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Estándares USB: USB 1, USB 2, USB 3, USB 4 - capacidades y comparaciones

Estándares USB: USB 1, USB 2, USB 3, USB 4 - capacidades y comparaciones

Como cualquier estándar exitoso, USB, Universal Serial Bus se ha mantenido al día con la tecnología y el estándar se ha actualizado con USB 1, USB 1.1, USB2, USB3 y luego USB 3.1, USB 3.2 y luego USB 4.

Cada estándar USB sucesivo ha agregado más tecnología, mejorando y refinando el rendimiento.

Dado que el uso de USB está tan extendido, la compatibilidad con versiones anteriores en la medida de lo posible es muy importante, junto con una ruta de actualización futura.

A veces es útil comparar USB1, vs USB 2, o USB2 vs USB3, etc. mirando las diferentes capacidades y especificaciones de cada versión de USB.

Foro de implementadores de USB

Para garantizar que USB sea un estándar de la industria y no uno que sea un estándar para un fabricante en particular, el USB Implementers Forum, USB-IF, desarrolla y mantiene el estándar USB.

Se trata de una corporación sin fines de lucro fundada por las empresas que desarrollaron el estándar USB y ahora quieren usarlo y desarrollarlo.

Algunas de las empresas miembros del USB-IF incluyen empresas como Hewlett Packard, Intel, LSI Corporation, Renesas, Microsoft, etc.

El USB Implementers Forum desarrolla y mantiene los estándares USB, incluido Wireless USB, y ejecuta un programa de cumplimiento para mantener la calidad de los productos USB y garantizar la compatibilidad entre dispositivos.

Estándares USB con cable

Al observar cada uno de los estándares USB a su vez, es posible ver el rendimiento de cada uno y comparar USB1 vs USB 2, USB2 vs USB3 y así sucesivamente.

También es posible observar el rendimiento de las diferentes versiones de USB 3, comprender la notación y comparar el rendimiento, por ejemplo, de USB3.0 (Gen1) vs USB 3.1 (Gen2) y también ver qué Superspeed, Superspeed + y el les gusta y cómo se desempeñan.

  • USB1.1: Esta fue la versión original del USB, Universal Serial Bus y fue lanzada en septiembre de 1998 después de que se resolvieran algunos problemas con la especificación USB 1.0 lanzada en enero de 1996. Proporcionaba una interfaz maestro / esclavo y una topología en estrella escalonada que era capaz de admitir hasta 127 dispositivos y un máximo de seis niveles o concentradores. El dispositivo maestro o "host" era normalmente una PC con los esclavos o "dispositivos" conectados a través del cable.

    Uno de los objetivos del estándar USB era minimizar la complejidad dentro del dispositivo al permitir que el Host realizara el procesamiento. Esto significaba que los dispositivos serían baratos y de fácil acceso.

    Las velocidades de transferencia de datos de USB 1.1 se definen como:

    • Baja velocidad: 1,5 Mbps
    • A toda velocidad: 12 Mbps

    El método de codificación de datos para esta versión de USB es Unicode.

    La longitud del cable para USB 1.1 está limitada a 5 metros, y la especificación de consumo de energía permite que cada dispositivo tome hasta 500 mA, aunque esto está limitado a 100 mA durante el inicio.

    USB 1.1 no permite cables de extensión o la inclusión de monitores de paso (debido a limitaciones de tiempo y energía).

  • USB 2.0: El estándar USB 2.0 es un desarrollo de USB 1.1 que se lanzó en abril de 2000. La principal diferencia en comparación con USB 1.1 fue el aumento de la velocidad de transferencia de datos hasta una tasa de "alta velocidad" de 480 Mbps. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que aunque los dispositivos estén etiquetados como USB 2.0, es posible que no puedan alcanzar la velocidad de transferencia completa.

    El método de codificación de datos para esta versión de USB es Unicode.

    Además de las mejoras en la capacidad de datos, USB 2 también vio un aumento en el suministro de energía a 1.8A. Esto permitió que el USB proporcionara carga para teléfonos inteligentes que se cargaban cada vez más rápido y también para periféricos que consumen más energía, como unidades externas, etc. En comparación con el USB 1, esto proporcionó una mejora muy necesaria en la capacidad actual.

  • USB 3.0: El estándar USB3 se demostró por primera vez en el Intel Developer Forum en septiembre de 2007. La característica principal es lo que se denomina bus SuperSpeed, que proporciona un cuarto modo de transferencia que proporciona velocidades de transferencia de datos de 4,8 Gbit / s. Aunque el rendimiento bruto de USB3 es de 4 Gbit / s, las velocidades de transferencia de datos de 3,2 Gbit / s, es decir, 0,4 GByte / s más después de la sobrecarga del protocolo se consideran aceptables dentro del estándar. El estándar también es compatible con versiones anteriores de USB 2.0.

    El cambio a USB 3 supuso un cambio en la codificación de datos de Unicode a codificación 8b / 10b.

    A menudo, los puertos USB en las computadoras, etc. pueden tener el símbolo USB con 'SS' agregado, es decir, SS USB. SS USB denota USB 3, es decir, Super Speed ​​USB.

  • USB 3.1: USB 3.1 también se conoce como SuperSpeed ​​+. El uso de USB 3.1 duplica la velocidad de transferencia de datos en comparación con USB 3.0. Proporciona transferencia de datos sin procesar de 10 Gbit / s, y también reduce la sobrecarga de codificación de línea a solo un 3%. Lo hace cambiando el esquema de codificación a 128b / 132b.

    USB 3.1 también aumenta la capacidad de carga a 20 V, 5 A, con la capacidad de reducirla a 5 V según corresponda. Esto permite a los usuarios cargar dispositivos mucho más grandes, incluidas computadoras portátiles, etc. Todos estos avances significan que, en comparación con versiones anteriores, USB 3.1 proporciona un aumento significativo en velocidad y funcionalidad.

  • USB 3.2: La próxima iteración de USB es USB 3.2. Este se lanzó en septiembre de 2017. Conserva los modos de datos USB 3.1 SuperSpeed ​​y SuperSpeed ​​+ existentes, pero presenta dos nuevos modos de transferencia SuperSpeed ​​+ a través del conector USB-C con velocidades de datos de 10 y 20 Gbit / s (1,25 y 2,5 GB / s). El aumento en el ancho de banda es el resultado de la operación de múltiples carriles sobre cables existentes que fueron diseñados para capacidades flip-flop del conector USB-C.

    Otro aspecto clave de USB 3.2 fue que el USB-IF introdujo un nuevo esquema de nomenclatura para las diferentes variantes con el objetivo de simplificar la comercialización, aunque si esto ha traído más confusión es un tema de debate. El USB-IF recomendó marcar las tres variantes como modos de transferencia de 5, 10 y 20 Gbit / s como SuperSpeed ​​USB 5Gbps (a menudo llamado USB 3.2 Gen 1), SuperSpeed ​​USB 10Gbps (USB 3.2 Gen 2) y SuperSpeed ​​USB 20Gbps (USB 3.2 Gen 2x2), respectivamente. El USB-IF se decidió por la notación "2x2" para la versión de mayor velocidad porque el nuevo estándar duplica el número de líneas de datos dentro de un cable USB-C para lograr la velocidad de transferencia de 20 Gbps.

  • USB 4: Para mantenerse a la vanguardia del mercado, el USB-IF presentó la especificación USB4 el 29 de agosto de 2019. El nuevo estándar proporciona más flexibilidad y funcionalidad. Se basa en la especificación del protocolo Thunderbolt 3 y, como tal, admite un rendimiento de datos de hasta 40 Gbps. Es compatible con Thunderbolt 3 y también retrocompatible con USB 3.2 y USB 2.0.

    USB 4 utilizará el conector de tipo USB-C, ya que puede adaptarse a la velocidad y el modo de funcionamiento del USB 4. Esto significa que cualquier persona que tenga actualmente USB 3 con un conector USB C podrá utilizar los puertos USB 4, aunque para utilizar la velocidad máxima, es necesario tener puertos y dispositivos USB 4 en todo momento.

  • USB inalámbrico El concepto de USB inalámbrico es que, como su nombre indica, proporciona una conexión inalámbrica a través de la cual se pueden transferir datos. Este estándar USB no ha sido tan ampliamente adoptado a pesar de que el estándar fue lanzado en septiembre de 2010. A veces se usa la abreviatura WUSB, aunque USB-IF no fomenta el uso de esta abreviatura.

    El USB inalámbrico utiliza frecuencias en la banda de 3,1 a 10,6 GHz y proporciona un ancho de banda de datos de 53 a 480 Mbps en una distancia de hasta 3 a diez metros. La modulación utilizada es MB-OFDM.

Con los requisitos cada vez mayores para niveles más rápidos y mayores de transferencia de datos, así como mayores niveles de conveniencia y capacidad, el concepto de USB ha evolucionado.

Los niveles de funcionalidad que están disponibles en la actualidad son enormes en comparación con la primera versión estándar a fines de la década de 1990. Desde entonces, se han introducido varias versiones nuevas del estándar USB, cada una de las cuales proporciona un mayor nivel de rendimiento.

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