USB 3.0

的速度比較表]]

USB 3.0,於2008年11月發布,是USB(Universal Serial Bus)的第三個主要修訂版本,其最大的特點增加了USB速率模式(Super Speed)。曾名为USB 3.1 Gen 1,现名为USB 3.2 Gen 1×1,其主要技術標準有:支援全雙工,並採用發送列表區段來進行數據發送,供電標準為900mA,傳輸速度為5Gbit/s。USB 3.0的设计兼容USB 2.0与USB 1.1版本,并採用三級多層電源管理技術,可以為不同設備提供不同的電源管理方案。

USB 3.0採用新的封包路由傳輸技術,線纜設計8條內部線路,除VBus和GND作為電源提供線外,剩餘3對均為數據傳輸線路——其中保留D+與D-兩條兼容USB 2.0的線路,新增專為新版所設的線路SSRX與SSTX,因此USB 3.0比USB 2.0多了數個觸點。USB 3.0的Standard-A接口繼續採用與早先版本一樣的尺寸方案,接頭採用藍色外觀(USB 2.0 Standard-A接口採用黑色外觀),只是內部觸點有變化,新的觸點將會並排在目前4個觸點的後方。引入展頻時脈技術,降低電磁輻射的逸散。

Intel發表的xHCI規範支持USB3.0的接口,且向下兼容USB 2.0的接口。Windows 8和後續的Windows作業系統都內建原生的USB 3.0支援。

電磁干擾
USB使用差分信号進行資料傳輸,以USB 2.0為例,要達成480Mbps的傳輸率,那麼其傳輸的差分信号运作頻率須為240MHz,USB 3.0需要2.5GHz的差分信号頻率方能達成5Gbps傳輸率。而爲了降低高運作頻率產生的電磁干擾,USB 3.0引入扩频,將原本集中在2.5GHz頻率的能量,USB 3.0以2.5GHz為中心呈現正弦的絕對值分布,降低2.5GHz集中的能量,這樣下次出現能量集中的地方為三次谐波7.5GHz(也因這樣所以在USB 3.0線材規範中都有針對7.5GHz制定要求)。

然而,2.5GHz的運作頻率與ISM頻段(2.412~2.462GHz)靠得太近,加上展頻時脈技術的緣故,原本單一的2.5GHz訊號的能量會延展成從直流到數GHz的頻寬干擾,令USB 3.0在運作時其電磁波訊號的能量會覆蓋ISM頻段的訊號,也無法使用濾波器過濾訊號。因此同一電路板上USB 3.0無法與藍牙、2.4GHz頻段的WLAN在相鄰不遠的情況下一同運作,而USB論壇針對此一現象,也僅能要求製造商將電磁遮蔽做好,從USB插槽、線材、直到外接裝置端都要做屏蔽接地的動作,盡量壓低輻射出來的電磁波。而實測表明USB 3.0與藍牙、2.4GHz的WiFi裝置在靠近的情況下,出現了斷流、連線中斷、傳輸效能明顯下降等情況,而將USB 3.0的連接點做好遮蔽,或者將藍牙、2.4GHz WiFi等裝置使用延長線連接並遠離USB 3.0裝置,同時運作的干擾問題明顯改善。

USB 3.0與ISM頻段的電磁相容性問題,也間接令不少行動裝置(如智能手机)等沒有考慮對USB 3.0的支援,但也有一些智慧型手機支援USB 3.0(如三星Galaxy Note 3)。

針腳定義
規格與USB 3.1比較

  • 使用最新的Type-C傳輸線,並可向下相容。速度是USB 3.1 Gen2的兩倍,允許兩條10Gbps傳輸通道,所以傳輸速度達到20Gbps,但只能在Type-C傳輸線上產生效果(並非所有Type-C傳輸線都支援USB 3.2 Gen2x2,一些Type-C傳輸線只支援到USB 2.0,或只支援到USB 3.1 Gen2)。
  • 借鑒了PCI Express的通道(Lane)設計。USB 3.2 Gen2x2因為使用了兩條通道的設計,必須使用Type-C傳輸線。
  • 雖然向下相容USB 2.0/1.0,但如果要得到20Gb/s的傳輸速度仍需在主機、目標端同時具備對應的晶片才能達成。

技術突破

  • USB 3.2成功於現有的USB Type-C傳輸線-{}-上實現雙通道,但仍繼續使用現有之SuperSpeed USB物理傳輸率及技術。

新规
2022年2月,USB-IF组织对USB的命名进行了重新调整,USB3.2一系列名称被废止,并改为以传输速率为标准的名称(480Mbps规格除外),并要求各厂商在在USB设备商上标注具体的传输速率以方便消费者。同时,该规定取消了原来10Gbps的传输速率档位和100W功率档位,并且USB-IF组织将不再对该两档位的新设备认证。

参考文獻
外部鏈結

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