UniPro (o Protocolo Unificado ) es una tecnología de interfaz de alta velocidad para interconectar circuitos integrados en dispositivos electrónicos móviles y con influencia móvil. Las distintas versiones del protocolo UniPro se crean dentro de la MIPI Alliance (Mobile Industry Processor Interface Alliance), una organización que define especificaciones dirigidas a dispositivos móviles y con influencia móvil.
La tecnología UniPro y las capas físicas asociadas tienen como objetivo proporcionar comunicación de datos de alta velocidad (gigabits/segundo), operación de bajo consumo (señalización de baja oscilación, modos de espera), bajo conteo de pines (señalización en serie, multiplexación), área de silicio pequeña (tamaños de paquetes pequeños), confiabilidad de datos ( señalización diferencial , recuperación de errores) y robustez (conceptos de red probados, incluida la gestión de la congestión ).
La versión 1.6 de UniPro se centra en permitir la comunicación punto a punto de alta velocidad entre chips en la electrónica móvil. UniPro tiene disposiciones para soportar redes que constan de hasta 128 dispositivos UniPro (circuitos integrados, módulos, etc.). Las características de red están previstas en futuras versiones de UniPro. En un entorno de red de este tipo, los pares de dispositivos UniPro se interconectan a través de los llamados enlaces mientras que los paquetes de datos se enrutan hacia su destino mediante conmutadores UniPro. Estos conmutadores son análogos a los enrutadores utilizados en LAN cableadas basadas en Gigabit Ethernet. Pero a diferencia de una LAN, la tecnología UniPro fue diseñada para conectar chips dentro de un terminal móvil, en lugar de conectar computadoras dentro de un edificio.
La iniciativa de desarrollar el protocolo UniPro surgió de un par de proyectos de investigación en el Nokia Research Center [1] y en el Philips Research [2] , respectivamente. Ambos equipos llegaron de forma independiente a la conclusión de que la complejidad de los sistemas móviles se podía reducir dividiendo el diseño del sistema en módulos funcionales bien definidos interconectados por una red. Las suposiciones clave eran, por tanto, que el paradigma de la red proporcionaba a los módulos interfaces bien estructuradas y en capas y que era el momento de mejorar la arquitectura del sistema de los sistemas móviles para que su diseño de hardware y software fuera más modular. En otras palabras, los objetivos eran contrarrestar los crecientes costes de desarrollo, los riesgos de desarrollo y el impacto en el tiempo de comercialización de la integración de sistemas cada vez más complejos.
En 2004, ambas empresas fundaron conjuntamente lo que hoy es el Grupo de Trabajo UniPro de MIPI . Esta colaboración entre varias empresas se consideró esencial para lograr la interoperabilidad entre componentes de distintos proveedores y alcanzar la escala necesaria para impulsar la nueva tecnología.
El nombre del grupo de trabajo y del estándar, UniPro, refleja la necesidad de dar soporte a una amplia gama de módulos y a un amplio rango de tráfico de datos utilizando una única pila de protocolos. Aunque existen otras tecnologías de conectividad ( SPI , PCIe , USB ) que también admiten una amplia gama de aplicaciones, las interfaces entre chips utilizadas en la electrónica móvil siguen siendo diversas, lo que las diferencia significativamente de la industria informática (en este sentido, más madura).
En enero de 2011, se completó la versión 1.40 de UniPro [3] . Su objetivo principal es brindar soporte completo para una nueva capa física: M-PHY, que incluye soporte para el cambio de modos de energía y la configuración de dispositivos pares. En julio de 2012, UniPro v1.40 se actualizó a UniPro v1.41 [4] para brindar soporte a la nueva versión de mayor velocidad M-PHY v2.0. [5] Las especificaciones de UniPro v1.4x se publicaron junto con un modelo de especificación formal (SDL).
El borrador final de la versión 1.6 [6] de la especificación UniPro se completó en agosto de 2013. En sus agradecimientos figuran 19 ingenieros de 12 empresas y organizaciones: Agilent, Cadence, IEEE-ISTO, Intel, nVidia, Nokia, Qualcomm, Samsung, STMicroelectronics, Synopsys, Texas Instruments y Toshiba. La especificación UniPro v1.6 es una actualización de la especificación UniPro v1.41.00 y consta únicamente del documento de especificación UniPro; ya no se admite SDL. La especificación UniPro v1.6 hace referencia a los siguientes documentos:
Hasta la fecha, varios proveedores han anunciado la disponibilidad de bloques IP UniPro y varios proveedores de chips han creado implementaciones que se encuentran en distintas fases de desarrollo. Mientras tanto, el grupo de trabajo UniPro de MIPI está creando un conjunto de pruebas de conformidad [8] y está preparando futuras ampliaciones de la tecnología (consulte Versiones y hoja de ruta de UniPro).
El 30 de enero de 2018, JEDEC publicó el estándar UFS 3.0 que utiliza MIPI M-PHY v4.1 (con HS-Gear4) y MIPI UniPro v1.8 para memoria móvil con velocidades de datos de hasta 2900 MB/s (11,6 Gbit/s por carril, 2 carriles, 23,2 Gbit/s en total).
UniPro, asociado con su capa física subyacente, es una pila de protocolos en capas que cubre las capas L1 a L4 del modelo de referencia OSI para redes. UniPro introduce una capa adicional L1.5 entre L1 y L2 que puede considerarse como una subcapa de la capa L1 de OSI.
La estricta estratificación de UniPro permite su uso para una amplia gama de aplicaciones:
La arquitectura en capas de UniPro también le permite admitir múltiples tecnologías de capa física (L1, PHY) incluso dentro de una sola red. Esto es análogo a TCP/IP , que puede ejecutarse en una amplia gama de tecnologías de capa inferior. En el caso de UniPro, se admiten dos tecnologías PHY para uso fuera del chip.
Estas tecnologías PHY están cubiertas en especificaciones MIPI separadas [11] [12] (a las que se hace referencia en la especificación UniPro. Tenga en cuenta que el término UniPort se utiliza para representar el puerto real en un chip que cumple con la especificación UniPro para sus capas superiores (L1.5 a 4) y una especificación MIPI PHY para L1. Como hay dos tecnologías PHY, estas se conocen respectivamente como UniPort-D (UniPro con D-PHY) y UniPort-M (UniPro con M-PHY).
La especificación UniPro 1.0 [13] fue aprobada por la Junta Directiva de MIPI el 14 de enero de 2008. UniPro 1.1, [14] que se completó en julio de 2009, tiene como objetivo mejorar la legibilidad, proporciona un modelo de referencia (en SDL ) para dos de las cuatro capas del protocolo UniPro y proporciona características para facilitar las pruebas de conformidad automatizadas.
Los arquitectos que diseñaron UniPro tenían la intención desde el principio de lanzar la tecnología como una hoja de ruta gradual con compatibilidad con versiones anteriores. UniPro 1.1 está diseñado para ser totalmente compatible con UniPro 1.0. El objetivo principal de UniPro 1.40 y UniPro v1.41 (UniPro v1.4x) es admitir una capa física adicional, la M-PHY. Además, UniPort-M ofrece control local y remoto de un dispositivo UniPro similar que se puede utilizar, por ejemplo, para controlar varios modos de energía compatibles del enlace. Los pasos de la hoja de ruta planificados más allá de UniPro v1.4x tienen como objetivo proporcionar especificaciones para dispositivos de punto final y conmutadores de red con capacidad de red.
La especificación UniPro v1.6 se diseñó para garantizar la interoperabilidad con UniPro v1.41.00 cuando se utiliza la capa física M-PHY. Como D-PHY ya no es compatible con v1.60, no se puede mantener la compatibilidad con versiones anteriores para el funcionamiento de D-PHY.
UniPro y su capa física subyacente fueron diseñados para soportar el funcionamiento de bajo consumo necesario para los sistemas que funcionan con baterías. Estas características varían desde el funcionamiento a alta velocidad y con eficiencia energética hasta modos de bajo consumo adicionales durante períodos de inactividad o de bajo ancho de banda en la red. Sin embargo, el comportamiento real del consumo depende en gran medida de las opciones de diseño del sistema y de la implementación de la interfaz.
El protocolo UniPro puede admitir una amplia gama de aplicaciones y tipos de tráfico asociados. Ejemplos de interfaces chip a chip que se encuentran en sistemas móviles:
Tenga en cuenta que dichas aplicaciones requieren una capa de protocolo de aplicación sobre UniPro para definir la estructura y la semántica de los flujos de bytes transportados por UniPro. Esto se puede hacer simplemente transfiriendo formatos de datos existentes (por ejemplo, rastreo, flujos de píxeles, paquetes IP), introduciendo nuevos formatos propietarios (por ejemplo, controladores de software específicos del chip) o definiendo nuevos estándares de la industria (por ejemplo, UFS para transacciones similares a las de la memoria).
Las aplicaciones que actualmente se consideran menos adecuadas para UniPro son:
La pila de protocolos UniPro sigue la arquitectura de referencia OSI clásica (ref). Por razones prácticas, la capa física de OSI se divide en dos subcapas: la capa 1 (la capa física propiamente dicha) y la capa 1.5 (la capa del adaptador PHY), que abstrae las diferencias entre las tecnologías de capa 1 alternativas.
La especificación UniPro en sí misma cubre las capas 1.5, 2, 3, 4 y la DME (entidad de administración de dispositivos). La capa de aplicación (LA) está fuera del alcance porque los diferentes usos de UniPro requerirán diferentes protocolos de LA. La capa física (L1) está cubierta en especificaciones MIPI separadas para permitir que la PHY sea reutilizada por otros protocolos (menos genéricos) si es necesario (ref).
Las capas OSI 5 (Sesión) y 6 (Presentación) se cuentan, cuando corresponde, como parte de la capa de aplicación.
UniPro está específicamente diseñado por MIPI para simplificar la creación de productos cada vez más complejos. Esto implica una visión a largo plazo sobre las futuras arquitecturas de teléfonos móviles compuestas por subsistemas modulares interconectados a través de interfaces de red estables, estandarizadas, pero flexibles. También implica una visión a largo plazo sobre la estructura esperada o deseada de la industria de teléfonos móviles, en la que los componentes puedan interoperar fácilmente y los componentes de los proveedores competidores sean compatibles en cierta medida .
Han surgido arquitecturas similares en otros ámbitos (por ejemplo, redes de automóviles, arquitecturas de PC ampliamente estandarizadas, industria de TI en torno a los protocolos de Internet) por razones similares de interoperabilidad y economía de escala. Sin embargo, es demasiado pronto para predecir con qué rapidez UniPro será adoptado por la industria de la telefonía móvil.
Las interconexiones de alta velocidad como UniPro, USB o PCI Express suelen costar más que las interconexiones de baja velocidad (por ejemplo, I2C , SPI o interfaces CMOS simples ). Esto se debe, por ejemplo, al área de silicio ocupada por los circuitos de señal mixta necesarios (capa 1), así como a la complejidad y el espacio de búfer necesarios para corregir automáticamente los errores de bits. Por lo tanto, el costo y la complejidad de UniPro pueden ser un problema para ciertos dispositivos UniPro de bajo ancho de banda.
Como postuló Metcalfe [17] , el valor de una tecnología de red aumenta con el cuadrado del número de dispositivos que utilizan esa tecnología. Esto hace que cualquier nueva tecnología de interconexión entre proveedores sea tan valiosa solo en la medida en que lo sea el compromiso de sus promotores y la probabilidad resultante de que la tecnología se vuelva autosuficiente. Aunque UniPro cuenta con el respaldo de varias empresas importantes y el tiempo de incubación de UniPro está más o menos en línea con tecnologías comparables ( USB , Protocolo de Internet , Bluetooth , redes en vehículos), se presume que la tasa de adopción es la principal preocupación sobre la tecnología. Esto es especialmente cierto porque la industria móvil prácticamente no tiene antecedentes en cuanto a estándares de hardware que se relacionen con los componentes internos del producto.
Un factor clave para la adopción de UniPro es JEDEC Universal Flash Storage (UFS) v2.0, que utiliza MIPI UniPro y M-PHY como base para el estándar. Se espera que lleguen al mercado varias implementaciones del estándar.
La interoperabilidad requiere más que una simple alineación entre los dispositivos UniPro pares en la capa de protocolo L1–L4: también significa alinearse en formatos de datos más específicos de la aplicación, comandos y su significado, y otros elementos del protocolo. Este es un problema intrínsecamente irresoluble conocido en todas las metodologías de diseño: se puede llegar a un acuerdo sobre una "tubería" estándar y reutilizable (capas inferiores de hardware/software/red), pero eso no lleva automáticamente a una alineación en la semántica detallada de incluso un comando trivial como ChangeVolume(value) o el formato de un flujo de medios.
Los enfoques prácticos exigen, pues, una combinación de varios enfoques:
El Acuerdo de Membresía [19] de la MIPI Alliance [20] especifica las condiciones de licencia para las especificaciones MIPI para las empresas miembro. Las condiciones de licencia exentas de regalías se aplican dentro del dominio objetivo principal de la MIPI Alliance, los teléfonos móviles y sus periféricos, mientras que las condiciones de licencia RAND se aplican en todos los demás dominios.