На что способен беспроводный адаптер?

28 Янв 2016

Особенности реализации беспроводных протоколов в Intel Compute Stick

Идея построить адаптер для сетевых подключений на SD-шине (по аналогии с SD-картой памяти) принадлежит компании Socket Communication Inc. и датируется 2003 годом. Идея оказалась настолько плодотворной, что протокол Secure Digital Input Output (SDIO) стал неплохой альтернативой PCI- и PCIe-реализациям беспроводных адаптеров. Насколько неплохой? Зададим себе этот вопрос с тем, чтобы исследовать WiFi и Bluetooth в портативном компьютере Intel Compute Stick, где именно таким способом организованы коммуникации с внешним миром.

Модуль AzureWave AW-NB177NF

Комбо-модуль AW-NB177NF на плате Intel Compute Stick
Рис 1
Комбо-модуль AW-NB177NF на плате Intel Compute Stick

Воротами во внешний мир стик-компьютера стал модуль производства компании AzureWave под названием AW-NB177NF. Чем привлекло это решение Intel сказать трудно: дело в том, что все коммуникационные возможности WiFi+BT комбо-модуля завязаны на контроллер RTL8723BS, разработанный Realtek Semiconductor. Полной документации на этот продукт в свободном доступе нет, но прошлогодний пресс-релиз дает некоторое представление о его функциональности. Дополняет картину схемное решение от AzureWave, просочившееся в сеть:

Схема подключения WiFi+BT комбо-модуля AW-NB177NF от AzureWave
Рис 2
Схема подключения WiFi+BT комбо-модуля AW-NB177NF от AzureWave

Отсутствие документации на AW-NB177NF не является катастрофическим препятствием для понимания его работы. Дело в том, что программно-доступные ресурсы модуля определяются программной моделью чипа RTL8723BS, а с его участием построено достаточно много аналогичных комбо-изделий. Они прекрасно описаны и доступны в интернете. Навскидку, можно назвать F23BDSM25-W1 от Fn-Link или NT-SM02BD неизвестного китайского производителя:

Референс-дизайн комбо-модуля на чипе RTL8723BS от Realtek
Рис 3
Референс-дизайн комбо-модуля на чипе RTL8723BS от Realtek

Производительность SDIO в свете архитектуры процессоров семейств Intel Z3600/Z3700

Является ли достаточной пропускная способность SDIO для обмена данными с комбо-модулем AW-NB177NF, использующим контроллер Realtek RTL8723BS? Обратимся к документации на семейство процессоров Intel Z3600/Z3700, а также основополагающему документу SD Physical Layer Simplified Specification:

Список скоростных режимов работы SDIO при подключении по четырем линиям
Рис 4
Список скоростных режимов работы SDIO при подключении по четырем линиям

В нашем случае, при заявленных ограничениях, максимальным с точки зрения пропускной способности будет режим SDR104, он предполагает такие максимумы:

  • физическая частота = 104 MHz;
  • эффективная частота = 208 MHz.

Из документации на альтернативный модуль F23BDSM25-W1 мы получаем подтверждение, что для данных решений используется 4-битный интерфейс. Это значит, что при такой разрядности пропускная способность Secure Digital Input Output будет равна 832 мегабит в секунду. Огрубив результат будем считать, что пропускная способность в байтах равна 832/8 = 104 мегабайт в секунду.

Для WiFi+BT модуля AW-NB177NF результаты следует пересчитать исходя из частоты тактирования в 26 МГц. В документации на F23BDSM25-W1 эта частота указана применительно к сигналу TCXO_IN. Степень подробности документа не позволяет точно утверждать, что частоты TCXO_IN и SD_CLK тождественны, но если это так, то в этом случае пропускная способность для обмена данными по сети будет ограничена значением 26 мегабайт в секунду.

Следует принять во внимание, что полоса пропускания рассматривается в приложении к общей двунаправленной шине. Это означает, что ее следует разделять между фазами приема и передачи данных, т.е. фактически мы имеем полудуплексное соединение.

Мощность сигнала

В условиях портативной компоновки микрокомпьютера Intel Compute Stick большое значение отводится антенно-фидерному хозяйству. То, что на первый взгляд является просто фольгированной полоской, призвано обеспечить надежный прием и передачу данных по беспроводным протоколам.

Антенно-фидерное хозяйство TDC A 0116P4 комбо-модуля AW-NB177NF
Рис 5
Антенно-фидерное хозяйство TDC A 0116P4 комбо-модуля AW-NB177NF

Для оценки эффективности стик-компьютера обратимся к результатам тестирования контроллера Realtek RTL8723BS, выполненного немецкой компанией Phoenix Testlab GmbH. При обмене данными с оборудованием, поддерживающим стандарт IEEE 801.11g контроллер способен обеспечить 2.25 мВт/МГц. При работе в IEEE 801.11n удельная излучаемая мощность равна

  • 2.15 мВт/МГц для каналов шириной HT20;
  • 0.58 мВт/МГц для каналов шириной HT40.

Типичные значения для десктопных решений, как правило, ниже 4 мВт/МГц не опускаются. Уменьшенный вдвое для Intel Compute Stick, этот параметр является показателем, какую цену платит разработчик за миниатюризацию устройства.

Резюме

Заметим, что такое свойство комбо-модуля может оказаться полезным, если необходимо поддерживать соединение в ждущем режиме, когда питание платформы обеспечивает маломощный аккумулятор. Интересным в этом свете будет тот факт, что согласно документации на процессоры семейств Intel Z3600 / Z3700 функция Wake для устройств, подключенных по SDIO-интерфейсу, не поддерживается. Приняв во внимание, что Intel Compute Stick не имеет автономного питания, нам остается только предполагать, что решение использовать Secure Digital Input Output для сетевых подключений является масштабируемым с прицелом на имплементацию в смартфонах и планшетах.

 

Теги: