Kako dolg je lahko kabel USB in kakšna je največja dolžina kabla USB?

Kabli USB omogočajo priročen način povezovanja zunanjih naprav in naprav z računalnikom. Vendar dolžina kabla vpliva na kakovost prenosa podatkov in obstaja veliko dejavnikov, ki omejujejo dolžino kabla USB in hitrost prenosa podatkov.

Standardi USB in največje dolžine

Vsi so bili v tem scenariju: napravo USB morate priključiti na računalnik ali kako drugače, vendar ne morete premakniti nobene enote. Brezžične možnosti ni, zato je žična povezava edini način. Vendar so edini kabli USB v vaši hiši ali pisarni vsi omejeni po dolžini. Zakaj? Zakaj so kabli USB omejeni in kako dolgi so lahko?

No, dobršen del tega se nanaša na Forum implementatorjev USB (USB-IF), skupino, ki je odgovorna za definiranje in implementacijo standardov USB po vsem svetu. Morda bi pričakovali, da bo imela vsaka generacija USB boljše hitrosti prenosa podatkov na daljše razdalje, vendar je ravno nasprotno. Daljši kot je kabel USB, večja je verjetnost poslabšanja signala.

Forum izvajalcev USB (USB-IF) je določil največje dolžine kablov za različne standarde USB:

Na splošno se je največja dolžina kabla zmanjšala, ko se je USB razvil do hitrejših najvišjih podatkovnih hitrosti, od nizke hitrosti (1,5 Mbps) v USB 1.0 do današnjih hitrih 80/120 Gbps USB4. To je predvsem povezano z ohranjanjem celovitosti signala pri vedno višjih hitrostih. Tudi vi boste morali razmislite, katero vrsto kabla USB uporabiti.

Dejavniki, ki omejujejo dolžino kabla USB

Več tehničnih dejavnikov omejuje dolžino kabla USB:

• Poslabšanje signala: Vsi kabli delujejo kot nizkopasovni filtri, ki dušijo visokofrekvenčne komponente signala. Pri hitrostih USB 3.x signali vsebujejo visokofrekvenčne komponente do nekaj GHz, ki se na razdalji oslabijo. To izkrivljanje se kaže kot motnje, podatkovne napake in nižje največje hitrosti prenosa podatkov.
• Motnje signala: Daljši kabli so bolj dovzetni za elektromagnetne motnje, saj delujejo kot antene, ki zajamejo hrup bližnjih komponent. To pokvari in popači signal USB. Ustrezna zaščita lahko pomaga ublažiti to težavo.
• Dostava moči: Tanki kabli USB imajo določen upor na enoto dolžine. Na dolgih razdaljah ta upor kabla povzroči izmerljiv padec napetosti zaradi visokega prenosa moči prek kablov USB-C. To vpliva na stalen pretok električne energije do povezanih naprav.
• Časovna razporeditev: Zakasnitve pri širjenju v kablih pomenijo, da lahko časovni razpored signalov USB zaniha in trepeta v primerjavi z njihovim virom. To popači vzorce oči signala in obnovitev ure, kar lahko povzroči napake v podatkih ali neuspešno rokovanje naprave.

Glede na zgornje dejavnike se je USB-IF ustalil na treh do petih metrih za počasnejše standarde hitrosti, medtem ko so najhitrejši signali SuperSpeed ​​namenjeni samo za kabelske proge enega metra, da se zagotovi izvedba.

Uporaba daljših kablov USB

Medtem ko specifikacije USB zagotavljajo priporočene največje dolžine, je še vedno mogoče uporabiti daljše kable USB in obstajajo več načinov za podaljšanje dolžine kabla USB (ali razdalje, ki jo morajo signal ali podatki prepotovati z več kabli).

Naprave z nizko hitrostjo (USB 1.x) lahko na primer delujejo normalno na daljših kablih zaradi počasne hitrosti signala 1,5 Mb/s. To ni samoumevno in je povezano s kakovostjo kabla in drugimi dejavniki, vendar se lahko zgodi. Potem imate aktivne kable z vgrajenimi repetitorji, ki lahko regenerirajo in obnovijo USB signal na dolžinah do 15-20 metrov. Spodaj je na voljo več informacij o aktivnih kablih USB, morda pa jih boste morda želeli razmisliti kako hiter je USB-C.

Če en kabel USB ne doseže mesta, kjer ga potrebujete, in nimate možnosti uporabe aktivnega kabla USB, lahko uporabite podaljšek USB. Podaljški USB razdelijo povezavo na dva segmenta kabla z ojačevalnikom med njimi, da povečajo in obnovijo signal. To lahko omogoči tek 10 metrov ali več, odvisno od kakovosti izdelka, vendar boste morda potrebovali več podaljškov ali relejev za pokrivanje večjih razdalj. Zvezdišča USB lahko uporabite tudi kot vmesne repetitorje za večsegmentne povezave. Zvezdišče regenerira signal, kar omogoča daljše celotne kable.

Vendar pa obstajajo tudi drugi pomisleki, ko gre za uporabo daljših kablov USB.

»Premium« kabel USB z ustreznim ujemanjem impedance, oklopom in debelejšimi električnimi vodniki bo bolje ohranil celovitost signala na daljših razdaljah. Druga možnost je, da kabli USB z optičnimi vlakni za prenos podatkov uporabljajo svetlobo namesto električnih signalov. To odstrani omejitve dolžine, vendar zahteva adapterje za povezavo z napravami, ki so dražji.

Ali bi morali uporabiti aktivni kabel USB?

Aktivni kabli USB so ena od možnosti za razširitev povezav USB prek standardne dolžine kabla. Aktivni kabel USB bo stal več kot običajni (pasivni) kabel, ker ima dodatne komponente, ki pomagajo okrepiti in vzdrževati signal.

Običajno bo aktivni kabel USB vseboval repetitor signala, ki omogoča, da signal potuje dlje brez poslabšanja. Vendar aktivni kabel USB potrebuje vir napajanja. To običajno črpa iz gostiteljske naprave (kot je vaš računalnik), lahko pa prihaja tudi iz električne vtičnice z adapterjem USB ali podobnim.

Aktivni kabli USB se pogosteje uporabljajo z novejšimi specifikacijami USB, kot je USB 3.x, da se zagotovi največji pretok podatkov na večjih razdaljah. Pri tem lahko kakovosten aktivni USB kabel zanesljivo prenaša podatke do 20 metrov.

Morebitne težave z dolgimi kabli USB

Čeprav je USB zagotovo prilagodljiv, ima vsak kabel svoje kompromise glede zmogljivosti. Razumevanje učinkov dolžine kabla pomaga pri razlagi težav in sprejemanju ozaveščenih odločitev pri nakupu in povezovanju naprav USB.

Uporaba daljšega kabla USB je pogosto izvedljiva možnost, vendar lahko naletite na nekaj težav.

Težave s hitrostjo prenosa podatkov in zmogljivostjo so najpogostejše težave, povezane z dolgimi kabli USB. Na primer, trimetrski kabel USB 3.2 Gen 2x2 lahko zanesljivo podpira samo 10 Gbps, medtem ko boste skoraj zagotovo imeli težave s hitrostjo prenosa podatkov s kablom USB4, daljšim od enega metra (in ne, USB4 in USB-C nista ista stvar!).

Glede na dolžino kabla USB in specifikacijo USB boste morda našli določene naprave in storitve ne delujejo tako, kot bi morale, medtem ko lahko pasovne širine zaradi popravljanja napak tudi ovirajo izvedba.

Obstaja tudi vprašanje dobave energije prek USB-ja. Preprosto povedano, nekatere naprave sploh ne bodo delovale, če je kabel USB predolg in ne črpa potrebne energije iz gostiteljske naprave.

Za delo uporabite kabel USB prave dolžine

Ko poznate največjo dolžino kabla USB, lahko bolje načrtujete ureditev strojne opreme, ne da bi kupovali releje, aktivne kable USB, zvezdišča USB ali kaj drugega. Kljub temu so časi, ko je uporaba dolgega kabla USB neizogibna, vendar boste vsaj vedeli, kako daleč ga lahko potisnete brez izgube signala ali podatkov.