Ein Überblick über SuperSpeed ​​USB 3.0

Der Universal Serial Bus (USB) ist nach wie vor die dominierende Schnittstelle in den Bereichen PC, Mobilgeräte, Unterhaltungselektronik und Kommunikation. USB 2.0 ist seit Jahren der Industriestandard für PC-Konnektivität und bietet ausreichend Bandbreite für eine Reihe von Anwendungsgeräten, die entweder direkt oder über Hubs an einen Hostcomputer angeschlossen werden. Die Spitzenbandbreite von 480 Mbit/s von USB 2.0 reicht jedoch nicht mehr aus, um den wachsenden Anforderungen von hochauflösenden Videos, Terabyte-Speichergeräten, hochauflösenden digitalen Bildern und multimediareichen Mobiltelefonen gerecht zu werden.

Die USB 3.0-Spezifikation gewährleistet die Abwärtskompatibilität mit USB 2.0, ein wichtiges Merkmal für Unterhaltungselektronik. Das Design soll Nutzern das gleiche Erlebnis wie eine USB 2.0-Schnittstelle bieten und gleichzeitig eine deutlich höhere Bandbreite bieten. USB 3.0 nutzt eine Dual-Bus-Architektur und integriert sowohl die USB 2.0-Schnittstelle als auch eine neu entwickelte SuperSpeed-Komponente.

USB 3.0-Protokoll

USB 3.0, auch bekannt als SuperSpeed, ist ein mehrschichtiges Kommunikationsprotokoll, das aus Host, Gerät und SuperSpeed-Verbindung besteht. Es ermöglicht die Interoperabilität zwischen Geräten verschiedener Hersteller und gewährleistet gleichzeitig die Abwärtskompatibilität mit der bestehenden USB-Infrastruktur, einschließlich Gerätetreibern und Softwareschnittstellen. USB 3.0 wurde zur Verbesserung der PC-Architektur entwickelt und eignet sich für tragbare Computer, Business-Desktops, Heimumgebungen und die Kommunikation zwischen Geräten.

Das SuperSpeed ​​USB 3.0-Protokoll umfasst mehrere wichtige Aspekte, darunter

• Das Produkt bietet eine erhöhte Bandbreite von bis zu 5 Gbit/s.

• Dual-Simplex-Datenübertragungen

• Abwärtskompatibel

• Die maximale Busstromkapazität wurde erhöht.

• Verbessertes Bus-Power-Management

• Optimiertes Energiemanagement

USB 3.0 wurde entwickelt, um durch verschiedene technische Verbesserungen eine höhere Leistung zu erzielen. Die wichtigste davon ist die Ergänzung eines neuen Differenzialpaars neben dem bestehenden USB 2.0-Datenbus. Während USB 2.0 vier Adern (Strom, Masse und ein Paar für Differenzdaten) verwendet, führt USB 3.0 vier zusätzliche Adern und ein Massesignal ein, wodurch zwei weitere Paare Differenzsignale für Empfang und Übertragung entstehen. Dies ergibt insgesamt neun Adern in den Kabeln und Steckern.

Die zusätzlichen zwei Paare sind unerlässlich, um die Bandbreitenanforderungen von SuperSpeed ​​USB 3.0 zu erfüllen. Die Signalisierungsmethode wurde von kontinuierlichem Polling auf asynchrones Polling umgestellt, bleibt aber weiterhin hostgesteuert. USB 3.0 bietet zudem eine bidirektionale Datenschnittstelle, im Gegensatz zum Halbduplex-Design von USB 2.0, das den Datenfluss jeweils nur in eine Richtung beschränkt. Zusammengenommen erreichen diese Upgrades eine zehnfache Erhöhung der theoretischen Bandbreite und ermöglichen so die Echtzeitübertragung großer Datenmengen.

USB 3.0 bietet verschiedene Verbesserungen für höhere Energieeffizienz. Zu den wichtigsten Funktionen gehört die Energieverwaltung auf Verbindungsebene, die es dem Host oder Gerät ermöglicht, in Ruhephasen Energiesparzustände zu aktivieren. Die Verbindungsschicht kann im Leerlauf schrittweise in niedrigere Energiezustände wechseln und so den Stromverbrauch senken. Die kontinuierliche Geräteabfrage entfällt, und die Übertragung von Broadcast-Paketen über Hubs entfällt. Darüber hinaus können Geräte einzelne Funktionen oder nicht genutzte Schaltkreise aussetzen, was zusätzlich Strom spart.

Die weite Verbreitung von USB ist auf drei Hauptfaktoren zurückzuführen: das benutzerfreundliche Design, die weit verbreitete Verwendung von USB-Hardware in PCs und anderen Unterhaltungselektronikgeräten sowie die umfassende Softwareunterstützung durch USB-Treiber, die in alle gängigen Betriebssysteme integriert sind. USB 3.0 baut auf den Grundlagen von USB 2.0 auf und verbessert die Leistung, um den Anforderungen von Anwendungen mit hohen Bandbreiten gerecht zu werden, die bisher eingeschränkt waren.

Weitere Leistungsverbesserungen umfassen

• Optimiertes Massenübertragungs-Streaming für verbesserte Leistung.

• Isochrone Übertragungen mit Low-Power-Link-States zwischen den Serviceintervallen sollen implementiert werden.

• Teilen Sie dem Host die Latenztoleranz mit, um die USB-Schnittstelle zu optimieren.

Eine Zusammenfassung der neuen Funktionen und Vorteile von USB 3.0

USB 3.0 ist die ideale Lösung für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter Solid-State-Massenspeicher, Video-Streaming und -Übertragung, PC-Dockingstationen, Mehrkanal-Audioschnittstellen, hochauflösende Webcams und Überwachungskameras sowie Videoanzeigelösungen wie die DisplayLink USB-Grafiktechnologie. Darüber hinaus ermöglicht es den Anschluss von digitalen Video- und Fotokameras, externen Mediengeräten wie Blu-ray-Playern und externen Festplatten und vielem mehr. Da die Nutzung von Heim-Media-PCs und externen Laufwerken mit hoher Kapazität immer weiter zunimmt, bietet USB 3.0 eine einfache und effiziente Lösung für die Übertragung großer Mediendateien und verbessert so das Benutzererlebnis.

Die höhere Bandbreite von USB 3.0 steigert die Geräteleistung deutlich und bietet im Vergleich zu USB 2.0 ein besseres Benutzererlebnis. Während USB 2.0 aufgrund seiner 480-Mbit/s-Grenze keine hochauflösenden Videos unterstützen konnte, ermöglicht die Spitzenbandbreite von 5 Gbit/s von USB 3.0 die Übertragung von hochauflösenden Videos mit reduzierter Latenz, was zu einer deutlichen Verbesserung der Videoqualität führt. Beispielsweise benötigt Single-Link-DVI einen Durchsatz von fast 2 Gbit/s, den USB 2.0 nicht unterstützt. Die 5-Gbit/s-Fähigkeit von USB 3.0 ermöglicht überlegene Videolösungen und dürfte die Verbreitung von USB in neuen Produkten und Anwendungen erleichtern, die USB 2.0 nicht effektiv unterstützen konnte.