Typy i standardy kabli USB

Kable – ich obecność wokół nas jest tak naturalna, że często ich nawet nie zauważamy. Mimo nieustannej pogoni za technologią bezprzewodową, kable wciąż odgrywają zasadniczą rolę w naszym życiu i są wykorzystywane w komunikacji między urządzeniami. Dziś chciałbym przedstawić te oparte na standardzie USB. Odpowiemy sobie na pytania, jak działają kable USB, jakie są typy kabli i dlaczego kabel USB ma tyle różnych końcówek.

Jak powstały kable USB?

Standard USB (Universal Serial Bus) powstał w 1996 roku. Był on odpowiedzią na problem braku uniwersalnego złącza do komunikacji wszelkiego rodzaju urządzeń peryferyjnych z komputerem, ale przy okazji rozwiązany został jeszcze jeden irytujący problem. Część czytelników z pewnością jeszcze pamięta czasy pierwszych telefonów komórkowych, gdzie często nawet różne modele tej samej marki miały inną wtyczkę. Naładowanie telefonu w terenie czy u znajomych bez własnej ładowarki graniczyło z cudem! Spopularyzowanie standardu, rzecz jasna trochę potrwało.

Dzięki niemu można podłączyć do komputera wiele różnorakich urządzeń, nie martwiąc się o brak odpowiedniego gniazda czy też sterownika. Technologia USB jest także zgodna ze standardem plug’n’play. Spowodowane jest to przez szereg rozwiązań technicznych, te jednak pominiemy aby nie zgubić sedna artykułu. 

Kable USB – podział ze względu na przepustowość

Ze względu na przepustowość, czyli po prostu szybkość transferu, USB dzielimy na 3 wersje:

USB 1.1

pierwsza udoskonalona w stosunku do wersji 1.0. Zaprezentowana w 1998 roku, pozwalała na przepustowość na poziomie 12 Mbit/s (1,5 MB/s)

USB 2.0

Kabel USB 2.0 miał swoją premierę w 2000 roku. Do dziś jest to najpopularniejsza wersja, wykorzystywana przez ogromną ilość urządzeń. Wersja ta została nazwana high speed i pozwala według dokumentacji na maksymalną szybkość 480 Mbit/s (60 MB/s).

USB 3.0

Standard USB 3.0 ukazał się w 2008 roku i wniósł przełomowy wzrost przepustowości który wynosi 4 Gbit/s (500 MB/s). W 2013 roku udoskonalony został do 10 Gbit/s, a cztery lata później przepustowość w ramach wersji 3.2 wynosiła już 20 Gbit/s.

Kolejnym krokiem w ewolucji standardu USB, jest ogłoszony w 2015 roku standard USB typu C, a następnie jego rozszerzenie USB Power Delivery. Więcej na ten temat dowiemy się w dalszej części artykułu. 

Kable USB - przepustowość

Kable USB – rodzaje wtyczek

Wraz z ewolucją standardu USB mieliśmy do czynienia z wieloma różnymi rodzajami wtyczek. W tej części opowiemy sobie o najpopularniejszych z nich i ich zastosowaniu.

Kabel USB-A

To standardowa i znana wszystkim prostokątna wtyczka. Powszechnie wiadomo, że teoretycznie mamy 50% szans na właściwe wpięcie, ale przeprowadzane przez użytkowników w ciągu ostatnich dekad testy stawiają sprawę w nieco innym świetle. 

Wtyczka ta jest taka sama niezależnie od standardu, dodatkowo jest kompatybilna wstecz, także USB 1.1 będzie działało w porcie USB 2.0.

Kabel USB-A

Kabel USB-B

Ma całkiem inny kształt, niemal kwadratowy i wykorzystywana jest głównie w przypadku urządzeń takich jak skanery, drukarki czy monitory. Popularna w sprzęcie biurowym, aparaturze pomiarowej i przemyśle.

Kabel USB-B

Po tych dwóch rodzajach, przyszły kolejne, stanowiące odpowiedź na rozwój rynku urządzeń mobilnych. Spełniają podstawowe wymaganie czyli mały rozmiar.

Kabel Mini-USB A i B

Kiedyś bardzo popularna wersja, a dzisiaj niemal niespotykana. Jeśli miałeś cyfrowy aparat, odtwarzacz MP3/MP4, bądź nawigację (tak, kiedyś nie było smartfonów), to z pewnością spotkałeś się z takim portem.

Kabel mini USB

Kabel Micro-USB A i B

Zdecydowanie najpopularniejszy obecnie kabel USB. Spotykamy tą wersję niemal wszędzie: w telefonach, czytnikach, tabletach. Powszechnie przyjęta przez wszystkich producentów, z wyjątkiem Apple. Patrząc na ilość urządzeń, które ją wykorzystują, jeszcze długo będzie na piedestale.

Kabel Micro USB

Kabel USB-C

Najnowsze rozwiązanie technologiczne. Sądząc po coraz większej skali jego wykorzystania, z biegiem czasu zdetronizuje micro USB. Jego przewaga to na pewno wyższa prędkość przesyłu danych, możliwość dostarczania większej ilości energii oraz nowy, symetryczny kształt, który powoduje brak problemów z wpinaniem kabla. Kabel USB-C pozwala także na przesył audio, wideo i ładowanie urządzeń z większym zapotrzebowaniem mocy. Z tego standardu korzystają między innymi Macbooki i najnowsze smartfony z wysokiej półki, takie jak Samsung Galaxy S9, czy Huawei P20. Standard USB-C związany jest z technologią Power Delivery, ale o niej powiemy sobie za chwilę. 

Kabel USB-C

Kabel lightning

Szczególnym przypadkiem kabla wykorzystującego technologie USB, a nie należącym do tej “rodziny” jest wdrożony przez Apple kabel Lightning.
Jego działanie opiera się na takiej samej zasadzie jak opisane powyżej, lecz ma inny kształt wtyczki. Ot, wieczne dążenie do odmienności firmy z Cupertino.

Ładowanie przede wszystkim

Co prawda, wszystkie standardy, od 1.0 aż do USB-C wykorzystują domyślnie napięcie 5V, jednak wciąż opracowywane są usprawnienia szybkości ładowania poprzez wykorzystywanie wyższych napięć. Jednym ze standardów jest technologia Quick Charge, zaprojektowana przez Qualcomm, pozwalająca na ładowanie przez port USB w zakresie napięcia od 5V do aż 20V, co skutkuje tym, że urządzenia wyposażone w chip Qualcomm mogą być ładowane nawet trzykrotnie szybciej względem jeszcze do niedawna wykorzystywanych ładowarek 5W (QC 3.0 – max 27W) . Technologia ta jest bardzo szeroko wykorzystywana m.in. przez producentów smartfonów, takich jak Samsung, Huawei, Xiaomi. Wystarczy spojrzeć jak powszechne w telefonach są procesory Qualcomm Snapdragon.

Inne napięcia wykorzystuje również technologia współpracująca z USB-C, nazwana Power Delivery. Umożliwia ona wykorzystanie nawet napięcia 20V, przy natężeniu 5A, co daje aż 100W mocy. Jest to dość przełomowy krok, a rozwój tego rozwiązania pozwoli na wyeliminowanie różnych rodzajów zasilania oraz wtyczek, co z kolei sprawi, że standard USB stanie się naprawdę uniwersalny i całkowicie zdominuje rynek urządzeń elektronicznych.

Autor: Jarosław Prorok