Cablurile USB oferă o modalitate convenabilă de a conecta periferice și dispozitive la un computer. Cu toate acestea, lungimea cablului afectează calitatea transmisiei de date și există mulți factori care limitează lungimile cablului USB și ratele de date.
Cuprins
Standarde USB și lungimi maxime
Toată lumea a fost în acest scenariu: trebuie să conectați un dispozitiv USB la computer sau altfel, dar nu puteți muta nicio unitate. Nu există opțiune fără fir, așa că o conexiune prin cablu este singura modalitate. Cu toate acestea, singurele cabluri USB din casa sau biroul dvs. sunt toate limitate ca lungime. De ce este asta? De ce sunt limitate cablurile USB și cât de lungi pot fi?
Credit imagine: Adafruit Industries/Flickr
Ei bine, o bună parte din asta se rezumă la USB Implementers Forum (USB-IF), grupul responsabil cu definirea și implementarea standardelor USB la nivel mondial. S-ar putea să vă așteptați ca fiecare generație USB să aibă rate de transfer de date mai bune pe distanțe mai lungi, dar este invers. Cu cât cablul USB este mai lung, cu atât este mai probabil ca semnalul să se degradeze.
Forumul pentru implementatori USB (USB-IF) a definit lungimi maxime de cablu pentru diferite standarde USB:
Tip USB
Contoare
Picioarele
USB 1.0/1.1
5
16
USB 2.0
5
16
USB 3.0
3
9
USB 3.1 Gen 1
3
9
USB 3.1 Gen 2
3
9
USB 3.2 Gen 1×1
3
9
USB 3.2 Gen 2×1
3
9
USB 3.2 Gen 2×2
3
9
USB 4
0,8
2.6
În general, pe măsură ce USB a evoluat la rate de date maxime mai rapide, de la Viteză redusă (1,5 Mbps) în USB 1.0 până la 80/120 Gbps rapid USB4 astăzi, lungimea maximă a cablului a scăzut. Acest lucru este legat în primul rând de menținerea integrității semnalului la viteze din ce în ce mai mari. De asemenea, va trebui să luați în considerare ce tip de cablu USB să utilizați.
Factori care limitează lungimea cablului USB
Mai mulți factori tehnici limitează lungimea unui cablu USB:
- Degradarea semnalului: Toate cablurile acționează ca filtre low-pass, atenuând componentele semnalului de frecvență mai înaltă. La viteze USB 3.x, semnalele conțin componente de înaltă frecvență de până la câțiva GHz, care sunt atenuate la distanță. Această distorsiune se manifestă ca interferență, erori de date și rate maxime mai scăzute de date.
- Interferența semnalului: Cablurile mai lungi sunt mai susceptibile la interferențe electromagnetice, acționând ca antene care captează zgomotul de la componentele din apropiere. Acest lucru corup și distorsionează semnalul USB. Ecranarea adecvată poate ajuta la atenuarea acestei probleme.
- Livrarea energiei: Cablurile USB subțiri au o anumită rezistență pe unitate de lungime. Pe distanțe lungi, această rezistență a cablului provoacă o cădere de tensiune măsurabilă datorită livrării de putere ridicată posibilă prin cablurile USB-C. Acest lucru afectează fluxul constant de putere către dispozitivele conectate.
- Timp: întârzierile de propagare în cabluri înseamnă că sincronizarea semnalelor USB poate varia și poate fluctua în comparație cu sursa lor. Acest lucru distorsionează tiparele ochilor semnalului și recuperarea ceasului, provocând posibil erori de date sau strângeri de mână eșuate ale dispozitivului.
Având în vedere factorii de mai sus, USB-IF s-a stabilit pe trei până la cinci metri pentru standardele de viteză mai lentă, în timp ce cele mai rapide semnale SuperSpeed sunt destinate doar cablurilor de un metru pentru a asigura performanța.
Folosind cabluri USB mai lungi
În timp ce specificațiile USB oferă lungimi maxime recomandate, pot fi utilizate în continuare cabluri USB mai lungi și există mai multe modalități de a extinde lungimea unui cablu USB (sau distanța pe care semnalul sau datele trebuie să o parcurgă cu mai multe cabluri).
De exemplu, dispozitivele cu viteză redusă (USB 1.x) pot funcționa normal pe cabluri mai lungi din cauza ratei lente a semnalului de 1,5 Mbps. Nu este un dat și se referă la calitatea cablului și alți factori, dar se poate întâmpla. Apoi, aveți cabluri active cu repetoare încorporate care pot regenera și restabili semnalul USB pentru lungimi de până la 15-20 de metri. Există mai multe informații despre cablurile USB active mai jos, în timp ce ar putea dori, de asemenea, să luați în considerare cât de rapid este un USB-C.
Dacă un singur cablu USB nu poate ajunge acolo unde aveți nevoie și nu aveți opțiunea de a utiliza un cablu USB activ, puteți utiliza un prelungitor USB. Extensoarele USB împart conexiunea în două segmente de cablu cu un amplificator între ele pentru a amplifica și recondiționa semnalul. Acest lucru poate permite rulări de 10 metri sau mai mult, în funcție de calitatea produsului, dar este posibil să aveți nevoie de mai multe extensii sau relee pentru a acoperi distanțe mai mari. De asemenea, puteți utiliza hub-uri USB ca repetoare de punct mediu pentru conexiuni cu mai multe segmente. Hub-ul regenerează semnalul, permițând un cablu total mai lung.
Cu toate acestea, există și alte considerații atunci când vine vorba de utilizarea cablurilor USB mai lungi.
Un cablu USB „premium” cu potrivire adecvată a impedanței, ecranare și conductoare de putere mai groase va menține mai bine integritatea semnalului pe distanțe mai lungi. În mod alternativ, cablurile USB cu fibră optică folosesc lumina pentru a transmite date în loc de semnale electrice. Acest lucru elimină limitele de lungime, dar necesită adaptoare pentru a se conecta la dispozitive, care costă mai mult.
Ar trebui să utilizați un cablu USB activ?
Cablurile USB active sunt o opțiune pentru extinderea conexiunilor USB dincolo de lungimea standard a cablului. Un cablu USB activ va costa mai mult decât un cablu obișnuit (pasiv), deoarece vine cu componente suplimentare pentru a ajuta la creșterea și menținerea semnalului.
De obicei, un cablu USB activ va conține un repetor de semnal care permite semnalului să circule mai departe fără a se degrada. Cu toate acestea, un cablu USB activ necesită o sursă de alimentare. Acesta este de obicei extras de la dispozitivul gazdă (cum ar fi computerul dvs.), dar poate proveni și de la o priză cu un adaptor USB sau similar.
Cablurile USB active sunt folosite mai des cu specificații USB mai noi, cum ar fi USB 3.x, pentru a asigura un flux maxim de date pe distanțe mai mari. În acest sens, un cablu USB activ de bună calitate poate fi capabil să transmită date în mod fiabil până la 20 de metri.
Probleme potențiale cu cablurile USB lungi
În timp ce USB este cu siguranță flexibil, fiecare cablu are compromisuri de performanță. Înțelegerea efectelor lungimii cablului vă ajută să explicați problemele și să faceți alegeri informate atunci când cumpărați și conectați dispozitive USB.
Utilizarea unui cablu USB mai lung este adesea o opțiune viabilă, dar există unele probleme pe care le puteți întâlni.
Rata datelor și problemele de performanță sunt cele mai frecvente probleme asociate cu cablurile USB lungi. De exemplu, un cablu USB 3.2 Gen 2×2 de trei metri poate suporta în mod fiabil doar 10 Gbps, în timp ce sunteți aproape sigur că veți întâmpina probleme cu rata de transfer de date cu un cablu USB4 mai lung de un metru (și nu, USB4 și USB-C sunt nu acelasi lucru!).
În funcție de lungimea cablului USB și de specificația USB, este posibil să descoperiți că anumite dispozitive și servicii nu funcționează așa cum ar trebui, în timp ce supraîncărcarea lățimii de bandă datorată corecției erorilor poate, de asemenea, împiedica performanța.
Există, de asemenea, problema livrării de energie prin USB. Mai simplu spus, unele dispozitive nu vor funcționa deloc dacă cablul USB este prea lung și nu consumă puterea necesară de la dispozitivul gazdă.
Utilizați cablul USB de lungime potrivită pentru lucrare
Odată ce știți lungimea maximă a unui cablu USB, vă puteți planifica mai bine aranjamentele hardware fără a cumpăra relee, cabluri USB active, hub-uri USB sau altfel. Cu toate acestea, există momente în care utilizarea unui cablu USB lung este inevitabil, dar cel puțin veți ști cât de departe îl puteți împinge fără a suferi pierderi de semnal sau de date.