USB3.1与Type-C的介绍

简介

USB 3.1是最新的USB规范,该规范由英特尔等大公司发起。与现有的USB技术相比,新USB技术使用一个更高效的数据编码系统,并提供一倍以上的有效数据吞吐率(USB IF协会)。它完全向下兼容现有的USB连接器与线缆
 USB3.1 LOGO
USB3.1兼容现有的USB3.0软件堆栈和设备协议、5Gbps的集线器与设备、USB 2.0产品。
拥有Thunderbolt技术的英特尔也欢迎USB3.1标准的成形。
USB 3.1包含了USB 3.0的大部分特性[1]
USB 3.1作为下一代的USB传输规格,通常被称为“SuperSpeed+”,将在未来替代USB 3.0。[2]

规范制定历程

2008年11月12日USB 3.0推出之后,SuperSpeed带来了5Gbps高速传输效能,附加提供5V/0.9A电源。随着传输速率的要求提高,加上也希望能提升供电能力,2013年1月6日USB IF协会(USB Implementers Forum)正式宣布要推出新的USB 3.0加强版(即USB 3.1)。2013年7月31日宣布正式开始研发SuperSpeed 10Gbps,2013年12月3日USB 3.0 Promoter Group正式宣布USB 3.1诞生。到了2014年6月份Computex Taipei 2014,ASMedia第一家正式展示原生USB 3.1晶片,实现SuperSpeed+,也就是SuperSpeed 10Gbps速率。[3]

介面规范

usb 3.1有三种连接介面,分别为Type-A(Standard-A)、Type-B(Micro-B)以及Type-C
标准的Type-A是目前应用最广泛的介面方式,Micro-B则主要应用于智能手机和平板电脑等设备,而新定义的Type-C主要面向更轻薄、更纤细的设备。
Type-C大幅缩小了实体外型,更适合用于短小轻薄的手持式装置上,Type-C将取代Micro-AB型连接器(支援USB装置直接对传,不需要有主控系统介入),也将取代一般Micro-USB连接器,Type-C仿Apple Lightning连接器,正反均可正常连接使用,较现有Micro-USB更理想,Micro-USB虽有防止反接的防呆机制,但正反均可接的好处,胜过防止反接,
Micro-B(反面)
摸黑状况上都可顺利完成接线。[3] 另外,Type-C还有增进的电磁干扰与RFI mitigation特性。
Type-C引脚定义

传输速率与编码标准

因应各种装置的高速应用,USB的频宽从1.0版本(1.5Mbps)、1.1版本(12Mbps)、2.0版本(480Mbps)到3.0版本(5Gbps),速度已经有很大的进步了,而面对将来的需求,新的USB 3.1介面将把频宽再翻倍,提升至10Gbps,同时值得注意的是,编码率也再度提升。
USB 3.0为8b10b编码,也就是每传送10bit资料中,只有8bit是真实的资料,剩馀的2bit是做为检查码,因此整个频宽会有高达20%(2/10)的损耗,而新的USB 3.1则是使用128b/132b编码,在132bit的资料中,只需使用4bit做为检查码,传输损耗率大幅下降为3%(4/132),所以USB 3.1不单只是提升频宽而已,连传输效率也增进不少。另外,相较於Thunderbolt,USB 3.1和Thunderbolt1已同样拥有10Gbps的速度,而Thunderbolt 2虽然提供20Gbps,但只是把原本的Thunderbolt 1中两条独立的10Gbps合并,变成单向传输20Gbps,而非双向,而此看来,只要USB 3.1装置正式问市後,频宽速度和应用广度上仍相当具有优势。
 

电力供应规范

相比USB 2.0的5V/0.5A,USB 3.0提供了5V/0.9A电源。但人们任然希望更强的供电能力,于是USB 3.1(SuperSpeed+)将供电的最高允许标准提高到了20V/5A,供电100W。
电力供应规范- USB Power Delivery(USB PD),设计上兼容现有的USB 2.0和USB 3.0线材和连接器,新的USB 3.1 Type-C连接器也通用。USB PD支持更高的电压和电流,以满足不同的应用装置,同时也相容现有的USB Battery Charging 1.2充电规格。USB PD为埠对埠的架构,USB和电力沟通讯号分开,电力的供应是透过主机端和装置端的VBus通讯协定来沟通,如果装置支持,则可依组态(Profiles)的电压和电流,提供更高的瓦数供应。USB PD依装置不同分成5个组态(Profiles),皆需要使用新的可侦测线材,才能提供大於1.5A或5V的电力。组态1针对手机,为5V/2A(10W),基本的电力输出,已比USB 3.0的5V/0.9A(4.5W)还多; 组态2为5V/2A或12V/1.5A(最大18W),可为平板和笔电充电;组态3为5V/2A或12V/3A(可提供较大的笔电最大36W的电力);组态4为最大为20V/3A(60W),但仅限Micro-A/B连接器,组态5为最大为20V/5A(100W)的电力供应,仅限TYPE-A/B连接器。USB 3.1供电的提升,以及支持充电的应用将会让USB 3.1有望大一统手机、平板、电脑传输介面。

影音传输标准

USB 3.1新增USB A/V影音传输。使用USB来传输画面其实有很大的便利性,除了USB介面本身就相当广泛外,还能省去一条电源线,直接以USB供电,例如ASUS MB168B+ 15.6吋可携式显示器,就是以一条USB 3.0来连接显示,不过它最多只支持到Full HD等级。新的USB AV 3.1提供9.8Gbps频宽,最高支持4096 x 2304 @ 30FPS的4K显示画面,4K显示的规格已和HDMI1.4一样,同时USB AV也支援HDCP影像加密技术,搭配更大的电力供应,较大尺寸的显示器可望也能藉由USB AV 3.1来显示4K解析度。另外,现有的装置和显示器可透过USB AV转接器,以USB线来传送影音。USB AV若能加以普及,势必能为生活带来很多便利性,USB线也可能取代其它显示介面,成为最实用的影音传输线材。

2对手机的四大提升编辑

让手机更快充电
由于供电标准提升至20V/5A、100W功率,USB 3.1能够极大提升设备的充电速度,同时还能为笔记本、投影仪甚至是电视等更高功率的设备供电,这也是为什么苹果的全新MacBook只需要内置一个USB Type C,便可实现供电、传输需求。
更高的数据传输速度
由于USB 3.1支持高达10Gbps的传输速率,将极大提升手机的传输速度,这对于手机发展是十分有利的。比如,越来越多的手机开始支持4K视频拍摄,视频文件更加庞大,更快的数据传输速度是必要的。
支持显示输出
目前,HDMI是电视、显示器产品所普遍采用的接口标准,虽然拥有迷你版本,但并没有手机专门内置该接口,因为会导致成本上升、体积增加。而由于USB 3.1支持显示输出,所以更适合作为移动设备的输出接口,尤其是可逆的Type-C。
通用性
显然,一个万能的通用接口,是手机、平板等小型设备所需要的,能够极大提升设备的连接性。而从目前来看,USB 3.1中的Type-C最有可能成为未来的连接标准,提供数据传输、外设连接、显示输出等一体化的连接方案。[5]

3支持的操作系统编辑

Microsoft* Windows* XP(所有版本)
Microsoft windows 2003
Microsoft windows Vista
MicrosoftWindows 7
Microsoft Windows 8
Microsoft Windows 8.1
Microsoft Windows 10
Mac OS X所有版本
Linux部分版本


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