Kiek gali būti USB kabelis ir koks yra maksimalus USB kabelio ilgis?

USB laidai yra patogus būdas prijungti išorinius įrenginius ir įrenginius prie kompiuterio. Tačiau kabelio ilgis turi įtakos duomenų perdavimo kokybei, todėl yra daug veiksnių, ribojančių USB kabelio ilgį ir duomenų perdavimo spartą.

USB standartai ir maksimalus ilgis

Kiekvienas susidūrė su šiuo scenarijumi: turite prijungti USB įrenginį prie kompiuterio ar kitaip, tačiau negalite perkelti nė vieno įrenginio. Nėra belaidžio ryšio galimybės, todėl laidinis ryšys yra vienintelis būdas. Tačiau vieninteliai USB laidai jūsų namuose ar biure yra riboto ilgio. Kodėl taip? Kodėl USB laidai yra riboti ir kiek jie gali būti ilgi?

Didelė to dalis tenka USB įgyvendintojų forumui (USB-IF), grupei, atsakingai už USB standartų apibrėžimą ir įgyvendinimą visame pasaulyje. Galite tikėtis, kad kiekviena USB karta turės didesnį duomenų perdavimo spartą ilgesniais atstumais, tačiau yra priešingai. Kuo ilgesnis USB laidas, tuo didesnė tikimybė, kad signalas pablogės.

USB įgyvendintojų forumas (USB-IF) nustatė maksimalų skirtingų USB standartų kabelių ilgį:

Apskritai, USB tobulėjant iki greitesnių maksimalių duomenų perdavimo spartų, nuo mažo greičio (1,5 Mbps) USB 1.0 iki greito USB4 80/120 Gbps šiandien, maksimalus kabelio ilgis sumažėjo. Tai visų pirma susiję su signalo vientisumo palaikymu vis didesniu greičiu. Jūs taip pat turėsite apsvarstykite, kokio tipo USB kabelį naudoti.

Veiksniai, ribojantys USB laido ilgį

Keli techniniai veiksniai riboja USB kabelio ilgį:

• Signalo pablogėjimas: Visi kabeliai veikia kaip žemų dažnių filtrai, slopinantys aukštesnio dažnio signalo komponentus. Esant USB 3.x greičiui, signaluose yra aukšto dažnio komponentų iki kelių GHz, kurie slopinami per atstumą. Šis iškraipymas pasireiškia trukdžiais, duomenų klaidomis ir mažesniu maksimaliu duomenų perdavimo greičiu.
• Signalo trukdžiai: Ilgesni kabeliai yra jautresni elektromagnetiniams trikdžiams, veikia kaip antenos, kurios sugeria triukšmą iš netoliese esančių komponentų. Tai sugadina ir iškraipo USB signalą. Tinkamas ekranavimas gali padėti sumažinti šią problemą.
• Maitinimo tiekimas: Ploni USB kabeliai turi tam tikrą varžą vienam ilgio vienetui. Dideliais atstumais šis kabelio pasipriešinimas sukelia išmatuojamą įtampos kritimą dėl didelio galios tiekimo per USB-C kabelius. Tai turi įtakos pastoviam maitinimo srautui į prijungtus įrenginius.
• Laikas: kabelių sklidimo delsa reiškia, kad USB signalų laikas gali svyruoti ir virpėti, palyginti su jų šaltiniu. Tai iškraipo signalo akių modelius ir laikrodžio atkūrimą, todėl gali atsirasti duomenų klaidų arba nepavyksta įrenginio rankos paspaudimų.

Atsižvelgiant į aukščiau nurodytus veiksnius, USB-IF nusistovėjo nuo trijų iki penkių metrų lėtesnio greičio standartams, o greičiausi „SuperSpeed“ signalai skirti tik vieno metro ilgio kabeliui užtikrinti spektaklis.

Naudojant ilgesnius USB kabelius

Nors USB specifikacijose nurodytas didžiausias rekomenduojamas ilgis, vis tiek galima naudoti ilgesnius USB kabelius keli būdai, kaip prailginti USB laido ilgį (arba atstumą, kurį signalas ar duomenys turi nukeliauti naudojant kelis kabeliai).

Pavyzdžiui, mažos spartos įrenginiai (USB 1.x) gali normaliai veikti naudojant ilgesnius kabelius dėl lėto 1,5 Mbps signalo spartos. Tai nėra savaime suprantamas dalykas ir yra susijęs su kabelio kokybe ir kitais veiksniais, tačiau taip gali atsitikti. Tada turite aktyvius kabelius su įmontuotais kartotuvais, kurie gali atkurti ir atkurti USB signalą iki 15–20 metrų ilgio. Toliau pateikiama daugiau informacijos apie aktyvius USB laidus, tačiau galbūt norėsite apsvarstyti koks greitas yra USB-C.

Jei vienas USB kabelis nepasiekia reikiamos vietos ir neturite galimybės naudoti aktyvaus USB laido, galite naudoti USB ilgintuvą. USB ilgintuvai padalija jungtį į du kabelio segmentus, tarp kurių yra stiprintuvas, kad sustiprintų ir atnaujintų signalą. Atsižvelgiant į produkto kokybę, tai gali leisti nubėgti 10 metrų ar daugiau, tačiau gali prireikti kelių ilgintuvų ar relių, kad būtų galima įveikti didesnius atstumus. Taip pat galite naudoti USB šakotuvus kaip vidutinio taško kartotuvus kelių segmentų jungtims. Stebulė atkuria signalą, todėl bendras kabelis gali veikti ilgiau.

Tačiau yra ir kitų aspektų, kai reikia naudoti ilgesnius USB kabelius.

„Premium“ USB laidas su tinkamu varžos atitikimu, ekranavimu ir storesniais maitinimo laidais geriau išlaikys signalo vientisumą didesniais atstumais. Arba šviesolaidiniai USB kabeliai naudoja šviesą duomenims perduoti, o ne elektrinius signalus. Tai pašalina ilgio apribojimus, tačiau norint prisijungti prie įrenginių reikia adapterių, o tai kainuoja daugiau.

Ar turėtumėte naudoti aktyvųjį USB kabelį?

Aktyvūs USB kabeliai yra viena iš USB jungčių ilgesnio standartinio ilgio galimybių. Aktyvus USB kabelis kainuos daugiau nei įprastas (pasyvus) kabelis, nes jame yra papildomų komponentų, padedančių sustiprinti ir palaikyti signalą.

Paprastai aktyviame USB kabelyje yra signalo kartotuvas, leidžiantis signalui keliauti toliau, nesumažinant. Tačiau aktyviam USB kabeliui reikalingas maitinimo šaltinis. Paprastai tai gaunama iš pagrindinio įrenginio (pvz., kompiuterio), bet gali būti ir iš maitinimo lizdo su USB adapterio kištuku ar panašiu kištuku.

Aktyvūs USB kabeliai dažniau naudojami su naujesnėmis USB specifikacijomis, pvz., USB 3.x, siekiant užtikrinti maksimalų duomenų pralaidumą didesniais atstumais. Dėl to geros kokybės aktyvus USB laidas gali patikimai perduoti duomenis iki 20 metrų.

Galimos problemos dėl ilgų USB laidų

Nors USB neabejotinai yra lankstus, kiekvienas kabelis turi našumo kompromisus. Kabelio ilgio efektų supratimas padeda paaiškinti problemas ir priimti pagrįstus sprendimus perkant ir jungiant USB įrenginius.

Ilgesnio USB kabelio naudojimas dažnai yra tinkamas pasirinkimas, tačiau gali kilti tam tikrų problemų.

Duomenų perdavimo spartos ir našumo problemos yra dažniausiai pasitaikančios problemos, susijusios su ilgais USB kabeliais. Pavyzdžiui, trijų metrų USB 3.2 Gen 2x2 kabelis gali patikimai palaikyti tik 10 Gb/s, o beveik neabejotinai susidursite su duomenų perdavimo spartos problemomis, kai USB4 laidas ilgesnis nei vienas metras (ir ne, USB4 ir USB-C nėra tas pats dalykas!).

Priklausomai nuo USB kabelio ilgio ir USB specifikacijų, galite rasti tam tikrų įrenginių ir paslaugos neveikia taip, kaip turėtų, o pralaidumas dėl klaidų taisymo taip pat gali trukdyti spektaklis.

Taip pat kyla energijos tiekimo per USB problema. Paprasčiau tariant, kai kurie įrenginiai neveiks, jei USB laidas yra per ilgas ir nenaudoja reikiamos energijos iš pagrindinio įrenginio.

Darbui naudokite tinkamo ilgio USB kabelį

Kai žinosite maksimalų USB kabelio ilgį, galėsite geriau planuoti savo techninės įrangos išdėstymą nepirkdami relių, aktyvių USB kabelių, USB šakotuvų ar kitų dalykų. Vis dėlto kartais neišvengiama naudoti ilgo USB laido, bet bent jau žinosite, kiek galite jį nustumti nepatirdami signalo ar duomenų praradimo.