USB-kabler giver en bekvem måde at forbinde eksterne enheder og enheder til en computer. Kabellængden påvirker dog kvaliteten af datatransmission, og der er mange faktorer, der begrænser USB-kabellængder og datahastigheder.
Indholdsfortegnelse
USB-standarder og maksimale længder
Alle har været i dette scenarie: du skal tilslutte en USB-enhed til din computer eller på anden måde, men du kan ikke flytte nogen af enhederne. Der er ingen trådløs mulighed, så en kablet forbindelse er den eneste måde. Alligevel er de eneste USB-kabler i dit hus eller kontor alle begrænset i længden. Hvorfor det? Hvorfor er USB-kabler begrænset, og hvor lange kan de være?
Billedkredit: Adafruit Industries/Flickr
Nå, en god del af det kommer ned til USB Implementers Forum (USB-IF), den gruppe, der er ansvarlig for at definere og implementere USB-standarder på verdensplan. Du kan forvente, at hver USB-generation har bedre dataoverførselshastigheder over længere afstande, men det er det modsatte. Jo længere USB-kablet er, jo mere sandsynligt er det, at signalet forringes.
USB Implementers Forum (USB-IF) har defineret maksimale kabellængder for forskellige USB-standarder:
USB-type
Meter
Fødder
USB 1.0/1.1
5
16
USB 2.0
5
16
USB 3.0
3
9
USB 3.1 Gen 1
3
9
USB 3.1 Gen 2
3
9
USB 3.2 Gen 1×1
3
9
USB 3.2 Gen 2×1
3
9
USB 3.2 Gen 2×2
3
9
USB 4
0,8
2.6
Generelt, da USB har udviklet sig til hurtigere maksimale datahastigheder, fra lav hastighed (1,5 Mbps) i USB 1.0 op til USB4’s hurtige 80/120 Gbps i dag, er den maksimale kabellængde faldet. Dette er primært relateret til at opretholde signalintegriteten ved højere og højere hastigheder. Du skal også overveje, hvilken USB-kabeltype du skal bruge.
Faktorer, der begrænser USB-kabellængden
Flere tekniske faktorer begrænser længden af et USB-kabel:
- Signalforringelse: Alle kabler fungerer som lavpasfiltre, der dæmper højfrekvente signalkomponenter. Ved USB 3.x-hastigheder indeholder signaler højfrekvente komponenter op til flere GHz, som dæmpes over afstand. Denne forvrængning viser sig som interferens, datafejl og lavere maksimale datahastigheder.
- Signalinterferens: Længere kabler er mere modtagelige for elektromagnetisk interferens og fungerer som antenner, der opfanger støj fra komponenter i nærheden. Dette korrumperer og forvrænger USB-signalet. Korrekt afskærmning kan hjælpe med at afhjælpe dette problem.
- Strømforsyning: Tynde USB-kabler har en vis modstand pr. længdeenhed. Over lange afstande forårsager denne kabelmodstand et målbart spændingsfald på grund af den høje strømforsyning, der er mulig via USB-C-kabler. Dette påvirker det konstante strømflow til tilsluttede enheder.
- Timing: Udbredelsesforsinkelser i kabler betyder, at timingen af USB-signaler kan drive og ryste i forhold til deres kilde. Dette forvrænger signaløjemønstre og urgendannelse, hvilket potentielt forårsager datafejl eller mislykkede enhedshåndtryk.
I betragtning af ovenstående faktorer, satte USB-IF sig på tre til fem meter for de langsommere hastighedsstandarder, mens de hurtigste SuperSpeed-signaler kun er beregnet til en meter kabelføring for at sikre ydeevne.
Brug af længere USB-kabler
Selvom USB-specifikationerne giver anbefalede maksimale længder, kan længere USB-kabler stadig bruges, og der er flere måder at forlænge længden af et USB-kabel på (eller den afstand, signalet eller data skal rejse med flere kabler).
For eksempel kan lavhastighedsenheder (USB 1.x) fungere normalt på længere kabler på grund af den langsomme signalhastighed på 1,5 Mbps. Det er ikke givet og relaterer sig til kabelkvaliteten og andre faktorer, men det kan ske. Så har du aktive kabler med indbyggede repeatere, der kan regenerere og genskabe USB-signalet i længder op til 15-20 meter. Der er flere oplysninger om aktive USB-kabler nedenfor, mens du måske også vil overveje, hvor hurtig en USB-C er.
Hvis et enkelt USB-kabel ikke kan nå, hvor du har brug for det, og du ikke har mulighed for at bruge et aktivt USB-kabel, kan du bruge en USB-forlænger. USB-forlængere opdeler forbindelsen i to kabelsegmenter med en forstærker imellem for at booste og genopbygge signalet. Dette kan muliggøre løb på 10 meter eller mere afhængigt af produktkvalitet, men du har muligvis brug for flere forlængere eller relæer til at tilbagelægge større afstande. Du kan også bruge USB-hubs som midtpunktsrepeatere til multisegmentforbindelser. Navet regenererer signalet, hvilket muliggør længere samlede kabelføringer.
Der er dog andre overvejelser, når det kommer til at bruge længere USB-kabler.
Et “premium” USB-kabel med korrekt impedanstilpasning, afskærmning og tykkere strømledere vil bedre bevare signalintegriteten over længere afstande. Alternativt bruger fiberoptiske USB-kabler lys til at transmittere data i stedet for elektriske signaler. Dette fjerner længdegrænser, men kræver adaptere for at forbinde til enheder, som koster mere.
Skal du bruge et aktivt USB-kabel?
Aktive USB-kabler er en mulighed for at udvide USB-forbindelser ud over standardkabellængden. Et aktivt USB-kabel vil koste mere end et almindeligt (passivt) kabel, fordi det kommer med ekstra komponenter for at hjælpe med at booste og vedligeholde signalet.
Typisk vil et aktivt USB-kabel indeholde en signalrepeater, der tillader signalet at rejse videre uden at forringe. Et aktivt USB-kabel kræver dog en strømkilde. Dette trækkes typisk fra værtsenheden (som din computer), men kan også komme fra en stikkontakt med et USB-adapterstik eller lignende.
Aktive USB-kabler bruges oftere med nyere USB-specifikationer, såsom USB 3.x, for at sikre maksimal datagennemstrømning over større afstande. På det, kan et aktivt USB-kabel af god kvalitet muligvis overføre data pålideligt i op til 20 meter.
Potentielle problemer med lange USB-kabler
Selvom USB bestemt er fleksibelt, har hvert kabel afvejninger i ydeevnen. At forstå kabellængdeeffekter hjælper med at forklare problemer og træffe informerede valg, når du køber og tilslutter USB-enheder.
Brug af et længere USB-kabel er ofte en levedygtig mulighed, men der er nogle problemer, du kan støde på.
Problemer med datahastighed og ydeevne er de mest almindelige problemer forbundet med lange USB-kabler. For eksempel understøtter et tre meter USB 3.2 Gen 2×2-kabel muligvis kun 10 Gbps, mens du er næsten sikker på at opleve problemer med dataoverførselshastigheden med et USB4-kabel, der er længere end én meter (og nej, USB4 og USB-C er det ikke det samme!).
Afhængigt af USB-kablets længde og USB-specifikationen kan du opleve, at visse enheder og tjenester ikke fungerer, som de skal, mens båndbredde overhead fra fejlkorrektion også kan hæmme ydeevnen.
Der er også spørgsmålet om strømforsyning via USB. Enkelt sagt vil nogle enheder slet ikke fungere, hvis USB-kablet er for langt og ikke trækker den nødvendige strøm fra værtsenheden.
Brug USB-kabel i den rigtige længde til jobbet
Når du kender den maksimale længde af et USB-kabel, kan du bedre planlægge dine hardwarearrangementer uden at købe relæer, aktive USB-kabler, USB-hubs eller andet. Alligevel er der tidspunkter, hvor det er uundgåeligt at bruge et langt USB-kabel, men i det mindste ved du, hvor langt du kan skubbe det uden at lide signal- eller datatab.