USB 4 Introductie
USB4 is het USB-systeem zoals gespecificeerd in de USB4-specificatie. Het USB Developers Forum bracht versie 1.0 uit op 29 augustus 2019. De volledige naam van USB4 is Universal Serial Bus Generation 4. Het is gebaseerd op de gegevensoverdrachtstechnologie "Thunderbolt 3", die gezamenlijk is ontwikkeld door Intel en Apple. De gegevensoverdrachtssnelheid van USB4 kan oplopen tot 40 Gbps, wat twee keer zo snel is als de laatst uitgebrachte USB 3.2 (Gen2×2).
In tegenstelling tot eerdere USB-protocolstandaarden vereist USB4 een USB-C-connector en USB PD-ondersteuning 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 hogesnelheidsverbinding met meerdere typen terminalapparaten, waardoor gegevensoverdracht per type en toepassing optimaal kan worden afgehandeld. USB4-producten moeten een doorvoersnelheid van 20 Gbit/s ondersteunen en kunnen een doorvoersnelheid van 40 Gbit/s ondersteunen. Vanwege de tunneloverdracht kan de werkelijke gegevensoverdrachtssnelheid bij het verzenden van gemengde gegevens echter hoger liggen dan die van USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2), zelfs bij een gegevensoverdrachtssnelheid van 20 Gbit/s.
USB4 is onderverdeeld in twee versies: 20 Gbps en 40 Gbps. Apparaten met een USB4-interface die op de markt verkrijgbaar zijn, bieden ofwel de 40 Gbps-snelheid van Thunderbolt 3, ofwel een lagere snelheid van 20 Gbps. Als u een apparaat met de hoogste transmissiesnelheid, namelijk 40 Gbps, wilt kopen, is het raadzaam om de specificaties te controleren voordat u tot aankoop overgaat. Voor scenario's die snelle gegevensoverdracht vereisen, is de keuze voor de juiste USB 3.1 C-naar-C-adapter cruciaal, aangezien deze de belangrijkste drager is voor het behalen van een snelheid van 40 Gbps.
Veel mensen zijn in de war over het verband tussen USB4 en Thunderbolt 4. In feite zijn zowel Thunderbolt 4 als USB4 gebaseerd op het onderliggende protocol van Thunderbolt 3. Ze vullen elkaar aan en zijn compatibel. Beide interfaces zijn van het type C en de maximale snelheid is 40 Gbps.
Allereerst is de USB4-kabel waar we het over hebben de transmissiestandaard van USB, een protocolspecificatie die betrekking heeft op de prestaties en efficiëntie van USB-transmissie. USB4 kan worden gezien als de "vierde generatie" van deze specificatie.
Het USB-transmissieprotocol werd in 1994 gezamenlijk voorgesteld en ontwikkeld door verschillende 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, genaamd USB Implementers Forum, beter bekend als USB-IF. USB-IF is tegenwoordig de standaardisatieorganisatie voor USB.
In 1996 introduceerde USB-IF officieel de USB 1.0-specificatie. De transmissiesnelheid van USB 1.0 was echter slechts 1,5 Mbps, de maximale uitgangsstroom bedroeg 5V/500mA, en er waren destijds maar weinig randapparaten die USB ondersteunden. Daarom ontwierpen moederbordfabrikanten zelden rechtstreeks USB-interfaces op het moederbord.
▲USB 1.0
In september 1998 publiceerde USB-IF de USB 1.1-specificatie. De transmissiesnelheid werd dit keer verhoogd naar 12 Mbps en enkele technische details van USB 1.0 werden gecorrigeerd. De maximale uitgangsstroom bleef 5V/500mA.
In april 2000 werd de USB 2.0-standaard geïntroduceerd, met een overdrachtssnelheid van 480 Mbps, oftewel 60 MB/s. Dat is 40 keer zo snel als USB 1.1. De maximale uitgangsstroom bedraagt 5V/500mA en de standaard heeft een 4-pins ontwerp. USB 2.0 is tot op de dag van vandaag nog steeds in gebruik en kan worden beschouwd als de langst meegaande USB-standaard.
Vanaf USB 2.0 heeft USB-IF blijk gegeven van hun "unieke talent" in het hernoemen van producten.
In juni 2003 heeft USB-IF de specificaties en standaarden van USB hernoemd, waarbij USB 1.0 werd gewijzigd in USB 2.0 Low-Speed-versie, USB 1.1 in USB 2.0 Full-Speed-versie en USB 2.0 in USB 2.0 High-Speed-versie.
Deze verandering had echter weinig invloed op de toenmalige situatie, omdat USB 1.0 en 1.1 in feite al tot het verleden behoorden.
In november 2008 voltooide de USB 3.0 Promoter Group, bestaande uit industriereuzen zoals Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC en ST-NXP, de USB 3.0-standaard en bracht deze publiekelijk uit. De officiële naam was "SuperSpeed". De USB Promoter Group is hoofdzakelijk verantwoordelijk voor de ontwikkeling en formulering van de USB-standaarden, die uiteindelijk worden overgedragen aan USB-IF voor beheer.
De maximale overdrachtssnelheid van USB 3.0 bedraagt 5,0 Gbps, oftewel 640 MB/s. De maximale uitgangsstroom is 5V/900mA. Het is volledig compatibel met 2.0 en ondersteunt full-duplex gegevensoverdracht (dat wil zeggen dat het gelijktijdig gegevens kan ontvangen en verzenden, terwijl USB 2.0 half-duplex is), en beschikt bovendien over betere energiebeheermogelijkheden en andere functies.
USB 3.0 maakt gebruik van een 9-pins ontwerp. De eerste 4 pinnen zijn hetzelfde als die van USB 2.0, terwijl de overige 5 pinnen speciaal zijn ontworpen voor USB 3.0. Je kunt dus aan de hand van de pinnen bepalen of het om USB 2.0 of USB 3.0 gaat.
In juli 2013 werd USB 3.1 uitgebracht, met een overdrachtssnelheid van 10 Gbps (1280 MB/s), wat SuperSpeed+ werd genoemd, en de maximaal toegestane voedingsspanning werd verhoogd naar 20V/5A, oftewel 100W.
De verbetering van USB 3.1 ten opzichte van USB 3.0 was ook zeer duidelijk. 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 zorgde voor problemen bij consumenten, omdat veel gewetenloze verkopers producten alleen nog maar als USB 3.1-compatibel op de verpakking vermeldden, zonder aan te geven of het om Gen1 of Gen2 ging. De transmissieprestaties van de twee zijn namelijk behoorlijk verschillend, waardoor consumenten per ongeluk in de val konden lopen. Deze naamswijziging was daarom een slechte zet voor de meeste consumenten.
In september 2017 werd USB 3.2 uitgebracht. Onder de naam USB Type-C ondersteunt deze twee 10 Gbps-kanalen voor gegevensoverdracht, met een snelheid tot 20 Gb/s (2500 MB/s), en de maximale uitgangsstroom is nog steeds 20V/5A. Andere aspecten vertonen kleine verbeteringen.
▲Het proces van het wijzigen van USB-namen
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 in de toekomst: de grote 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 upgrade is van "3" naar "4" tussen generaties, moet de verbetering aanzienlijk zijn.
Op basis van alle verzamelde informatie kunnen de nieuwe functies van USB4 als volgt worden samengevat:
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 (hierna aangeduid als "Thunderbolt 3").
USB4 zal namelijk drie overdrachtssnelheden hebben: 10 Gbps, 20 Gbps en 40 Gbps. Dus als je een apparaat wilt kopen met de hoogste overdrachtssnelheid, namelijk 40 Gbps, kun je het beste de specificaties controleren voordat je tot aankoop overgaat.
2. Compatibel met Thunderbolt 3-interfaces:
Sommige (maar niet alle) USB4-apparaten zijn ook compatibel met Thunderbolt 3-interfaces. Dat wil zeggen, als uw apparaat een USB4-interface heeft, is het mogelijk dat u er ook een Thunderbolt 3-apparaat extern op kunt aansluiten. Dit is echter niet verplicht. Of het compatibel is, hangt af van de fabrikant van het apparaat.
3. Dynamische mogelijkheid voor toewijzing van bandbreedtebronnen:
Als je de USB4-poort gebruikt om tegelijkertijd een beeldscherm aan te sluiten en gegevens over te dragen, wijst de poort de bandbreedte toe op basis van de situatie. Als bijvoorbeeld de video slechts 20% van de bandbreedte nodig heeft om een 1080p-scherm aan te sturen, kan de resterende 80% van de bandbreedte voor andere taken worden gebruikt. Dit was niet mogelijk met USB 3.2 en eerdere versies. Daarvoor werkte USB op basis van een 'om de beurt'-principe.
4. Alle USB4-apparaten ondersteunen USB PD.
USB PD staat voor USB Power Delivery (USB-stroomoverdracht) en is een van de meest gebruikte snellaadprotocollen van dit moment. Het is ontwikkeld door de USB-IF-organisatie. Deze specificatie maakt hogere spanningen en stromen mogelijk, met een maximaal vermogen tot wel 100W, en de stroomrichting kan vrij worden gewijzigd.
Volgens de USB-IF-voorschriften is de standaardvorm van de huidige USB PD-laadinterface USB Type-C. De USB Type-C-interface heeft twee pinnen, CC1 en CC2, die worden gebruikt voor de configuratiekanalen van de PD-communicatie.
5. Alleen de USB Type-C-interface kan worden gebruikt.
Gezien bovenstaande eigenschap is het logisch dat USB4 alleen werkt via USB Type-C-connectoren. Sterker nog, niet alleen USB PD, maar ook andere recente USB-IF-standaarden zijn alleen van toepassing op Type-C.
6. Kan achterwaarts compatibel zijn met eerdere protocollen.
USB4 kan samen met USB 3- en USB 2-apparaten en -poorten worden gebruikt. Dat wil zeggen dat het achterwaarts compatibel is met eerdere protocolstandaarden. USB 1.0 en 1.1 worden echter niet ondersteund. Interfaces die dit protocol gebruiken, zijn momenteel vrijwel verdwenen van de markt.
Natuurlijk kan een USB4-apparaat dat op een USB 3.2-poort is aangesloten geen gegevensoverdrachtssnelheid van 40 Gbps halen. En de ouderwetse USB 2-interface wordt niet sneller door deze op een USB 4-interface aan te sluiten.
Geplaatst op: 21 juli 2025
