Aký dlhý môže byť kábel USB a aká je maximálna dĺžka kábla USB?

Káble USB poskytujú pohodlný spôsob pripojenia periférnych zariadení a zariadení k počítaču. Dĺžka kábla však ovplyvňuje kvalitu prenosu dát a existuje veľa faktorov, ktoré obmedzujú dĺžku kábla USB a rýchlosť prenosu dát.

USB štandardy a maximálne dĺžky

Každý sa stretol s týmto scenárom: musíte pripojiť zariadenie USB k počítaču alebo inak, no nemôžete pohnúť ani jednou jednotkou. Neexistuje žiadna bezdrôtová možnosť, takže káblové pripojenie je jediným spôsobom. Avšak jediné USB káble vo vašom dome alebo kancelárii majú obmedzenú dĺžku. prečo je to tak? Prečo sú káble USB obmedzené a aké dlhé môžu byť?

No, veľká časť z toho prichádza na USB Implementers Forum (USB-IF), skupinu zodpovednú za definovanie a implementáciu USB štandardov na celom svete. Možno by ste čakali, že každá generácia USB bude mať lepšie rýchlosti prenosu dát na väčšie vzdialenosti, ale opak je pravdou. Čím dlhší je kábel USB, tým je pravdepodobnejšie, že sa signál zhorší.

Fórum USB Implementers Forum (USB-IF) definovalo maximálne dĺžky káblov pre rôzne štandardy USB:

Vo všeobecnosti, ako sa USB vyvinulo k rýchlejšej maximálnej rýchlosti prenosu dát, od nízkej rýchlosti (1,5 Mbps) v USB 1.0 až po dnešných rýchlych 80/120 Gbps USB4, maximálna dĺžka kábla sa zmenšila. Súvisí to predovšetkým so zachovaním integrity signálu pri stále vyšších rýchlostiach. Tiež budete musieť zvážte, ktorý typ kábla USB použiť.

Faktory obmedzujúce dĺžku USB kábla

Niekoľko technických faktorov obmedzuje dĺžku kábla USB:

• Degradácia signálu: Všetky káble fungujú ako dolnopriepustné filtre, ktoré tlmia zložky vysokofrekvenčného signálu. Pri rýchlostiach USB 3.x obsahujú signály vysokofrekvenčné zložky až do niekoľkých GHz, ktoré sú na vzdialenosť tlmené. Toto skreslenie sa prejavuje ako rušenie, chyby údajov a nižšie maximálne rýchlosti prenosu údajov.
• Rušenie signálu: Dlhšie káble sú náchylnejšie na elektromagnetické rušenie a fungujú ako antény, ktoré zachytávajú šum z blízkych komponentov. Toto kazí a skresľuje USB signál. Správne tienenie môže pomôcť zmierniť tento problém.
• Dodávka energie: Tenké USB káble majú určitý odpor na jednotku dĺžky. Na veľké vzdialenosti spôsobuje tento odpor kábla merateľný pokles napätia v dôsledku vysokého napájania, ktoré je možné cez káble USB-C. To ovplyvňuje stabilný tok energie do pripojených zariadení.
• Načasovanie: Oneskorenia šírenia v kábloch znamenajú, že načasovanie signálov USB sa môže posúvať a chviť v porovnaní s ich zdrojom. To skresľuje vzory signálnych očí a obnovu hodín, čo môže spôsobiť chyby údajov alebo neúspešné handshaky zariadenia.

Vzhľadom na vyššie uvedené faktory sa USB-IF ustálil na troch až piatich metroch pre pomalšie štandardy rýchlosti, zatiaľ čo najrýchlejšie signály SuperSpeed ​​sú určené len pre jednometrové káblové trasy výkon.

Používanie dlhších káblov USB

Zatiaľ čo špecifikácie USB poskytujú odporúčané maximálne dĺžky, stále je možné použiť dlhšie káble USB niekoľko spôsobov, ako predĺžiť dĺžku kábla USB (alebo vzdialenosť, ktorú musí signál alebo dáta prekonať viacerými káble).

Napríklad nízkorýchlostné zariadenia (USB 1.x) môžu normálne fungovať na dlhších kábloch kvôli nízkej rýchlosti signálu 1,5 Mb/s. Nie je to dané a súvisí to s kvalitou kábla a inými faktormi, ale môže sa to stať. Potom máte aktívne káble so vstavanými opakovačmi, ktoré dokážu regenerovať a obnoviť USB signál v dĺžke až 15-20 metrov. Nižšie sú uvedené ďalšie informácie o aktívnych kábloch USB, pričom možno budete chcieť zvážiť aké rýchle je USB-C.

Ak sa jediný kábel USB nedostane tam, kam potrebujete, a nemáte možnosť použiť aktívny kábel USB, môžete použiť predlžovač USB. USB extendery rozdeľujú pripojenie na dva káblové segmenty so zosilňovačom medzi nimi na posilnenie a úpravu signálu. To môže umožniť beh na 10 metrov alebo viac v závislosti od kvality produktu, ale možno budete potrebovať viacero extenderov alebo relé na pokrytie väčších vzdialeností. Môžete tiež použiť rozbočovače USB ako stredové zosilňovače pre viacsegmentové pripojenia. Rozbočovač regeneruje signál, čo umožňuje celkovo dlhší kábel.

Existujú však aj iné úvahy, pokiaľ ide o používanie dlhších káblov USB.

„Prémiový“ USB kábel so správnym prispôsobením impedancie, tienením a hrubšími napájacími vodičmi lepšie zachová integritu signálu na dlhšie vzdialenosti. Alternatívne, optické káble USB používajú svetlo na prenos údajov namiesto elektrických signálov. Tým sa odstránia obmedzenia dĺžky, ale na pripojenie k zariadeniam sú potrebné adaptéry, ktoré sú drahšie.

Mali by ste použiť aktívny USB kábel?

Aktívne USB káble sú jednou z možností na predĺženie USB pripojenia nad štandardnú dĺžku kábla. Aktívny kábel USB bude stáť viac ako bežný (pasívny) kábel, pretože sa dodáva s ďalšími komponentmi, ktoré pomáhajú zosilniť a udržať signál.

Aktívny kábel USB zvyčajne obsahuje opakovač signálu, ktorý umožňuje signálu pokračovať ďalej bez degradácie. Aktívny kábel USB však vyžaduje zdroj napájania. Zvyčajne sa získava z hostiteľského zariadenia (ako je váš počítač), ale môže pochádzať aj zo zásuvky s adaptérom USB alebo podobne.

Aktívne USB káble sa častejšie používajú s novšími špecifikáciami USB, ako je USB 3.x, aby sa zabezpečila maximálna priepustnosť dát na väčšie vzdialenosti. Na to kvalitný aktívny USB kábel dokáže spoľahlivo prenášať dáta až na vzdialenosť 20 metrov.

Možné problémy s dlhými káblami USB

Aj keď je USB určite flexibilné, každý kábel má výkonnostné kompromisy. Pochopenie efektov dĺžky kábla pomáha vysvetliť problémy a robiť informované rozhodnutia pri nákupe a pripájaní zariadení USB.

Použitie dlhšieho kábla USB je často životaschopnou možnosťou, ale môžu sa vyskytnúť problémy.

Problémy s rýchlosťou prenosu dát a výkonom sú najbežnejšími problémami spojenými s dlhými káblami USB. Napríklad trojmetrový kábel USB 3.2 Gen 2x2 môže spoľahlivo podporovať iba 10 Gb/s, pričom je takmer isté, že pri kábli USB4 dlhšom ako jeden meter budete mať problémy s rýchlosťou prenosu dát (a nie, USB4 a USB-C nie sú to isté!).

V závislosti od dĺžky kábla USB a špecifikácie USB môžete nájsť určité zariadenia a služby nefungujú tak, ako by mali, zatiaľ čo réžia šírky pásma z opravy chýb môže tiež brániť výkon.

Je tu tiež problém dodávky energie cez USB. Jednoducho povedané, niektoré zariadenia nebudú fungovať vôbec, ak je kábel USB príliš dlhý a neodoberá potrebnú energiu z hostiteľského zariadenia.

Na vykonanie úlohy použite kábel USB správnej dĺžky

Keď poznáte maximálnu dĺžku kábla USB, môžete si lepšie naplánovať usporiadanie hardvéru bez toho, aby ste museli kupovať relé, aktívne káble USB, rozbočovače USB alebo iné. Napriek tomu existujú situácie, keď je použitie dlhého kábla USB nevyhnutné, ale aspoň budete vedieť, ako ďaleko ho môžete posunúť bez straty signálu alebo dát.