Беспроводные интерфейсы для периферийных устройств
Bluetooth: от частных решений к единому стандарту
Увеличение полосы пропускания — ключ к успеху
За последние несколько лет произошел настоящий прорыв в области технологий передачи данных по беспроводным каналам. Открывшиеся при этом поистине фантастические возможности позволили заметно повысить популярность беспроводных решений, а также значительно расширить сферу их применения. В данной статье рассматриваются тенденции одного из направлений развития беспроводных технологий — использования беспроводных решений для подключения периферийных устройств к ПК.
преимуществах беспроводного подключения периферийных устройств написано уже
достаточно много, и поэтому вряд ли имеет смысл в очередной раз повторять общеизвестные
тезисы. Сегодня на рынке представлен широкий ассортимент периферийных устройств,
оснащенных беспроводным интерфейсом для подключения к ПК. Если говорить об используемых
технологиях, то на данный момент наиболее широкое распространение получили два
решения, которые различаются типом физической среды, используемой для беспроводной
передачи данных, — в первом случае это инфракрасная среда (ИК), а во втором
— радио.
При наличии ИК-интерфейса передача данных осуществляется по оптическому каналу в инфракрасном диапазоне (аналогичным образом работают беспроводные пульты дистанционного управления бытовой техникой — телевизорами, видеомагнитофонами и т.п.). Во втором случае данные передаются по радиоканалу. Рассмотрим особенности и сферу применения каждой из этих технологий более подробно.
ИК-технология
лавные
достоинства ИК-технологии — малая стоимость приемопередающих узлов при относительно
большом радиусе действия (до нескольких метров) и низкий уровень энергопотребления.
Нельзя также не отметить и тот факт, что стараниями производителей оборудования
ИК-интерфейс получил широкое распространение: практически все выпускаемые сегодня
модели портативных компьютеров и КПК (а также целый ряд мобильных телефонов)
оснащаются встроенным приемопередатчиком инфракрасного интерфейса.
К основным недостаткам ИК-технологии можно отнести необходимость обеспечения прямой видимости между оптическими сенсорами приемника и передатчика, а также ограниченные допуски на угол их отклонения относительно друг друга.
В настоящее время ИК-интерфейс наиболее часто используется для оперативного соединения двух портативных компьютеров, например двух КПК или КПК и ноутбука. Подобная схема хороша для оперативного обмена небольшими объемами данных или в тех случаях, когда под рукой отсутствует интерфейсный кабель. Однако передача файлов большого объема (например, аудиозаписей) таким способом потребует значительных затрат времени из-за относительно невысокой пропускной способности оптического канала.
Еще одним распространенным вариантом использования ИК-интерфейса является подключение КПК или ноутбука к мобильному телефону с поддержкой GPRS. В этом случае мобильный телефон выполняет роль периферийного устройства (GPRS-модема), позволяющего реализовать возможность беспроводного доступа к ресурсам Всемирной паутины через сотовую сеть. Однако в мобильных условиях использование ИК-интерфейса для подобных целей часто связано с рядом неудобств, вызванных описанными выше ограничениями ИК-технологии.
Беспроводная мышь с ИК-интерфейсом
Некоторые производители используют ИК-интерфейс для беспроводного подключения клавиатур и манипуляторов, однако в настоящее время доля подобных устройств в общем объеме беспроводных моделей невелика.
Возможность подключения по ИК-интерфейсу предусмотрена во многих моделях портативных принтеров. Правда, как показывает практика, при печати с компьютера все-таки лучше использовать интерфейсный кабель (это значительно более надежный вариант, да и скорость печати в этом случае будет заметно выше). Однако ИК-порт в принтере будет весьма полезен для печати с мобильных устройств, у которых возможность подключения принтера по кабелю не предусмотрена в принципе (таких, например, как КПК).
 |
|
Радиотехнология
лавным
преимуществом радиотехнологии (по сравнению с ИК) является устойчивая связь
независимо от взаиморасположения приемника и передатчика, в том числе и при
наличии препятствий между ними. Радиоинтерфейсы являются более универсальным
решением, поскольку одну базовую станцию (приемопередатчик) радиоинтерфейса
можно использовать для одновременного взаимодействия с двумя и более устройствами,
тогда как связь по ИК-порту может устанавливаться только между парой устройств.
К недостаткам беспроводных радиосистем следует отнести более высокую стоимость и значительно более высокий уровень энергопотребления (по сравнению с аналогичными решениями на базе ИК-технологии).
В настоящее время радиоинтерфейсы широко используются для беспроводного подключения таких распространенных периферийных устройств, как клавиатуры, манипуляторы (мыши, трекболы и джойстики), принтеры и пр. Появляется все больше моделей мобильных телефонов, КПК и ноутбуков, оснащенных встроенными беспроводными адаптерами, использующими передачу данных по радиоканалу.
За последние два года значительно возрос интерес пользователей к устройствам, предназначенным для объединения ПК и компонентов бытовой аудио- и видеотехники в единый мультимедийный комплекс. И все чаще для передачи медиаданных в подобных аппаратах используются беспроводные каналы (подробнее о развитии данного направления можно прочитать в статье «Беспроводные решения для передачи медиаданных», опубликованной в № 3’2004).
|
|
Эволюция радиоинтерфейса
Bluetooth: от частных решений к единому стандарту
Большинство выпускаемых сегодня бюджетных периферийных устройств с радиоинтерфейсом — а это главным образом клавиатуры и различные виды манипуляторов — работают в диапазоне 27 МГц (в России данная частота выделена для радиолюбителей и не требует лицензирования). В линейках некоторых производителей можно встретить изделия с радиоинтерфейсом, работающим в диапазоне 900 МГц (на этой частоте работают многие модели бытовых радиотелефонов, а также сотовых аппаратов стандарта GSM). Как правило, радиус действия 27-мегагерцевых систем составляет полтора-два метра — этого вполне достаточно для свободного перемещения в пределах рабочего стола, однако управлять такой мышью или клавиатурой с дивана уже не получится. В некоторых моделях беспроводных устройств для обеспечения более устойчивой работы используются двух- и четырехдиапазонные передатчики, автоматически выбирающие рабочую частоту.
Бюджетный беспроводной комплект, работающий в диапазоне 2,4 ГГц (мышь и клавиатура с общим приемопередатчиком)
В последнее время производители беспроводных клавиатур и манипуляторов постепенно переходят к использованию приемопередатчиков, работающих в диапазоне 2,4 ГГц. Это позволяет увеличить радиус действия до 5-6 м и более, чего вполне достаточно для свободного перемещения в пределах комнаты средних размеров. Кроме того, приемопередатчики, работающие на частоте 2,4 ГГц, обладают более низким энергопотреблением по сравнению с 27-мегагерцевыми системами, что, в свою очередь, позволяет заметно увеличить максимальное время работы беспроводных устройств от одного комплекта элементов питания.
Беспроводной настольный комплект Logitech diNovo Media Desktop: основная и дополнительная секции клавиатуры, мышь и Bluetooth-концентратор
Для того чтобы предотвратить взаимовлияние расположенных в одном помещении однотипных беспроводных устройств и работающих в том же частотном диапазоне радиоприборов, в приемнике предусмотрен механизм проверки ID — идентификационного номера, автоматически назначаемого каждому из подключенных устройств (возможен выбор из 256 уникальных ID).
Общим недостатком бюджетной периферии с беспроводным радиоинтерфейсом является использование нестандартных решений — каждый из производителей применяет собственную радиосистему, поставляя к каждому беспроводному устройству (или комплекту устройств — например мышь плюс клавиатура) собственный приемопередатчик. Таким образом, если появляется необходимость одновременно подключить к ПК два беспроводных устройства разных производителей, пользователь вынужден устанавливать два приемопередатчика. А если оба приемопередатчика работают в одном и том же частотном диапазоне, возникает проблема их совместного функционирования, решить которую в большинстве случаев можно лишь путем подбора взаиморасположения устройств, при котором они не создают помехи друг другу.
Bluetooth-адаптер для настольных ПК и ноутбуков, выполненный в виде USB-брелока
Чтобы избавить пользователей от подобных проблем, была разработана спецификация Bluetooth — стандартизованного радиоинтерфейса для локального подключения периферийных устройств. От частных радиорешений Bluetooth отличается значительно большей гибкостью и универсальностью. Так, один адаптер Bluetooth (по крайней мере, теоретически) позволяет осуществлять беспроводное подключение до 127 устройств, находящихся в радиусе до 10 м. Имея всего один беспроводной адаптер, к компьютеру можно одновременно подключать беспроводные устройства различных производителей. Приемопередатчики Bluetooth работают в частотном диапазоне 2,2…2,4 ГГц, что позволяет обеспечить низкий уровень энергопотребления, а это особенно важно для мобильных устройств.
С принятием единого стандарта сфера применения беспроводного интерфейса была значительно расширена. Стало возможным использовать его для соединения двух компьютеров, для подключения мобильного телефона к КПК или ноутбуку, для распечатки на оснащенном Bluetooth принтере изображений и текста с карманного компьютера — таких примеров можно привести великое множество.
Съемный Bluetooth-адаптер для КПК, выполненный в конструктиве CompactFlash
Встроенные адаптеры Bluetooth все чаще можно встретить в современных моделях мобильных телефонов, КПК и ноутбуков. Выпускается и широкий ассортимент съемных Bluetooth-адаптеров, выполненных в конструктивах PC Card, CompactFlash, SDIO, в виде USB-брелоков и т.д. Встречаются даже такие экзотические варианты, как, например, Bluetooth-адаптер, подключаемый к 9-контактному разъему последовательного порта RS-232C.
Помимо этого производители налаживают выпуск подключаемых беспроводных адаптеров и для периферийных устройств, в частности принтеров и МФУ. Например, в комплект поставки представленного осенью прошлого года портативного принтера HP DeskJet 450cbw входит Bluetooth-адаптер, выполненный в конструктиве CompactFlash. В феврале нынешнего года компания EPSON начала поставки многофункционального устройства Stylus Photo R600, в комплект которого входит Bluetooth-адаптер, подключаемый к дополнительному USB-порту устройства и позволяющий печатать изображения как с настольных компьютеров и ноутбуков, так и с некоторых моделей КПК и мобильных телефонов.
Bluetooth-адаптер для беспроводного подключения принтеров, оснащенных портом USB
Сегодня многие аналитики предсказывают значительный рост популярности встроенных цифровых камер. Так, по данным агентства Strategy Analytics, в минувшем году около 15% всех проданных мобильных телефонов были оснащены встроенными цифровыми камерами, а к 2008 году этот показатель возрастет до 55%. Естественно, что владельцы КПК, мобильных телефонов, смартфонов и прочих устройств, оснащенных цифровыми камерами, заинтересованы в том, чтобы иметь возможность оперативной печати изображений без их предварительной загрузки в ПК. Оценив огромный потенциал данного направления, в феврале нынешнего года компании Canon, EPSON и HP объявили о создании консорциума Mobile Imaging and Printing Consortium (MIPC). Основной задачей этой организации является разработка и внедрение индустриального стандарта беспроводной печати с мобильных телефонов.
За последний год было выпущено несколько моделей универсальных Bluetooth-адаптеров для беспроводного подключения принтеров. Как правило, такие устройства устанавливаются непосредственно в интерфейсный разъем принтера (это может быть USB- либо параллельный порт). В качестве примера можно привести Bluetooth-адаптер WindConnect II, выпущенный немецкой компанией Troy. Устройство предназначено для беспроводного подключения принтеров по Bluetooth и выпускается в двух модификациях, различающихся типом интерфейса для подключения к принтеру (USB либо параллельный IEEE-1284). Благодаря поддержке стандарта SDP (Service Discovery Protocol) адаптер WindConnect II совместим с широким спектром устройств, оснащенных интерфейсом Bluetooth, — с настольными компьютерами, ноутбуками, КПК, мобильными телефонами и т.п. Подобные устройства выпускают компании BlueTake, Axis и др.
Bluetooth-адаптер для беспроводного подключения принтеров, оснащенных параллельным портом IEEE-1284
Нельзя не упомянуть и о беспроводных адаптерах для передачи медиаданных. Одно из таких устройств было выпущено в середине марта нынешнего года компанией SonyEricsson. Компактный адаптер MMV-100 устанавливается непосредственно в разъем аудио/видеовхода (SCART) ресивера, телевизора или мультимедиапроектора. При помощи MMV-100 можно передавать на подключенное устройство аудиосигнал и статичные изображения с оснащенного интерфейсом Bluetooth аппарата (например, с мобильного телефона).
Некоторые компании выпускают комплекты, состоящие из пары адаптеров для беспроводного подключения периферийных устройств. Один из адаптеров подключается к USB-порту ПК, а другой — к USB-порту периферийного устройства (принтера, сканера и т.п.). Подобные решения иногда называют «беспроводным кабелем».
Недостатки Bluetooth
Несмотря на ряд несомненных достоинств, Bluetooth нельзя назвать идеальным решением. Основными недостатками этого интерфейса являются довольно высокая стоимость и низкая пропускная способность. Например, если рассматривать клавиатуры и манипуляторы с беспроводным подключением, то стоимость устройств, оснащенных Bluetooth, оказывается примерно в полтора раза выше аналогичных по функциональности изделий с «частным» радиоинтерфейсом. Отчасти это можно объяснить тем, что в большинстве случаев Bluetooth-клавиатуры, манипуляторы и их комбинации поставляются в комплекте с Bluetooth-адаптером, розничная цена которого составляет 35-40 долл.
Что касается невысокой пропускной способности Bluetooth, то этот недостаток существенно ограничивает сферу его применения. Теоретически интерфейс Bluetooth обеспечивает передачу данных с полной скоростью порядка 1 Мбит/с, однако на практике этот параметр оказывается намного ниже. Достижимая в реальных условиях пропускная способность Bluetooth вполне достаточна для нормального функционирования таких низкоскоростных устройств, как клавиатуры, манипуляторы и GPRS-модемы. Но, например, при подключении принтера интерфейс Bluetooth во многих случаях может оказаться узким местом, вызывая заметное снижение производительности.
Увеличение полосы пропускания — ключ к успеху
В современных условиях требования к пропускной способности интерфейсов — как проводных, так и беспроводных — год от года возрастают. «Утяжелению» трафика не в последнюю очередь способствует наблюдающийся в течение нескольких последних лет стремительный рост парка различных мультимедийных устройств — цифровых фото- и видеокамер, аудио- и медиаплееров и т.п. Соответственно в потоке передаваемой информации возрастает доля медиаданных — цифровых фотографий, видео- и звуковых файлов, а это, в свою очередь, вызывает значительное увеличение требований как к объемам применяемых носителей, так и к пропускной способности используемых интерфейсов.
Таким образом, одной из ключевых задач для разработчиков беспроводного интерфейса следующего поколения — Wireless USB (WUSB) — стало увеличение пропускной способности. В дни проведения весеннего Форума Intel для разработчиков (IDF) 2004 года было официально объявлено об образовании Wireless USB Promoter Group, в состав которой вошли представители компаний Agere Systems, HP, Intel, Microsoft, NEC, Philips Semiconductors и Samsung Electronics.
Музыкальный центр Philips Streamium MC-i250 оснащен встроенными адаптерами Wi-Fi и Wireless USB для беспроводного подключения к ПК
На первом этапе развития WUSB пропускная способность этого интерфейса составит 480 Мбит/с, что сопоставимо с аналогичным показателем проводного USB 2.0. Однако с развитием интерфейса WUSB скоростные показатели будут увеличены, и по мере совершенствования широкополосной радиотехнологии пропускная способность превысит порог в 1 Гбит/с.
Как и проводной USB, интерфейс WUSB позволяет подключать к одному хост-адаптеру до 127 устройств. Максимальный радиус действия приемопередатчиков WUSB составляет 10 м.
В начале нынешнего года некоторые производители уже анонсировали выпуск концептуальных устройств, оснащенных интерфейсом Wireless USB. Например, новая линейка бытовых аудио/видеоустройств Philips Streamium включает несколько моделей цифровых ресиверов, музыкальных центров и комплект домашнего кинотеатра «в одной коробке». Отличительной особенностью устройств линейки Streamium является наличие встроенных беспроводных интерфейсов Wi-Fi и Wireless USB, что позволяет использовать указанные аппараты для воспроизведения медиаданных, передаваемых с компьютера по радиоканалу.
