07.05.2015

USB-C: разъём, который меняет всё

История самого распространённого ныне последовательного интерфейса полна как побед, так и поражений. Самый первый вариант USB 1.0, поддержка которого была реализована в 1996 году в обновлении к Windows 95, не радовал стабильностью — немногочисленные устройства с этим интерфейсом регулярно «вешали» и без того своенравную «Винду». Пропускной способности шины при этом было вполне достаточно для мышей и всё ещё неторопливых принтеров и сканеров.

Немного истории

В Windows 98 появилась встроенная поддержка следующей версии USB 1.1 — от оригинала она отличалась главным образом повышенной стабильностью, и именно с неё началось массовое внедрение этого интерфейса. Скорости остались прежними: до 1,5 Мбит/с в режиме Low Speed и до 12 Мбит/с в режиме Full Speed. Но настоящий расцвет USB наступил в 2000 году с появлением версии 2.0, где был реализован третий, высокоскоростной режим High-speed со скоростью передачи данных от 25 до 480 Мбит/с. Теперь по шине USB стало возможным подключать внешние накопители, звуковые и видеоинтерфейсы и другую периферию, требующую высокой пропускной способности. При этом сохранилось ограничение по передаваемому по шине электропитанию в 500 мА, из-за чего для работы подключаемых устройств нередко требовалось дополнительное питание.

usb-c-01

Новый стандарт USB 3.0 был представлен лишь в 2008 году, и он получил сразу два важных преимущества перед предшественниками. Во-первых, четвёртый скоростной режим SuperSpeed повысил максимальную пропускную способность шины почти на порядок — до 5 Гбит/с, а во-вторых, сила передаваемого по ней тока увеличилась до 900 мА. Одновременно с этим фактическим стандартом для мобильных устройств, за исключением, пожалуй, лишь продукции Apple, стал тонкий миниатюрный разъём Micro-В. Спецификация USB 3.1, вышедшая в июле 2013 года, повысила теоретическую пропускную способность шины вдвое — до 10 Гбит/с. И породила абсолютно новый разъём USB-C, в который (наконец-то, спустя почти двадцать лет!) можно вставлять кабель любой стороной.

Если посчитать, то за всю историю USB существовало не менее восьми разных разъёмов — в значительной степени из-за того, что вилки для хоста и клиента были умышленно сделаны непохожими. К тому же, при разработке новых вариантов разъёмов было важно обеспечить совместимость с предыдущими. Так, USB 2.0 Micro-B — это не что иное как модификация USB 2.0 Mini-B, а USB 3.0 Micro-B — это USB 2.0 Micro-B c дополнительными контактами. Впрочем, эта система не идеальна: кабель USB 3.0 Micro-B невозможно использовать с разъёмом типа USB 2.0 Micro-B, так что при существенном приросте пропускной способности обойтись простым изменением конструкции не получится.

Именно поэтому для USB 3.1 был разработан принципиально новый разъём, не совместимый физически ни с одним из предыдущих. Кстати, несмотря на то, что формально этот разъём называется USB 3.1 Type-C, он разрабатывался независимо от самого скоростного стандарта, который вполне работоспособен и с разъёмами привычных типов. Однако он важен для дальнейшего внедрения USB 3.1, поскольку новые розетки не просто отличаются по цвету, но и физически несовместимы с устаревшими кабелями.

Что стало лучше

Помимо того, что сам разъём стал симметричным, кабели USB Type-C тоже универсальны: на них используются одинаковые вилки как на стороне хоста, так и на стороне клиента, и их можно устанавливать любой стороной, что, конечно, ещё больше упрощает жизнь потребителю. Теоретически, это также удешевляет производство кабелей.

usb-c-02

Симметричность разъёма приобретает особое значение, когда мы говорим именно о мобильных устройствах. Надо обладать изрядной силой и упрямством, чтобы умудриться воткнуть не той стороной полноразмерный разъём USB 2.0. При этом вы без особого труда проделаете то же самое с кабелем Micro-B, и либо повредите разъём, либо сломаете розетку на смартфоне. С USB Type-C такие ситуации в принципе невозможны.

usb-c-04

Другое важное новшество — дополнительные шины питания, реализованные в Type-C помимо базовой 900 мА: полнофункциональные кабели USB-C оснащены электронным чипом-идентификатором и могут передавать ток силой 1,5 и 3 А с напряжением 5 В, в зависимости от соединяемых устройств. Расчётная нагрузка может достигать даже 20 В при 5 А, что означает внушительные 100 Вт мощности, достаточные не только для быстрой зарядки смартфона или планшета, но и даже для зарядки ноутбука. В свою очередь, универсальность кабеля стандарта USB Type-C позволяет проделывать ещё более замысловатые фокусы: например, заряжать смартфон от любого ноутбука, и это просто замечательно!

И, конечно же, USB Type-C унаследовал у USB 3.1 выдающуюся пропускную способность в 10 Гбит/с. Этого достаточно, к примеру, для работы с внешним накопителем на скоростях выше гигабайта (до 1,25 если быть точным) в секунду, для передачи видео формата 4K на большой экран или для поддержки нескольких гигабитных сетевых подключений.

Ложки дёгтя

Впрочем, не всё так радужно, есть и проблемы, самая очевидная из которых — отсутствие обратной совместимости с огромным количеством устройств, оснащённых портами старых типов. К новому Apple MacBook c единственным (!) разъёмом USB Type-C невозможно подключить ни одно из имеющихся у вас сегодня устройств — только фирменную зарядку. Впрочем, вы можете отдельно купить переходник на USB-A 3.1 ($19), переходник на HDMI и USB-A 3.1 ($79) или даже довольно экзотический по самой концепции переходник на VGA и USB-A 3.1 ($79).

usb-c-05

К счастью, разъёмы Mini-A и Mini-B уже почти вышли из употребления, а Micro-A никогда и не был популярным, так что в обиходе могут потребоваться всего три разновидности адаптеров: с Type-B, Type-A и, возможно, c Micro-B. Конечно, со временем ситуация изменится, но пока самым логичным выходом будет сосуществование «классических» портов USB c «новомодными» USB Type-C. Нет никаких сомнений, что большинство производителей ноутбуков именно так и поступит — Apple это всё-таки очень отдельная песня.

usb-c-06

Наконец, ещё один не самый приятный момент — это увеличение числа проводников. Если для кабелей USB 1.x и 2.0 хватало четырёх (питание 5 В, два сигнальных и заземление) или пяти в варианте Mini и Micro, то в USB 3.0 их число выросло до 5-10 (плюс четыре сигнальных и земля). В спецификации USB Type-C (3.1) появляется ещё пять дополнительных проводников и 24 контакта для обеспечения симметричности. Добавим к этому предусмотренный в спецификации чип-идентификатор, выступающий активным компонентом кабеля при передаче данных и электроэнергии. В результате получаем толстый и дорогой кабель, который теоретически не так надёжен, как обычный.

* * *

Впрочем, как будут обстоять дела на самом деле, покажет только время, тем более что у USB Type-C есть все шансы на успех. Конечно, в течение переходного периода несовместимость с шинами предыдущего поколения будет доставлять определённые неудобства, но затем USB Type-C вполне может стать универсальным интерфейсом для соединений абсолютно любых типов.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *