USB3.0與USB3.1簡介

                  
               簡介
               
              重點:由于市場的混亂,和不良奸商的忽悠,大多數人根本搞不清USB3.0和USB3.1。USB 3.1 Gen1就是USB 3.0。而USB 3.1 Gen2才是真正的USB3.1。USB 2.0的最大傳輸帶寬為480Mbps(即60MB/s),USB 3.0(即USB 3.1 Gen1)的最大傳輸帶寬為5.0Gbps(500MB/s),USB 3.1 Gen2的最大傳輸帶寬為10.0Gbps(雖然USB 3.1標稱的接口理論速率是10Gbps,但是其還保留了部分帶寬用以支持其他功能,因此其實際的有效帶寬大約為7.2Gbps)。USB 2.0為四針接口,USB 3.0和USB 3.1為九針接口。
               
              USB 3.1是最新的USB規范,該規范由英特爾等大公司發起。與現有的USB技術相比,新USB技術使用一個更高效的數據編碼系統,并提供一倍以上的有效數據吞吐率(USB IF協會)。它完全向下兼容現有的USB連接器與線纜。
               
              USB 3.1兼容現有的USB3.0軟件堆棧和設備
               
              USB3.1 LOGO
              協議、5Gbps的集線器與設備、USB 2.0產品。
               
              擁有Thunderbolt技術的英特爾也歡迎USB 3.1標準的成形。USB 3.1包含了USB 3.0的大部分特性 。USB 3.1作為下一代的USB傳輸規格,通常被稱為"SuperSpeed+",將在未來替代USB 3.0。
               
              規范制定歷程
               
              2008年11月12日USB 3.0推出之后,SuperSpeed帶來了5Gbps高速傳輸效能,附加提供5V/0.9A電源。隨著傳輸速率的要求提高,加上也希望能提升供電能力,2013年1月6日USB IF協會(USB Implementers Forum)正式宣布要推出新的USB 3.0加強版(即USB 3.1)。2013年7月31日宣布正式開始研發SuperSpeed 10Gbps,2013年12月3日USB 3.0 Promoter Group正式宣布USB 3.1誕生。到了2014年6月份Computex Taipei 2014,ASMedia第一家正式展示原生USB 3.1晶片,實現SuperSpeed+,也就是SuperSpeed 10Gbps速率。
               
              介面規范
               
              usb 3.1有三種連接介面,分別為Type-A(Standard-A)、Type-B(Micro-B)以及Type-C
              Type-A(左)與 Type-C(右)
              Type-A(左)與 Type-C(右)
               
              標準的Type-A是目前應用最廣泛的介面方式,Micro-B則主要應用于智能手機和平板電腦等設備,而新定義的Type-C主要面向更輕薄、更纖細的設備。
               
              Type-C大幅縮小了實體外型,更適合用于短小輕薄的手持式裝置上,Type-C將取代Micro-AB型連接器(支援USB裝置直接對傳,不需要有主控系統介入),也將取代一般Micro-USB連接器,Type-C仿Apple Lightning連接器,正反均可正常連接使用,較現有Micro-USB更理想,Micro-USB雖有防止反接的防呆機制,但正反均可接的好處,勝過防止反接,
              Micro-B(反面)
              Micro-B(反面)
              摸黑狀況上都可順利完成接線。 另外,Type-C還有增進的電磁干擾與RFI mitigation (射頻干擾抑制)特性。
               
              Type-C引腳定義
              Type-C引腳定義
               
              傳輸速率與編碼標準
               
              因應各種裝置的高速應用,USB的頻寬從1.0版本(1.5Mbps)、1.1版本(12Mbps)、2.0版本(480Mbps)到3.0版本(5Gbps),速度已經有很大的進步了,而面對將來的需求,新的USB 3.1介面將把頻寬再翻倍,提升至10Gbps,同時值得注意的是,編碼率也再度提升。
               
              USB 3.0為8b10b編碼,也就是每傳送10bit資料中,只有8bit是真實的資料,剩余的2bit是做為檢查碼。8B/10B(簡稱8b10b)最早是IBM在1983年發明并應用于ESCON(Enterprise Systems Connection 200M)(200M互連系統)上的。因此整個頻寬會有高達20%(2/10)的損耗,而新的USB 3.1則是使用128b/132b編碼,在132bit的資料中,只需使用4bit做為檢查碼,傳輸損耗率大幅下降為3%(4/132),所以USB 3.1不單只是提升頻寬而已,連傳輸效率也增進不少。另外,相較于Thunderbolt,USB 3.1和Thunderbolt1已同樣擁有10Gbps的速度,而Thunderbolt 2雖然提供20Gbps,但只是把原本的Thunderbolt 1中兩條獨立的10Gbps合并,變成單向傳輸20Gbps,而非雙向,而此看來,只要USB 3.1裝置正式問市后,頻寬速度和應用廣度上仍相當具有優勢。
               
              電力供應規范
               
              相比USB 2.0的5V/0.5A,USB 3.0提供了5V/0.9A電源。但人們任然希望更強的供電能力,于是USB 3.1(SuperSpeed+)將供電的最高允許標準提高到了20V/5A,供電100W。
               
              電力供應規范- USB Power Delivery(USB PD),設計上兼容現有的USB 2.0和USB 3.0線材和連接器,新的USB 3.1 Type-C連接器也通用。USB PD支持更高的電壓和電流,以滿足不同的應用裝置,同時也相容現有的USB Battery Charging 1.2充電規格。USB PD為埠對埠的架構,USB和電力溝通訊號分開,電力的供應是透過主機端和裝置端的VBus通訊協定來溝通,如果裝置支持,則可依組態(Profiles)的電壓和電流,提供更高的瓦數供應。USB PD依裝置不同分成5個組態(Profiles),皆需要使用新的可偵測線材,才能提供大於1.5A或5V的電力。組態1針對手機,為5V/2A(10W),基本的電力輸出,已比USB 3.0的5V/0.9A(4.5W)還多; 組態2為5V/2A或12V/1.5A(最大18W),可為平板和筆電充電;組態3為5V/2A或12V/3A(可提供較大的筆電最大36W的電力);組態4為最大為20V/3A(60W)(Micro-A/B連接器不支持),,組態5為最大為20V/5A(100W)的電力供應,(TYPE-A/B連接器不支持),也就是說只有type-c才能完全支持最大100W電力供應。USB 3.1供電的提升,以及支持充電的應用將會讓USB 3.1有望大一統手機、平板、電腦傳輸介面。
               
               
              影音傳輸標準
               
              USB 3.1新增USB A/V影音傳輸。使用USB來傳輸畫面其實有很大的便利性,除了USB介面本身就相當廣泛外,還能省去一條電源線,直接以USB供電,例如ASUS MB168B+ 15.6吋可攜式顯示器,就是以一條USB 3.0來連接顯示,不過它最多只支持到Full HD等級。新的USB AV 3.1提供9.8Gbps頻寬,最高支持4096 x 2304 @ 30FPS的4K顯示畫面,4K顯示的規格已和HDMI 1.4一樣,同時USB AV也支援HDCP影像加密技術,搭配更大的電力供應,較大尺寸的顯示器可望也能藉由USB AV 3.1來顯示4K解析度。另外,現有的裝置和顯示器可透過USB AV轉接器,以USB線來傳送影音。USB AV若能加以普及,勢必能為生活帶來很多便利性,USB線也可能取代其它顯示介面,成為最實用的影音傳輸線材。
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