USB 4 Inleiding
USB4 is het USB-systeem dat wordt gespecificeerd in de USB4-specificatie. Het USB Developers Forum heeft versie 1.0 op 29 augustus 2019 uitgebracht. De volledige naam van USB4 is Universal Serial Bus Generation 4. Het is gebaseerd op de datatransmissietechnologie "Thunderbolt 3", gezamenlijk ontwikkeld door Intel en Apple. De datatransmissiesnelheid van USB4 kan oplopen tot 40 Gbps, wat twee keer zo snel is als de nieuwste versie USB 3.2 (Gen2×2).
In tegenstelling tot eerdere USB-protocolstandaarden vereist USB4 een USB-C-connector en de ondersteuning van USB PD voor de stroomvoorziening. Vergeleken met USB 3.2 maakt het de creatie van DisplayPort- en PCI Express-tunnels mogelijk. Deze architectuur definieert een methode voor het dynamisch delen van één snelle verbinding met meerdere typen eindapparaten, die de gegevensoverdracht per type en toepassing optimaal kunnen verwerken. USB4-producten moeten een doorvoersnelheid van 20 Gbit/s ondersteunen en kunnen een doorvoersnelheid van 40 Gbit/s ondersteunen. Vanwege tunneltransmissie kan de werkelijke gegevensoverdrachtssnelheid bij het verzenden van gemengde gegevens echter hoger zijn dan die van USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2), zelfs als de gegevens met een snelheid van 20 Gbit/s worden verzonden.
USB4 is verdeeld in twee versies: 20 Gbps en 40 Gbps. Apparaten met een USB4-interface die op de markt verkrijgbaar zijn, bieden mogelijk de 40 Gbps-snelheid van Thunderbolt 3 of een lagere versie van 20 Gbps. Als u een apparaat met de hoogste transmissiesnelheid wilt kopen, namelijk 40 Gbps, is het raadzaam om de specificaties te controleren voordat u tot aankoop overgaat. Voor situaties waarin hoge transmissiesnelheden vereist zijn, is de keuze van de juiste USB 3.1-naar-USB-C-poort cruciaal, omdat dit de belangrijkste drager is voor het bereiken van een snelheid van 40 Gbps.
Veel mensen zijn in de war over de relatie tussen USB4 en Thunderbolt 4. Sterker nog, zowel Thunderbolt 4 als USB4 zijn gebaseerd op het onderliggende protocol van Thunderbolt 3. Ze vullen elkaar aan en zijn compatibel. De interfaces zijn allemaal Type-C en de maximale snelheid is 40 Gbps voor beide.
Allereerst verwijst de USB4-kabel waar we het over hebben naar de USB-transmissiestandaard, een protocolspecificatie die betrekking heeft op de prestaties en efficiëntie van USB-transmissie. USB4 kan worden beschouwd als de "vierde generatie" van deze specificatie.
Het USB-transmissieprotocol werd in 1994 gezamenlijk voorgesteld en ontwikkeld door meerdere bedrijven, waaronder Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC en Nortel. Het werd uitgebracht als USB V0.7-versie op 11 november 1994. Later, in 1995, richtten deze bedrijven een non-profitorganisatie op om USB te promoten en te ondersteunen. Deze organisatie heette USB Implementers Forum, beter bekend als USB-IF. USB-IF is nu de USB-standaardisatieorganisatie.
In 1996 stelde USB-IF officieel de USB1.0-specificatie voor. De transmissiesnelheid van USB1.0 was echter slechts 1,5 Mbps, de maximale uitgangsstroom 5 V/500 mA en er waren destijds maar weinig randapparatuur die USB ondersteunde. Moederbordfabrikanten ontwierpen daarom zelden USB-interfaces rechtstreeks op het moederbord.
▲USB 1.0
In september 1998 bracht USB-IF de USB 1.1-specificatie uit. De transmissiesnelheid werd dit keer verhoogd naar 12 Mbps en enkele technische details in USB 1.0 werden gecorrigeerd. De maximale uitgangsstroom bleef 5 V/500 mA.
In april 2000 werd de USB 2.0-standaard geïntroduceerd, met een transmissiesnelheid van 480 Mbps, oftewel 60 MB/s. Dit is 40 keer sneller dan USB 1.1. De maximale uitgangsstroom is 5 V/500 mA en de standaard heeft een 4-pins ontwerp. USB 2.0 wordt nog steeds gebruikt en kan worden beschouwd als de langst bestaande USB-standaard.
Vanaf USB 2.0 toonde USB-IF zijn “unieke talent” op het gebied van naamswijzigingen.
In juni 2003 heeft USB-IF de specificaties en normen van USB gewijzigd. USB 1.0 is gewijzigd naar USB 2.0 Low-Speed-versie, USB 1.1 naar USB 2.0 Full-Speed-versie en USB 2.0 naar USB 2.0 High-Speed-versie.
Deze verandering had echter op dat moment weinig impact op de huidige situatie, omdat USB 1.0 en 1.1 inmiddels grotendeels uit de geschiedenisboeken zijn verdwenen.
In november 2008 voltooide de USB 3.0 Promoter Group, bestaande uit industriegiganten zoals Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC en ST-NXP, de USB 3.0-standaard en bracht deze openbaar uit. De officiële naam was "SuperSpeed". De USB Promoter Group is voornamelijk verantwoordelijk voor de ontwikkeling en formulering van USB-seriestandaarden, die uiteindelijk aan het USB-IF zullen worden overgedragen voor beheer.
De maximale transmissiesnelheid van USB 3.0 bedraagt 5,0 Gbps, wat overeenkomt met 640 MB/s. De maximale uitgangsstroom is 5 V/900 mA. USB 3.0 is volledig compatibel met 2.0 en ondersteunt full-duplex gegevensoverdracht (d.w.z. het kan gelijktijdig gegevens ontvangen en verzenden, terwijl USB 2.0 half-duplex is). Daarnaast beschikt het over betere energiebeheermogelijkheden en andere functies.
USB 3.0 heeft een 9-pins ontwerp. De eerste 4 pinnen zijn gelijk aan die van USB 2.0, terwijl de overige 5 pinnen speciaal voor USB 3.0 zijn ontworpen. Aan de hand van de pinnen kunt u dus bepalen of het USB 2.0 of USB 3.0 is.
In juli 2013 werd USB 3.1 uitgebracht, met een transmissiesnelheid van 10 Gbps (1280 MB/s), dat SuperSpeed+ zou zijn. De maximaal toegestane voedingsspanning werd verhoogd naar 20 V/5 A, wat gelijk is aan 100 W.
De upgrade van USB 3.1 ten opzichte van USB 3.0 was ook duidelijk merkbaar. Niet lang daarna hernoemde USB-IF USB 3.0 echter naar USB 3.1 Gen1 en USB 3.1 naar USB 3.1 Gen2.
Deze naamswijziging veroorzaakte problemen voor consumenten, omdat veel malafide verkopers op de verpakking alleen aangaven dat producten USB 3.1 ondersteunden, zonder aan te geven of het Gen1 of Gen2 was. De overdrachtsprestaties van beide apparaten zijn echter behoorlijk verschillend, en consumenten zouden per ongeluk in de val kunnen trappen. Deze naamswijziging was dan ook een slechte zet voor de meeste consumenten.
In september 2017 werd USB 3.2 uitgebracht. Onder USB Type-C ondersteunt het twee 10 Gbps-kanalen voor gegevensoverdracht, met een snelheid tot 20 Gb/s (2500 MB/s), en de maximale uitgangsstroom is nog steeds 20 V/5 A. Andere aspecten zijn licht verbeterd.
▲Het proces van USB-naamswijzigingen
In 2019 kwam USB-IF echter met een nieuwe naamswijziging. Ze hernoemden USB 3.1 Gen1 (de oorspronkelijke USB 3.0) naar USB 3.2 Gen1, USB 3.1 Gen2 (de oorspronkelijke USB 3.1) naar USB 3.2 Gen2 en USB 3.2 naar USB 3.2 Gen 2×2.
Nu en toekomst: de sprong voorwaarts van USB4
Nu we USB4 hebben bereikt, laten we eens kijken naar de upgrades en verbeteringen van deze nieuwe protocolstandaard. Allereerst, aangezien het een generatieoverstijgende upgrade is van "3" naar "4", moet de verbetering aanzienlijk zijn.
Op basis van alle verzamelde informatie kunnen we de nieuwe functies van USB4 als volgt samenvatten:
1. Maximale transmissiesnelheid van 40 Gbps:
Dankzij dual-channel transmissie zou de theoretische maximale transmissiesnelheid van USB4 40 Gbps moeten kunnen bereiken, wat gelijk is aan die van Thunderbolt 3 (hieronder aangeduid als “Thunderbolt 3”).
USB4 heeft namelijk drie transmissiesnelheden: 10 Gbps, 20 Gbps en 40 Gbps. Dus als je een apparaat met de hoogste transmissiesnelheid wilt kopen, namelijk 40 Gbps, kun je beter de specificaties controleren voordat je tot aankoop overgaat.
2. Compatibel met Thunderbolt 3-interfaces:
Sommige (niet alle) USB4-apparaten zijn ook compatibel met Thunderbolt 3-interfaces. Dat wil zeggen, als uw apparaat een USB4-interface heeft, is het mogelijk ook mogelijk om een Thunderbolt 3-apparaat extern aan te sluiten. Dit is echter niet verplicht. Of het compatibel is, hangt af van de houding van de fabrikant van het apparaat.
3. Dynamische toewijzing van bandbreedtebronnen:
Als u de USB4-poort gebruikt en deze tegelijkertijd gebruikt om een scherm aan te sluiten en gegevens over te dragen, wijst de poort de bijbehorende bandbreedte toe op basis van de situatie. Als de video bijvoorbeeld slechts 20% van de bandbreedte nodig heeft om een 1080p-scherm aan te sturen, kan de resterende 80% van de bandbreedte worden gebruikt voor andere taken. Dit was niet mogelijk in USB 3.2 en eerdere versies. Voorheen werkte de USB-poort afwisselend.
4. USB4-apparaten ondersteunen allemaal USB PD
USB PD staat voor USB Power Delivery (USB-stroomoverdracht), een van de huidige gangbare snellaadprotocollen. Het is ook ontwikkeld door de USB-IF-organisatie. Deze specificatie kan hogere spanningen en stromen bereiken, met een maximale vermogensoverdracht tot 100 W, en de stroomoverdrachtsrichting kan vrij worden gewijzigd.
Volgens de USB-IF-voorschriften zou de standaardvorm van de huidige USB PD-laadinterface USB Type-C moeten zijn. De USB Type-C-interface heeft twee pinnen, CC1 en CC2, die worden gebruikt voor de configuratie van PD-communicatiekanalen.
5. Alleen de USB Type-C-interface kan worden gebruikt
Met bovenstaande functionaliteit is het logisch dat we ook kunnen weten dat USB4 alleen werkt via USB Type-C-connectoren. Sterker nog, niet alleen USB PD, maar ook andere nieuwe USB-IF-standaarden, zijn alleen toepasbaar op Type-C.
6. Kan achterwaarts compatibel zijn met eerdere protocollen
USB4 kan worden gebruikt in combinatie met USB 3- en USB 2-apparaten en -poorten. Dat wil zeggen dat het achterwaarts compatibel is met eerdere protocolstandaarden. USB 1.0 en 1.1 worden echter niet ondersteund. Momenteel zijn de interfaces die dit protocol gebruiken vrijwel van de markt verdwenen.
Natuurlijk kan een USB4-apparaat dat op een USB 3.2-poort wordt aangesloten, niet met een snelheid van 40 Gbps worden verzonden. En de ouderwetse USB 2-interface wordt niet sneller alleen maar omdat deze op een USB4-interface is aangesloten.
Plaatsingstijd: 21-07-2025
