TEKNIKEN BAKOM TRÅDLÖS USB - Åbo Akademi

TEKNIKEN BAKOM TRÅDLÖS USB
Petri Heinonen
Kandidatavhandling i inbyggda datorsystem
Handledare: Jerker Björkqvist och Marina Waldén
Tekniska Fakulteten
Åbo Akademi
18 Maj 2008

Abstrakt
Tanken med detta arbete är att ge en översiktlig bild av den certifierade trådlösa
universella seriella bussteknikenniken (Certified Wireless USB). Arbetet kommer att ta
upp centrala delar av de tekniker som möjliggör den snabba trådlösa förbindelsen,
säkerhetsaspekter och översiktligt de moduleringstekniker som används inom trådlös
USB. Tanken är dock inte att ge en helhetsbild av de bakomliggande teknikerna, utan
tyngdpunkten sätts vid att ta upp de delar av tekniken som anknyter till den trådlösa
USB:n. En mera ingående syn ges på den trådlösa USB:ns protokoll, schemaläggning
samt säkerhet medan likheter med den tidigare USB 2.0 tekniken samt dess
användningsmöjligheter med existerande apparatur tas upp.

Innehållsförteckning
1. Introduktion .................................................................................................................................. 1
2. Bakomliggande teknologier i trådlös USB ................................................................................... 2
2.1. Universal Serial Bus (USB) .................................................................................................. 2
2.2. Ultra bredband (UWB) .......................................................................................................... 5
2.2.3. Multi-Band Orthogonal Frequency Multiplexing (MB-OFDM) ..….…...………..…..........6
3. Arkitekturen i trådlös USB ........................................................................................................... 7
3.1. Schemaläggning av mediet .................................................................................................... 7
3.1.1. Ickeorienterande apparater ................................................................................................. 8
3.1.2. Anvisningsorienterande apparater ..................................................................................... 8
3.1.3. Självorienterande apparater ............................................................................................. 10
3.2. Superramar .......................................................................................................................... 10
3.3. Mikro shemalagda vägledningsdirektiv (MMC) ................................................................. 11
3.3.1. Transaktionstyper i ett reservationsblock för mediatillgång ........................................... 13
3.4. Paketstrukturen i trådlös USB ............................................................................................. 14
3.5. Ströminbesparnings egenskaper .......................................................................................... 15
4. Protokoll och säkerhet ................................................................................................................ 17
4.1. Parning och autentisering .................................................................................................... 17
4.1.1. Fyravägs handskakning ................................................................................................... 19
4.2. Kryptering och integritet ..................................................................................................... 20
5. Adaptorer .................................................................................................................................... 21
5.1. HWA (Host Wire Adapter) ................................................................................................. 21
5.2. DWA (Device Wire Adapter).............................................................................................. 21
6. Avslutning/Diskussion ................................................................................................................ 21
7. Källförteckning ........................................................................................................................... 23
Appendix
i. Termer ……………………………………………………………………………………. . i
Nyckelord:
Certifierad, Trådlös, USB, ultra bredband, UWB, MB-OFDM

1. Introduktion
Även om teknologin hela tiden går framåt och datortillverkare skryter med att de
har lyckats integrera mera apparater i en och samma maskin, har det dock inte
ännu kommit ut en produkt som skulle innehålla allt man kan behöva. Även då
till exempel en bärbar dator redan innehåller de flesta komponenter som en
användare kan behöva, har användaren en tendens att vilja utöka sin dators
funktionalitet. Att åstadkomma detta, brukar i allmänhet betyda ett tillägg av
åtminstone en kabel eller installation av ny hårdvara. År 1996 introducerade den
universella seriella bussen (USB) en revolution då det gällde att fästa ny
apparatur till en dator. En nästan magisk liten port kunde användas för att ansluta
så gott som alla tänkbara tillbehör. Dessutom kunde den göra nästan alla
inställningar automatiskt så, att en vanlig användare enkelt kunde installera nya
apparater till sin dator. Sedan dess har USB haft en mycket stark position inom
ADB-industrin som en populär anslutning för extern ADB-apparatur. Under de
senare åren har intresset inför trådlösa anslutningar inom ADB vuxit och olika
teknologier har börjat stiga fram, av vilka det trådlösa lokalnätverket, WLAN,
och Bluetooth kanske är de kändaste.
Utvecklingen av trådlös USB började med ett misslyckat försök av IEEE
(Institution of Electrical and Electronics Engineers) att bilda en gemensam
standard för en ny radiokommunikationsteknologi, ultra bredband. Efter att
försöket med att specificera ett standardiserat gränssnitt för ultra bredband
misslyckades, bildades två arbetsgrupper som började tillverka olika versioner av
trådlös USB över ultra bredband. Ena gruppen var ledd av Intel och den andra av
Freescale Semiconductor Inc. Intels arbetsgrupp grundades år 2004 och hade
först namnet Multiband OFDM Alliance men heter idag WiMedia Alliance.
WiMedia Alliance fick stöd av den officiella standardkommittén för USB (USB
Implementators Forum, USB-IF) men Freescale hann först ut med en färdig
produkt. På grund av att WiMedia hade stödet av USB-IF, gav de sin
specifikation namnet ”Certified Wireless USB”. Freescale ville undvika
benämningen ”Wireless” då den redan användes i WiMedias specifikation och
gav därför sin standard namnet ”Cable-Free USB”. Även om båda
arbetsgrupperna strävade till att göra samma sak, hade grupperna olika
tillvägagångssätt. Freescale strävade till att hålla den tidigare USB standarden
orörd och endast avlegsna kablarna. WiMedia ville däremot göra en helt ny
standard som baserade sig på USB standarden. [4][8][6]
1

Detta arbete kommer inte att behandla Freescales ”Cabel-Free USB” version av
trådlös USB utan kommer att presentera den certifierade trådlösa USB
standarden. Termen ”trådlös USB” refererar i detta arbete till den certifierade
trådlösa USB standarden. Arbetet är indelat i fyra delar där den första delen är en
kort presentation av de bakomliggande teknologierna USB och WiMedias UWB.
Den andra delen behandlar schemaläggningen, paketstrukturen samt
ströminbesparningen och den tredje delen tar upp säkerhetsaspekter och
kryptering. I den fjärde delen sammanfattas kort den trådlösa USB standardens
bakåtkompabilitet med USB 2.0 via två speciella adaptrar. Arbetets tyngdpunkt
har satts på schemaläggningen och säkerheten av den nya teknologin men även
likheter med den trådbaserade USB:n kommer att tas upp. Målet med arbetet är
att undersöka den nya trådlösa USB standarden för att se ifall den följer den
trådbaserade USB:ns målsättning för användarvänlighet och säkerhet utan att
avvika från den trådbaserade USB:ns fundamentala egenskap att vara en
universal förbindelse för alla typer av applikationer.
2. Bakomliggande teknologier i trådlös USB
Trådlös USB baserar sig främst på USB specifikationen till sin protokollstruktur
och grundläggande design medan överföringssättet härstammar från WiMedias
UWB specifikationer för trådlös kommunikation. På grund av det trådlösa
överföringssättet har säkerheten även kommit att spela en allt större roll till
skillnad från den trådbaserade USB:n, där dataöverföringssäkerhet inte är ett
problem. Trådlös USB strävar till att bibehålla den trådbaserade USB:ns starka
sidor och anpassa dem till en ny teknologi. Följande stycken ger en översikt över
de teknologier som tillämpas i trådlös USB.
2.1. Universal Serial Bus (USB)
Universal serial bus (USB) är en asynkron 1 , seriell dataöverföringsteknik
som används bland annat för att ansluta extern hårdvara till datorer. USB har
en stor dataöverföringshastighet och möjlighet att användas för flera olika
applikationer. Grundtanken med USB var att göra ett standardiserat
gränssnitt mellan apparater som både användare och tillverkare enkelt kunde
utnyttja. USB utvecklades för att ersätta tidigare gränssnitt som var
resursintensiva och besvärliga att använda. Dessutom var vissa gamla
1 Def: Asynkron = Dataöverföringssystem, i vilket överföring av tecken sker osymmetriskt, dvs. utan
avtalat tidsschema.
2

gränssnitt utvecklade endast för specifik apparatur, som exempelvis
parallellporten, och kunde inte användas effektivt för annan apparatur. Vid
utvecklingen av USB prioriterades även användarvänligheten och samma
grundtanke för enkelhet bibehölls även då de fysiska USB anslutningarna
finslipades. USB kablarna, som kan anslutas endast på ett sätt, kan anslutas
och kopplas uräven då datorn är på. [2] Ursprungligen definierade USB två
hastighetsklasser för dataöverföring, låg hastighet (eng low-speed) med
dataöverföringshastigheten 1,5 Mbps och fullhastighet (eng full-speed) med
hastigheten 12 Mbps. USB 2.0 specifikationen introducerade en ny
hastihetsklass för höghastighet (eng hi-speed), som ökade
dataöverföringshastigheten 40 gånger till 480 Mbps. [2]
Topologin i trådbaserad USB kan
tänkas som en pyramid med nivåer,
där värden (eng host) och dess hubb
(eng root hub) är högst upp. Varje
hubb, som ansluts till värden, bildar
en ny nivå. En apparat ansluts sedan
till en av hubbarna. Kommunikationen
på fysik nivåsker via en kabel, som
kan vara högst 5 m lång men den
totala räckvidden kan med hjälp av
hubbar utökas till 30 m. [2] USB kabeln är uppbyggd av fyra ledare, varav
två används för datakommunikation och två för strömförsörjning. [12] USB
ger en möjlighet att erbjuda upp till 500 mA +5 V ström för en apparat som
är fäst direkt till värden. Via en hubb kan en apparat dra högst 100 mA
ström, ifall hubben inte har en egen strömkälla eller upp till 500 mA ifall
hubben har en egen strömkälla. På mjukvaronivå baserar sig
kommunikationen i USB-bussen på Time Division Multiple Access (TDMA)
där tiden delas upp i små delar som i USB kallas för ramar. I låghastighets
och fullhastighets USB är ramarna 1 ms långa.I höghastighets USB förkortas
ramlängden till s.k. mikroramar, som har en period på 125 µs
(mikrosekunder). Värden reserverar ett antal ramar för en apparat, som sedan
får använda bussen under den tid som ramarna gäller. [2]
Bild 1 - Topologin i USB – värdens hubb är
högst upp och varje ny hubb bildar en ny
nivå. [12]
All kommunikation i USB startas av värden förutom i specialfallet av fjärr-
uppväckning (eng Remote Wakeup), där en apparat självständigt kan skicka
ett meddelande. [2][12] De flesta transaktioner i USB kräver åtminstone tre
3

paket. Det första paketet, polletten (eng token), skickas från värden till en
apparat och innehåller instruktioner om vad som skall göras. Efter att
polletten mottagits skickas själva data och till sist skickas en handskakning
(eng handshake) från mottagaren till sändaren för att meddela att
transaktionen lyckats eller att det uppstått ett fel. [12] Denna
transaktionsmodell kallas för polett data handskakningsmodellen (eng token-
data-handshake) [13]. Kommunikationen i USB sker mellan funktioner och
deras slutpunkter (eng function endpoint). En funktion är en viss
funktionalitet, som en apparat erbjuder till värden medan en slutpunkt är
enbuffert dit själva data skickas. En apparat kan ha upp till 30 slutpunkter i
full- eller höghastighets USB 2.0 eller endast tre slutpunkter ifall det är
frågan om en låghastighets USB apparat.Varje slutpunkt har ett nummer
mellan 0 och 15 samt en riktning, in eller ut. Riktningen ses alltid som
riktningen från värden, dvs en slutpunkt med inkommande riktning är en
slutpunkt som skickar data till värden medan en slutpunkt med
utgåenderiktning mottar data från värden. En slutpunkt kan ha både
inkommande och utgående riktning. Ett exempel på detta är slutpunkt ”0”
som måste finnas på alla USB apparater och som används vid initialisering
och kontrollering av apparaten. Då en apparat ansluts till en USB buss,
kommer värden i sin mjukvaraatt bilda länkar till funktionsslutpunkter som
finns i apparaten. Dessa länkar kallas för rör (eng pipes) och används som
kommunikationssätt mellan mjukvaran i värden och funktionerna i
apparaten. Ett rör associerar alltid till en slutpunkt och en riktning på endast
en apparat. Värden kan vid behov ta bort eller lägga till rör som behövs för
att minska på resursbehoven. [2][12] USB definierar även olika sorters rör
för olika applikationer men dessa tas inte upp noggrannare här (se [12]
kapitel 5.3.2 för mera detaljerad information).
För att kunna erbjuda anslutningar till flera olika sorters apparater har USB
fyra olika transaktionssätt, som kan användas vid dataöverföring.
Styrningstransaktionen (eng control transfter) bör kunna användas med alla
USB apparater då den används av värden vid initialiseringen av en apparat.
Styrningstransaktionen garanterar en förlustfri dataöverföring mellan
apparaten och värden men har den lägsta genomsnittliga data-
överföringshastigheten [12]. Styrningstransaktionen är egentligen avsedd för
initialiserings- och konfigurationsrelaterade kommandon mellan värden och
apparaten men kan även användas för tillverkarspecifikaförfrågningar till
apparaten [2]. Bulk-transaktioner används för att överföra stora mängder
4

data som inte är tidskritiska. Bulk-transaktionen har den största data-
överföringshastigheten och hårdvarubaserad felkorrigering. Transaktionen
har även en inbyggd mekanism, som försöker sända på nytt paket, ifall
dataöverföringen misslyckas. Bulk-transaktioner har en mycket hög
prestanda, ifall det inte finns annan aktivitet på bussen men kan bli fördröjda
ifall bussen är tungt belastad. Ifall en apparat kräver att data skall överföras
inom ett visst intervall, kan avbrytandetransaktioner (eng interrupt transfers)
användas. Avbrytandetransaktioner garanterar att en apparat får service inom
ett visst intervall. Detta är speciellt viktigt till exempel då man till USB
bussen ansluter en mus eller ett tangentbord och en konstant latens är viktig.
Den sista transaktionsformen kallas isynkrontransaktion (eng isochronous
transfer). Isynkrona transaktioner garanterar en konstant
dataöverföringshastighet men saknar hårdvarubaserad felkorrigering och
omsändning. Typiska applikationer för isynkrondataöverföring är till
exempel video- eller ljudströmmar. [12]
2.2. Ultra bredband (UWB)
Ultra bredband (eng Ultra wideband, UWB) är en trådlös
radiokommunikationsteknologi, som ursprungligen är utvecklad av USA:s
armé. Till skillnad från till exempel WLAN, baserar sig UWB inte på
modulering av en kontinuerlig sinusvåg, utan på modulering av pulser.
Pulserna, som används i UWB, är mycket korta i tidsplanet och har mycket
låg energi. Detta gör att UWB ofta kan ignoreras som bakgrundsbrus i andra
trådlösa tekniker. Namnet ”Ultra bredband” kommer från att UWB använder
sig av en mycket stor bandbredd för att förmedla information. Bandbredden,
som används för UWB är 7,5 GHz och förverkligas mellan frekvensområdet
3.1 GHz och 10.6 GHz. Som referens kan man använda till exempel den
trådlösa lokalnätverksstandarden 802.11a, som har en bandbredd på 20 MHz
i ett frekvensområde kring 5 GHz. [11] På grund av sin bandbredd, måste
UWB använda sig av en mycket låg sändningseffekt. Enligt FCC:s
bestämmelser måste den totala sändningseffekten vara under 0.5 mW, ifall
hela bandbredden används. Den förminskade sändningseffekten bidrar till att
sändningsdistansen avsevärt minskar. UWB har en effektiv
användningsdistans på 10 m med en dataöverföringshastighet på 110 Mb/s.
Överföringshastigheten ökar drastiskt om sändaren och mottagaren är nära
varandra och på tre meters avstånd kan UWB tillämpas med 480 Mb/s
dataöverföringshastighet. [10] Förutsättningen för en god prestanda är dock
en god moduleringsteknik. WiMedia har valt att använda sig av Multi-Band
5

Orthogonal Frequency Division Multiplexing (MB-OFDM) för att uppnå
detta.
2.2.1. Multi-Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing
(MB-OFDM)
Pulserna, som används i WiMedias specifikationer för UWB moduleras
med en moduleringsteknik som heter Orthogonal Frequency division
Multiplexing (OFDM). OFDM är en digital moduleringsteknik, som
baserar sig på att modulera flera signaler ortogonalt 2 så, att flera
symboler kan sändas på samma gång. Till skillnad från traditionell
frekvensmodulering, där två sidovågor inte får överlappa varandra,
använder sig OFDM av signalernas ortogonalitet för att skilja mellan två
signaler. Då samma teknik tillampas flera gånger, kan flera symboler
sändas med samma bandbredd med en högre användningsgrad än
traditionell frekvensmodulering.[9]
Bild 2 - Jämförelse mellan ortogonal frekvensmodulering och traditionell
frekvensmodulering. OFDM kan innehålla flera symboler än traditionell
frekvensmodulering på samma bandbredd.
För att flera UWB apparater skall kunna funktionera samtidigt på
samma frekvensområde, delas bandbredden in i mindre delar (eng
Multi-Band). WiMedias specifikationer för UWB delar upp den 7,5GHz
breda bandbredden i 14 subband, som vart och ett är 528MHz brett.
Subbanden grupperas sedan i fem grupper, som omfattar tre subband
förutom en grupp som omfattar endast två subband. Signalerna i varje
subband moduleras med 128 OFDM subbärvågor (eng subcarrier). [5]
2 Def: Ortogonal = Inre produkten, skalärprodukten, av två vektorer x, y, är lika med 0. x • y = 0
6

3. Arkitekturen i trådlös USB
Arkitekturen i trådlös USB, som baserar sig på arkitekturen i den trådbaserade
USB:n, har genomgått en del förändringar. Topologin har ändrat och kallas i
trådlös USB för ”Hub och eker” (Hub and Spoke) modellen. I hub och eker
modellen går all kommunikation igenom en central punkt, hubben, och skickas
sedan vidare till mottagaren via en eker, som är en punkt till punkt förbindelse,
till mottagaren. Flera förbindelser bildar ett nätverk, som i trådlös USB kallas ett
kluster. I mitten av detta kluster finns värden och inuti värdens kluster finns alla
apparater som har en förbindelse till värden. [13][14]
Trådlös
USB
apparat
Trådlös
USB
apparat
Trådlös
USB
värd
Trådlös
USB
apparat
3.1. Schemaläggning av mediet
Trådlös
USB
apparat
”Hub och Eker”
modellen
Bild 3 - Hub och eker modellen som används i trådlös USB. [14]
Schemaläggningen av mediatillgången förverkligas i trådlös USB på samma
sätt som i trådbaserad USB med TDMA. Tiden delas in i ramar, som kallas
för superramar (eng Super Frames). Varje supperram i trådlös USB är 65ms
lång med en orienteringsperiod (Beacon Period) i början.
Orienteringsperioden används för att bygga upp det trådlösa klustret. Om
alla närliggande apparater är inom värdens kluster och därmed inom värdens
räckvidd, behöver endast värden skicka ut orienteringsramar under
orienteringsperioden. Men ifall det finns så kallade dolda apparater, som inte
är inom värdens räckvidd men inom räckvidden för någon av apparaterna i
värdens kluster, måste värdens orienteringsramar nå dem på ett annat sätt.
Hub
Eker
Kluster
7

För att lösa detta problem kan apparaterna vid
yttre gränserna av klustret beordras att
förmedla värdens orienteringsramar eller till
och med sköta om förmedlingen själv. Trådlös
USB klassificerar tre olika sorters apparater,
självorienterande (eng self beaconing),
anvisningsorienterande (eng directed
beaconing) och ickeorienterande (eng non-
beaconing), för att bearbeta problemet. [13]
3.1.1. Ickeorienterande apparater
Den enklaste uppbyggnaden har de ickeorienterande apparaterna, som
inte behöver göra annat än svara på de kommandon som värden skickar.
På grund av att de ickeorienterande apparaterna inte tar hänsyn till
närliggande apparater, har de en begränsad sändningseffekt och därför
även en minskad sändningsdistans. [13]
3.1.2. Anvisningsorienterande apparater
Uppbyggnaden för anvisningsorienterande apparater är mera
komplicerad, då apparaten måste kunna förmedla orienteringsramar som
värden definierar samt kunna lyssna efter och fånga orienteringsramar
från andra närliggande trådlösa USB kluster. Alla
anvisningsorienterande apparater måste stöda tre schemaläggnings-
relaterade funktioner att skicka paket, att räkna paket och att fånga
paket. [13]
Skicka paket funktionen används av värden för att förmedla ett paket via
apparaten till ett annat trådlöst USB kluster eller en annan apparat.
Värden sänder tillsammans med instruktioner ett paket till apparaten,
som apparaten sedan vidareförmedlar. Instruktionerna innehåller
tidpunkten när paketet bör sändas samt ett sändningsintervall då paketet
bör skickas på nytt. Apparaten kommer att fortsätta skicka paketet på
nytt inom den specificerade intervallen tills värden skickar ett
kommando innehållande ett annat intervall eller instruktioner för att
sluta skicka paketet. Ifall en apparat tappar förbindelsen med värden
eller går i ett djupt ströminbesparningsläge, kommer apparaten även att
sluta skicka paketet. [13]
Bild 4 - Exempel på en dold
apparat. Den trådlösa USB
värden (H) kan inte direkt
kommunicera med apparaten, M
men apparanten M kan nås via
en av apparaterna D. [13 s.34]
8

Räkna paket funktionen används av värden för att se ifall det finns
aktivitet på en annan kanal i det trådlösa mediet. Värden kan även
använda funktionen för att se, ifall det finns andra trådlösa kluster i
närheten, genom att kontrollera ifall apparaten kan fånga andra
orienteringsramar än de som värden själv skickat. Då en apparat ställs in
för att räkna paket, ger värden en starttid, sluttid, kanal och filter åt
apparaten. Starttiden definierar den tidpunkt då apparaten skall börja
räkna paket och sluttiden då apparaten skall sluta räkna paket. Kanalen
definierar den fysiska kanal, som apparaten skall lyssna på och
filterutgör en specificering över de paket som skall beaktas. Apparaten
räknar alla paket som den mottar inom intervallet [starttid, sluttid] och
lagrar information om ramtyp, mottagningstid, (Frame Conrol),
destinationsadress och källadress för alla de paket som passar filtret.
Apparaten fortsätter att räkna paket tills den når sluttiden eller
apparatens interna buffert tar slut. Apparaten slutar även räkna paket,
ifall den stängs av eller då den får instruktioner av värden att sluta.
Värden kan sedan be apparaten uppge antalet mottagna paket och
informationen som samlats. [13]
Fånga paket funktionen används för att fånga ett specifikt paket. Värden
kan beordra apparaten att fånga till exempel en hel orienteringsram så
att värden sedan kan studera innehållet i paketet. Fånga paket
funktionen fungerar nästan på samma sätt som räkna paket funktionen.
Apparaten börjar lyssna efter paket vid starttiden och fångar alla paket
som den kan motta på den specificerade kanalen. Då ett paket som
passar filtret mottas, lagrar apparaten hela paketet i sin buffert och slutar
lyssna efter paket. Värden kan sedan be det fångade paketet av
apparaten för att studera innehållet i paketet. Skillnaden jämfört med
räkna paket funktionen är, att apparaten slutar lyssna efter flera paket då
den mottagit det första paketet som passar filtret. Apparaten lagrar även
hela paketet i sitt minne till skillnad från räkna paket funktionen. [13]
9

3.1.3. Självorienterande apparater
När det gäller schemaläggningen i trådlös USB är de självorienterande
apparatena de mest invecklade apparaterna, bortsett från värden. De
självorienterande apparaterna kan själv bestämma hur de skall förmedla
värdens orienteringsramar så, att de dolda apparaterna får information
om det närliggande klustret samt reserverad mediatillgång. En
självorienterande apparat måste även kunna motta och behandla flera
förfrågningar på samma gång för att kunna sköta förbindelsen till värden
samtidigt som den sköter informationsförmedlingen till närliggande
kluster. Då en självorienterande apparat är med i ett kluster, kommer
den självständigt att skicka ut orienteringsramar med värdens kluster ID.
En självorienterande apparat bidrar dock inte till en ökad räckvidd för
ett kluster i annan bemärkelse än att den kan meddela apparater utanför
värdens räckvidd om det närbelägna klustret. [13]
3.2. Superramar
Varje 65 ms lång superram är vidare indelad i 256 mindre delar som kallas
för mediatillgångsintervaller (eng Media Access Slot). Varje
tillgångsintervall är 256 µs lång och kan reserveras till en apparat åt gången
med undantaget av grupptransaktioner från värden. Ifall en transaktion
kräver mera tid, kan flera på varandra följande intervaller reserveras på
samma gång. [7][13]
Reserveringen av mediatillgångsintervaller sker med hjälp av
mikroschemalagda vägledningsdirektiv (eng Micro-scheduled management
command, MMC). De mikroschemalagda vägledningsdirektiven bildar en
kontinuerlig sekvens av data för alla apparater och utgör grunden för all
kommunikation i det trådlösa klustret.[13]
Bild 5 - Strukturen för en superram. I början av supperramen finns en orienteringsperiod (BP) som följs av
mediatillgångsintervaller (MAS). Varje mediatillgångsintervall är 256 mikrosekunder långa. [13 s.22]
10

3.3. Mikroshemalagda vägledningsdirektiv (MMC)
De mikroschemalagda vägledningsdirektiven, MMC:na, används av värden
för att administrera och schemalägga apparater i det trådlösa klustret. Varje
MMC skickas som en global sändning till alla apparater i värdens trådlösa
kluster. Innehållet i en MMC skickas utan kryptering men skyddas dock med
säker paket inkapsling (eng Secure Packet Encapsulation) avautentiserings
skäl.[13]
Då mediatillgångsintervallerna är mycket korta, 256 µs, är synkronisering en
mycket viktig del av schemaläggningen. På samma sätt som en trådbaserad
USB värd, upprätthåller den trådlösa USB värden en löpande timer för
kommunikationskanalen, som används som kommunikationskanalens tid.
Noggrannheten för synkroniseringen i trådlös USB följer WiMedias
specifikationer för UWB. För att uppnå synkronisering, innehåller varje
MMC en tidsmarkering (eng time stamp) för den tidpunkt i
kommunikationskanalens tid då MMC:n skickades. På detta sätt kan de
trådlösa apparaterna i klustret synkronisera sin egen interna klocka med
värdens klocka [13]
Förutom synkronisering, använder värden
MMC:na för att sända kommandon och
reservera media-tillgångsintervaller till en
apparat i det trådlösa klustret. Grundstrukturen
för en MMC innehåller ett huvud (eng header,
bild 6 HDR), som definierar längden för hela
MMC:n. Detta är nödvändigt, då MMC:n kan
ha olika längd beroende på innehållet. Efter
huvuet finns ett identifieringselement (bild 6
WCTA_IE) och till sist ett eller flera block
som definierar mediatillgångsreservationer med instruktioner för vad som
skall göras och vilken apparat instruktionerna gäller (bild 6 WxCTA). [13]
Varje reservationsblock (WxCTA) innehåller en media tillgångsreservation
samt instruktioner för en transaktion. [13] Till skillnad från den trådbaserade
USB:n, där varje instruktion följs direkt av transaktionen [12], använder sig
trådlös USB av en mekanism där flera instruktioner kan skickas först medan
själva transaktionerna sker efter att alla instruktioner skickats [13]. Varje
reservationsblock innehåller en starttid, som är en förkjutning relativ till den
HDR
WxCTA_IE
MMC
WxCTA
Attribut
Starttid
Typspecifika
argument
Bild 6 Grundstrukturen för en
MMC [13 s.93]
11

tidpunkt då MMC:n har skickats. Då värden beräknar starttiden måste den ta
i beaktande fleradetaljer som inverkar på tidpunkten då en transaktion skall
ske. Värden måste beräkna hur länge det tar för själva MMC:n att överföras
samt hur mycket tid eventuella tidigare transaktioner kräver för att två
transaktioner inte skall överlappa varandra. Värden måste även ta i
beaktande tomgångstider, som måste finnas mellan två paket, den tid som
krävs för bussbyte, då en apparat ändrar sin radio från mottagning till
sändning samt overhead, som orsakas av det fysiska mediets protokoll [13].
Bild 7 - Användningen av de mikro shemalagda vägledningsdirektiven (MMC). Huvudet (HDR) innehåller
den tidpunkt som MMC:n skickades. Starttiden är en förskjutning från den tid punkt som specificeras i
huvudet. Mellan transaktionerna finns en tomgångstid. Bussbyte orsakar en längre tomgångstid mellan två
transaktioner. (baserat på [13])
Media tillgångsreserveringsblocket kan innehålla instruktioner för tre olika
transaktionstyper, skicka data (DeviceTransmit), motta data
(DeviceReceave) och meddelande (DeviceNotify). Uppbyggnaden av
reserveringsblocket är mycket komplicerat men grundstrukturen innehåller
två gemensamma element, attribut (Bild 6 Attributes) och starttid (Bild 6
Start Time). Förutom de gemensamma elementen kan ett reservationsblock
även innehålla specifika attribut för en transaktionstyp (Bild 6
TypeSpecific). Attributfältet innehåller information över vilken av de tre
transaktionstyperna som skall användas och hur resten av informationen i
reserveringsblocket skall tolkas. Det typspecifika fältet innehåller
instruktioner som behövs för en viss typ av transaktion. På grund av sin
dynamiska struktur, kan ett reservationsblock ha olika längd. Till exempel då
en apparat skall motta data, innehåller det typspecifika fältet endast adressen
till apparaten. Men då apparaten sänder data innehåller det typspecifika fältet
förutom apparatens adress även transaktionsspecifika attribut så som
sändningseffekt, överföringshastighet och paketstorlek. [13]
12

3.3.1. Transaktionstyper i ett reservationsblock för mediatillgång
Transaktionstypen motta data (DeviceReceave) används för att förmedla
paket från värden till apparaten och är, ur värdens synpunkt, en utgående
sändning. Då en värd bygger upp ett reserveringsblock för att skicka
data till en apparat ställer den in attributen i attributfältet och definierar
vilken USB slutpunkt som används. Ifall apparaten kräver en speciell
uppsättning för att motta data, sätter värden en uppsättningsflagga i
attributfältet. Då uppsättningsflaggan är satt, kommer värden att skicka
specifika uppsättningsparametrar åt apparaten direkt efter att den skickat
allt annat i reserveringsblocket. Värden räknar även ut förskjutningen
till den tidpunkt då själva transaktionen skall ske och ställer in värdet i
starttidsfältet. Till sist tillsätter värden i det typspecifika fältet
apparatens adress och de eventuella uppsättningsparametrarna. [13]
Skicka data (Device Transmit) transaktionstypen används för att
överföra data från en apparat till värden. Till skillnad från
datamottagningstransaktionen är detta, ur värdens synpunkt, en
inkommande sändning. Sändningstransaktionen har två funktioner, den
kan användas av värden för att motta data från en apparat men kan även
användas för att motta handskakningar från en apparat.
Handskakningarna kan ske på två olika sätt. Värden kan be om en
handskakning från apparaten och då måste apparaten svara med en
handskakning. Den andra möjligheten är, att då värden ber om data från
apparaten, svarar apparaten med en handskakning för att visa att den
inte har data att skicka. Uppsättningen av reservationsblocket fungerar
på samma sätt som vid datamottagningen men vid sändningen måste
värden även specificera sändningsspecifika parametrar i det typspecifika
fältet. [13]
Transaktionen för meddelanden (DeviceNotify) används för att överföra
meddelanden från apparaterna till värden. Reservationsblocket för
meddelanden har en avvikande uppsättning jämfört med de tidigare
nämnda transaktinssätten. Då värden definierar ett reservationsblock för
meddelanden, kommer värden på samma sätt som vid sändning eller
mottagning att räkna ut starttiden men definierar inga andra attribut i
attributfältet. Värden kommer sedan i det typspecifika fältet att definiera
maximala antalet meddelanden som den kan motta som ett nummer, N.
Reservationsblocket för själva transaktionen delas in i N stycken
13

springor som är lika långa som den maximala längden av ett
meddelande inkusive tomgångstiden mellan paket. Då en apparat skall
skicka ett meddelande till värden, kommer den att använda sig av en
algoritm, som kallas för Slotted Aloha, för att bestämma vilken av de N
springor som den skall använda. Algoritmen använder sig av en
slumptalsgenerator, som producerar jämnfördelade slumptal mellan [0,
N-1]. Apparaten kommer att använda den springa som den fått från
algoritmen för att skicka sitt meddelande till värden. [13]
Då en MMC kan innehålla flera transaktioner, är uppläggningsordningen av
reserveringsblocken i en MMC är mycket viktig. För att uppnå god prestanda
skall värden ställa upp en MMC så, att alla utgående instruktioner kommer
först och alla inkommande efteråt. På detta sätt undviks onödiga bussbyten,
som orsakar en längre tomgångstid mellan paket. Värden bör även ställa upp
MMC:n så, att alla reserveringsblock skickas i rätt ordning med avseende på
starttiden. [13]
3.4. Paketstrukturen i trådlös USB
Då trådlös USB baserar sig på WiMedias UWB specifikationer, måste den
även använda WiMedias specifikationer för paketformat. Paketformatet är
uppbyggt på ett sätt som gör det möjligt att sända olika delar av ett paket
med olika hastighet. På detta sätt kan viktigare delar sändas med en
långsammare men säkrare dataöverföringshastighet medan själva data som
överförs kan sändas med en högre hastighet. Paketformatet erbjuder även
felkorrigering med hjälp av CRC (eng Cyclic Redundancy Check) för
paketet och möjlighet till skyddad dataöverföring via ett säkert paketformat
(Secure Packet Format), som omfattar både autentisering och kryptering av
varje paket. [7][13]
14

WiM.
Huvud
Sändare Mottagare
WUSB
Huvud
Ett paket i trådlös USB byggs upp av hela WiMedias paketstruktur med
inkapslad trådlös USB paketstruktur. Det trådlösa USB paketet, som
innehåller ett huvud och data, tillsätts i WiMedias paketstruktur som data
(bild 8 Wimedia Data). Adresseringen för ett paket sker i WiMedias
paketstukturs huvud (bild 8 WiM. Huvud), där paketets sändare och
mottagare definieras. Det trådlösa USB huvudet innehåller USB specifika
attribut, som USB slutpunkts nummer och handskakningar eller andra
flaggor. Den trådlösa USB:ns huvud är uppdelad i två delar, attribut och
status. Attribut delen innehåller USB slutpunktsnumret samt ett paket ID.
Status delen av huvudet används för att förmedla flaggor. Flaggorna används
för att förmedla händelser som fel, handskakningar eller att det sända paketet
var det sista av ett flöde av paket. Vid isynkron transaktion (eng Isochronus
transfer) tillsätts även ett isynkronttransaktionshuvud. Det isynkrona
transaktionshuvudet kan ha olika längd, beroende på antalet isynkrona paket
som skickas. [13]
WiMedia Data
WUSB Data
3.5. Ströminbesparnings egenskaper
WiMedias paketstrukur
Bild 8 - Strukturen av ett paket i trådlös USB Den trådlösa USB:ns paketstruktur tillsätts som en del av
WiMedias paketstruktur. (baserat på figur 5-1 [13 s.87] )
WUSB paketstrukur
Säkerhetsrelaterad
data
Då trådlös USB inte kan erbjuda apparater ström via förbindelsemediet
såsom trådbaserad USB, måste strömförsörjningen för apparater ske på ett
annat sätt. Då trådlösa apparater måste anväda sig av alternativa strömkällor
så som till exempel batterier för strömförsörjning, måste trådlös USB sträva
till att minimera strömförbrukningen hos apparater. Schemaläggningen i
trådlös USB gör det möjligt för både apparater och värden gå i viloläge, då
de inte skall sända eller motta något data. Då mediatillgången, och därmed
alla transaktioner, är definierade i förväg via MMC:na, kan apparater se
under vilken tidpunkt de behövs och stänga av sin radio då de inte behövs.
15

Trådlös USB erbjuder även mekanismer för apparater att ingå i djupare
ströminbesparningsläge för längre tidsperioder för att vidare minimera
strömförbrukningen. [13]
Då en apparat mottar en MMC, kommer MMC:n att innehålla alla
mediatillgångsreservationer tills nästa MMC samt tidpunkten då nästa MMC
kommer att sändas. Mediatillgångsreservationerna innehåller även adressen
på den apparat som reservationen gäller. Ifall en apparat märker, att den inte
kommer att behövas under en tidpunkt mellan den mottagna MMC:n och
nästa MMC, kan apparaten utan att missa någon information stänga av sin
radio tills den tidpunkt då nästa MMC skickas. [7][13] Denna typ av
ströminbesparning är autonom för varje apparat och kan antingen användas
eller inte användas.
Ifall en apparat vill gå i ett djupare strömbesparningsläge, ett såkallat ide-
läge (eng hibernation), och stänga av sin radio för en längre tid måste
apparaten först skicka ett meddelande till värden där den meddelar värden att
den vill gå i ide. Meddelandet skickas till värden under ett av
meddelandetransaktionsfönstren (se 3.3.1) och kan innehålla antingen ett
meddelande att apparaten kommer att gå i ide eller en förfrågning ifall
apparaten får gå i ide. Då en apparat frågar värden, ifall den kan gå i ide, kan
värden svara nekande till förfrågningen om det till exempel finns
transaktioner i kö till apparaten. Då apparaten däremot meddelar värden, att
den kommer att gå i ide, kan värden inte stoppa apparaten från att stänga av
sin radio. [7][13]
Då en apparat går i viloläge, kommer apparaten hela tiden att vara ansluten
till värden. Men då apparaten går i ide, finns det en risk att apparaten tappar
förbindelsen till värden. Om en apparat återvänder ur idet och märker att
förbindelsen har brutits, måste den autentiseras på nytt före vidare
kommunikation kan fortsätta (se 4.1 för autentiseringsprotokoll). I annat fall
kan kommunikationen fortsätta som om apparaten varit aktiv hela tiden. [13]
Värden kan även inverka på ströminbesparningen via schemaläggningen
genom att definiera en lång period mellan MMC:na. Då kan både apparater
och värden gå i viloläge för längre tidsperioder utan att gå i ide. Värden kan
även tillfälligt bryta hela den trådlösa USB bussen genom att själv gå i ide.
[13]
16

4. Protokoll och säkerhet
Säkerhet, autentisering och kryptering inom ADB förknippas ofta med skydd mot
oönskat intrång av en tredje part till något som den inte borde ha tillgång till. [se
t.ex. 4,6,12] Men säkerhet kan även betyda annat som till exempel garanti att det
som skickas når fram och att de mottagna data motsvarar de sända data. [4] På
grund av sin fysiska struktur övervann den trådbaserade USB:n dessa problem
utan protokoll eller andra säkerhetstillämpningar medan den trådlösa länken i
trådlös USB inte kan garantera samma säkerhet utan specifika förfaranden och
protokoll. [4][13] Den fysiska länken mellan värden och apparaten i trådbaserad
USB ger en mycket stark säkerhet mot externa attacker, då det i praktiken är
omöjligt att läsa informationen, som skickas över en USB kabel av en tredje part
utan att användaren skulle märka det. [13] Den fysiska länken ger även en god
signalintegritet mellan två punkter jämfört med trådlösa medier [4] och ger
användaren kontroll över vilka apparater som är anslutna till USB-värden [13].
Då trådlös USB skall fungera som ett ersättande alternativ till den trådbaserade
USB:n, måste även den trådlösa USB:n ge användaren samma kontroll och
säkerhet som den trådbaserade USB:n har givit. [13]
4.1. Parning och autentisering
Säkerheten i trådlös USB baserar sig på autentisering med hjälp av nycklar.
För att en apparat skall kunna användas i ett trådlöst kluster, måste den vara
parad och autentiserad med värden för klustret samt känna till en gemensam
förbindelsenyckel mellan värden och apparaten. Denna gemensamma nyckel
formas då apparaten och värden autentiseras och används för att upprätthålla
en säker förbindelse. Parningen sker då en apparat för första gången ansluts
till en värd och kan göras via en icke trådlös överföringsteknik, som
exempelvis trådbaserad USB eller ett installationsprogram eller över det
trådlösa mediet med hjälp av publika nycklar. Parningen kräver alltid att
användaren involveras på ett eller annat sätt medan autentiseringen sker
automatiskt. Efter att en apparat parats med en värd, måste apparaten och
värden autentiseras via en metod som heter fyravägs handskakning (eng 4-
Way Handshake). Autentiseringen används för att bilda en
förbindelsekontext (eng Connection Context), som innehåller värdens ID,
apparatens ID och en förbindelsenyckel och används sedan för att skydda
17

vidare kommunikation. För att kunna skapa en förbindelse mellan värden
och apparaten, måste båda känna till samma förbindelsekontext. Värden
måste även se till att förbindelsenyckeln som bildas är unik för varje apparat
i ett kluster, så att kommunikationen mellan en apparat och värden alltid är
säker. Då både apparaten och värden har en gemensam förbindelsekontext
kan förbidelsen återupplivas utan parning ifall den bryts. [3][13]
Då en apparat paras, bildas ett förtroendeförhållande mellan apparaten och
värden. Parningen försäkrar att rätt apparat är fäst vid rätt värd och att det är
den rätta apparaten som försöker bilda en ny förbindelse med värden.
Trådlös USB definierar tre olika sätt att para en apparat med värden,
trådbaserad, bestämd nyckel och publik nyckel. Då parningen sker mellan en
trådbaserad förbindelse måste användaren fysiskt koppla apparaten till
värden. Då den fysiska förbindelsen har gjorts, överförs en
förbindelsekontext till apparaten. Efter att både apparaten och värden har
samma förbindelsekontext, kan apparaten anslutas trådlöst till värden och
autentiseras via fyra vägs handskakningen. Den överförda
förbindelsekontexten används i handskakningen för att kryptera data som
överförs. [13]
Ifall apparaten använder en bestämd nyckel för att paras med värden, måste
användaren ge värden exakt den nyckel som apparaten redan har lagrat i sitt
minne. Nyckeln kan antingen finnas utskriven eller synas på en skärm på
apparaten. Efter att användaren har överfört nyckeln till värden, kan värden
och apparaten säkert autentiseras då data som överförs kan krypteras med
hjälp av den bestämda nyckeln. [13]
Den tredje parningsformen som kan användas, baserar sig på publika och
privata nycklar. Då parningen sker med publika nycklar ber värden om
apparatens publika nyckel samtidigt som den skickar sin publika nyckel åt
apparaten. Efter detta kommer både apparaten och värden att visa de
mottagna publika nyklarna på sina skärmar för att användaren skall kunna
verifiera, att det är korrekta nycklar som apparaten respektive värden har
mottagit. Efter detta krypteras data vid fyra vägs handskakningen med
respektive publika nyckel, dvs värden krypterar meddelanden åt apparaten
med apparatens publika nyckel och apparaten krypterar meddelanden åt
värden med värdens publika nyckel. Då den privata nyckeln behövs för
dekryptering och endast den publika nyckeln har överförts kan både
18

apparaten och värden vara säkra på att endast den avsedda mottagaren kan
läsa meddelandet. [7][13]
4.1.1. Fyravägs handskakning
Fyravägs handskakning används för att autentisera och överföra en
förbindelsekontext mellan en apparat och värden så, att både värden och
apparaten har samma kontext. Ifall apparaten autentiseras via en fysisk
kontakt, exempelvis trådbaserad USB, finns redan en förbindelse
kontext i apparaten. Handskakningen används då för att autentisera
apparaten och eventuellt byta ut förbindelsenyckeln. Fyravägs
handskakningen bygger på en metod där både apparaten och värden
bevisar för varandra att de känner till en gemensam hemlighet utan att
skicka själva hemligheten. Fyravägs handskakningen sker trotts det med
kryptering för ökad säkerhet. [13]
Fyravägs handskakningen börjar med att värden skickar ett slumptal och
en nyckelidentifierare till apparaten. Nyckelidentifieraren definierar
vilken nyckel som skall användas vid dekryptering. Efter att apparaten
mottagit detta paket, gör apparaten ett eget slumptal och kör en
nyckelgenereringsfunktion som använder de två slumptalen, apparatens
adress och värdens adress. Som svar från funktionen får apparaten en
sessionsnyckel och en bekräftelsenyckel (eng Key Confirmation Key,
KCK). Bekräftelsenyckeln används av apparaten för att räkna ut en
integritetskonstant över den temporära nyckelidentifieraren och
slumptalet. [13]
Efter detta ber värden apparaten skicka sitt slumptal åt värden.
Apparaten besvarar förfrågningen med att skicka samma temporära
nyckelidentifierare som värden skickat, sitt slumptal och
integritetskonstanten, som den räknat ut med hjälp av
bekräftelsenyckeln. Värden använder sedan samma nyckelgenerator som
apparaten använt för att räkna ut samma sessionsnyckel som apparaten
räknat ut. För att garantera att sessionsnycklarna är samma hos både
värden och apparaten, använder värden sin egen bekräftelsenyckel för
att räkna ut samma integritetskonstant som apparaten skickat. Ifall
integritetskonstanterna är lika, har både apparaten och värden samma
sessionsnyckel. I annat fall har det skett ett fel och
handskakningenmåste göras om. [13]
19

Då värden har bevis på att apparaten har samma sessionsnyckel som
värden, kopierar värden sessionsnyckeln på förbindelsenyckelns plats i
förbindelsekontexten. För att även apparaten skall få bevis på att värden
har räknat ut rätt sessionsnyckel, skickar värden ett paket till apparaten
som innehåller den temporära nyckelidentifieraren, värdens slumptal
och en integritetskonstant, som är räknat med värdens slumptal och den
temporära nyckelidentifieraren. Då apparaten mottar detta paket kan den
räkna ut samma integritetskonstant och övertygas om att värden har rätt
sessionsnyckel. Efter att apparaten har mottagit bekräftelsen på
sessionsnyckeln, kopierar apparaten sin sessionsnyckel på
förbindelsenyckelns plats i förbindelsekontexten. Till sist besvarar
apparaten värdens meddelandeförfrågan med en jakande handskakning
för att meddela värden att förbindelsekontexten uppdaterats utan
problem. [13]
Efter att både apparaten och värden har samma förbindelsekontext kan resten
av kommunikationen skyddas med kryptering med hjälp av
förbindelsenyckeln. [3] Värden kan sedan skicka vidare uppsättningsdata till
apparaten via den säkra förbindelsen, som exempelvis
gruppförbindelsenyckeln, som används av värden för att skicka samma data
till flera apparater på samma gång. [13]
4.2. Kryptering och integritet
Den kryptering som används i trådlös USB, kommer från WiMedias
specifikationer för UWB kommunikation. Data, som skickas över det
trådlösa mediet, kan krypteras med AES-128 CCM kryptering som använder
antingen förbindelsenyckeln eller gruppförbindelsenyckeln för kryptering.
[8][13] AES står för ”Advanced Encryption Standard” och numret efter
bindesträcket står för längden på krypteringsnyckeln som används. AES är
en krypteringsmetod, som bearbetar varje 128-bitars block av data flera
gånger med fyra krypteringsoperationer, Byte-substitution, radskiftning,
kolumnblandning och nyckeladdition. Alla krypteringsoperationer görs
sekventiellt 10 gånger för varje block av data med undantaget av sista
gången då radskiftningen bortlämnas. [1] Utöver krypteringen tilläggs även
en integritetskonstant till meddelandet, som används för att garantera att data
överförts utan fel och som ett bevis på att sändaren faktiskt känner till den
nyckel som använts vid krypteringen. [7]
20

5. Adaptorer för bakåtkompabilitet
För att trådlös USB skall kunna användas effektivt måste trådlös USB kunna
användas med redan existerande apparatur. För detta har trådlös USB specificerat
två speciella trådlösa USB apparater, en värdadapter och en apparatadapter.
[9][13]
5.1. Värdadapter
Värdadaptern (eng Host Wire Adapter, HWA) är en USB 2.0 apparat, som
ansluts till en dators trådbaserade USB port. Värdadaptern innehåller den
hårdvara som krävs för att omvandla en USB 2.0 buss till en trådlös USB
värd och kan i sin enkelhet bestå av en mikroprocessor, en UWB radio och
en antenn. En HWA måste stöda samma funktionalitet som en trådbaserdad
USB apparat och en trådlös USB värd. [13]
5.2. Apparatadapter
En apparatadapter (eng Device Wire Adapter, DWA) är motsatsen till en
värdadapter. En apparatadapter fungerar som en länk mellan trådlös USB
och trådbaserad USB. En apparatadapter behöver inte vara lika invecklad
som en värdadapter men adaptern måste stöda funktionaliteten hos både
trådlösa USB apparater och en trådbaserad USB hubb. [13]
Adaptorerna för bakåtkompabilitet, som trådlös USB defninerar, gör det möjligt
att upgradera en dator med trådbaserad USB till att stöda även trådlösa USB
apparater. Dessuom kan trådbaserade USB apparater anslutas trådlöst till en
trådlös USB värd med hjälp av en apparatadapter. [13]
6. Avslutning/Diskussion
Som detta arbete redan visar, har trådlös USB en ganska invecklad uppbyggnad.
De bakomliggande teknologierna, utltra bredband och USB, är redan i sig
svåröverskådliga men, som exempelvis i fallet av USB, inramade bakom ett
användarvänligt gränssnitt. Med de nya säkerhets- och schemaläggningstilläggen
som trådlös USB kräver, tillsätts ennu en ny grad av komplexitet till de redan
invecklade datakommunikationsteknikerna. Trådlös USB strävar dock till samma
användarvänlighet som trådbaserad USB och har därför skapat ett enkelt
gränssnitt som, på samma sätt som trådbaserad USB, kan göra de flesta
inställningar automatiskt. Ett bra exempel på detta är parnings- och
21

autentiseringsprocessen, som kräver mycket liten teknisk kunskap av användaren
även om själva processen som sker är invecklad.
Om man ser på det fundamentala i trådbaserad USB, en universell anslutning, har
trådlös USB strikt följt den trådbaserade USB:n. På teoretisk nivå har den således
samma potential men ändast tiden kan visa ifall den accepteras med lika stor
utspridning som den trådbaserade USB:n. En av den trådbaserade USB:ns starka
sidor är strömförsörjningen, som erbjuds via USB kabeln och som ofta används i
apparater istället för batterier eller yttre strömkälla. Den trådlösa USB:n kan inte
erbjuda samma strömförsörjning men har dock mycket avancerade
ströminbesparningsfunktioner. Huruvida detta kommer att inverka på den
trådlösa USB:ns popularitet, kan inte ännu besvaras. Vägvisning kan man dock få
från tidigare trådlösa uppfinningar, som exempelvis trådlösa möss och
tangentbord, som blivit populära trots att de kräver en alternativ strömkälla. Vad
den slutliga användningsgraden för trådlös USB blir, kan man än så länge endast
gissa men potential finns inom trådlös USB.
22

7. Källförteckning
[1] S.-M Yoo, D.Kotturi, D.W. Pan, J. BlizzardAn AES crypto chip using a high-speed parallel
pipelined architecture: [Tidsskrift] Microprocessors and Microsystems, Vol. 29, Issue 7, 1 Sept. 2005,
ss 317-326
[2] Axelson, J.USB Complete: Everything You Need to Develop USB Peripherals, Third Edition. :[Bok]
Lakeview Research LLC, 2005. ISBN: 1-931448-03-5.
[3] Agere, Hewlett-Packard, Intel, Microsoft, NEC, Philips, Samsung Association Models Supplement
to the Certified Wireless Universal Bus Specifikation Revision 1.0 : [Specifikation] USB Implementers
Forum (http://usb.org), 3-2-2006, v.1.0
[4] QuinnellR.A. Clash of the Wireless-USB Standards: [Tidsskrift] EDN, Vol 51, Issue 18, Sept. 2006, s
37-44
[5] T. Brack, F. Lienle, T. LehnigtEmden, M. Alles, N. WhenEnhanced Channel Coding for ODFM –
based UWB Systems,: [Rapport]Ultra-Wideband, The 2006 IEEE International Conference, [Rapport]
s 255-260
[6] N.Leavitt For Wireless USB, the Future Starts Now: Computer, Vol 40, Issue 7,July 2007, s. 14-16
[7] ECMA International High Rate Ultra Wideband PHY and MAC layer Standard : [Specifikation]
ECMA International, December 2007, Second Edition, Std.NR: ECMA-368,
[8] W.D. Jones No Strings Attatched:[Tidsskrift] IEEE Spectrum, Vol 43, Issue 4, April 2006, s 16-18
[9] Jha U.S., R. Prasad, OFDM Towards Fixed and Mobile Broadband Wireless Access:[Bok] Artec
House, 2007, ISBN-13 978-1-58053.641-7
[10] E.R. Green, S. Roy, System Architectures for High-rate Ultra-wideband Communication Systems: A
Review of Recent Developments: intel.com,
[11] Ghavamhi, M., Michael, L. B. and Kohno, R.ultra wideband signals and systems in communication
engineering.:[Bok] Wiley, 2005. ISBN-10 0-470-86751-5(H/B).
[12] Compaq, Hewlett-Packard, Intel, Lucent, Microsoft, NEC, PhilipsUniversal Serial Bus
Specifikation :[Specifikation] USB Implementers Forum (http://usb.org), , Revision 2.0, April 27 2000
[13] Agere, Hewlett-Packard, Intel, Microsoft, NEC, Philips, Samsung.Wireless Universal Serial Bus
Specifikation. : [Specifikation]USB Implementers Forum (http://usb.org),n12-5-2005. 1.0.
23

[14] Intel.Wireless USB The first High-speed Personal Wireless Interconnect. s.l. : Intel, 2005. White
Paper USB Wireless.
24

Appendix
i. Termer
Tabell 1. Termdefinitioner
Svenska Engelska Förklaring
Apparat Device Extern hårdvara som ansluts till en USB
värd
Asynkron Asynchronous Dataöverföringssystem, i vilket överföring
av tecken sker osymmetriskt, dvs. utan
avtalat tidsschema.
bussbyte bus turn Operation då en logisk buss byter riktning
Funktion (USB) Function En funktionalitet en apparat erbjuder
Funktion slutpunkt Function endpoint Den buffert dit data skickas
Handskakning Handshake Operation där mottagaren meddelar
sändaren att den mottagit data
Isynkron isochronous Def: Inträffar alltid lika länge och på
samma tidpunkt under ett intervall
Mediatillgångsintervall Media Access 256 mikrosekunder långa tidsintervall i en
Slot
superram
Mikro shemalagda
vägledningsdirektiv
Micro-scheduled
Management
Commands,
(MMC)
Schemaläggnings och synkroniserings
direktiv som sänds från en trådlös USB
värd
Orienteringsperiod Beacon Period Tidsperiod i början på en superram
Orienteringsram Beacon Frame Ett paket som innehåller
Pollett Token Det första paketet i en transaktion i USB
Reservationsblock Wireless Channel Ett block i en MMC som definierar
Allocation Slot,
(WCTA)
transaktionstyp och tidsreservering
Rör Pipes En förbindelse mellan mjukvara och en
funktions slutpunkt i mukvara.
Superram Super Frame 65 ms långa ramar som innehåller 256
mediatillgångsintervall
TDMA Time Division
Multiple Access,
(TDMA)
Tidsuppdelning där tiden delas upp i delar
med konstant period.
Tomgångstid Idle time Tid mellan två paket för att skilja på dem
och kompensera för klockdrift
Värd Host Den apparat i USB som styr bussen