Úvod k USB 4
USB4 je systém USB specifikovaný ve specifikaci USB4. Fórum vývojářů USB vydalo jeho verzi 1.0 29. srpna 2019. Celý název USB4 je Universal Serial Bus Generation 4. Je založen na technologii přenosu dat „Thunderbolt 3“, kterou společně vyvinuly společnosti Intel a Apple. Rychlost přenosu dat USB4 může dosáhnout až 40 Gb/s, což je dvojnásobek rychlosti nejnovějšího vydaného USB 3.2 (Gen2×2).
Na rozdíl od předchozích standardů protokolu USB vyžaduje USB4 konektor USB-C a pro napájení potřebuje podporu USB PD. Ve srovnání s USB 3.2 umožňuje vytváření tunelů DisplayPort a PCI Express. Tato architektura definuje metodu dynamického sdílení jednoho vysokorychlostního spojení s více typy koncových zařízení, která nejlépe zvládají přenos dat podle typu a aplikace. Produkty USB4 musí podporovat propustnost 20 Gbit/s a mohou podporovat propustnost 40 Gbit/s. Vzhledem k tunelovému přenosu však při přenosu smíšených dat, i když jsou data přenášena rychlostí 20 Gbit/s, může být skutečná rychlost přenosu dat vyšší než u USB 3.2 (USB 3.1 Gen 2).
USB4 se dělí na dvě verze: 20 Gb/s a 40 Gb/s. Zařízení s rozhraním USB4 dostupná na trhu mohou nabízet buď rychlost 40 Gb/s Thunderbolt 3, nebo sníženou verzi 20 Gb/s. Pokud chcete koupit zařízení s nejvyšší přenosovou rychlostí, tj. 40 Gb/s, je nejlepší si před nákupem zkontrolovat specifikace. Pro scénáře vyžadující vysokorychlostní přenos je klíčový výběr vhodného USB 3.1 C na C, protože je klíčovým nosičem pro dosažení rychlosti 40 Gb/s.
Mnoho lidí si není jistých vztahem mezi USB4 a Thunderbolt 4. Ve skutečnosti jsou Thunderbolt 4 i USB4 postaveny na základním protokolu Thunderbolt 3. Vzájemně se doplňují a jsou kompatibilní. Všechna rozhraní jsou typu C a maximální rychlost pro obě je 40 Gb/s.
V první řadě, kabel USB4, o kterém mluvíme, je přenosový standard USB, což je protokolová specifikace týkající se výkonu a efektivity přenosu USB. USB4 lze chápat jako „čtvrtou generaci“ této specifikace.
Přenosový protokol USB byl v roce 1994 společně navržen a vyvinut několika společnostmi, včetně Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC a Nortel. 11. listopadu 1994 byl vydán ve verzi USB V0.7. Později, v roce 1995, tyto společnosti založily neziskovou organizaci na propagaci a podporu USB s názvem USB Implementers Forum, což je známý název USB-IF, a USB-IF je nyní organizace pro standardizaci USB.
V roce 1996 společnost USB-IF oficiálně navrhla specifikaci USB 1.0. Přenosová rychlost USB 1.0 však byla pouze 1,5 Mbps, maximální výstupní proud byl 5 V/500 mA a v té době existovalo jen velmi málo periferních zařízení, která podporovala USB, takže výrobci základních desek zřídka navrhovali rozhraní USB přímo na základní desce.
▲USB 1.0
V září 1998 vydala společnost USB-IF specifikaci USB 1.1. Přenosová rychlost byla tentokrát zvýšena na 12 Mbps a byly opraveny některé technické detaily v USB 1.0. Maximální výstupní proud zůstal 5V/500mA.
V dubnu 2000 byl představen standard USB 2.0 s přenosovou rychlostí 480 Mbps, což je 60 MB/s. Je to 40krát více než u USB 1.1. Maximální výstupní proud je 5 V/500 mA a zařízení má 4pinový konektor. USB 2.0 se používá dodnes a lze jej považovat za nejdéle trvající standard USB.
Počínaje USB 2.0 prokázala technologie USB-IF svůj „jedinečný talent“ v přejmenování.
V červnu 2003 organizace USB-IF přejmenovala specifikace a standardy USB a změnila USB 1.0 na verzi USB 2.0 Low-Speed, USB 1.1 na verzi USB 2.0 Full-Speed a USB 2.0 na verzi USB 2.0 High-Speed.
Tato změna však měla na současnou situaci v té době jen malý vliv, protože USB 1.0 a 1.1 v podstatě opustily historickou scénu.
V listopadu 2008 dokončila skupina USB 3.0 Promoter Group, složená z průmyslových gigantů, jako jsou Intel, Microsoft, HP, Texas Instruments, NEC a ST-NXP, standard USB 3.0 a veřejně jej zveřejnila. Oficiální název byl „SuperSpeed“. Skupina USB Promoter Group je zodpovědná především za vývoj a formulaci standardů řady USB a tyto standardy budou nakonec předány ke správě organizaci USB-IF.
Maximální přenosová rychlost rozhraní USB 3.0 dosahuje 5,0 Gb/s, což je 640 MB/s. Maximální výstupní proud je 5 V/900 mA. Je plně kompatibilní s rozhraním 2.0 a podporuje plně duplexní přenos dat (tj. může přijímat a odesílat data současně, zatímco USB 2.0 je poloduplexní), a také má lepší možnosti správy napájení a další funkce.
USB 3.0 má 9pinový konektor. První 4 piny jsou stejné jako u USB 2.0, zatímco zbývajících 5 pinů je speciálně navrženo pro USB 3.0. Proto můžete podle pinů určit, zda se jedná o USB 2.0 nebo USB 3.0.
V červenci 2013 bylo vydáno rozhraní USB 3.1 s přenosovou rychlostí 10 Gbps (1280 MB/s), které se prohlašuje za SuperSpeed+, a maximální povolené napájecí napětí bylo zvýšeno na 20V/5A, což je 100W.
Vylepšení USB 3.1 oproti USB 3.0 bylo také velmi zřejmé. Nicméně, nedlouho poté, USB-IF přejmenoval USB 3.0 na USB 3.1 Gen1 a USB 3.1 na USB 3.1 Gen2.
Tato změna názvu způsobila spotřebitelům potíže, protože mnoho bezskrupulózních obchodníků označovalo produkty jako podporující USB 3.1 pouze na obalu, aniž by uvedli, zda se jedná o Gen1 nebo Gen2. Ve skutečnosti se přenosový výkon těchto dvou standardů značně liší a spotřebitelé by se mohli nechtěně dostat do pasti. Proto byla tato změna názvu pro většinu spotřebitelů špatným krokem.
V září 2017 bylo vydáno rozhraní USB 3.2. V rámci USB Type-C podporuje dva 10Gbps kanály pro přenos dat s rychlostí až 20 Gb/s (2500 MB/s) a maximální výstupní proud je stále 20V/5A. Ostatní aspekty se dočkaly drobných vylepšení.
▲Proces změny názvu USB
V roce 2019 však USB-IF přišla s další změnou názvu. Přejmenovali USB 3.1 Gen1 (což bylo původní USB 3.0) na USB 3.2 Gen1, USB 3.1 Gen2 (což bylo původní USB 3.1) na USB 3.2 Gen2 a USB 3.2 na USB 3.2 Gen 2×2.
Nyní a budoucnost: Skok vpřed USB4
Nyní, když jsme se dostali k USB4, pojďme se podívat na upgrady a vylepšení tohoto nového protokolového standardu. V první řadě, vzhledem k tomu, že se jedná o přechod z „3“ na „4“ napříč generacemi, musí být vylepšení značné.
Na základě všech shromážděných informací lze nové funkce USB4 shrnout následovně:
1. Maximální přenosová rychlost 40 Gb/s:
Díky dvoukanálovému přenosu by teoretická maximální přenosová rychlost USB4 měla dosáhnout 40 Gb/s, což je stejné jako u Thunderbolt 3 (dále jen „Thunderbolt 3“).
Ve skutečnosti bude mít USB4 tři přenosové rychlosti: 10 Gb/s, 20 Gb/s a 40 Gb/s. Pokud si tedy chcete koupit zařízení s nejvyšší přenosovou rychlostí, tedy 40 Gb/s, raději si před nákupem zkontrolujte specifikace.
2. Kompatibilní s rozhraními Thunderbolt 3:
Některá (ne všechna) zařízení USB4 mohou být kompatibilní s rozhraním Thunderbolt 3. To znamená, že pokud má vaše zařízení rozhraní USB4, je možné připojit zařízení Thunderbolt 3 i externě. Není to však povinné. Zda je kompatibilní, závisí na postoji výrobce zařízení.
3. Schopnost dynamické alokace šířky pásma:
Pokud používáte port USB4 a zároveň jej používáte k připojení displeje a přenosu dat, port přidělí odpovídající šířku pásma podle situace. Pokud například video vyžaduje pouze 20 % šířky pásma pro napájení displeje s rozlišením 1080p, pak zbývajících 80 % šířky pásma lze využít pro jiné úkoly. To nebylo možné v USB 3.2 a předchozích érách. Předtím fungovalo rozhraní USB na principu střídání.
4. Všechna zařízení USB4 budou podporovat USB PD
USB PD je USB Power Delivery (USB přenos energie), což je jeden z aktuálních mainstreamových protokolů rychlého nabíjení. Byl také formulován organizací USB-IF. Tato specifikace umožňuje dosáhnout vyššího napětí a proudu s maximálním přenosem výkonu až 100 W a směr přenosu energie lze volně měnit.
Podle předpisů USB-IF by standardní forma současného nabíjecího rozhraní USB PD měla být USB Type-C. V rozhraní USB Type-C jsou dva piny, CC1 a CC2, které se používají pro konfigurační kanály komunikace PD.
5. Lze použít pouze rozhraní USB typu C
S výše uvedenou funkcí je přirozené, že také víme, že USB4 může fungovat pouze přes konektory USB typu C. Ve skutečnosti nejen USB PD, ale i další nejnovější standardy USB-IF platí pouze pro Type-C.
6. Může být zpětně kompatibilní s předchozími protokoly
USB4 lze používat společně se zařízeními a porty USB 3 a USB 2. To znamená, že může být zpětně kompatibilní s předchozími protokolovými standardy. USB 1.0 a 1.1 však nejsou podporovány. V současné době rozhraní používající tento protokol z trhu téměř zmizela.
Samozřejmě, při připojení zařízení USB4 k portu USB 3.2 nemůže přenášet data rychlostí 40 Gb/s. A staromódní rozhraní USB 2 se nezrychlí jen proto, že je připojeno k rozhraní USB4.
Čas zveřejnění: 21. července 2025
