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USB-Standards: USB 1, USB 2, USB 3, USB 4 - Funktionen und Vergleiche

USB-Standards: USB 1, USB 2, USB 3, USB 4 - Funktionen und Vergleiche

Wie jeder erfolgreiche Standard, USB, hat Universal Serial Bus mit der Technologie Schritt gehalten und der Standard wurde aktualisiert, indem USB 1, USB 1.1, USB2, USB3 und dann USB 3.1, USB 3.2 und dann USB 4 angezeigt wurden.

Jeder aufeinanderfolgende USB-Standard hat die Technologie erweitert und die Leistung verbessert und verfeinert.

Angesichts der weit verbreiteten Verwendung von USB ist die Abwärtskompatibilität so weit wie möglich sehr wichtig, zusammen mit einem zukünftigen Upgrade-Pfad.

Manchmal ist es nützlich, USB1 mit USB2 oder USB2 mit USB3 usw. zu vergleichen, um die unterschiedlichen Funktionen und Spezifikationen jeder USB-Version zu betrachten.

USB Implementers Forum

Um sicherzustellen, dass USB ein Industriestandard ist und kein Standard für einen bestimmten Hersteller, wird der USB-Standard vom USB Implementers Forum, USB-IF, entwickelt und gepflegt.

Dies ist eine gemeinnützige Gesellschaft, die von den Unternehmen gegründet wurde, die den USB-Standard entwickelt haben und ihn nun nutzen und weiterentwickeln möchten.

Einige der Mitgliedsunternehmen für USB-IF sind Unternehmen wie Hewlett Packard, Intel, die LSI Corporation, Renesas, Microsoft usw.

Das USB Implementers Forum entwickelt und pflegt die USB-Standards, einschließlich Wireless USB, und führt ein Compliance-Programm durch, um die Qualität von USB-Produkten zu erhalten und die Kompatibilität zwischen Geräten sicherzustellen.

Kabelgebundene USB-Standards

Wenn Sie sich nacheinander die einzelnen USB-Standards ansehen, können Sie die Leistung der einzelnen USB-Standards ermitteln und USB1 mit USB2, USB2 mit USB3 usw. vergleichen.

Es ist auch möglich, die Leistung der verschiedenen Versionen von USB 3 zu überprüfen, die Notation zu verstehen und die Leistung zu vergleichen, z. B. von USB 3.0 (Gen1) mit USB 3.1 (Gen2), und auch zu prüfen, was Superspeed, Superspeed + und das sind wie und wie sie durchführen.

  • USB1.1: Dies war die Originalversion des USB, Universal Serial Bus, und wurde im September 1998 veröffentlicht, nachdem einige Probleme mit der im Januar 1996 veröffentlichten USB 1.0-Spezifikation behoben worden waren. Sie bot eine Master / Slave-Schnittstelle und eine abgestufte Sterntopologie, die in der Lage war Unterstützung von bis zu 127 Geräten und maximal sechs Ebenen oder Hubs. Das Master- oder "Host" -Gerät war normalerweise ein PC, bei dem die Slaves oder "Geräte" über das Kabel verbunden waren.

    Eines der Ziele des USB-Standards war es, die Komplexität innerhalb des Geräts zu minimieren, indem der Host die Verarbeitung durchführen konnte. Dies bedeutete, dass Geräte billig und leicht zugänglich waren.

    Die Datenübertragungsraten von USB 1.1 sind wie folgt definiert:

    • Langsame Geschwindigkeit: 1,5 Mbit / s
    • Vollgas: 12 Mbit / s

    Die Datencodierungsmethode für diese USB-Version ist Unicode.

    Die Kabellänge für USB 1.1 ist auf 5 Meter begrenzt, und die Stromverbrauchsspezifikation ermöglicht es jedem Gerät, bis zu 500 mA zu verbrauchen, obwohl dies während des Startvorgangs auf 100 mA begrenzt ist.

    USB 1.1 erlaubt keine Verlängerungskabel oder die Aufnahme von Durchgangsmonitoren (aufgrund von Zeit- und Leistungsbeschränkungen).

  • USB 2.0: Der USB 2.0-Standard ist eine Entwicklung von USB 1.1, die im April 2000 veröffentlicht wurde. Der Hauptunterschied zu USB 1.1 bestand in der Erhöhung der Datenübertragungsgeschwindigkeit auf eine "High Speed" -Rate von 480 Mbit / s. Es ist jedoch zu beachten, dass Geräte, die mit USB 2.0 gekennzeichnet sind, möglicherweise nicht die volle Übertragungsgeschwindigkeit erreichen können.

    Die Datencodierungsmethode für diese USB-Version ist Unicode.

    Zusätzlich zu den Verbesserungen der Datenfähigkeit wurde bei USB 2 auch die Stromversorgung auf 1,8 A erhöht. Dies ermöglichte USB das Aufladen von Smartphones, die zunehmend schneller aufgeladen wurden, und auch von stromhungrigen Peripheriegeräten wie externen Laufwerken usw. Im Vergleich zu USB 1 führte dies zu einer dringend benötigten Verbesserung der Stromkapazität.

  • USB 3.0: Der USB3-Standard wurde erstmals im September 2007 auf dem Intel Developer Forum vorgestellt. Das Hauptmerkmal ist der sogenannte SuperSpeed-Bus, der einen vierten Übertragungsmodus mit Datenübertragungsraten von 4,8 Gbit / s bietet. Obwohl der USB3-Rohdurchsatz 4 Gbit / s beträgt, werden Datenübertragungsraten von 3,2 Gbit / s, d. H. 0,4 GByte / s mehr nach Protokoll-Overhead, innerhalb des Standards als akzeptabel angesehen. Der Standard ist auch abwärtskompatibel mit USB 2.0.

    Bei der Umstellung auf USB 3 wurde die Datencodierung von Unicode auf 8b / 10b-Codierung geändert.

    Bei USB-Anschlüssen an Computern usw. wird häufig das USB-Symbol mit 'SS' hinzugefügt, d. H. SS USB. SS USB bezeichnet USB 3, d. H. Super Speed ​​USB.

  • USB 3.1: USB 3.1 wird auch als SuperSpeed ​​+ bezeichnet. Die Verwendung von USB 3.1 verdoppelt die Geschwindigkeit der Datenübertragung im Vergleich zu USB 3.0. Es bietet eine Rohdatenübertragung von 10 Gbit / s und reduziert den Leitungscodierungsaufwand auf nur 3%. Dazu wird das Codierungsschema auf 128b / 132b geändert.

    USB 3.1 erhöht auch die Ladefähigkeit auf 20 V, 5 A, und kann gegebenenfalls auf 5 V reduziert werden. Auf diese Weise können Benutzer viel größere Geräte wie Laptops usw. aufladen. All diese Fortschritte bedeuten, dass USB 3.1 im Vergleich zu früheren Versionen eine erhebliche Steigerung der Geschwindigkeit und Funktionalität bietet.

  • USB 3.2: Die nächste USB-Iteration ist USB 3.2. Dies wurde im September 2017 veröffentlicht. Es behält die vorhandenen USB 3.1 SuperSpeed- und SuperSpeed ​​+ -Datenmodi bei, führt jedoch zwei neue SuperSpeed ​​+ -Übertragungsmodi über den USB-C-Anschluss mit Datenraten von 10 und 20 Gbit / s (1,25 und 2,5 GB / s) ein. Die Erhöhung der Bandbreite ist das Ergebnis eines mehrspurigen Betriebs über vorhandene Drähte, die für Flip-Flop-Funktionen des USB-C-Anschlusses vorgesehen waren.

    Ein weiterer wichtiger Aspekt von USB 3.2 war, dass der USB-IF ein neues Benennungsschema für die verschiedenen Varianten einführte, um das Marketing zu vereinfachen. Ob dies jedoch zu Verwirrung geführt hat, ist umstritten. Die USB-IF empfahl, die drei Varianten als 5, 10 und 20 Gbit / s-Übertragungsmodi als SuperSpeed ​​USB 5 Gbit / s (häufig als USB 3.2 Gen 1 bezeichnet), SuperSpeed ​​USB 10 Gbit / s (USB 3.2 Gen 2) und SuperSpeed ​​USB 20 Gbit / s (USB) zu kennzeichnen 3.2 Gen 2x2). Der USB-IF entschied sich für die "2x2" -Notation für die Version mit der höchsten Geschwindigkeit, da der neue Standard die Anzahl der Datenspuren innerhalb eines USB-C-Kabels verdoppelt, um die Übertragungsgeschwindigkeit von 20 Gbit / s zu erreichen.

  • USB 4: Um dem Markt einen Schritt voraus zu sein, hat der USB-IF am 29. August 2019 die USB4-Spezifikation eingeführt. Der neue Standard bietet mehr Flexibilität und Funktionalität. Es basiert auf der Thunderbolt 3-Protokollspezifikation und unterstützt als solches einen Datendurchsatz von bis zu 40 Gbit / s. Es ist kompatibel mit Thunderbolt 3 und auch abwärtskompatibel mit USB 3.2 und USB 2.0.

    USB 4 verwendet den USB-C-Anschluss, da dieser die Geschwindigkeit und den Betriebsmodus von USB 4 berücksichtigen kann. Dies bedeutet, dass jeder, der derzeit USB 3 mit einem USB C-Anschluss hat, die USB 4-Anschlüsse verwenden kann. Um die volle Geschwindigkeit nutzen zu können, müssen USB 4-Anschlüsse und -Geräte vollständig vorhanden sein.

  • Drahtloser USB Das Konzept für drahtloses USB besteht darin, dass es, wie der Name schon sagt, eine drahtlose Verbindung bietet, über die Daten übertragen werden können. Dieser USB-Standard wurde nicht so weit verbreitet übernommen, obwohl der Standard im September 2010 veröffentlicht wurde. Manchmal wird die Abkürzung WUSB verwendet, obwohl die USB-IF die Verwendung dieser Abkürzung nicht fördert.

    Wireless USB verwendet Frequenzen im Bereich von 3,1 bis 10,6 GHz und bietet eine Datenbandbreite von 53 bis 480 Mbit / s über eine Entfernung von bis zu 3 bis 10 Metern. Die verwendete Modulation ist MB-OFDM.

Mit den ständig steigenden Anforderungen an eine schnellere und größere Datenübertragung sowie einem höheren Maß an Komfort und Leistungsfähigkeit hat sich das Konzept für USB weiterentwickelt.

Die heute verfügbaren Funktionen sind im Vergleich zur ersten Standardversion Ende der neunziger Jahre enorm. Seitdem wurde eine Reihe neuer Versionen des USB-Standards eingeführt, die jeweils ein höheres Leistungsniveau bieten.

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