نگاهی به فناوری پورت‌های USB

مشخصات و حداکثر طول کابل‌ها

اگر چه استاندارد USB2.0 طول مجاز کابل را از سه متر (در USB1.1) به پنج متر افزایش داد اما USB3.0 با پسرفتی عجیب دوباره طول کابل را به سه متر کاهش داده است. اما اگر سه متر طول نمی‌تواند پاسخگوی نیاز‌های شما باشد، USB3.0 گزینه‌های دیگری را نیز در اختیار شما قرار داده است. یکی از مقرون به صرفه‌ترین گزینه‌ها استفاده از هاب‌های USB3.0 است. می‌توانید با اتصال حداکثر پنج هاب به یکدیگر حداکثر طول را به هجده متر افزایش دهید. درست مانند USB2.0 برای USB3.0 نیز دو نوع هاب در دسترس هستند. هاب‌هایی با مدار تغذیه مجزا و هاب‌هایی که از توان فراهم‌شده توسط پورت USB3.0 استفاده می‌کنند. اگر می‌خواهید از ابزارهایی استفاده کنید که مصرف توان بالایی دارند یا اگر قصد دارید بیش از یک ابزار را به هاب متصل کنید، توصیه می‌شود از هاب‌هایی با منبع‌تغذیه جداگانه استفاده کنید. علاوه بر گزینه بالا، قادر خواهید بود طول کابل‌ها را با توسعه‌دهنده‌هایی که از کابل‌های CAT5 استفاده می‌کنند یا استفاده از تکرار‌کننده‌ها در مسیر افزایش دهید. در نهایت، نوع خاصی از کابل‌های USB3.0 نیز به بازار عرضه شده‌اند که دارای طول حداکثر شش متر هستند. این کابل‌ها از مدارهای خاصی برای افزایش طول کابل استفاده می‌کنند. وب‌سایت USB-IF (نهاد ناظر بر استاندارد USB) پیشنهاد کرده، برای افزایش طول به بیش از سی متر از پل‌های USB استفاده شود. اما در نهایت به دلیل مشکلات مربوط در زمانبندی سیگنال‌ها، این وب‌سایت هیچ تضمینی برای سلامت داده‌های منتقل‌شده به این روش نداده است.
برخلاف سه نسل قبلی USB که همگی از کابل‌های یکسانی با چهار سیم و یک روکش فلزی محافظ استفاده می‌کردند، USB3.0 از کابلی با ده سیم و یک روکش فلزی محافظ استفاده می‌کند. همان‌طور که گفته شد، کابل‌هایی که هم‌اکنون برای اتصال ابزارها به پورت‌های USB1.1 و USB2.0 استفاده می‌شوند، شامل چهار سیم هستند. از این چهار سیم، دو سیم برای انتقال توان به کار می‌رود و دو سیم دیگر که یک زوج سیم مسی به‌هم تابیده بدون حفاظ را تشکیل می‌دهند، وظیفه انتقال داده را بر عهده دارد. در نهایت نیز یک روکش فلزی برای سد کردن تداخل‌های الکترومغناطیسی این چهار سیم را پوشش می‌دهد. کابل‌های USB3.0 شامل ده سیم هستند که مانند کابل‌های USB2.0 دوتای آن‌ها برای انتقال توان استفاده می‌شوند. دو سیم دیگر نیز که یک جفت سیم مسی به‌هم تابیده بدون حفاظ هستند، وظیفه حفظ سازگاری با ابزارهای قدیمی‌تر را بر عهده داشته و در حقیقت امکان استفاده از کابل‌های جدید به همراه پورت‌های قدیمی‌تر توسط آن‌ها فراهم می‌شود. به غیر از این چهار سیم، دو سری سه‌تایی سیم برای تأمین امکان برقراری اتصال در سرعت‌های بالا در این مجموعه قرار گرفته‌اند. این دو مجموعه سیم، اتصال پرسرعت با پورت‌های USB3.0 را برقرار می‌کنند. هر یک از این مجموعه سه سیم شامل دو سیم به‌هم تابیده مسی برای انتقال داده و یک سیم تخلیه برای از میان بردن تداخل‌های الکترومغناطیسی است. با استفاده از این شش سیم می‌توان داده‌ها را با سرعت بسیار بالا و به صورت دوجهته همزمان انتقال داد.

توان

هنگام معرفی اولین نسل، یکی از مهم‌ترین مزایایی که پورت USB در مقایسه با پورت‌های سریال و موازی داشت، تأمین توان برای ابزارهایی بود که از این پورت استفاده می‌کردند. کافیست ابزار خود را به پورت USB متصل کنید، خود پورت توان موردنیاز برای استفاده از ابزار را تأمین خواهد کرد. البته ابزارهایی که مصرف توان بالایی دارند، مانند چاپگرها، می‌توانند از منابع تغذیه خارجی مخصوص به خود استفاده کنند. پورت USB2.0 این امکان را به ابزارهای کم‌مصرف‌تر می‌دهد تا حداکثر پانصد میلی‌آمپر ساعت توان را از پورت دریافت کنند. این مسئله کمک می‌کند، ابزارهایی همچون وب‌کم، ماوس، صفحه‌کلید و سایر ابزارهای مشابه را بی‌نیاز از منابع تغذیه خارجی طراحی کرد. با توجه به نیاز ابزارهای جدید به توان بیشتر برای راه‌اندازی و همچنین افزایش تعداد و تنوع ابزارهایی که از این پورت استفاده خواهند کرد، طراحان USB3.0 تصمیم گرفته‌اند تا توان در دسترس از طریق این پورت را از پانصد میلی‌آمپر به نهصد میلی‌آمپر افزایش دهند. توان در دسترس برای ابزارها در حالت بیکاری و ابزارهایی که برای دریافت توان از پورت پیکر‌بندی نشده‌اند نیز از حداکثر 100 میلی‌آمپر به 150 میلی‌آمپر افزایش یافته است. در نهایت، در حالت غیرفعال پورت USB3.0 درست مانند USB2.0 تنها 2/5 میلی‌آمپر ساعت توان مصرف می‌کند که مقداری ناچیز است.

اتصال‌دهنده‌ها

به دلیل نیاز USB3.0 به سیم‌های بیشتر این استاندارد تعدادی اتصال‌دهنده جدید را معرفی کرده است که برخی از آن‌ها با اتصال‌دهنده‌های قدیمی USB سازگاری دارند و برخی دیگر به پورت‌هایی با طراحی فیزیکی جدید نیاز دارند. پراستفاده‌ترین اتصال‌دهنده USB اتصال‌دهنده نوع A است که از نظر ظاهری بدون تغییر مانده است. یعنی امکان اتصال کابل‌های جدید USB3.0 با اتصال‌دهنده نوع A به پورت‌های USB2.0 مشابه وجود دارد. البته پنج پین جدید به این اتصال‌دهنده اضافه شده‌اند که مخصوص انتقال داده در حالت Super Speed هستند. در صورت اتصال این کابل به پورت‌های USB3.0 تمامی پین‌ها متصل شده و امکان انتقال‌داده‌ها با بالاترین سرعت، امکان‌پذیر خواهد بود. گروه توسعه‌دهنده USB3.0 پیشنهاد کرده‌است، برای متمایز کردن اتصال‌دهنده‌های جدید از قدیمی‌ها، از رنگ آبی استفاده شود. اگر چه اتصال‌دهنده نوع A از نظر ظاهری بدون تغییر مانده اما اتصال‌دهنده نوع B دچار تغییراتی شده است. در این اتصال‌دهنده، پنج اتصال موردنیاز برای حالت Suber Speed در قسمت بالا قرار گرفته‌اند. اگر چه کابران می‌توانند که هر دو نوع کابل جدید و قدیمی با اتصال‌دهنده نوع B را به پورت USB3.0 متصل کنند اما امکان اتصال کابل‌های جدید USB3.0 به اتصال‌دهنده‌های قدیمی‌تر USB2.0 وجود نخواهد داشت. نوع دیگری از میکرو اتصال‌دهنده‌ها در دسترس هستند که از طراحی کاملاً جدید و پیچیده‌ای استفاده می‌کنند. این اتصال‌دهنده‌ها اتصال‌های مربوط به USB2.0 و USB3.0 را از یکدیگر جدا کرده‌اند. به دلیل این طراحی جدید، هیچ سازگاری فیزیکی بین اتصال‌دهنده‌های میکرو USB و میکرو USB3.0 وجود ندارد. در جدول زیر تمام اتصال‌دهنده‌ها با امکان سازگاری آن‌ها معرفی شده‌اند.

جدول 2

در مجموع، USB با عرضه این نسخه جدید موفقیت بزرگی را به دست آورده است. بهبود‌هایی همچون افزایش سرعت تا ده برابر و افزایش توان در دسترس تا بیش از هشتاد درصد به تنهایی قادر هستند تا موفقیت USB3.0 را در آینده نزدیک تضمین کنند. البته ممکن است کاملاً به این صورت نباشد. طراحی‌های اولیه اینتل برای USB3.0 استفاده از فیبرهای نوری را پیش‌بینی کرده بود. البته نسخه نهایی USB سرانجام فیبرهای نوری را جایگزین کابل‌های مسی خواهد کرد اما اینتل در حال حاضر تصمیم گرفته، روی طراحی‌های مخصوص به خودش که با نام Light Peak نیز شناخته می‌شوند، کار کند. این گذرگاه ممکن است اوایل سال آینده میلادی و به همراه محصولات جدید اپل در دسترس قرار بگیرد. حتی پیش از آن‌که اینتل به پشتیبانی از USB3.0 را در چیپ‌ست‌های خود آغاز کرده باشد.
اینتل وعده داده است، Light Peak در آغاز کار سرعتی دو برابر USB3.0 خواهد داشت و سرعت آن همزمان با بلوغ این پلتفرم جدید حتی تا بیست برابر نیز قابل افزایش است. به جز این، کابل‌های light Peak تا صد متر طول خواهند داشت و نازک‌تر و سبک‌تر از کابل‌های USB3.0 نیز خواهند بود.
آیا Light Peak قادر خواهد بود تا راه خود را باز کند یا خیر؟ پاسخ به‌طور حتم مثبت است و با این شرایط خواهد توانست USB3.0 را به راحتی از میدان به در کند. پس بهتر است در حال حاضر، روی آینده موفق USB3.0 شرط‌بندی نکنید. اما اگر چه نمی‌توان انتظار داشت USB3.0 به اندازه برادر بزرگ‌تر خود USB2.0 موفق باشد اما می‌توان پیش‌بینی کرد که این پورت برای مدت‌ها پاسخگوی نیاز فزاینده ابزارهای جانبی به سرعت‌های بالاتر و پهنای باند بیشتر خواهد بود.