Présentation de la norme SuperSpeed ​​USB 3.0

L'USB (Universal Serial Bus) reste l'interface dominante sur les marchés des PC, des appareils mobiles, de l'électronique grand public et des communications. Depuis des années, l'USB 2.0 est la norme industrielle pour la connectivité des PC, offrant une bande passante suffisante pour une gamme de périphériques d'application connectés à un ordinateur hôte, soit directement, soit via des concentrateurs. Cependant, la bande passante maximale de 480 Mbps de l'USB 2.0 n'est plus suffisante pour répondre aux demandes croissantes de vidéo haute définition, de périphériques de stockage en téraoctets, d'images numériques haute résolution et de téléphones mobiles riches en multimédia.

La spécification USB 3.0 assure la rétrocompatibilité avec l'USB 2.0, une fonctionnalité essentielle pour l'électronique grand public. La conception vise à offrir aux utilisateurs la même expérience qu'une interface USB 2.0 tout en offrant une bande passante considérablement améliorée. L'USB 3.0 utilise une architecture à double bus, intégrant à la fois l'interface USB 2.0 et un composant SuperSpeed ​​récemment développé.

Protocole USB 3.0

L'USB 3.0, également connu sous le nom de SuperSpeed, est un protocole de communication en couches composé d'un hôte, d'un périphérique et d'une interconnexion SuperSpeed. Il permet l'interopérabilité entre les périphériques de différents fournisseurs tout en maintenant la rétrocompatibilité avec l'infrastructure USB existante, y compris les pilotes de périphériques et les interfaces logicielles. Conçu pour améliorer l'architecture des PC, l'USB 3.0 s'étend aux ordinateurs portables, aux ordinateurs de bureau professionnels, aux environnements domestiques et aux communications entre périphériques.

Le protocole SuperSpeed ​​USB 3.0 englobe plusieurs aspects clés, notamment

• Le produit offre une bande passante améliorée jusqu'à 5 Gbps.

• Transferts de données double-simplex

• Rétrocompatible

• La capacité de courant maximale du bus a été améliorée.

• Gestion améliorée de l'alimentation du bus

• Gestion optimisée de l’énergie

L'USB 3.0 a été développé pour améliorer les performances grâce à plusieurs améliorations techniques. La plus notable d'entre elles est l'ajout d'une nouvelle paire différentielle à côté du bus de données USB 2.0 existant. Alors que l'USB 2.0 utilise quatre fils (alimentation, masse et une paire pour les données différentielles), l'USB 3.0 introduit quatre fils supplémentaires et un signal de masse, créant ainsi deux paires supplémentaires de signaux différentiels pour la réception et la transmission. Cela donne un total de neuf fils dans les câbles et les connecteurs.

Les deux paires supplémentaires sont essentielles pour répondre aux exigences de bande passante SuperSpeed ​​USB 3.0. La méthode de signalisation est passée d'une interrogation continue à une interrogation asynchrone, bien qu'elle reste dirigée par l'hôte. L'USB 3.0 offre également une interface de données bidirectionnelle, contrairement à la conception semi-duplex de l'USB 2.0, qui limite le flux de données à une seule direction à la fois. Collectivement, ces mises à niveau permettent une multiplication par dix de la bande passante théorique, ce qui permet le transfert en temps réel de gros volumes de données.

L'USB 3.0 introduit plusieurs améliorations pour une meilleure efficacité énergétique. Parmi les fonctionnalités clés, citons la gestion de l'alimentation au niveau de la liaison, qui permet à l'hôte ou au périphérique de lancer des états d'économie d'énergie pendant les périodes d'inactivité. La couche de liaison peut passer progressivement à des états d'économie d'énergie en mode inactif, réduisant ainsi la consommation d'énergie. L'interrogation continue des périphériques est éliminée et la transmission de paquets de diffusion via les concentrateurs est supprimée. De plus, les périphériques peuvent suspendre des fonctions individuelles ou des circuits non utilisés, ce qui permet d'économiser encore plus d'énergie.

L'adoption généralisée de l'USB peut être attribuée à trois facteurs clés : sa conception conviviale, la présence importante de matériel USB dans les PC et autres appareils électroniques grand public, et la prise en charge logicielle complète des pilotes USB intégrés dans tous les principaux systèmes d'exploitation. L'USB 3.0 s'appuie sur les bases établies par l'USB 2.0, améliorant les performances pour répondre aux exigences des applications à large bande passante qui étaient auparavant limitées.

D’autres améliorations des performances incluent

• Streaming de transfert en masse optimisé pour des performances améliorées.

• Des transferts isochrones avec des états de liaison à faible consommation d'énergie entre les intervalles de service doivent être mis en œuvre.

• Communiquez la tolérance de latence à l’hôte pour optimiser l’interface USB.

Un résumé des nouvelles fonctionnalités et avantages de l'USB 3.0

L'USB 3.0 est une solution idéale pour une large gamme d'applications, notamment les périphériques de stockage de masse à semi-conducteurs, le streaming et le transfert de vidéos, les stations d'accueil pour PC, les interfaces audio multicanaux, les webcams et caméras de surveillance haute résolution et les solutions d'affichage vidéo comme la technologie graphique USB DisplayLink. En outre, il facilite la connectivité des caméras vidéo et fixes numériques, des périphériques multimédia externes tels que les lecteurs Blu-ray et les disques durs externes, etc. Alors que l'utilisation de PC multimédia domestiques et de disques durs externes haute capacité continue de croître, l'USB 3.0 offre une solution simple et efficace pour transférer des fichiers multimédias volumineux, améliorant ainsi l'expérience du consommateur.

La bande passante accrue de l'USB 3.0 améliore considérablement les performances de l'appareil, offrant une expérience utilisateur supérieure à celle de l'USB 2.0. Alors que l'USB 2.0 ne pouvait pas prendre en charge la vidéo haute résolution en raison de sa limite de 480 Mbps, la bande passante maximale de 5 Gbps de l'USB 3.0 permet la transmission de vidéos haute résolution avec une latence réduite, ce qui se traduit par une amélioration notable de la qualité vidéo. Par exemple, le DVI à liaison unique nécessite un débit de près de 2 Gbps, que l'USB 2.0 n'est pas en mesure de prendre en charge. La capacité de l'USB 3.0 à fournir 5 Gbps permet des solutions vidéo supérieures et devrait faciliter l'expansion de l'USB dans de nouveaux produits et applications que l'USB 2.0 ne pouvait pas prendre en charge efficacement.