CN101641683B - 增强的无线usb协议和集线器 - Google Patents

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Abstract

本发明给出了一种用于提高无线USB系统的数据吞吐量的方法，该无线USB系统包括在主机系统和有线USB设备之间进行无线数据传输的线缆适配器。本发明还提供了一种无线USB集线器，其作为有线USB设备的代理，并将它们向主机呈现为具有其自身地址的唯一的WUSB设备，或者呈现为已有WUSB设备上的单独的功能模块。

Description

增强的无线USB协议和集线器
技术领域
本发明概括来说涉及认证无线通用串行总线(WUSB)接口。更具体地，本发明涉及提高认证(Certified)无线USB线缆适配器(Wire Adapter)系统的吞吐量。
背景技术
通用串行总线(USB)是一种用于将外围电子设备附接到主计算设备的串行总线标准。它是为个人计算机而设计的，但其普及性使它在视频游戏控制台、PDA、便携式DVD播放器、移动电话以及其他流行电子设备中也十分常见。USB的目标是代替计算机中陈旧的串行和并行端口，因为这些端口是非标准化的，并要求开发并维护大量设备驱动器。
USB被设计成无需将扩展卡插入计算机的扩展总线便可允许连接到外围设备，并通过允许对设备进行热插拔来改善即插即用的能力，其中，无需关闭或重启计算机就可以对设备进行连接或断开其连接。当设备首次连接时，主机对其进行列举及识别，并加载该设备所需的设备驱动器。
USB可以连接外围设备，例如鼠标设备、键盘、扫描仪、数码相机、打印机、外部存储设备等，并已成为许多这种设备的标准连接方法。
无线通用串行总线规范，版本1.0(于2005年5月12日发布；可从USBImplementers Forum，Inc.获取)描述并规定了对有线USB的扩展，其使得能够在扩展的USB/WUSB系统中使用无线链路。这些对USB规范的无线扩展称为认证无线通用串行总线或简称为无线USB(WUSB)。该扩展基于现有有线USB规范和WiMedia Alliance MAC和PHY超宽带(UWB)无线技术而构建。
WUSB规范包括称为线缆适配器(WA)的设备的描述和规范。这些设备是有线USB到无线USB的适配器，其允许“传统的”有线USB主机和设备与扩展USB系统中的WUSB设备进行互连，该扩展USB系统既包含有线链路还包括无线链路。
有两种类型的线缆适配器：主机线缆适配器(HWA)和设备线缆适配器(DWA)，它们协同工作。HWA具有有线“上游”USB端口和无线“下游”WUSB端口，从而允许有线USB主机与WUSB设备进行通信。
DWA具有无线“上游”WUSB端口和一个或多个有线“下游”USB端口，从而允许有线USB设备与无线USB主机进行通信。
WUSB规范线缆适配器协议(WUSB Specification Wire Adapter Protocol)用来通过WA来传输数据，并控制和管理WA。遗憾的是，WUSB规范中规定的线缆适配器协议在通常情形下非常低效，从而产生的吞吐量非常低而无法接受。该协议的低效主要是因为两个因素：协议很“唠叨(chatty)”，对于所传输的每个数据块，都要交换大量的用于传递控制和传输完成状态信息的非数据消息。另外，协议本身并不十分适宜于对通过系统的数据流进行流水线操作，从而在数据传输过程中产生高的延迟，从而导致低的吞吐量。
因此，希望能够有一种在包含有线和无线USB设备的USB系统中提高设备吞吐量的方法。
附图说明
根据下面的结合附图的详细说明，可以更好地理解本公开的各个方面，其中：
图1示出了根据现有技术的有线USB系统的标准结构；
图2示出了无线USB系统的结构，其中，“本地”WUSB设备直接附接到WUSB主机；
图3示出了连接到两个有线USB设备的设备线缆适配器；
图4示出了将设备线缆适配器结合到主机线缆适配器中以向根据现有技术的传统的有线USB设备提供无线USB功能的系统；
图5示出了用于通过图4中描述的无线USB系统进行通信的数据分组序列；
图6A和6B为示出使用根据现有技术的标准线缆适配器协议的IN请求的处理流程的序列图；
图7A和7B为示出使用根据现有技术的标准线缆适配器协议的OUT请求的处理流程的序列图；
图8为示出作为根据本发明的一个实施例，使用增强的线缆适配器协议的IN请求的处理流程的序列图；
图9为示出作为根据本发明的一个实施例，使用增强的线缆适配器协议的OUT请求的处理流程的序列图；以及
图10示出了作为根据本发明的一个实施例的无线USB集线器。
图11示出了在本发明的一个实施例中进行OUT传输请求转发的分组流和处理。
图12示出了在本发明的一个实施例中进行IN传输请求转发的分组流与处理。
具体实施方式
本发明的一个实施例提供了一种增强的线缆适配器协议，用于提高包括线缆适配器的无线USB系统的数据吞吐量，其中该线缆适配器在主机系统和有线USB设备之间无线地传输数据。使用该协议，线缆适配器自动将输入的数据传输分段为较小的段，其中，线缆适配器使用其缓冲器状态来确定要获取多少数据。当线缆适配器从上游数据流接收到指定的最少数量的数据时，数据就进行下游传输，而无需等待接收到完整的数据段。该增强协议还可以不使用传输完成消息，而是通过向下游轮询传输结果来确定数据传输何时完成。线缆适配器还利用转发管道描述符，结合远程管道描述符来往下游转发传输请求。
本发明的另一实施例提供了一种无线USB(WUSB)集线器，其允许在有线USB设备和主机系统之间进行无线通信。WUSB集线器作为有线USB设备的代理，并将它们向主机系统呈现为如同它们是本地WUSB设备那样。WUSB集线器将附接的有线USB设备呈现为具有自身的设备地址的唯一的WUSB设备，或者呈现为已有设备(例如WUSB集线器，其可以列举为设备线缆适配器)上的单独的功能模块。
本发明的实施例包括提高WUSB线缆适配器系统的吞吐量。一个实施例包括流水化线缆适配器协议以提高WUSB线缆适配器系统的吞吐量。另一实施例包括将插入WUSB集线器的有线USB设备呈现为如同它们是“本地”WUSB设备那样。该实施例被称为USB设备代理WUSB集线器，或者简称为WUSB集线器。
图1示出了根据现有技术的有线USB系统的标准结构。在该结构中，主机系统100包括USB根集线器硬件101、USB根集线器驱动器102和设备驱动器103。外部USB设备110包括其自身的适配器硬件111以及与其功能相关联的软件112。主机100和外部设备110通过有线USB连接120进行连接，该有线USB连接120分别插入各个USB适配器101、111。
图2示出了“本地”WUSB设备直接附接到WUSB主机的无线USB系统的结构。图2中描述的系统配置上与图1中所示的类似，主要差异在于主机200和外部USB设备210都分别具有内置的无线适配器201、211。这些适配器201、211通过天线220、221所提供的无线信号而不是通过有线线缆进行通信。图2中的本地无线USB系统代表了计算机/电子产业界中众多厂商试图要达到的目标。然而，当前几乎没有任何设备具有本地无线能力。因此，产业界希望能够提供包含有线和无线USB设备以及主机的系统。
如图3中所示，当前将有线USB设备连接到WUSB系统的解决方案是将有线USB设备插入到设备线缆适配器(DWA)中。有线USB设备310、320使用标准USB线缆311、321插入到DWA300中。而DWA300配备有无线天线301，该无线天线301提供到USB主机的无线链路。
对应的主机线缆适配器(HWA)可由主机系统用于与DWA进行通信，或者，DWA可以通过“本地”WUSB主机适配器与主机系统进行通信。
图4示出了包括设备线缆适配器和主机线缆适配器的系统，用于向传统的有线USB设备提供无线USB功能。该实例示出了主机线缆适配器(HWA)410，其作为外部设备连接到主机400，这在当前设计中是常见的。最终，HWA 410将由嵌入在主机400系统内的本地WUSB主机适配器来代替。
由于将HWA 410和DWA 410、420识别成USB设备，所以主机系统400包括多个软件驱动器层来支持通过HWA 410和DWA 420、430与有线外部USB设备421、422、431、432进行通信。
主机400具有与HWA 410(位于主机外壳外部或内部)相连接的有线USB根集线器401。然后是根集线器驱动器402。主机具有单独的HWA驱动器403以及DWA驱动器404。在这些的顶部是设备驱动器405-408，这些设备驱动器专用于位于链的末端的外部USB设备421、422、431、432的。每个设备驱动器405-408附接到DWA驱动器404并与其进行通信。
数据通过有线连接从主机400向HWA 410传输。HWA 410然后使用无线协议来将数据传输到DWA 420、430中的一个，其然后将数据通过有线连接发送到指定的USB设备421、422、431或432。
图5示出了用于通过图4中描述的无线USB系统进行通信的分组序列。由于系统中存在HWA和DWA，所以分组序列500包括插入在数据前面的控制分组，用于告诉DWA将数据通过哪个端口来进行路由并获得确认。这在外部设备和主机之间对于系统中每个HWA和DWA都出现。
在图5中示出的实例中，数据分组504前面是传输请求503，而传输请求502前面是传输请求501。传输请求501和503指示HWA将传输请求502和数据分组504发送到DWA。传输请求502指示DWA将数据分组504发送到USB设备。这样传输请求仅去往希望的设备。例如，DWA传输请求502对于HWA来看如同数据一样，而对于DWA来看如同传输请求一样。
如前面所解释的，当前的无线USB系统使用由外部设备和主机中其专用的驱动器之间的多层驱动器所生成的控制分组(传输请求)，来指示数据流向目标USB设备或来自目标USB设备。遗憾地，该设计显著地妨碍了吞吐量。
图6A和6B为示出使用标准线缆适配器协议的输入(IN)请求流程的序列图。图7A和7B为示出使用标准线缆适配器协议的输出(OUT)请求流程的序列图。这些序列图以图形方式示出了标准协议下所需的大量传输请求以便在外部USB设备及其驱动器之间传输数据。这种复杂性大部分来自于这样的事实，即，针对系统某一层的传输请求被其他层看作是数据，从而在最终将数据本身传送到目的地以前，将在系统的每一层请求对数据接收进行确认。
本发明的一个实施例包括增强的线缆适配器协议，其通过减少作为数据传输一部分而交换的消息的数量，来提高吞吐量，从而减少消息在有线USB接口和无线介质上的处理时间和传输时间。还通过改进通过系统的数据流的流水线操作来提高吞吐量，这减少了传输延迟。
增强的线缆适配器协议省去了传输完成消息，而使用对传输结果进行轮询来确定传输何时完成。线缆适配器可将IN数据传输自动地分段(“自动分段”)成为较小的传输。这将智能功能推向线缆适配器而离开主机软件(即DWA来管理缓冲器)。在自动分段过程中，每个段的大小会改变，从而线缆适配器动态并自适应地调整段大小，以便针对给定的情形使吞吐量最大化。基于可用于接收IN数据的缓冲器，线缆适配器通过针对未决的传输发出IN令牌，来自动地管理其可用的缓冲器。
在本发明的一个实施例中，线缆适配器驱动器对传输请求进行分段并一次性将所有这些段进行提交。DWA自动地管理存储器来完成每个段。对于IN数据，线缆适配器在开始进行IN传输以前检查存储器，对于OUT数据，使用否定确认来向线缆适配器不具有足够存储器的段施加反压力。
在本发明的一个实施例中，USB主机和HWA之间通过上游USB接口的多个传输可以聚合成为单个USB传输，以便减少传输延迟。特别地，USB主机可将多个以HWA为目标的OUT传输进行聚合，HWA可将多个以USB主机为目标的IN传输进行聚合。所聚合的传输的接收机(在OUT传输的情形下为HWA，在IN传输的情形下为USB主机)在进一步对数据进行处理以前对所聚合的传输进行解聚合。通过对聚合的传输的内容进行解析，接收机确定聚合帧中的数据边界。
例如，USB主机可将OUT传输请求与后面的OUT传输数据进行聚合。接收所聚合的传输的HWA期待下一个传输为传输请求。它检查所聚合的传输的第一字节以确定包含在所聚合的传输中的传输请求的长度。传输请求中的wRPipe字段用来定位相关联的wRPipe描述符，wRPipe描述符然后用于确定传输请求为OUT传输请求。因为传输请求为OUT请求，HWA将传输请求之后的聚合传输中的数据当成OUT传输数据。
主机和HWA可对最大长度为wMaxPacketSize的传输进行聚合，该最大长度wMaxPacketSize在传输进行的端点的标准端点描述符中表示。使用聚合的主机和HWA必须为每个传输准备接收多达wMaxPacketSize个字节。对于IN传输，主机必须发出wMaxPacketSize字节的输入请求。HWA可以随着接收到完整的控制传输和数据传输而“即时”地进行解聚合。“即时”解聚合可以帮助进行缓冲器管理和数据流，并可以减少端到端的延迟。
关于何时进行聚合以及对多少传输进行聚合的决策是依赖于具体实现的。通常使用“机会”算法来进行聚合决策。主机或HWA对可用的多达wMaxPacketSize的传输进行聚合。
对于OUT传输数据分组，增强的线缆适配器协议使用“直通(cut-through)”式而不是采用“存储转发”式传输通过的分组。使用这种新方法，只要从上游端口接收到最少数量的OUT数据，线缆适配器就可将数据在下游端口上进行传输，而不是等到接收到完整的数据段。反过来，当数据缓冲器不能容纳输入的数据时，通过发出否定确认(NAK)而在上游端口施加“反压力”，线缆适配器自动地管理其可用的数据缓冲器。
增强的线缆适配器协议允许由线缆适配器来转发传输请求，从而减少用于完成数据传输的消息数量。返回图5中的实例，在增强的协议下，DWA传输请求502对于HWA而言看似传输请求而非数据。从而HWA认识到，输入的传输请求确实是针对DWA的并将其转发至DWA。转发管道(FPipe)描述符与远程管道(RPipe)描述符一起用来对传输请求分组的转发进行控制。
参考图11，图1100示出了在本发明实施例中OUT传输请求转发的分组流和处理。图1100集中在当如上所述实现了传输请求转发且消除了传输完成消息时DWA完成传输的行为。主机上的USB应用程序向DWA驱动器提出传输数据的请求，该数据传输的目标是附接到DWA 1104的USB设备1102。待传输数据1106与传输请求1108一起提供。DWA和HWA主机驱动器生成传输请求OUT分组，并将传输请求和传输数据编队(en-queue)，以便通过有线USB总线传输给HWA 1110。传输请求1108在wRPipe字段1112中包含FPipe描述符号码1114(0x8001)，其指向HWA 1110中用于转发传输请求1108的FPipe描述符1116。
HWA 1110从上游有线USB总线接收传输请求OUT分组1108，其后是传输数据1106。HWA解析传输请求1108并定位传输请求1108中的wRPipe字段1112。在该特定实例中，wRPipe字段1112包含0x8001。
HWA 1110确定wRPipe号码1114指向FPipe描述符1116，因为wRPipe号码1114的最高有效位为1。这向HWA 1110表示，对应的管道描述符在FPipe描述符表1118(而不是RPipe描述符表)中找到，以及应该转发传输请求1108。在该特定实例中，由于wRPipe号码1114为0x8001，FPipe描述符1116在FPipe描述符表1118中的索引为0x0001。HWA 1110在FPipe描述符表1118中定位FPipe描述符1116 0x0001。
FPipe描述符0x0001(1116)中的wRPipeIndex字段1120用来定位传输请求RPipe描述符1122。在该特定实例中，RPipe描述符索引1124为0x0001。HWA 1110使用RPipe描述符1122中的bEndpintAddress 1126和bDeviceAddress来确定传输请求目标设备地址、设备端点和方向。在该实例中，传输请求1108为OUT，这表示HWA 1110在上游USB批量IN端点1128上期待传输请求1108后的传输数据1106，并且HWA应当使用OUT RPipe描述符0x0001(1122)来传送转发传输请求1130和传输数据1132。
HWA 1110使用接收到的传输请求1108，通过将接收到的传输请求1108中的wRPipe字段1112替换为FPipe描述符1116中的wForwardRPipe值1134，来生成转发传输请求1130。
HWA 1110在下游无线接口1136处将转发传输请求1130和传输数据1132编队(一旦在上游USB批量OUT端点1128上接收到数据)，以便向DWA1104进行传输。HWA在下游无线接口1136处编队之前，将两个字节的WUSB报头添加到传输请求分组的开头以及所传输的每个数据分组的开头。
一旦转发传输请求1130和传输数据1132被传输到DWA 1104，HWA1110就检查OUT RPipe描述符1122(0x0001，其用于传送传输请求1108和数据1106)中的bControl字段1138，并确定传输结果和传输数据选项的自动请求和转发已启用(bControl字段中的比特0)。HWA 1110然后使用OUTRPipe描述符1122中的wTransferRPipe字段1140，以便对与下游DWA 1104的批量IN管道1144相关联的RPipe描述符1142进行定位。与INRPipe描述符1142相关联的是未决传输(Pending Transfer)列表(图1100中未示出)。HWA 1110在未决传输列表中增加一项，指示从下游DWA批量IN管道1144期待得到OUT传输的传输结果。
由于IN RPipe未决列表中的项指示期待传输结果1146，所以HWA 1110开始向下游DWA 1104上的批量IN端点1144发出IN令牌，以便接收期待的传输结果1146。
当从DWA 1104接收到传输结果1146时，HWA 1110使用分组MAC报头中的SrcAddr字段和WUSB报头中的端点号码字段，来对与发送传输结果的设备和端点相关联的RPipe描述符进行定位。在该特定实例中，设备为DWA 1104，端点为DWA批量IN端点，HWA中DWA端点对应的RPipe为RPipe描述符0x0002(1148)。
基于传输结果1146中的匹配传输ID和未决传输列表，HWA 1110在RPipe未决传输列表中对与接收到的传输结果1146相对应的项进行定位。HWA 1110根据未决传输列表项确定传输结果1146是针对OUT传输的，因此在传输结果1146之后没有数据。
HWA 1110检查IN RPipe描述符0x0002(1142)中的bControl字段1150，并确定启用了传输结果和传输数据选项的自动请求和转发(bControl字段中的比特0)。基于该选项的启用，HWA 1110自动地将传输结果分组1146在上游USB接口批量IN端点1152处编队，以便向主机进行传输。HWA 1110然后删除RPipe描述符0x0002(1142)未决传输列表中对应于期待的传输结果1146的项。
HWA主机驱动器维护与HWA 1110中的未决传输列表相类似的未决传输记录。基于该未决传输记录，HWA驱动器期待先前发送的传输请求1108的传输结果1146，因此，HWA驱动器请求进行IN传输，其使得IN令牌被发送给HWA有线USB接口批量IN端点1152。一旦传输结果1146到达批量IN队列的顶部并且接收到IN令牌，HWA就将传输结果发送到主机。当传输结果1146被传递给HWA驱动器时，HWA 1110基于传输结果1146中的信息对其记录进行更新，WUSB传输完成。
参考图12，图1200示出了本发明实施例中IN传输请求转发的分组流与处理。IN传输请求转发的分组流和处理与OUT传输请求转发的分组流和处理相似。其差异如下：
IN转发传输请求1204中的wRPipe字段1202(0x8002)指向包含wRPipeIndex字段1208(0x0002)的FPipe描述符1206(0x0002)，而wRPipeIndex字段1208(0x0002)又指向IN RPipe 1210。由于该情形下的RPipe是针对IN的，所以HWA 1212不期待传输请求1204后面有传输数据，因此将后面没有数据的传输请求1204进行转发。
HWA 1212使用IN RPipe 1210(0x0002)中的wTransferRPipe字段1211来对用来传送传输请求1204的OUT RPipe 1214进行定位。在传输请求1204被传送到DWA 1216后，HWA 1212在未决传输列表中添加一项，指示期待来自下游DWA批量IN管道1219的IN传输的传输结果1218。
当HWA 1212接收到传输结果1218时，HWA 1212然后试图从下游DWA批量IN端点1219读取在接收到的传输结果1218的dwTransferLength字段中指示的字节数目。HWA 1212期待有数据，因为未决传输列表中对应的项指示是IN传输。
在HWA 1212接收到期待的数据后，HWA 1212将传输结果1218和传输数据1220在上游有线USB批量IN端点1222处编队，以便向主机进行传输。如果启用了自动分段，则HWA 1212可对数据进行分段，并将每个数据段与传输结果一起编队。每个传输结果中的bTransferSegment字段被设置了段号。
对于传输请求转发，线缆适配器主机驱动器维护从另一线缆适配器主机驱动器接收的传输请求中的传输ID和线缆适配器生成的结果传输之间的关联。线缆适配器主机驱动器然后使用该关联来修改传输请求和传输结果分组中的传输ID。
传输ID为32比特的数值，由线缆适配器驱动器和线缆适配器用来唯一地对传输进行识别并对分组与特定的传输进行关联。对于每个HWA或DWA主机驱动器发起的传输，生成唯一的传输ID并将其置于对应的传输请求中。在生成传输结果分组时，HWA和DWA将来自传输请求的传输ID置于传输结果中，以进行传输。
采用标准线缆适配器协议，传输ID在DWA或HWA驱动器实例以及对应的线缆适配器范围内是唯一的。以DWA附接到HWA而HWA又附接到主机的情况为例。当DWA驱动器生成传输请求时，其选择唯一的传输ID放入传输请求中。HWA驱动器和HWA将DWA驱动传输请求传送到DWA，而不检查传输请求的内容(就HWA子系统而言，传输请求为待传输的数据)。当将传输请求传送到DWA时，DWA对传输请求进行解析，以便确定做什么，并在生成的传输响应中使用传输ID。
然而，要让HWA驱动器来传送DWA传输请求，HWA驱动器要为HWA生成其自身的传输请求。用来传送DWA传输请求的HWA传输请求中的传输ID与DWA传输请求中的传送ID不相关。换句话说，每个线缆适配器驱动器“层”维护其自身的唯一传输ID的集合，而对其它线缆适配器驱动器所生成和使用的传输ID并无了解。
然而，当使用增强的线缆适配器协议传输请求转发时，对传输ID的处理与采用标准协议必然不同。当将传输请求从一个线缆适配器转发到另一个线缆适配器时，转发和目标线缆适配器都对传输请求进行处理，并且两个线缆适配器均使用传输ID。在这种情形下，两个线缆适配器都采用相同的传输ID的集合进行工作。这对于转发的传输结果分组也同样成立，一个或多个线缆适配器使用相同的传输ID。
转发并不要求线缆适配器对传输ID进行特殊的处理，但要求由主机驱动器进行特别处理。如果转发由主机驱动器及其对应的线缆适配器使用，那么当主机驱动器从另一(“上游”)主机驱动器接收到传输请求时，其对传输请求进行分析以定位传输ID。主机驱动器然后生成在驱动器和线缆适配器范围内是唯一的、新的传输ID，并将该新的传输ID在将其转发到下一驱动器之前置于传输请求中。主机驱动器还创建记录，该记录提供上游线缆适配器提供的传输ID与主机驱动器生成的传输ID之间的关联。
然后，当主机驱动器接收到传输结果时，其在其传输ID关联表中查找传输结果传输ID并确定已转发了对应的传输请求。其然后在将传输结果传递给原始发起请求的驱动器之前将传输ID替换为来自传输ID关联表的值(即原始传输ID)。采用这种方式，使“下游”驱动器进行转发对于传输ID的影响对于主机“上游”驱动器而言是透明的。
或者，在单个主机驱动器管理两个或多个串行连接的线缆适配器(例如连接到HWA的DWA)的情形下，还可以有其他实现。在这种情形下，单个主机驱动器完全了解转发的影响，并可以通过生成由DWA和HWA二者使用的传输ID来对其进行考虑。
在增强的协议下，基于先前对下游线缆适配器的传输请求，线缆适配器自动地向下游线缆适配器轮询传输结果分组。类似地，线缆适配器将任何接收到的传输结果转发到上游接口，而不是生成和转发传输完成和新的传输结果。
与对从主机驱动器接收传输请求所发起的下游数据轮询不同，基于先前接收到IN数据传输的传输结果，线缆适配器自动地向下游设备轮询IN数据。类似地，与生成和转发传输完成和新的传输结果不同，线缆适配器简单地将IN传输数据在接收后转发至上游接口。
在本发明的一个实施例中，多个线缆适配器驱动器(HWA和DWA)可以合并成单个线缆适配器驱动器，以减少应用程序编程接口(API)的数量，并从而减少在API之间传递消息所产生的延迟。另外，合并多个线缆适配器驱动器允许固定对传输ID的分配，使得当使用传输请求转发时，不需要维护从上游驱动器给出的传输请求中的传输ID与所发出的传输请求中的传输ID之间的关联。
图8为示出作为根据本发明的实施例，使用增强的线缆适配器协议的IN请求的处理流程的序列图。图9为示出作为根据本发明的实施例，使用增强的线缆适配器协议的OUT请求的处理流程的序列图。与描述现有协议的图6A、6B、7A和7B中的序列图相比较，图8和9示出了增强的线缆适配器协议给出的控制开销的减少。
图10示出了作为根据本发明的实施例的无线USB集线器。如前面所描述的，当前的线缆适配器协议相对低效，而用于“本地”WUSB设备的WUSB协议相对高效。代理WUSB集线器1000通过将有线USB设备1010、1020呈现为如同它们是“本地”WUSB设备那样，来利用该有效性。
代理WUSB集线器1000与DWA的相似性在于其具有无线上游端口1001和一个或多个有线USB下游端口1002、1003，其中，可将有线USB设备1010、1020插入到下游有线USB端口中。WUSB集线器与DWA的差异在于有线USB设备1010、1020对于主机系统来说看起来如同它们是本地WUSB设备那样。这通过使WUSB集线器1000在无线接口处“代理”所附接的下游有线设备来达到。因此，WUSB集线器1000对于主机看起来是一个或多个WUSB设备，而不是DWA，从而消除了标准线缆适配器协议使用的大部分控制分组开销。
附接的有线USB设备或者1)呈现为具有其自身设备地址的唯一的WUSB设备，或者2)呈现为已有设备(例如WUSB集线器，其可以列举为DWA)上的单独的功能模块。采用后一种方法，有线设备端点被映射成WUSB集线器端点。
WUSB集线器使用各种机制来适当地代理USB设备，使其对于主机如同是WUSB设备那样。下面的描述适用于当WUSB集线器将下游USB设备呈现为WUSB设备的情形，而不是作为DWA上的功能模块。
每个WUSB设备对安全连接环境进行维护。在第一次连接期间对连接环境进行协商。WUSB集线器对USB设备的安全连接环境进行协商，而不了解或不涉及下游设备，并存储安全连接环境。对足够数量的唯一的安全连接环境进行协商及维护，以支持WUSB集线器能够同时代理的最大数量的下游USB设备。特定的连接环境并不与具体的下游USB设备相关，实际上，当USB设备附接时连接环境依需要而应用。
WUSB集线器为每个附接的代理USB设备维护唯一的WUSB设备地址，并且其在WUSB协议中的参与如同它本身就是自己正在代理的WUSB设备那样，而不是看起来像介入的设备(如DWA)。
WUSB集线器直接地，或者通过截取来自所附接的下游集线器的中断分组来对USB附接进行检测。一旦检测到下游设备的附接，WUSB集线器不将中断分组转发到主机或者直接就向主机通知USB的附接。相反地，WUSB集线器代表USB设备执行WUSB设备连接过程。
WUSB集线器读取USB设备的描述符并对其进行修改，使得它们与WUSB设备的描述符相一致。例如，对标准端点描述符中的最大分组大小字段进行修改使得它与WUSB分组大小相一致。标准配置描述符中的bmAttributes字段被设置来指示设备是自身供电的。
对于一些不使用零分组长度语义来指示传输目的的USB设备来说，使用IN传输的长度，使得可以读取正确数量的字节。然而，在WUSB集线器的情形下，采用WUSB协议IN传输的长度不可用。没有传输请求，对于要读取的数据的量就没有先前声明的限制。幸运地，上游无线设备具有期待的传输长度。
对WUSB协议进行稍微的修改，以支持WUSB集线器。有两种选项可用。在第一选项中，在WUSB主机微调度管理控制(MMC)中发送的IN信道时间分配(CTE)、信息元素(IE)中的最大分组大小字段可用来指示期待的传输长度。或者，可将一个字段添加到CTA中来指示期待的传输长度。
在本发明的一个实施例中，WUSB集线器包括控制器1004，用于执行前面所述的WUSB集线器的功能和操作。
对于WUSB集线器代理一个或多个下游USB设备作为WUSB集线器/DWA上的功能模块的情形，前面的描述一般均适用，除了安全连接环境和WUSB设备地址与WUSB集线器共享以外。另外，当附接USB设备时，WUSB集线器将WUSB集线器无线端点一一对应地映射到USB设备端点，并将与特定USB设备相关联的端点集合当作WUSB集线器上的功能模块。WUSB集线器通知主机需要列举新的功能模块，以启动对新附接的设备的支持。
虽然对本公开的实施例进行了详细描述，但是本领域技术人员应当理解，他们可以对本文进行各种修改、替换和改变，而不背离本公开的精神和范围。

Claims (6)

1.一种用于提高无线USB系统的吞吐量的方法，所述无线USB系统具有支持USB的第一设备和支持USB的第二设备，所述方法包括：
将以所述支持USB的第二设备为目标的多个分组聚合在所述支持USB的第一设备中；
在单个传输中将所聚合的多个分组从所述支持USB的第一设备传输到所述支持USB的第二设备；
在所述传输之后在所述支持USB的第二设备中对所聚合的多个分组进行解聚合；以及
响应于轮询，从所述支持USB的第二设备向所述支持USB的第一设备发送所述传输结果分组，所述传输结果分组对应于所传输的所聚合的多个分组。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将所述支持USB的第一设备配置为支持USB的主机设备；
将所述支持USB的第二设备配置为主机线缆适配器；以及
其中，对所述多个分组进行聚合的过程包括对以所述主机线缆适配器为目标的多个OUT传输进行聚合，所述OUT传输包括控制消息和数据。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将所述支持USB的第一设备配置为主机线缆适配器；
将所述支持USB的第二设备配置为支持USB的主机设备；以及
其中，对所述多个分组进行聚合的过程包括对以所述支持USB的主机设备为目标的多个IN传输进行聚合，所述IN传输包括控制消息和数据。
4.一种用于提高无线USB系统的吞吐量的装置，所述无线USB系统具有支持USB的第一设备和支持USB的第二设备，所述装置包括：
用于将以所述支持USB的第二设备为目标的多个分组聚合在所述支持USB的第一设备中的模块；
用于在单个传输中将所聚合的多个分组从所述支持USB的第一设备传输到所述支持USB的第二设备的模块；
用于在所述传输之后在所述支持USB的第二设备中对所聚合的多个分组进行解聚合的模块；以及
用于响应于轮询，从所述支持USB的第二设备向所述支持USB的第一设备发送所述传输结果分组的模块，所述传输结果分组对应于所传输的所聚合的多个分组。
5.根据权利要求4所述的装置，还包括：
用于将所述支持USB的第一设备配置为支持USB的主机设备的模块；
用于将所述支持USB的第二设备配置为主机线缆适配器的模块；以及
其中，对所述多个分组进行聚合的过程包括对以所述主机线缆适配器为目标的多个OUT传输进行聚合，所述OUT传输包括控制消息和数据。
6.根据权利要求4所述的装置，还包括：
用于将所述支持USB的第一设备配置为主机线缆适配器的模块；
用于将所述支持USB的第二设备配置为支持USB的主机设备的模块；以及
其中，对所述多个分组进行聚合的过程包括对以所述支持USB的主机设备为目标的多个IN传输进行聚合，所述IN传输包括控制消息和数据。
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