De ultieme gids voor USB4: van 40 Gbps snelheid, dynamische bandbreedte tot een volledig functionele verbinding met één kabel
Sinds de opkomst van USB4 publiceren we talloze artikelen en links om relevante informatie te delen. De populariteit is echter zo groot dat mensen overal ter wereld vragen stellen over de USB4-markt. Vanaf het begin van het USB 1.0-tijdperk en de 1,5 Mbps datatransmissie-interface heeft USB meerdere generaties doorgemaakt. Er zijn verschillende specificaties geweest, zoals USB 1.0, USB 2.0 en USB 3.0, en de interfacevormen en -ontwerpen omvatten USB Type-A, USB Type-B en de momenteel meest voorkomende USB Type-C, enz. USB4 heeft niet alleen een hogere transmissiesnelheid, maar is ook beter compatibel (ondersteunt achterwaartse compatibiliteit, dat wil zeggen compatibiliteit met lagere versies). Het kan bijna alle apparaten efficiënter verbinden en opladen. Als uw telefoon, computer, monitor, printer, enz. allemaal USB4 ondersteunen, hebt u theoretisch alleen een USB4-compatibele datakabel nodig om de apparaten aan te sluiten, wat thuiswerken veel gemakkelijker maakt. U hoeft geen verschillende interfaceconversiekabels meer te kopen. Daarom kan USB4 onze werkmodus diverser en handiger maken. Een ander opvallend kenmerk van USB4 is dat het naar verwachting toegepast zal worden in edge-apparaten die kunstmatige intelligentie ondersteunen.
01 USB4 versus USB3.2
USB 3.2 is een nieuwe standaard die is uitgebracht door de USB-IF-organisatie. Deze werd al in september 2017 geïntroduceerd. Technisch gezien is USB 3.2 een verbetering en aanvulling op USB 3.1. De belangrijkste verandering is dat de gegevensoverdrachtssnelheid is verhoogd naar 20 Gbps en de interface nog steeds deType-Cschema dat in het USB 3.1-tijdperk werd geïntroduceerd en geen Type-A- en Type-B-interfaces meer ondersteunt. Zowel USB4 als USB3.2 gebruiken Type-C-interfaces, maar USB4 is veel complexer. USB4 ondersteunt gelijktijdige transmissie en ontvangst van host-to-host, PCI Express® (PCIe®), DisplayPort audio/video en USB-gegevens via dezelfde Type-C-interface op dezelfde verbinding. Twee USB4-hosts kunnen IP-datapakketten uitwisselen via de host-to-host-tunnel; DisplayPort- en USB-tunneltransmissie betekent dat audio, video, gegevens en stroom via dezelfde interface kunnen worden verzonden, wat veel sneller is dan USB3.2. Bovendien kan PCIe-tunneltransmissie een hoge bandbreedte, lage latentie en een hoge doorvoersnelheid bieden voor opslag met grote capaciteit, edge-AI en andere toepassingen.
USB4 integreert twee transmissie- en ontvangstkanalen in één USB-C-interface, met een snelheid tot 20 Gbps en40 Gbps, en elk kanaal kan een datasnelheid hebben van ongeveer 10 Gbps of 20 Gbps. Voor chipontwikkelaars is deze informatie erg belangrijk. Ze moeten weten dat in de Thunderbolt 3-modus de datasnelheid op elk transmissie- en ontvangstkanaal 10,3125 Gbps of 20,625 Gbps is. In de traditionele USB-modus werkt slechts één transmissie-/ontvangstkanaal met een snelheid van5 Gbps (USB3.0) or 10 Gbps (USB3.1), terwijl de twee USB3.2-kanalen een snelheid van 10 Gbps hebben.
Wat duurzaamheid betreft, zijn de drukdragende componenten van de Type-C-interface voornamelijk de externe metalen behuizing, die sterker en minder gevoelig voor schade is. Het centrale datakanaal wordt beschermd door een boogvormige afdekking, waardoor het moeilijk te beschadigen is. De ontwerpeisen geven aan dat deUSB Type-CKan meer dan 10.000 keer in- en uitpluggen zonder beschadigd te raken. Gebaseerd op 3 keer in- en uitpluggen per dag, kan de USB Type-C-interface minimaal 10 jaar meegaan.
02 Versnelde implementatie van USB4
Na de officiële release van het USB 3.2-protocol kondigde de USB-organisatie binnen korte tijd de specificaties van USB 4 aan. In tegenstelling tot eerdere standaarden zoalsUSB 3.2, die gebaseerd waren op het eigen protocol van USB, neemt USB 4 niet langer de USB-specificaties op fundamenteel niveau over, maar gebruikt het in plaats daarvan het Thunderbolt 3-protocol dat Intel volledig heeft vrijgegeven. Dit is de grootste verandering in de ontwikkeling van USB in de afgelopen decennia. Bij gebruik van een Type-C-connector voor aansluiting vervangen de functies van USB 4 die van USB 3.2, en kan USB 2.0 gelijktijdig worden uitgevoerd. USB 3.2 Enhanced SuperSpeed blijft de basisinfrastructuur voor "USB-gegevensoverdracht" op de fysieke USB 4-lijn. Het grootste verschil tussen USB 4 en USB 3.2 is dat USB 4 verbindingsgericht is. USB 4 is ontworpen met tunnels om gezamenlijk gegevens van meerdere protocollen over één fysieke interface te verzenden. Zo kunnen de snelheid en capaciteit van USB 4 dynamisch worden gedeeld. USB 4 kan andere weergaveprotocollen of host-to-host-communicatie ondersteunen terwijl de gegevensoverdracht gaande is. Bovendien heeft USB 4 de communicatiesnelheid verhoogd van 20 Gbps (Gen2x2) van USB 3.2 naar40 Gbps (Gen3x2)op dezelfde architectuur met twee rijstroken en twee simplexen.
USB4 realiseert niet alleen supersnelle USB (gebaseerd op USB3), maar definieert ook weergavetunnels op basis van DisplayPort en laad-/opslagtunnels op basis van PCIe.
Weergaveaspect: Het displaytunnelprotocol van USB4 is gebaseerd op DisplayPort 1.4a. DP 1.4a zelf ondersteunt8k bij 60Hz or 4k bij 120HzDe USB4-host moet DisplayPort ondersteunen op alle downstreampoorten. Als u de USB4-poort gebruikt om gelijktijdig video en data te verzenden, wijst de poort de bandbreedte dienovereenkomstig toe. Als de video dus slechts 20% van de bandbreedte nodig heeft om uw 1080p-monitor (die tevens een hub is) aan te sturen, kan de resterende 80% van de video worden gebruikt om bestanden over te zetten vanaf een externe SSD.
Wat betreft PCIe-tunnels: Ondersteuning voor PCIe door USB4-hosts is optioneel. USB4-hubs moeten PCIe-tunnels ondersteunen en er moet een interne PCIe-switch aanwezig zijn.
Een belangrijk onderdeel van de USB 4-specificatie is de mogelijkheid om de hoeveelheid beschikbare bronnen dynamisch aan te passen bij het verzenden van video en data via dezelfde verbinding. Stel dat u maximaal40 Gbps USB 4en grote bestanden van een externe SSD kopiëren en naar een 4K-scherm sturen. Stel dat de videobron ongeveer 12,5 Gbps nodig heeft. In dit geval wijst USB 4 de resterende 27,5 Mbps toe aan de back-upschijf.
USB-C introduceert een "alternatieve modus", de mogelijkheid om DisplayPort/HDMI-video over te brengen vanaf een Type-C-poort. De huidige 3.x-specificatie biedt echter geen goede methode voor het splitsen van bronnen. Volgens Saunders kan de DisplayPort alternatieve modus de bandbreedte tussen USB-data en videodata nauwkeurig verdelen in 50/50, terwijl de HDMI alternatieve modus het gelijktijdig gebruik van USB-data niet toestaat.
USB4 definieert een standaard van 40 Gbps, wat dynamische bandbreedtedeling mogelijk maakt, zodat één datakabel meerdere functies kan vervullen. Met USB4 is het mogelijk om gelijktijdig PCIe- en weergavegegevens over één lijn te verzenden, naast traditionele USB-functies, en zelfs op een zeer handige manier stroom te leveren (via USB PD). In de toekomst kunnen de meeste randapparatuur, of het nu gaat om snelle netwerken, externe grafische kaarten, high-definition beeldschermen, snelle opslagapparaten met grote capaciteit of zelfs twee machines, met elkaar worden verbonden via een Type-C-interface. Bovendien kunt u, als deze apparaten een USB4 Hub implementeren, ook meer apparaten in serie of vertakkingen van deze apparaten aansluiten, wat zeer handig is.
Plaatsingstijd: 20-10-2025
