Cik garš var būt USB kabelis un kāds ir maksimālais USB kabeļa garums?

USB kabeļi nodrošina ērtu veidu, kā savienot perifērijas ierīces un ierīces ar datoru. Tomēr kabeļa garums ietekmē datu pārraides kvalitāti, un ir daudzi faktori, kas ierobežo USB kabeļa garumu un datu pārraides ātrumu.

USB standarti un maksimālie garumi

Ikvienam ir bijis šāds scenārijs: datoram ir jāpievieno USB ierīce vai citādi, taču jūs nevarat pārvietot nevienu ierīci. Bezvadu iespējas nav, tāpēc vadu savienojums ir vienīgais veids. Tomēr vienīgie USB kabeļi jūsu mājā vai birojā ir ierobežoti. Kāpēc ir tā, ka? Kāpēc USB kabeļi ir ierobežoti, un cik ilgi tie var būt?

Liela daļa no tā ir saistīta ar USB ieviesēju forumu (USB-IF), grupu, kas ir atbildīga par USB standartu noteikšanu un ieviešanu visā pasaulē. Jūs varētu sagaidīt, ka katrai USB paaudzei būs labāki datu pārraides ātrumi lielākos attālumos, taču tas ir pretējs. Jo garāks USB kabelis, jo lielāka iespējamība, ka signāls pasliktināsies.

USB ieviesēju forums (USB-IF) ir definējis maksimālo kabeļu garumu dažādiem USB standartiem:

Kopumā, tā kā USB ir attīstījies līdz ātrākam maksimālajam datu pārraides ātrumam, sākot no maza ātruma (1,5 Mbps) USB 1.0 līdz pat USB4 ātrajam 80/120 Gbps, maksimālais kabeļa garums ir samazinājies. Tas galvenokārt ir saistīts ar signāla integritātes saglabāšanu arvien lielākā ātrumā. Jums arī vajadzēs apsveriet, kādu USB kabeļa veidu izmantot.

Faktori, kas ierobežo USB kabeļa garumu

USB kabeļa garumu ierobežo vairāki tehniski faktori:

• Signāla degradācija: Visi kabeļi darbojas kā zemas caurlaidības filtri, vājinot augstākas frekvences signāla komponentus. Izmantojot USB 3.x ātrumu, signāli satur augstfrekvences komponentus līdz pat vairākiem GHz, kas attāluma laikā tiek vājināti. Šie kropļojumi izpaužas kā traucējumi, datu kļūdas un zemāks maksimālais datu pārraides ātrums.
• Signāla traucējumi: Garāki kabeļi ir jutīgāki pret elektromagnētiskiem traucējumiem, darbojoties kā antenas, kas uztver blakus esošo komponentu troksni. Tas sabojā un izkropļo USB signālu. Pareiza ekranēšana var palīdzēt mazināt šo problēmu.
• Strāvas piegāde: Plānajiem USB kabeļiem ir noteikta pretestība uz garuma vienību. Lielos attālumos šī kabeļa pretestība izraisa izmērāmu sprieguma kritumu, pateicoties lielai jaudas piegādei, kas iespējama, izmantojot USB-C kabeļus. Tas ietekmē vienmērīgu jaudas plūsmu pievienotajām ierīcēm.
• Laiks: Kabeļu izplatīšanās aizkave nozīmē, ka USB signālu laiks var novirzīties un nervozēt salīdzinājumā ar to avotu. Tas izkropļo signāla acu modeļus un pulksteņa atkopšanu, iespējams, izraisot datu kļūdas vai neveiksmīgus ierīces rokasspiedienus.

Ņemot vērā iepriekš minētos faktorus, USB-IF iestatīja trīs līdz piecus metrus lēnāka ātruma standartiem, savukārt ātrākie SuperSpeed ​​signāli ir paredzēti tikai viena metra kabeļa garumam, lai nodrošinātu sniegumu.

Izmantojot garākus USB kabeļus

Lai gan USB specifikācijas nodrošina ieteicamo maksimālo garumu, joprojām var izmantot garākus USB kabeļus, un tādi ir vairāki veidi, kā pagarināt USB kabeļa garumu (vai attālumu, kas jānobrauc signālam vai datiem, izmantojot vairākus kabeļi).

Piemēram, maza ātruma ierīces (USB 1.x) var normāli darboties ar garākiem kabeļiem lēnā 1,5 Mb/s signāla ātruma dēļ. Tas nav noteikts un ir saistīts ar kabeļa kvalitāti un citiem faktoriem, taču tas var notikt. Pēc tam jums ir aktīvi kabeļi ar iebūvētiem atkārtotājiem, kas var atjaunot un atjaunot USB signālu garumā līdz 15-20 metriem. Tālāk ir sniegta plašāka informācija par aktīvajiem USB kabeļiem, taču, iespējams, vēlēsities arī to apsvērt cik ātrs ir USB-C.

Ja viens USB kabelis nevar sasniegt vajadzīgo vietu un jums nav iespējas izmantot aktīvo USB kabeli, varat izmantot USB pagarinātāju. USB paplašinātāji sadala savienojumu divos kabeļa segmentos ar pastiprinātāju starp tiem, lai uzlabotu un atjaunotu signālu. Tas var nodrošināt 10 metru vai vairāk skrējienu atkarībā no produkta kvalitātes, taču, lai veiktu lielākus attālumus, var būt nepieciešami vairāki pagarinātāji vai releji. Varat arī izmantot USB centrmezglus kā viduspunkta atkārtotājus vairāku segmentu savienojumiem. Centrmezgls atjauno signālu, nodrošinot ilgāku kopējo kabeļa darbību.

Tomēr ir arī citi apsvērumi, ja runa ir par garāku USB kabeļu izmantošanu.

"Premium" USB kabelis ar pareizu pretestības saskaņošanu, ekranējumu un biezākiem strāvas vadītājiem labāk saglabās signāla integritāti lielākos attālumos. Alternatīvi, optiskās šķiedras USB kabeļi izmanto gaismu, lai pārraidītu datus, nevis elektriskos signālus. Tādējādi tiek novērsti garuma ierobežojumi, taču, lai izveidotu savienojumu ar ierīcēm, ir nepieciešami adapteri, kas maksā vairāk.

Vai jums vajadzētu izmantot aktīvo USB kabeli?

Aktīvie USB kabeļi ir viena no iespējām USB savienojumu pagarināšanai, pārsniedzot standarta kabeļa garumu. Aktīvs USB kabelis maksās vairāk nekā parasts (pasīvs) kabelis, jo tam ir pievienoti papildu komponenti, kas palīdz uzlabot un uzturēt signālu.

Parasti aktīvajā USB kabelī ir signāla atkārtotājs, kas ļauj signālam pārvietoties tālāk, nepasliktinot. Tomēr aktīvam USB kabelim ir nepieciešams strāvas avots. Tas parasti tiek iegūts no resursdatora ierīces (piemēram, datora), bet var nākt arī no strāvas kontaktligzdas ar USB adaptera spraudni vai līdzīgu.

Aktīvie USB kabeļi biežāk tiek izmantoti ar jaunākām USB specifikācijām, piemēram, USB 3.x, lai nodrošinātu maksimālu datu caurlaidspēju lielākos attālumos. Tādējādi labas kvalitātes aktīvais USB kabelis var droši pārsūtīt datus līdz pat 20 metriem.

Iespējamās problēmas ar gariem USB kabeļiem

Lai gan USB noteikti ir elastīgs, katram kabelim ir veiktspējas kompromisi. Kabeļa garuma efektu izpratne palīdz izskaidrot problēmas un izdarīt apzinātu izvēli, iegādājoties un pievienojot USB ierīces.

Garāka USB kabeļa izmantošana bieži vien ir piemērota iespēja, taču var rasties dažas problēmas.

Datu ātruma un veiktspējas problēmas ir visizplatītākās problēmas, kas saistītas ar gariem USB kabeļiem. Piemēram, trīs metrus garš USB 3.2 Gen 2x2 kabelis var droši atbalstīt tikai 10 Gb/s, savukārt ar USB4 kabeli, kas ir garāks par vienu metru, gandrīz noteikti radīsies problēmas ar datu pārraides ātrumu (un nē, USB4 un USB-C nav viens un tas pats!).

Atkarībā no USB kabeļa garuma un USB specifikācijas jūs varat atrast noteiktas ierīces un pakalpojumi nedarbojas, kā vajadzētu, savukārt kļūdu labošanas radītais joslas platums var arī traucēt sniegumu.

Ir arī jautājums par strāvas padevi, izmantojot USB. Vienkārši sakot, dažas ierīces nedarbosies vispār, ja USB kabelis ir pārāk garš un nesaņem nepieciešamo jaudu no resursdatora ierīces.

Darbam izmantojiet pareizā garuma USB kabeli

Kad zināt maksimālo USB kabeļa garumu, varat labāk plānot aparatūras izkārtojumus, nepērkot relejus, aktīvos USB kabeļus, USB centrmezglus vai citus. Tomēr ir gadījumi, kad gara USB kabeļa izmantošana ir neizbēgama, taču jūs vismaz zināt, cik tālu varat to nospiest, neciešot signālu vai datu zudumus.