .
  25. ↑ جون برودكين (10 سبتمبر 2013). "هل أصبح USB اللاسلكي حقيقة واقعة؟ المواصفات تربط USB بشبكة Wi-Fi لسرعة جيجابت" . آرس تكنيكا.
  26. ↑ لي بيل (11 سبتمبر 2013). "مؤسسة USB-IF تطلق تقنية اتصال لاسلكي USB مستقلة عن الوسائط" . صحيفة ذا إنكوايرر. مؤرشف من الأصل في 15 سبتمبر 2013.
  27. ↑ «منظمة USB-IF تُطوّر مواصفات USB مستقلة عن الوسائط: يوفر ملحق WiGig التسلسلي الإصدار 1.2 الأساس الأولي لمواصفات USB الجديدة» (ملف PDF) . منتدى مُنفّذي USB. 9 سبتمبر 2013. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 4 مارس 2016. تم الاطلاع عليه في 16 نوفمبر 2015 .