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USB全系再更名,USB4 v2.0规范命名为USB 80Gbps


10月18日,USB-IF协会宣布正式推出USB44??v2.0规范,得益于PAM3信号编码机制的全新物理层架构,该规范通过USB?Type-C??线缆与连接器实现了最高80?Gbps(10GB/s)的数据传输速率。

根据官方介绍,此前发布的USB4标准是基于雷电3技术开发而来,最大数据传输速率为40Gbps,更新后的USB4?v2.0版规范让数据传输性能翻番,为USB?Type-C生态系统提供更高性能的支持。新协议将支持更高性能的USB?3.2、DisplayPort(2.0)、PCI?Express(PCIe)数据通道,并充分利用更高的可用带宽。可为高性能显示器(DP?2.0、USB4?2.0)、存储、集线器/扩展坞等设备提供更高的带宽速率。?

由于采用全新物理层架构,USB4?v2.0不仅能够支持80Gbps传输速率,同时还能让无源USB-C线缆支持40Gbps速率。协议同时更新数据与显示协议,更好地利用80Gbps的带宽,让USB?3.2数据通道超20Gbps,添加对最新DisplayPort(2.0)和PCIe(5.0)规范的支持。

此外,USB-C及PD供电规范也得到了更新,以支持这种更高水平的数据传输效能。

USB4?v2.0规范完全兼容最新的DisplayPort?2.1,在不需要压缩的情况下,支持240Hz刷新率的4K显示器,并为其供电。USB4?v2.0还可以配置为非对称编码异步传输模式,意思是利用3Tx+1Rx的非对称模式,主机可以输出120?Gbps,从设备返回主机为40?Gbps,支持DisplayPort?2.0/2.1最高规格的UHBR20。

全新的命名规范,更晕了

USB-IF协会还发布了USB4?v2.0规范的正式名字和标识,将淡化版本号,以传输速率与供电功率为重点,称为USB?80Gbps。

根据之前USB-IF协会更新的USB的命名和标识,原有的USB4改为USB?40Gbps;USB?3.2?Gen2x2改为USB?20Gbps;USB?3.1?Gen2、USB?3.2?Gen2将统一为USB?10Gbps;USB?3.0、USB?3.1?Gen1、USB?3.2?Gen?1则统一为USB?5Gbps。

更古老的USB?2.0、USB?1.0保持不变,因为它们的速度太慢了,还停留在Mbps数量级。如果改叫USB?480Mbps,不但麻烦还容易引起误会。

如果符合USB?Power?Delivery(USB-PD)3.1标准的线缆,可提供60W或240W功率,将表明对应的瓦数。USB充电器也会有标志,分为100W和240W。

从USB?1.0、1.1、USB?2.0?Full?/?High?Speed、USB?3到USB4(取消空格),USB通信协议的相关标准给消费者的印象就是一个字——乱。

许多新USB技术标准推出后,USB-IF又会把老标准也改个命,在命名规则上还有故意误导消费者的嫌疑。举例来说,在2000年发布USB?2.0标准时,USB-IF曾经将老旧的USB?1.0命名为USB?2.0?Low-Speed,将USB?1.1命名为USB?2.0?Full-Speed,而正在的USB?2.0则被命名为USB?2.0?High-Speed。

要知道,USB?1.0的传输速率只有1.5Mbps(0.18MB/s),USB?1.1的传输速率只有12Mbps(1.5MB/s),而USB?2.0的理论传输速率应该为480Mbps(60MB/s)。传输速率天差地别的三项接口标准,居然同样被命名为“USB?2.0”,就问你晕不晕。

USB?3.x年代就更过分了,USB-IF两度为标准改名。先是将USB?3.0的迭代命名为USB?3.1?Gen2,让配备了USB?3.0接口的设备直接升级为USB?3.1?Gen1。次年九月,USB-IF带来了全新的USB?3.2接口标准,将最新迭代标准命名为USB?3.2?Gen2x2,并将USB?3.0、USB?3.1全部纳入了USB3.2?的序列,改名叫做?USB3.2?Gen1、USB3.2?Gen2。这样一来,很多只配备了USB?3.0接口的电脑、存储外设,只需修改一下产品的注释,就支持“最新的USB?3.2接口”了。

2019年9月,USB4正式发布,但似乎依然无法摆脱命名混乱的问题,普通消费者也难以分辨代际之间的变化。与雷电3类似,USB?4拥有着USB4?20Gbps和USB4?40Gbps两个版本,最高带宽分别可以达到20Gbps/40Gbps,消费者需认清楚USB4?40Gbps才是满血接口。

而它的下一代,不叫USB?4.1,也不是USB?4.0?Gen2,更不是USB?5.0?。USB4??Version?2.0这个命名和以往完全没有关联,让本来命名简单的USB4再次复杂起来。

线缆连接器电气特性方面的要求

?USB-IF也同步发布USB4?Spec?v2.0、USB?Power?Delivery?r3.1?v1.6以及USB?Type-C??Cable?and?Connector?Specification?2.2等新logos。新接口下的包装标识、接口标识、数据线标识如下图:

在新版USB?Type-C??Cable?and?Connector?Specification?2.2规范中,相对于Type-C连接器和被动式线缆来说没有太大的改变,新版规范加入了USB4?Gen4的说明。USB4?Gen4被动式线缆在电气上等同于?USB4?Gen3?被动式线缆。对于?USB4?Gen4?的主动式线缆,请参阅下图表格了解?USB4?Gen3?和?Gen4?的电气特性要求。

以80Gbps的理论值来算,使用USB4?v2.0接口进行数据传输理论传输速度最高可达10GB/s,也就是说复制1TB的数据文件只要不到两分钟就行。当然,这是在使用“新设计的USB?Type-C有源线缆”达到的数据,如果使用普通USB线缆,则速度会减半到40Gbps(也就是相当于雷电4/USB4水平)。

所谓有源线缆,指的是内置信号放大器、采用光导纤维的线缆。与传统的无源铜芯线相比,有源光纤线可以做到更长、更轻、更细,在抗干扰和衰减性能上也要更胜一筹。但与此同时,额外增加的激光器和驱动芯片使其成本相较于普通线缆会高出不少,价格可能高达数百元。

USB4光纤线(图自:波克夏科技)

所以想要体验新版本极速感的小伙伴,还得记得去买根专用的线。

USB?80Gbps更新后规格标准三大亮点:

(一)现行的40Gbps?USB?Type-C被动式线缆与新定义的?80Gbps?USB?Type-C主动式线缆使用基于PAM3信号编码的全新物理层架构,以实现高达80Gbps的传输速度。

对于某些应用(例如连接到USB4的超高效能显示器),USB?Type-C可以提供选择性的传输速度非对称功能,以在一个方向上提供高达120Gbps的速率,同时在另一个方向上保持40Gbps。

(二)更新数据和显示协议,以更好地利用可用带宽的增加。

USB数据架构使用增强型高速USB数据信道,可超过20Gbps传输效能。

同时与DisplayPort??2.1版本和PCI?Express??4版本维持兼容性

(三)向下兼容先前所有的USB版本。

识别经过认证的USB?80Gbps标准和线缆的指南将遵循最新统一的USB-IF品牌和营销计划。在此提醒,USB?正式名称和技术术语是不适用于向最终消费者描述?USB?功能时使用。

USB-IF董事会主席兼首席执行官Brad?Saunders表示:“对于工程师来说,USB4是由其多协议信道定义的,该信道在架构上使其与前代产品USB?3.2和USB?2.0不同。”“此更新的技术规范扩展了USB4速度和数据协议效能,使制造商能够开发出除了现有的USB?40Gbps和USB?20Gbps之外,还可以向终端使用者提供USB?80Gbps的产品。”

不过标准发布后,全面普及恐怕还要等一段时间。Brad?Saunders曾表示,厂商适配接口标准的产品开发周期是12至18个月,即在2024年前我们几乎不可能看到USB4?v2.0的产品上市;另一方面,有源线缆的价格之昂贵,也会在一定程度上阻碍这项接口标准的普及。

USB-IF计划在11月举办的USB?DecDays上正式发布USB4?2.0新规范,目前在其官网已经放出了40M压缩文件包供大家下载。下载链接:https://www.usb.org/document-library/usb4r-specification-v20

附录:历代USB版本

责编:Luffy

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