Super-Speed-USB 3.0

Überblick

Der Universal Serial Bus (USB) dominiert immer noch die Schnittstellen der PC-, Mobil-, Unterhaltungselektronik- und Kommunikationsmärkte. USB 2.0 ist seit vielen Jahren zum De-facto-Standard in der PC-Industrie geworden.

USB 2.0 bietet ausreichend Bandbreite zur Unterstützung einer Vielzahl von Anwendungsgeräten, unabhängig davon, ob sie direkt oder über Hubs an einen Host-Computer angeschlossen sind.

Angesichts der steigenden Anforderungen an die Übertragung von hochauflösenden Videoinhalten, Speichergeräten im Terabyte-Format, hochauflösenden digitalen Bildern und funktionsreichen Multimedia-Mobiltelefonen erweist sich die von USB 2.0 gebotene Bandbreite (480 Mbit/s Spitze) als unzureichend.

Die Spezifikation priorisiert die Abwärtskompatibilität mit dem USB 2.0-Standard, einer kritischen Anforderung für die Unterhaltungselektronikindustrie.

USB 3.0 behält die gleiche Benutzeroberfläche wie USB 2.0 bei, bietet jedoch eine deutlich höhere Bandbreite. Dies wird durch den Einsatz einer Dual-Bus-Architektur bestehend aus einer USB 2.0-Komponente und einer neu entwickelten Super Speed-Komponente erreicht.

USB 3.0-Kommunikationsspezifikation

USB 3.0, allgemein bekannt als SuperSpeed, ist ein mehrschichtiges Kommunikationsprotokoll, das aus einem Host, einem Gerät und einer SuperSpeed-Verbindung besteht.

USB 3.0 gewährleistet eine einfache Kompatibilität zwischen Geräten verschiedener Hersteller, behält gleichzeitig die Abwärtskompatibilität bei und nutzt die vorhandene USB-Infrastruktur, einschließlich Gerätetreiber und Softwareschnittstellen.

Die Spezifikation zielt darauf ab, die PC-Architektur für verschiedene Geräte wie Laptops, Desktop-Computer für Unternehmen und Heimumgebungen zu verbessern. Darüber hinaus soll eine einfache Kommunikation zwischen Geräten ermöglicht werden.

Zu den wichtigsten Elementen des SuperSpeed ​​USB 3.0-Protokolls gehören

:

• Erhöhte Bandbreite bis zu 5 Gbit/s
• Dual-Simplex-Datenübertragungen
• Abwärtskompatibel
• Erhöhte maximale Busstromaufnahme
• Verbessertes Bus-Energiemanagement
• Verbesserte Energieverwaltung
 
USB 3.0 sorgt durch mehrere technische Verbesserungen für eine höhere Leistung. Eine bemerkenswerte Verbesserung ist die Hinzufügung eines zusätzlichen Differentialpaars, das parallel zum vorhandenen USB 2.0-Datenbus arbeitet.
 
USB 2.0 verwendet vier Drähte (Strom, Masse und ein Paar für differenzielle Daten), während USB 3.0 zusätzliche vier Drähte und ein Erdungssignal umfasst, was die Hinzufügung von zwei weiteren Paaren von differenziellen Signalen (sowohl für den Empfang als auch für die Übertragung) ermöglicht. Daraus ergeben sich insgesamt neun Adern in der Verkabelung und den Anschlüssen.
 
Diese beiden zusätzlichen Paare sind entscheidend für die Erfüllung der Bandbreitenanforderungen von SuperSpeed ​​USB 3.0. Darüber hinaus hat sich die Signalisierungsmethode, obwohl sie weiterhin hostgesteuert bleibt, von kontinuierlicher Abfrage zu einem asynchronen Modus geändert.
 
Im Gegensatz zur Halbduplex-Anordnung von USB 2.0 verwendet USB 3.0 eine bidirektionale Datenschnittstelle, sodass Daten gleichzeitig in beide Richtungen fließen können. Diese Verbesserungen führen zu einer Verzehnfachung der theoretischen Bandbreite und ermöglichen die Echtzeitübertragung großer Datenmengen.

USB 3.0 führt mehrere neue Funktionen zur Verbesserung der Energieeffizienz ein. Eine bemerkenswerte Ergänzung ist die Energieverwaltung auf Verbindungsebene, die es entweder dem Host oder dem Gerät ermöglicht, in Zeiten der Inaktivität in einen Energiesparzustand zu wechseln.

Die Fähigkeit der Verbindungsschicht, in immer niedrigere Energieverwaltungszustände zu wechseln, wenn Verbindungspartner inaktiv sind, die Eliminierung der kontinuierlichen Geräteabfrage, die Eliminierung der Übertragung von Broadcast-Paketen über Hubs und die individuellen Suspendierungsfunktionen auf Funktionsebene ermöglichen es Geräten, Strom zu sparen, indem sie ungenutzte Geräte deaktivieren Schaltung.

Die Beliebtheit von USB lässt sich auf drei Faktoren zurückführen: seine benutzerfreundliche Oberfläche, die weite Verbreitung von USB-Hardware in PCs und anderen Unterhaltungselektronikgeräten sowie die umfassende Softwareunterstützung, die durch die Integration von USB-Treibern in alle derzeit verfügbaren gängigen PC-Betriebssysteme erleichtert wird Markt.

Aufbauend auf den Grundlagen von USB 2.0-Installationen verbessert USB 3.0 die Fähigkeiten für eine Vielzahl von Anwendungen mit hoher Bandbreite, die früher durch USB 2.0 eingeschränkt waren, erheblich.

Weitere Leistungsverbesserungen umfassen

• Ermöglichen Sie leistungsstarkes Streaming von Massenübertragungen.
• Ermöglichen Sie isochrone Übertragungen und ermöglichen Sie gleichzeitig, dass Geräte zwischen Wartungsintervallen in Verbindungszustände mit geringem Stromverbrauch wechseln.
• Stellen Sie dem Host Informationen zur Verfügung, z. B. Latenztoleranz, um die USB-Schnittstelle zu optimieren.

USB 3.0 unterstützt eine Vielzahl von Anwendungen, darunter die neuesten Solid-State-Massenspeichergeräte, Video-Streaming und -Übertragung, PC-Dockingstationen, Mehrkanal-Audioschnittstellen, hochauflösende Webcams, Überwachungskameras und Videoanzeigelösungen wie DisplayLink USB-Grafik Technologie sowie USB-basierte digitale Video- und Fotokameras.
 
Externe Geräte wie Blu-ray-Player, externe Festplatten und mehr erfreuen sich immer größerer Beliebtheit. Durch den Anschluss an eine USB-3.0-Schnittstelle wird das Benutzererlebnis bei der Übertragung großer Mediendateien erheblich optimiert, insbesondere angesichts der zunehmenden Verbreitung von Heim-Medien-PCs und externen Laufwerken mit hoher Kapazität.
 
Darüber hinaus ermöglicht die erhöhte Bandbreite von USB 3.0 den Geräten eine größere Kapazität, was zu einem verbesserten Benutzererlebnis führt. Andererseits ist die Videoübertragung über USB 2.0 aufgrund von Einschränkungen hinsichtlich maximaler Auflösung, Latenz und Videokomprimierung kaum zufriedenstellend.
 
Dank der im Vergleich zu USB 2.0 fünf- bis zehnmal größeren Bandbreite von SuperSpeed ​​USB 3.0 werden auf SuperSpeed ​​USB 3.0 basierende Videolösungen das Endbenutzererlebnis erheblich verbessern. Beispielsweise erfordert Single-Link-DVI einen Durchsatz von fast 2 Gbit/s, den die 480 Mbit/s von USB 2.0 nicht erreichen können.
 
Mit seiner Spitzenbandbreite von 5 Gbit/s kann USB 3.0 jetzt eine deutlich verbesserte Videoqualität liefern. Die erhöhte Geschwindigkeit und Gesamtleistung von SuperSpeed ​​USB 3.0 wird voraussichtlich seine Anwendung auf viele Produkte und Kontexte erweitern, die bisher für USB 2.0 ungeeignet waren.