Самый новый разъем usb

Обновлено: 04.07.2024

Трудно переоценить ценность разъема (и стандарта) USB, когда мы говорим о мобильной электронике. Этот замечательный стандарт позволяет переносить и передавать файлы на огромное количество устройств, с помощью него развертывают операционные системы и делятся музыкой, на устройствах с ним хранят рефераты и биткоины, он стал крестным отцом мобильных модемов и сетевых адаптеров, беспроводных мышей и клавиатур. Если по какой-то причине этот стандарт исчезнет, то встанет вся электронная промышленность планеты, настолько велико влияние USB. По этой причине в конце каждого года хочется подвести итоги развития этого стандарта, посмотреть и на то, что уже есть, и на то, чего нам ждать завтра, каких устройств и каких скоростей.

На конец 2021 года очевидно, что разъем USB в форм-факторе Type-C является основным компонентом новых телефонов, за исключением маргинальных устройств от неизвестных производителей. Также он регулярно появляется в новых системных платах настольных компьютеров, ноутбуков и умных телевизоров. За последние 12 месяцев произошло несколько незаметных, но значимых событий, о которых стоит рассказать.

Стандартизация быстрой зарядки

В мае 2021 года некоммерческая организация USB Implementers Forum (USB-IF), в число учредителей которой входят такие гиганты, как IBM, Intel, Microsoft, NEC, Compaq и Digital, разработала и ввела новую стандартизацию быстрой зарядки USB Power Delivery (PD), которая де-факто стала общепризнанным и используемым стандартом к концу 2021 года. У простого обывателя уже нет необходимости разбираться в стандартах быстрой зарядки, новый стандарт PD теперь официально поддерживается в смартфонах компаний, которые ранее использовали исключительно проприетарные решения, такие как Qualcomm Quick Charge или Huawei SuperCharge. И тут стоит поблагодарить компанию Apple, которая первой начала использовать PD в своих устройствах.

Тем не менее, поддержка не означает полноценную работу. Надо еще разбираться, какой фактор повлиял на разброс ожидаемого и полученного, но при изменении конфигурации разных быстрых зарядок и кабелей к ним результаты могут более чем ощутимо различаться. На диаграммах ниже можно оценить усваиваемую мощность при заряде аккумулятора смартфонов с использованием зарядных устройств других производителей.

Приближается выход следующей отличной (но, возможно, способной сбить с толку) версии USB. В сентябре 2019 года форум реализации USB, USB-IF, опубликовал спецификации на USB4, открывающий возможности организации невероятно быстрых по сравнению со скоростями Thunderbolt 3 соединений по USB.

Спецификация готова

Сравнение с Thunderbolt приведено не случайно. Intel передал спецификацию протокола Thunderbolt в группу продвижения USB (это промышленная организация, занимающаяся разработкой спецификаций USB; USB-IF занимается пропагандой и внедрением технологии).

Когда порты USB4 начнут появляться в ноутбуках и других местах, нам обещают скоростей до 40 Гб/с. Это вдвое больше максимума текущей скорости USB 3.2 Gen 2×2. Как и другие версии USB, USB4 будет обратно совместимой вплоть до USB 2.0, а в некоторых случаях порты USB4 даже будут работать с периферией для Thunderbolt 3.

К сожалению, поддержка Thunderbolt 3 не является обязательной, и некоторые устройства с USB4 могут выйти и без неё.

Обновление кажется неплохим, но если и можно сказать что-то определённое о разработчиках USB, так это то, что они точно знают, как всех запутать. И USB4 не станет исключением. Давайте разбираться.

Несколько скоростей

USB4 не станет единым стандартом, от которого можно будет ожидать одинаковой работы на всех устройствах. Вместо этого у него будут две скорости – кроме потенциально максимальной 40 Гб/с будет и скорость 20 Гб/с. Как будто этого недостаточно, в спецификации есть ещё и третий вариант, на 10 Гб/с. Однако в USB-IF сообщили, что эта скорость нужна только для обратной совместимости. Иначе говоря, устройств с USB4, ограниченных такой малой скоростью, не должно быть.

Пока непонятно, как будут называться две главных скорости USB4, когда они появятся в магазинах. В спецификации USB4 40 Гб/с называют Gen 3×2, а 20 Гб/с — Gen 2×2. Это технические термины для производителей, а не для ценников в ближайшем магазине.

USB-IF говорит, что рекомендации по брендингу будут опубликованы в начале 2020 года. В них будет «сделан упор на чётком определении уровня быстродействия для конечного потребителя», согласно представителю организации.

Обратная совместимость

Как и другие версии USB, эта будет обратно совместимой с предшественниками. В частности, с USB 2.0 и выше. Это значит, что если у вас есть внешний жёсткий диск для резервных копий с разъёмом USB 2.0, вы сможете подключить его к порту USB4. Чтобы всё заработало, потребуется адаптер с USB Type-A (стандартного USB) на USB Type-C, и при этом жёсткий диск будет ограничен скоростями USB 2.0.

Кроме того, те кабели для USB Type-C, которые у вас уже есть, вероятно, не подойдут для USB4. Они будут поддерживать старые скорости, но если вы захотите увидеть увеличение скорости передачи данных, вам придётся покупать новые кабели и новое оборудование.

Обратная совместимость с Thunderbolt 3

USB-IF говорит, что USB4 может быть обратно совместимым с Thunderbolt 3 от Intel, также использующим коннекторы Type-C. Это разумно, ведь в спецификации USB4 входят и спецификации Thunderbolt 3. Но поддержка Thunderbolt 3 не будет обязательной для USB4. Хотя Intel предоставила USB-IF возможность свободно использовать спецификации Thunderbolt 3, она не предоставила свободу использования названия Thunderbolt 3.

Любой производитель, желающий рекламировать свой порт USB4 как обратно совместимый с Thunderbolt 3, должен получить сертификат от Intel. Поэтому эта технология передачи данных от Intel не так хорошо распространена.

С практической точки зрения, мы не думаем, что текущая ситуация с Thunderbolt 3 на ПК как-то поменяется. К примеру, не ждите официальной поддержки Thunderbolt 3 на машинах с AMD – как это и было до USB4.

Вероятно, будет выпущено несколько материнских плат на базе Intel с USB4-портами с официальной поддержкой Thunderbolt 3, но по большей части производители ПК будут полагаться на платы расширения для поддержки устройств Thunderbolt 3.

С ноутбуками всё будет немного по-другому. Thunderbolt 3 не такой уж и популярный, но на ноутбуках он встречается чаще, чем на настольных компьютерах. К примеру, ноутбуки с поддержкой Thunderbolt 3 часто используют с внешними видеокартами.

И когда придёт время заменить старый ноутбук на новый с поддержкой USB4, очень важно будет убедиться, что он поддерживает ваше старое оборудование с Thunderbolt 3. Если это не так, придётся либо выкинуть периферию, либо искать ноутбук с поддержкой старого стандарта по USB4.

Динамическое разделение полосы пропускания

Одна из лучших особенностей USB4 состоит в том, что стандарт будет учитывать, какую скорость требуют устройства, совместно пользующиеся ресурсами. Самый распространённый пример такого случая – когда у вас одновременно подключен внешний накопитель и монитор.

USB4 будет достаточно умным, чтобы поддерживать высокую частоту кадров на дисплее, и давать внешнему диску всё, что ему нужно для передачи данных.

Повсеместная подача питания USB Power Delivery

Все устройства USB4 будут поддерживать стандарт USB Power Delivery (USB PD), способный передавать по USB-порту до 100 Вт энергии. Идея состоит в том, чтобы позволить телефонам заряжаться от USB-порта на ноутбуке чуть быстрее, чем в час по чайной ложке.

USB PD использует интеллектуальную зарядку, чтобы убедиться, что заряжаемое устройство получает столько энергии, сколько может выдать зарядник. Два устройства будут договариваться о силе зарядки, чтобы она не была слишком мощной или слабой, в зависимости от нужд устройств.

Порт одного типа

USB4 должен произвести революцию портов, и сделать USB более универсальным для повседневных нужд. Сейчас у нас есть целый мешок стандартных портов USB Type-A со скоростями в диапазоне от «где-то в жизни я свернул не туда» до «ну, это было не так уж и плохо». А есть ещё microUSB, которые в основном используют для зарядки телефонов, и новые порты Type-C, у которых скоростей больше, чем у горного велосипеда.

Всё это говорит о том, что в мире USB царит бардак из разных кабелей и спецификаций. Поскольку USB4 остановился на разъёмах Type-C, мы, возможно, наконец увидим единый тип порта, подходящий для устройства любого размера, и единый разъём на кабеле для всего.

Не стоит ожидать, что эта революция универсализации случится очень скоро, поскольку производители ноутбуков, скорее всего, будут продолжать делать в своих устройствах порты Type-A, чтобы обеспечить обратную совместимость для домашних и промышленных пользователей без необходимости подключать дополнительные донглы.

Кроме того, даже если Type-C в итоге станет универсальным, у разных вариантов USB всё равно будет куча разных скоростных режимов.

Стандарт USB давно стал народным. Просто нет пользователя, не знакомого с ним. От этого еще более смелым и сложным выглядит сделанный разработчиками шаг к переходу на совершенно новый разъем. Оправдал ли он себя?

Маленькая революция в мире USB

USB Type-C или USB-C, кстати, оба варианта названия верны, — универсальный разъем стандарта USB, курируемого международной организацией USB-IF. Первый релиз был выпущен в 2014 году, а последняя и действующая спецификация 2.0 датирована августом 2019 года. USB-C призван заменить все существующие стандартные разъемы USB.

В спецификации приведены конструктивные преимущества:

возможность использования в тонких гаджетах (ультрабуках, смартфонах и т.п.) за счет компактности — высота гнезда USB Type-C не превышает 3 мм;
независимость от ориентации штекера — можно подключать любой стороной;
независимость от направления подключения (хост и девайс) — одинаковый разъем на обоих концах кабеля.

Без паники — по старой доброй традиции USB сохраняется обратная совместимость со старыми версиями стандарта. C помощью переходника вы подключитесь к устройству с традиционными Type A или Micro B. Разумеется, скорость передачи данных и уровень мощности будут ограничены по минимальной версии стандарта у взаимодействующих устройств. Тот же Micro USB, свойственный для USB 2.0, порежет полосу до 480 Мбит/с. Подробнее об этом в разделе про кабели.

Самое интересное начинается как раз с пропускной способности. Начиная с версии USB 3.2 Gen2x2, он же SuperSpeed 20 Гбит/с (подробнее про правильные наименования здесь и здесь), используется только USB Type-C.

В будущем стандарте USB4, который уже совсем близко, будет поддержка только этого разъема. Если нужна скорость от 20 Гбит/с и выше — только посредством USB-C.

Разумеется, помимо инновационного конструктива, разработчики произвели серьезный апдейт основных ТТХ. В первую очередь, это расширение полосы и увеличение мощности. Дополнительно появилась возможность работы со сторонними интерфейсами. Зафиксируем все, что «проходит» через разъем USB-C:

USB 2.0;
USB 3.2;
USB4;
Thunderbolt3 (TBT3);
USB Power Delivery (USB PD);
DisplayPort Alt Mode (DP AM).

Подробнее о доступных альтернативных режимах и модных способах подключения монитора читайте здесь.

Вскрытие покажет. Распиновка USB Type-C

Рассмотрим внимательнее разъем. Внешне он сильно отличается от своих предшественников, впервые получив округлую симметричную форму.

Начинка разъема отличается в зависимости от исполнения. Гнездо бывает двух типов: полнофункциональное (Full-Featured Type-C Receptacle) и поддерживающее только USB 2.0 (USB 2.0 Type-C Receptacle).

Заглянем внутрь полнофункциональной «мамы» — там расположена двухсторонняя площадка с 24 контактами, которые делятся на несколько контактных групп:

A1, A12 и B1, B2 — «земля», расположены симметрично;
A4, A9 и B4, B9 — питание, расположены симметрично;
A6, A7 и B6, B7 — пара пинов для передачи данных по USB 2.0, на обратной стороне расположены зеркально;
A2, A3, A10, A11 и B2, B3, B10, B11 — две пары пинов для высокоскоростной передачи данных по USB 3.2 и USB4, а также альтернативного режима. Каждая пара пинов образует канал (lane). На обратной стороне каналы имеют зеркальное расположение;
A5 и B5 — зеркально расположенные управляющие контакты;
A8 и B8 — зеркально расположенные вспомогательные контакты, используемые для передачи нестандартных сигналов, например, звуковых в альтернативном режиме.

В гнезде, поддерживающем только USB 2.0, на усмотрение производителя разрешается не разводить контакты высокоскоростных каналов.

Кстати, в подавляющем большинстве смартфонов порт USB-C только с 2.0. Например, на борту Honor 20 как раз такой «урезанный» разъем, а у старшего брата Huawei P30 уже полнофункциональный.

Штекер существует уже в трех разновидностях (это мы еще до кабелей не дошли):

полнофункциональный (Full-Featured Type-C Plug);
кабель USB 2.0 (USB 2.0 Type-C Plug);
только для питания (Type-C Power-Only Plug).

Полнофункциональный штекер содержит минимум 22 контакта:

Часто пины B6 и B7 отсутствуют, поскольку для USB 2.0 достаточно одной контактной пары, а в гнезде они имеются на обеих сторонах. Один из управляющих пинов меняет свое назначение и называется Vconn. Он используется для питания специального чипа электронной маркировки.

В штекере USB 2.0 Type-C отсутствуют пины высокоскоростных каналов и нестандартных сигналов (SBU1 и SBU2). Таким образом, остается минимум в 12 контактов.

Штекер типа «Power Only» встречается в природе нечасто и содержит девять обязательных пинов (A1, A4, A5, A9, A12, B1, B4, B9, B12). Наличие остальных — опционально.

Как штекер с гнездом разговаривали. Конфигурация соединения

При осуществлении контакта запускается процесс конфигурации. Он происходит на управляющих пинах (CC1 И СС2) и состоит из нескольких этапов, включающих в себя:

определение источника питания и потребителя;
определение ориентации штекера;
определение ролей хоста и девайса;
коммуникация по протоколу USB Power Delivery (USB PD);
определение профиля питания;
настройка работы в альтернативном режиме (если требуется).

Протокол взаимодействия — USB PD. Именно он отвечает за альтернативные режимы и корректный выбор схемы питания устройств, о которых более подробно сказано в следующем разделе.

Неопознанные коаксиальные объекты

Оказывается, запутаться в кабелях можно, даже если он всего один и, к тому же, универсальный. Большинство критики USB-C связано именно с проводами и идентификацией их при покупке. Несколько важных критериев для упрощения этой задачи.

Согласно спецификации существует четыре типа кабелей:

полнофункциональный (Full-Featured Type-C Cable) — на обоих концах полнофункциональные штекеры;
USB 2.0 (USB 2.0 Type-C Cable) — на обоих концах штекеры с поддержкой только USB 2.0;
интегрированный (Captive cable) — на одном конце один из видов штекеров USB-C, а другой конец является несъемной частью устройства, например, зарядного;
активный (Active cable) — на обоих концах полнофункциональные штекеры.

Вдобавок ко всему есть еще Thunderbolt3 (TBT3). Это отдельная история, выходящая за рамки данного материала. Просто отметим, что такие кабели маркируются обособленно «Thunderbolt3», а с обеих сторон используются штекеры типа Full-Featured. Более ясной картина должна стать, когда в боевой режим переведут стандарт USB4, включающий TBT3 в альтернативном режиме.

Первое, на что стоит обратить внимание при выборе это поддерживаемый стандарт. Если кабель планируется активно использовать для передачи данных, а тем более для подключения монитора, то убедитесь, что он полнофункциональный. Это нетривиальная задача, поскольку далеко не все производители указывают данную характеристику в документации (при наличии таковой).

Вот пример отличного кабеля, который поддерживает только USB 2.0:

В данном случае производитель известный и дорожит своим именем, поэтому на сайте хоть и не сразу, но можно найти, что максимальная скорость — 480 Мбит/с. Подобных кабелей на рынке много.

А вот пример полнофункционального кабеля:

Если информация по кабелю отсутствует, но есть возможность его визуально оценить, то присмотритесь к штекеру. В полнофункциональном штекере должно быть минимум 22 или 24 контакта. В разъеме USB 2.0 такого не будет, он улыбнется вам немного беззубо:

Второй слон, на котором держится мироздание USB-C, это уровень поддерживаемой мощности. Причем изменяться может и ток, и напряжение: кабель USB Type-C должен заряжать не только смартфоны и планшеты, но и ноутбуки и даже мониторы. Рабочее напряжение типичного зарядника ноутбука лежит в диапазоне 17–20В, а монитору порой и все 100Вт подавай! Вот и приходится USB-C наряду с поддержкой тока до 5А расширять границы поддерживаемого напряжения до 20В.

А как же не сжечь любимый планшет, спросите вы? Разруливает это все тот же протокол USB PD посредством переключения профилей питания. После установления соединения устройства пытаются договориться, кто сколько может и кому сколько надо. Для безопасности «разговор» начнется с напряжения 5В.

Есть четыре уровня: 7.5Вт, 15Вт, 27Вт и 45Вт. Для каждого из них своя конфигурация напряжения и тока. Например, для 15Вт доступны варианты с 5В и 9В, а для мощности свыше 45Вт добавляются 15В и 20В.

Кабели ранжируются по силе тока, на которую они рассчитаны. Есть три варианта: 1.5А, 3А и 5А. Всегда обращайте внимание на этот параметр! Не допускается подключение монитора кабелем менее 5А.

Третья значимая характеристика кабеля — его длина. Ниже таблица по рекомендованной длине пассивных кабелей. Активные кабели содержат дополнительные трансмиттеры для обеспечения передачи сигнала.

Не сопротивляйтесь — постарайтесь получить удовольствие

Действительно, разобраться со всеми нюансами USB-C не просто. Но это будущее стандарта USB, которое уже наступило. Нужно использовать его лучшие фичи. Проверяйте характеристики и совместимость подключаемых устройств и кабелей, к последним особое внимание. И тогда сила точно пребудет с вами.

USB4 станет новым стандартом универсального интерфейса USB. Основанный на Intel Thunderbolt 3, он обеспечивает в восемь раз более высокую пропускную способность в сравнении с USB 3.0 – 40 Гбит/с против 5 Гбит/с. Первые устройства с новым интерфейсом будут готовы к концу 2020 г.

Суперскоростной USB

Опубликованы итоговые спецификации нового стандарта USB4, который заменит собой USB 3.0 и все его модификации. Впервые его анонсировали в марте 2019 г., и в сравнении с актуальными интерфейсами он получил не только новую стилизацию названия (исчез пробел между аббревиатурой и цифрой), но и существенно более высокую пропускную способность. Поначалу финальные спецификации USB4 должны были быть готовы к лету 2019 г. – причиной задержки стала нехватка у индустриальной группы USB IF, разработавшей этот стандарт, времени на подготовку необходимых документов и нормативов.

По данным USB IF, интерфейсUSB4 выдает скорость до 40 Гбит/с при использовании сертифицированных кабелей. Для сравнения, это ровно в восемь раз выше, чем у распространенного USB 3.0, вышедшего в ноябре 2008 г. и рассчитанного на 5 Гбит/с. USB 2.0, стандарт, недавно отметивший свое 19-летие (его выпустили в апреле 2000 г.) и вовсе в 83 раза медленнее – его пропускная способность не превышает 0,48 Гбит/с.

USB4 основан на интерфейсе Thunderbolt 3, разработанном компанией Intel и в марте 2019 г. ставшим открытым стандартом. USB4 во многом заимствует особенности Thunderbolt, в том числе и пиковые показатели скорости.

Сравнение стандартов USB

Стандарт	Техническое название	Маркетинговое название	Пропускная способность
USB4	USB 4.0	–	40 Гбит/с
USB 3.2	USB 3.2 Gen 2x2	SuperSpeed USB 20Gbps	20 Гбит/с
USB 3.1	USB 3.2 Gen 2	SuperSpeed USB 10Gbps	10 Гбит/с
USB 3.0	USB 3.2 Gen 1	SuperSpeed USB	5 Гбит/с
USB 2.0	USB 2.0	–	0,48 Гбит/с

Источник: USB IF

Изменения в названии стали следствием стремления разработчиков максимально упростить нейминговую схему, используемую в текущих спецификациях USB. Как отметил председатель USB IF Брэд Сондерс (Brad Saunders), планов по использованию наименований USB 4.0, 4.1, 4.2 и т. д. а также приставок Gen 1 и Gen 2, как было в случае с USB 3.0, у группы нет.

Наследие Thunderbolt 3

Интеграция и поддержка протоколов Intel Thunderbolt 3 позволили обеспечить новому USB4 одновременный обмен данных и протоколов передачи видео. С практической точки зрения это означает возможность подключения к компьютеру цепочки 4K-мониторов и других устройств Thunderbolt 3, а также внешних накопителей и графических ускорителей единым кабелем.

Во многом это стало возможным за счет способности USB4 оптимизировать пропускную способность при одновременной передаче информации и видеосигнала. Интерфейс может, к примеру, выделить 25% канала на передачу видео, если этого будет достаточно, а оставшиеся 75% отдать под передачу данных.

Станет ли госсектор драйвером развития российского рынка BI

Стандарт USB4 поддерживает до восьми линий DisplayPort 1.2 и обеспечивает обмен данными по четырем линиям PCIe 3.0. Спецификации также предусматривают возможность питания через единый кабель с потребляемой мощностью до 100 Вт для зарядных устройств и до 15 Вт для подключения питания периферии.

Совместимость с другими стандартами

Ввиду близкого родства с Intel Thunderbolt 3 USB4 полностью совместим с этим интерфейсом. Также разработчики заявили о полноценной обратной совместимости со всеми предыдущими версиями USB, включая USB 3.0, 2.0 и 1.1.

Это означает, что все устройства с поддержкой USB4 можно будет использовать на всех компьютерах и ноутбуках, включая те, где USB4 не предусмотрен, но есть более ранние версии стандарта. Скорость передачи данных будет ограничена возможностями имеющегося в наличии интерфейса.

Дальнейшее развитие

USB IF раскрыла не все подробности о USB4 – в частности, ее представители умолчали о новых спецификациях разъема USB-C, который станет основным для этого интерфейса. Форм-факторы разъема и коннектора при этом останутся прежними – они разрабатывались специально для отказа от несимметричных интерфейсов. Подключение к USB-A в этом случае будет возможно при помощи адаптеров. Помимо этого, маркетинговое название USB4, которое будут использовать производители компьютеров и периферии, тоже не было раскрыто.

USB-C 4 будет полностью совместим с текущими разъемами USB-C

Все эти детали USB IF прояснит в рамках двух конференций USB Developer Days – первая состоится с 17 по 19 сентября 2019 г. в Сиэтле (США), а вторая пройдет в Тайбэе (Тайвань) в период с 19 по 20 ноября 2019 г. На этих мероприятиях также будут раскрыты подробности о развитии стандарта быстрой зарядки USB Power Delivery.

Обе конференции включают и технические тренинги для специалистов по новому стандарту, включая особенности разработки кабелей USB Type-С. Появление первых устройств с поддержкой USB4, по оценке USB IF, состоится в конце 2020 г. или первой четверти 2021 г.

Читайте также: