유니프로

UniPro
러시아 회사는 유니프로(회사)를 참조한다.

UniPro(또는 Unified Protocol)는 모바일과 모바일에서 영향을 받는 전자제품에서 집적회로를 상호 연결하기 위한 고속 인터페이스 기술이다.다양한 버전의 UniPro 프로토콜은 모바일과 모바일에서 영향을 받는 애플리케이션을 대상으로 하는 사양을 정의하는 조직인 MIPI Alliance(Mobile Industry Processor Interface Alliance) 내에 생성된다.

UniPro 기술과 관련 물리 계층은 고속 데이터 통신(기가비트/초), 저전력 작동(저스윙 신호, 대기 모드), 낮은 핀 카운트(시리얼 신호, 멀티플렉싱), 소형 실리콘 영역(소형 패킷 크기), 데이터 신뢰성(차이차 신호, 오류 복구) 및 견고성(검증된 Netwo)을 제공하는 것을 목표로 한다.정체 관리를 포함한 rking 개념.

유니프로 버전 1.6은 모바일 전자제품에서 칩 간 고속 포인트 대 포인트 통신이 가능하도록 하는 데 주력하고 있다.유니프로에는 최대 128개의 유니프로 장치(통합회로, 모듈 등)로 구성된 네트워크 지원 규정이 있다.네트워크 기능은 향후 UniPro 릴리스에서 계획된다.이러한 네트워크 환경에서 데이터 패킷은 UniPro 스위치에 의해 목적지를 향해 라우팅되는 동안, UniPro 장치 쌍은 소위 링크를 통해 상호 연결된다.이 스위치는 기가비트 이더넷 기반의 유선 LAN에서 사용되는 라우터와 유사하다.그러나 LAN과 달리 유니프로 기술은 건물 내 컴퓨터를 연결하기 보다는 모바일 단말기에 칩을 연결하도록 설계되었다.

UniPro 장치와 회로 기판을 연결하는 UniPro 네트워크의 도식적 표현
D-PHY 물리층에서 실행되는 UniPro의 실험실 프로토타입

역사와 목적

유니프로 의정서를 개발하려는 시책은 노키아 연구소와[1] 필립스 연구소의 연구 프로젝트에서 나왔다.[2]양 팀은 시스템 설계를 네트워크에 의해 상호 연결된 잘 정의된 기능 모듈로 분할함으로써 모바일 시스템의 복잡성을 줄일 수 있다는 결론에 독자적으로 도달했다.그러므로 주요 가정은 네트워킹 패러다임이 모듈들에게 잘 구조화되고 계층화된 인터페이스를 제공하였고, 이제는 그들의 하드웨어와 소프트웨어 설계를 모듈화하기 위해 모바일 시스템의 시스템 아키텍처를 개선해야 할 때라는 것이었다.즉, 점점 복잡해지는 시스템 통합의 개발 비용, 개발 위험 및 출시 기간 영향에 대처하는 것이 목표였다.

2004년 양사는 현재 MIPI의 유니프로 워킹그룹을 공동 설립했다.이러한 다기업 협업은 서로 다른 컴포넌트 벤더의 컴포넌트 간 상호운용성을 달성하고 신기술 추진에 필요한 규모를 달성하는 데 필수적인 것으로 여겨졌다.

작업 그룹과 표준인 UniPro의 명칭은 단일 프로토콜 스택을 사용하는 광범위한 모듈과 광범위한 데이터 트래픽을 지원해야 하는 필요성을 반영한다.다양한 애플리케이션을 지원하는 다른 연결 기술(SPI, PCIe, USB)이 존재하지만, 모바일 전자제품에 사용되는 칩 간 인터페이스는 여전히 다양하여 (이 점에서 더 성숙해진) 컴퓨터 산업과는 크게 다르다.

2011년 1월 유니프로 버전 1.40이[3] 완성되었다.그것의 주요 목적은 전원 모드 변경 및 동위 장치 구성에 대한 지원을 포함한 새로운 물리 계층: M-PHY®에 대한 완전한 지원이다.2012년 7월에 UniPro v1.40이 새로운 고속 M-PHY v2.0을 지원하기 위해 UniPro v1.41로[4] 업그레이드되었다.[5]UniPro v1.4x 사양은 정식 사양 모델(SDL)과 함께 출시되었다.

UniPro 규격의 버전[6] 1.6의 최종 초안은 2013년 8월에 완성되었다.이 회사의 인정서에는 12개 기업 및 조직에서 온 19명의 엔지니어가 나열되어 있다.애질런트, 캐덴스, IEEE-ISTO, 인텔, nVidia, 노키아, 퀄컴, 삼성, STMicroelectronics, Synopsys, 텍사스 인스트루먼트, 도시바.UniPro v1.6 사양은 UniPro v1.41.00 사양에 대한 업데이트로, UniPro 사양 문서로만 구성되며 SDL은 더 이상 지원되지 않는다.UniPro v1.6 규격은 다음 문서를 참조한다.

  • M-PHY® 버전[7] 3.0의 사양
  • DDB(Device Descriptor Block) 규격, 버전 1.0

현재까지 여러 벤더가 UniPro IP 블록의 가용성을 발표했으며, 다양한 칩 공급업체가 다양한 개발 단계에 있는 구현을 만들어냈다.한편, MIPI UniPro 작업 그룹은 적합성 테스트 세트를[8] 설정하고 향후 기술 확장을 준비하고 있다(UniPro 버전 및 로드맵 참조).

On January 30, 2018, JEDEC published the UFS 3.0 standard which uses MIPI M-PHY v4.1 (with HS-Gear4) and MIPI UniProSM v1.8 for mobile memory with data rates up to 2900 MB/s (11,6 Gbit/s per lane, 2 lanes, 23,2 Gbit/s total).

주요 특징

  1. 기가비트/s - 다양한 대역폭 확장 옵션을 지원하는 직렬 기술
  2. 일반 - 광범위한 애플리케이션 및 데이터 트래픽 유형에 사용 가능
  3. 확장 가능 - 개별 링크에서 최대 128개의 UniPro 장치가 있는 네트워크로
  4. 저전력 - 소형 배터리 구동 시스템에 최적화
  5. 신뢰성 - 재전송을 통해 감지되고 수정 가능한 데이터 오류
  6. 하드웨어 친화적 - 필요한 경우 하드웨어에 전체적으로 구현 가능
  7. 소프트웨어 친화적 - 친숙한 네트워크 기술과 유사한 개념
  8. 대역폭 활용 - 정체 관리 및 조정 제어 기능 제공
  9. 공유 가능 - 서로 다른 트래픽 유형 및 UniPro 장치가 핀과 와이어를 공유할 수 있음
  10. 테스트 가능 - 버전 1.1부터 UniPro는 자동화된 적합성 테스트를 용이하게 하기 위해 기능을 요구한다.

레이어드 아키텍처

그것의 기본 PY 레이어와 연관된 UniPro는 네트워킹을 위한 OSI 참조 모델의 레이어 L1에서 L4까지를 커버하는 레이어드 프로토콜 스택이다.유니프로가 L1과 L2 사이에 추가로 L1.5 레이어를 도입하는 것은 OSI 레이어 L1의 하위 레이어로 간주할 수 있다.

여러 응용 프로그램

UniPro의 엄격한 레이어링을 통해 다양한 용도에 사용할 수 있다.

  • UFS:[9] 범용 플래시 스토리지.JEDEC가 1세대에서 최대 300MB/sec의 데이터 처리량을 지원하여 지정한 차세대 대용량 저장 장치와 무작위 읽기/쓰기 속도를 높이기 위한 명령 대기열 기능 지원.
  • CSI-3: 3세대 MIPI 카메라 직렬 인터페이스는 확장 가능한 고대역폭 인터페이스, 보장된 데이터 전송 및 기본 구성 요소 초기화 및 구성을 위한 명령 집합을 특징으로 한다.
  • GBT: MIPI 기가비트 추적.UniPort-M 또는 USB3.0과 같은 고속 인터페이스를 통해 추적 데이터를 전송하기 위한 네트워크 독립 프로토콜.
  • DSI-2: 2세대 MIPI 디스플레이 직렬 인터페이스
  • PIE: 프로세서 에뮬레이션 인터페이스.[10]이 애플리케이션 프로토콜은 프로세서 버스에서 발견되는 전통적인 메모리 기반 읽기/쓰기 트랜잭션을 전달한다.데이터 스트리밍 애플리케이션(예: 멀티미디어 트래픽), 명령/응답형 프로토콜(예: 제어용), 다른 도메인(예: TCP/IP)에서 인기 있는 프로토콜의 터널링도 지원되며 추상화 수준이 높아 시스템 수준 모듈성과 상호운용성을 높이는 경향이 있기 때문에 특별히 권장된다.
  • UniPort-M(M-PHY 포함 UniPro): 그래픽 액셀러레이터와 같은 주변장치, 구글의 ARA 프로젝트와 같은 모듈을 연결할 수 있는 범용 확장 인터페이스 가능
  • UniPort-D (D-PHY 포함 UniPro): D-PHY로 범용 확장 가능, D-PHY는 UniPro 사양 v1.41을 넘어 UniPro에 지원되는 물리적 레이어가 아니라는 점에 유의한다.

대체 물리적 계층

유니프로의 레이어드 아키텍처도 하나의 네트워크 내에서라도 다중 물리적 계층(L1, PHY) 기술을 지원할 수 있게 한다.이것은 광범위한 하위 계층 기술에서 실행될 수 있는 TCP/IP와 유사하다.유니프로의 경우 오프칩 사용을 위해 2가지 PY 기술이 지원된다.

유니포트

이러한 PHY 기술은 별도의 MIPI 규격[11][12](UniPro 규격에서 참조)에서 다룬다.UniPort라는 용어는 상위 레이어에 대한 UniPro 규격(L1.5 ~ 4)과 L1에 대한 MIPI PHY 규격을 준수하는 칩 상의 실제 포트를 나타내기 위해 사용된다.두 가지 PHY 기술이 있기 때문에 각각 UniPort-D(D-PHY 포함)와 UniPort-M(M-PHY 포함)으로 알려져 있다.

단계적 로드맵

UniPro 1.0 규격은[13] 2008년 1월 14일 MIPI 이사회에 의해 승인되었다.2009년 7월 완공된 [14]UniPro 1.1은 가독성 향상을 목표로 4개의 UniPro 프로토콜 계층 중 2개 계층에 대한 참조 모델(SDL in SDL)을 제공하고, 자동화된 적합성 시험을 용이하게 하는 기능을 제공한다.

UniPro를 설계하는 설계자들은 처음부터 이 기술을 역호환성을 갖는 단계적 로드맵으로 출시할 것을 의도했다.UniPro 1.1은 UniPro 1.0과 완전히 역호환되도록 설계되었다.UniPro 1.40과 UniPro v1.41 (UniPro v1.4x)의 주요 목적은 추가적인 물리적 계층인 M-PHY를 지원하는 것이다.또한 UniPort-M은 링크의 다양한 지원 전원 모드를 제어하는 데 사용할 수 있는 피어 UniPro 장치의 로컬 및 원격 제어를 특징으로 한다.UniPro v1.4x를 넘어서는 계획된 로드맵 단계는 네트워크가 가능한 엔드포인트 및 네트워크 스위치 장치에 대한 사양을 제공하는 것을 목표로 한다.

UniPro v1.6 규격은 M-PHY 물리적 계층을 사용할 때 UniPro v1.41.00과의 상호운용성을 보장하기 위해 설계되었다.v1.60에서는 더 이상 D-PHY가 지원되지 않기 때문에 D-PHY 연산을 위한 역호환성을 유지할 수 없다.

범위 및 적용 가능성

UniPro와 그것의 기본 물리적 계층은 배터리 작동 시스템에 필요한 저전력 작동을 지원하도록 설계되었다.이러한 특징들은 전력 효율이 높은 고속 운전에서부터 네트워크의 유휴 기간 또는 저대역폭 기간 동안 추가된 저전력 모드까지 다양하다.그러나 실제 전력 동작은 시스템 설계 선택과 인터페이스 구현에 크게 의존한다.

UniPro 프로토콜은 광범위한 애플리케이션과 관련 트래픽 유형을 지원할 수 있다.모바일 시스템에서 발생하는 칩 대 칩 인터페이스의 예:

  • 대용량 저장 파일 전송: 6Gbit/s
  • 24M 픽셀 카메라 @30fps : 9Gbit/s
  • 칩 대 칩 연결: 1Gbit ~ 24Gbit/s

이러한 애플리케이션은 유니프로가 전송하는 바이트 스트림의 구조와 의미론을 정의하기 위해 유니프로 위에 애플리케이션 프로토콜 계층을 필요로 한다는 점에 유의한다.이는 단순히 기존 데이터 형식(예: 추적, 픽셀 스트림, IP 패킷)을 포팅하거나, 새로운 독점 형식(예: 칩 특정 소프트웨어 드라이버)을 도입하거나, 새로운 산업 표준(예: 메모리 같은 트랜잭션의 UFS)을 정의함으로써 이루어질 수 있다.

현재 UniPro에 적합하지 않다고 판단되는 애플리케이션은 다음과 같다.

  • 저소음 제어 - 다른 트래픽과 멀티플렉싱되지 않는 경우(계속:UniPro 복잡성이 I2C보다 훨씬 높음
  • 고품질 오디오 샘플(수신:UniPro는 모든 장치에 공유 시계를 배포하지 않는다. SLIMbus 또는 I2S와 비교한 UniPro 복잡성)
  • 동적 메모리에 대한 인터페이스(프로세서 명령/데이터 가져오기의 지연 시간)

버전 및 로드맵

버전 텍스트 동결 정식 발매 설명
유니프로 0.80.00 2006년 9월 6일 2007년 2월 26일 UniPro 1.0 기술 미리보기
유니프로 1.00.00.00 2007년 8월 25일 2008년 1월 14일 UniPro 1.0에 비해 제한된 변경 사항.D-PHY를 통한 칩-투-칩 링크에 대한 모든 기본 사항
유니프로 1.10.00 2009년 7월 29일 2010년 1월 22일 "강화": 2개의 프로토콜 계층에 대한 공식 참조 모델, 가독성 및 테스트 가능성 향상
유니프로 1.40.00 2011년 1월 31일 2011년 4월 28일 "M-PHY": 새로운 물리 계층 기술에 대한 지원.HS-G1이 포함된 M-PHY v1.0. 전체 스택에 대한 공식 참조 모델.피어 구성.버전 관리.
유니프로 1.41.00 2012년 5월 4일 2012년 7월 30일 HS-G2에서 M-PHY v2.0을 지원하도록 업그레이드
유니프로 1.60.00 2013년 8월 6일 2013년 9월 30일 M-PHY v3.0을 HS-Gear3로 지원하도록 업그레이드, M-PHY 슬립 및 스톨 상태에서의 전력 절감, HS-Gear3gation으로 M-PHY v3.0을 지원하는 EMI MitiUpgrade를 위해 서두르십시오, D-PHY 및 SDL 참조 제거
유니프로 1.8 2018년[15] 2월 8일 HS-Gear4에서[16] M-PHY v4.1을 지원하도록 업그레이드
향후 개봉 t.b.d. t.b.d. "Endpoint": 인밴드 구성 프로토콜을 포함한 완전한 네트워크 가능 엔드포인트.

"스위치": 네트워크 스위치.
여러 응용 프로그램 간의 링크 공유.
동적 연결 관리.
핫플러그.
보안 기능.
실시간 트래픽 클래스.

프로토콜 스택 아키텍처

주요 기사:유니프로 프로토콜 스택

UniPro 프로토콜 스택은 고전적인 OSI 참조 아키텍처 (ref)를 따른다.실질적인 이유로 OSI의 물리적 계층은 대체 계층 1 기술 간의 차이에서 추출한 계층 1(실제 물리적 계층)과 계층 1.5(PHY 어댑터 계층)의 두 하위 계층으로 나뉜다.

UniPro 프로토콜 스택(이 컬러 코딩은 오랜 UniPro 전통)
레이어 # 도면층명 기능 데이터 단위 이름
LA, 적용 페이로드 및 트랜잭션 의미론 메시지
DME
4층 운송 포트, 멀티플렉싱, 흐름 제어 세그먼트
3층 네트워크 주소 지정, 라우팅 패킷
2층 데이터 링크 단일 홉 신뢰성 및 우선 순위 기반 중재 틀
1.5층 PHY 어댑터 IMT2000 3GPP - 물리계층 추상화 및 멀티레인 지원 유니프로 기호
레이어 1 물리층(PHY) 신호, 클럭, 라인 인코딩, 전원 모드 PHY 기호

UniPro 규격 자체는 1.5, 2, 3, 4계층과 DME(기기 관리 엔티티)를 포괄한다.애플리케이션 계층(LA)은 UniPro의 다른 용도에 다른 LA 프로토콜이 필요하기 때문에 범위를 벗어났다.물리적 계층(L1)은 필요한 경우 다른 (낮은 일반) 프로토콜에 의해 PHY가 재사용될 수 있도록 하기 위해 별도의 MIPI 규격에 포함되어 있다(ref).

OSI 계층 5(세션) 및 6(프레젠테이션)은 해당되는 경우 애플리케이션 계층의 일부로 계산된다.

가치 제안 논의

UniPro 및 시스템 통합

유니프로는 갈수록 복잡해지는 제품 생성을 단순화하기 위해 MIPI가 특별히 타깃으로 삼고 있다.이는 안정적이고 표준화된 유연한 네트워크 인터페이스를 통해 상호연결되는 모듈형 서브시스템으로 구성된 미래 단말기 아키텍처에 대한 비교적 장기적인 비전을 의미한다.그것은 또한 이동전화기 산업의 예상 구조 또는 희망 구조에 대한 비교적 장기적인 비전을 내포하고 있는데, 이 비전은 부품들이 쉽게 상호운용할 수 있고 경쟁 공급자들의 부품들은 어느 정도 플러그와 호환될 수 있다.

유사한 아키텍처들이 상호운용성과 규모의 경제성의 유사한 이유로 다른 영역(예: 자동차 네트워크, 대게 표준화된 PC 아키텍처, 인터넷 프로토콜 주변의 IT 산업)에서 출현했다.그럼에도 불구하고 휴대폰 업계에 유니프로가 얼마나 빨리 채택될지를 예측하기는 너무 이르다.

높은 대역폭 및 비용

UniPro, USB 또는 PCI Express와 같은 고속 인터커넥트는 일반적으로 저속 인터커넥트(예: I2C, SPI 또는 단순 CMOS 인터페이스)보다 비용이 더 많이 든다.예를 들어, 필요한 혼합 신호 회로(Layer 1)가 점유한 실리콘 영역과 비트 오류를 자동으로 수정하는 데 필요한 복잡성과 완충 공간 때문이다.따라서 UniPro의 비용과 복잡성은 특정 저대역 UniPro 장치의 문제가 될 수 있다.

채택률

Metcalfe가[17] 가정했듯이, 네트워크 기술의 가치는 그 기술을 사용하는 장치 수의 제곱에 따라 확장된다.이는 새로운 모든 교차 공급업체 상호 연결 기술을 그 지지자들의 약속과 그 결과 기술이 자생적으로 될 가능성만큼만 가치 있게 만든다.유니프로가 다수의 주요 기업들에 의해 지원을 받고 있고 유니프로의 육성 시간은 비교 가능한 기술(USB, 인터넷 프로토콜, 블루투스, 차내 네트워크)에 따라 다소 차이가 있지만, 채택률은 기술에 대한 주요 관심사로 추정된다.특히 모바일 산업이 제품의 내부와 관련된 하드웨어 표준에 대한 기록이 사실상 없기 때문에 더욱 그렇다.

UniPro 채택의 핵심 동인은 MIPI UniPro와 M-PHY를 표준 기반으로 사용하는 JEDEC UFS(Universal Flash Storage) v2.0이다.시장에 출시될 것으로 예상되는 몇 가지 표준의 시행이 있다.

애플리케이션 프로토콜 가용성

상호운용성은 프로토콜 계층 L1-L4의 피어 유니프로 장치들 사이의 단순한 정렬 이상의 것을 요구한다. 그것은 또한 애플리케이션별 데이터 형식, 명령 및 그 의미, 그리고 다른 프로토콜 요소들을 정렬하는 것을 의미한다.이는 모든 설계 방법론에서 본질적으로 해결할 수 없는 문제로 알려져 있다. 표준 및 재사용 가능한 "배관"(하위 하드웨어/소프트웨어/네트워크 계층)에 동의할 수 있지만, 그렇다고 ChangeVolume(값)과 같은 사소한 명령이나 미디어 스트림의 형식조차 세부적인 의미에 대해 자동으로 조정되지는 않는다.

따라서 실용적인 접근방식은 다음과 같은 몇 가지 접근방법의 조합을 요구한다.

  • 이전 세대 인터커넥트가 작동했다면, 일종의 해결책이 있었다.최소한의 변경사항으로 재사용/터널링/포팅하는 것을 고려하십시오.
  • 재사용 가능한 애플리케이션별 산업 표준(무선, 오디오 형식, MPEG 제어 명령 등)이 많다.
  • UniPro에 주요 기술을 터널링하십시오.IP 세계와 교류한다면, IP-over-UniPro를 제공하는 것이 현명하다.
  • 응용 프로그램별 소프트웨어 드라이버를 사용하십시오.이는 제한된 데이터 속도에만 적용되며 상호운용성 문제를 내부 소프트웨어 상호운용성 문제로 밀어넣을 뿐, 잘 이해된 접근방식이다.
  • 기존 소프트웨어 인터페이스를 프로토콜로 전환어떤 경우에는 원래 API가 올바른 아키텍처를 가지고 있다면 변환이 간단하거나 심지어[18] 자동화될 수 있다.

라이센싱

MIPI 동맹의[20] 회원 계약에는[19] 회원사를 위한 MIPI 규격에 대한 허가 조건이 명시되어 있다.로열티 없는 라이선스 조건은 MIPI Alliance, 휴대폰 및 그 주변기기의 주요 대상 도메인 내에 적용되는 반면, 랜드 라이선스 조건은 다른 모든 도메인에도 적용된다.

참고 항목

참조

  1. ^ 미셸 길레트 주도의 노키아 디스코버스 연구 프로젝트
  2. ^ Peter van den Hamer가 이끄는 MICA(Mobile Interconnect-Centric Architectures) 프로젝트는 필립스 내에서 시작되었지만, 후에 NXP를 통해 ST-Ericson의 일부가 되었다.
  3. ^ UniPro 1.40.00 사양, MIPI 웹 사이트의 계정 필요
  4. ^ UniPro 1.41.00 사양, MIPI 웹 사이트의 계정 필요
  5. ^ M-PHY v2.0 사양, MIPI 웹사이트의 계정 필요
  6. ^ UniPro 1.60.00 사양, MIPI 웹 사이트의 계정 필요
  7. ^ M-PHY v3.0 사양, MIPI 웹사이트의 계정 필요
  8. ^ UniPro v1.4를 위한 MIPI 제휴 규격 테스트, MIPI 웹 사이트의 계정 필요
  9. ^ JEDEC UFS 범용 플래시 스토리지
  10. ^ 프로세서 인터페이스 에뮬레이션(PII) v0.90.00을 위한 MIPI Alliance Specification, MIPI 웹 사이트의 계정 필요
  11. ^ MIPI D-PHY 1.00 사양, MIPI 웹사이트 계정 필요
  12. ^ M-PHY 버전 1.00에 대한 MIPI 규격은 MIPI 웹사이트에서 계정을 필요로 한다.
  13. ^ Unified Protocol v1.00.00(UniProSM)을 위한 MIPI Alliance Standard에 MIPI 웹 사이트의 계정 필요
  14. ^ UniPro 1.10 사양, MIPI 웹 사이트의 계정 필요
  15. ^ "MIPI Alliance Releases MIPI UniPro v1.8 with Increased Performance and Improved Quality of Service". www.mipi.org. Retrieved 2021-04-19.
  16. ^ "JEDEC Publishes Universal Flash Storage (UFS & UFSHCI) Version 3.0 and UFS Card Extension Version 1.1 JEDEC". www.jedec.org. Retrieved 2018-01-31.
  17. ^ Metcalfe의 법칙, 네트워크의 가치는 이용자 수의 제곱에 비례한다고 가정한다.
  18. ^ NOTA, 메시징 프로토콜 및 라이브러리
  19. ^ 2006년 11월 1일 MIPI 회원 계약서, MIPI 웹사이트에 계정 필요
  20. ^ MIPI Alliance 웹 사이트

외부 링크