Kui pikk võib USB-kaabel olla ja milline on USB-kaabli maksimaalne pikkus?

USB-kaablid pakuvad mugavat võimalust välisseadmete ja seadmete ühendamiseks arvutiga. Kaabli pikkus aga mõjutab andmeedastuse kvaliteeti ning USB-kaabli pikkust ja andmeedastuskiirust piiravad paljud tegurid.

USB standardid ja maksimaalsed pikkused

Kõik on selle stsenaariumiga kokku puutunud: peate ühendama USB-seadme arvutiga või muul viisil, kuid te ei saa kumbagi seadet liigutada. Juhtmevaba võimalust pole, seega on juhtmega ühendus ainus viis. Kuid teie maja või kontori ainsad USB-kaablid on piiratud pikkusega. Miks nii? Miks on USB-kaablid piiratud ja kui pikad need võivad olla?

Noh, suur osa sellest taandub USB-rakenduste foorumile (USB-IF), mis vastutab USB-standardite määratlemise ja rakendamise eest kogu maailmas. Võib eeldada, et igal USB-põlvkonnal on pikemate vahemaade puhul parem andmeedastuskiirus, kuid see on vastupidine. Mida pikem on USB-kaabel, seda tõenäolisemalt signaal halveneb.

USB-rakenduste foorum (USB-IF) on määratlenud erinevate USB-standardite jaoks maksimaalse kaabli pikkuse:

Üldiselt, kuna USB on arenenud kiiremaks maksimaalseks andmeedastuskiiruseks, alates madalast kiirusest (1,5 Mbps) USB 1.0-s kuni USB4 kiire 80/120 Gbps tänapäevani, on maksimaalne kaabli pikkus vähenenud. See on eelkõige seotud signaali terviklikkuse säilitamisega järjest suurematel kiirustel. Peate ka kaaluge, millist tüüpi USB-kaablit kasutada.

USB-kaabli pikkust piiravad tegurid

USB-kaabli pikkust piiravad mitmed tehnilised tegurid:

• Signaali halvenemine: Kõik kaablid toimivad madalpääsfiltritena, summutades kõrgema sagedusega signaalikomponente. USB 3.x kiirustel sisaldavad signaalid kuni mitme GHz kõrgsageduskomponente, mis sumbuvad vahemaa tagant. See moonutus väljendub häirete, andmevigade ja madalamate maksimaalsete andmeedastuskiirustena.
• Signaali häired: Pikemad kaablid on vastuvõtlikumad elektromagnetilistele häiretele, toimides antennidena, mis koguvad müra lähedalasuvatest komponentidest. See rikub ja moonutab USB-signaali. Õige varjestus aitab seda probleemi leevendada.
• Toitevarustus: õhukestel USB-kaablitel on teatud takistus pikkuseühiku kohta. Pikkade vahemaade korral põhjustab see kaabli takistus mõõdetava pingelanguse tänu USB-C-kaablite kaudu võimalikule suurele võimsusele. See mõjutab ühendatud seadmete püsivat toitevoogu.
• Ajastus: Levimisviivitused kaablites tähendavad, et USB-signaalide ajastus võib nende allikaga võrreldes triivida ja väriseda. See moonutab signaali silmamustreid ja kella taastamist, mis võib põhjustada andmevigu või ebaõnnestunud seadme käepigistused.

Arvestades ülaltoodud tegureid, otsustas USB-IF aeglasema kiiruse standardite jaoks kolm kuni viis meetrit, samas kui kiireimad SuperSpeed-signaalid on ette nähtud ainult ühemeetriste kaablite jaoks esitus.

Pikemate USB-kaablite kasutamine

Kuigi USB-spetsifikatsioonid näevad ette soovitatavad maksimaalsed pikkused, saab siiski kasutada pikemaid USB-kaableid ja neid on USB-kaabli pikkuse pikendamiseks (või signaali või andmete vahemaa pikendamiseks mitmel viisil kaablid).

Näiteks võivad madala kiirusega seadmed (USB 1.x) normaalselt töötada pikemate kaablitega aeglase 1,5 Mbps signaalikiiruse tõttu. See ei ole antud ja on seotud kaabli kvaliteedi ja muude teguritega, kuid see võib juhtuda. Seejärel on teil sisseehitatud repiiteritega aktiivsed kaablid, mis suudavad taastada ja taastada USB-signaali pikkusega kuni 15-20 meetrit. Allpool on rohkem teavet aktiivsete USB-kaablite kohta, kuid võite ka kaaluda kui kiire on USB-C.

Kui üksainus USB-kaabel ei jõua soovitud kohta ja teil pole võimalust kasutada aktiivset USB-kaablit, saate kasutada USB-pikendust. USB-pikendused jagavad ühenduse kaheks kaablisegmendiks, mille vahel on võimendi, et signaali võimendada ja taastada. See võib olenevalt toote kvaliteedist võimaldada 10 meetri või pikemaid jookse, kuid suuremate vahemaade läbimiseks võib vaja minna mitut pikendust või releed. Võite kasutada ka USB-jaoturid keskpunkti kordajatena mitmesegmendiliste ühenduste jaoks. Jaotur genereerib signaali uuesti, võimaldades pikemat kaablit.

Pikemate USB-kaablite kasutamisel on aga ka teisi kaalutlusi.

Õige impedantsi sobitamise, varjestuse ja jämedamate toitejuhtmetega "Premium" USB-kaabel säilitab signaali terviklikkuse paremini ka pikemate vahemaade tagant. Teise võimalusena kasutavad fiiberoptilised USB-kaablid andmete edastamiseks elektriliste signaalide asemel valgust. See eemaldab pikkusepiirangud, kuid seadmetega ühendamiseks on vaja adaptereid, mis maksavad rohkem.

Kas peaksite kasutama aktiivset USB-kaablit?

Aktiivsed USB-kaablid on üks võimalus USB-ühenduste pikendamiseks standardkaabli pikkusest kaugemale. Aktiivne USB-kaabel maksab rohkem kui tavaline (passiivne) kaabel, kuna sellega on kaasas lisakomponendid, mis aitavad signaali võimendada ja säilitada.

Tavaliselt sisaldab aktiivne USB-kaabel signaali repiiterit, mis võimaldab signaalil edasi liikuda ilma halvenemiseta. Aktiivne USB-kaabel nõuab aga toiteallikat. Tavaliselt võetakse see hostseadmest (nt teie arvutist), kuid see võib tulla ka USB-adapteri pistiku või muu sarnasega pistikupesast.

Aktiivseid USB-kaableid kasutatakse sagedamini uuemate USB spetsifikatsioonidega, näiteks USB 3.x, et tagada maksimaalne andmeedastus suurematel vahemaadel. Selle põhjal võib hea kvaliteediga aktiivne USB-kaabel olla võimeline andmeid usaldusväärselt edastama kuni 20 meetri ulatuses.

Võimalikud probleemid pikkade USB-kaablitega

Kuigi USB on kindlasti paindlik, on igal kaablil jõudluse kompromissid. Kaabli pikkuse mõjude mõistmine aitab USB-seadmete ostmisel ja ühendamisel probleeme selgitada ja teha teadlikke valikuid.

Pikema USB-kaabli kasutamine on sageli mõistlik valik, kuid teil võib tekkida probleeme.

Andmeedastuskiiruse ja jõudluse probleemid on pikkade USB-kaablitega kõige levinumad probleemid. Näiteks võib kolmemeetrine USB 3.2 Gen 2x2 kaabel usaldusväärselt toetada ainult 10 Gbps, samas kui üle ühe meetri pikkuse USB4 kaabli korral on andmeedastuskiirusega probleeme peaaegu kindlasti (ja mitte, USB4 ja USB-C ei ole sama asi!).

Sõltuvalt USB-kaabli pikkusest ja USB-spetsifikatsioonist võite leida teatud seadmeid ja teenused ei tööta nii nagu peaks, samas kui vigade parandamisest tulenev ribalaius võib samuti takistada esitus.

Samuti on probleem USB kaudu toite edastamisega. Lihtsamalt öeldes ei tööta mõned seadmed üldse, kui USB-kaabel on liiga pikk ja ei saa hostseadmest vajalikku voolu.

Kasutage töö jaoks õiget pikkust USB-kaablit

Kui olete teada USB-kaabli maksimaalse pikkuse, saate paremini planeerida oma riistvarakorraldust ilma releed, aktiivseid USB-kaableid, USB-jaoturid või muud ostmata. Siiski on aegu, mil pika USB-kaabli kasutamine on vältimatu, kuid vähemalt teate, kui kaugele saate seda ilma signaali või andmekadudeta lükata.