Conectividad USB: USB 3.2 y más allá

La evolución de los estándares USB

En el año 1995 se introdujo en el mercado el estándar de interfaz Universal Serial Bus (USB). Antes del USB, conectar cualquier cosa a un ordenador requería un montón de cables y varios puertos. Un ratón, un teclado, una impresora, un escáner o un gamepad necesitaban diferentes conectores.

Es posible que las personas nacidas cerca del final de la generación de los millennials sólo conozcan este tipo de interfaz. Y la Generación Z, que sigue a los millennials, ha crecido con Internet y las redes sociales. Cuando la pandemia mundial llegue en 2020, algunos de los miembros de la Generación Z tendrán la edad suficiente para entrar en el mercado laboral. Aunque muchos de estos miembros de la Generación Z acabaron trabajando desde casa, seguían necesitando utilizar la última tecnología, incluido el USB.

La tecnología del bus serie universal (USB) está integrada en los cargadores de los teléfonos inteligentes, las memorias flash, las impresoras y los ordenadores. El Foro de Implementadores de USB (USB-IF) mantiene las especificaciones y la conformidad de los conectores e interfaces USB.

¿Cómo han evolucionado las conexiones USB a lo largo de los años?

El USB 1.0, introducido en 1995, tiene una velocidad de transferencia de 1,5 Mbps. El USB 1.1 tiene una velocidad de transferencia de 12 Mbps. El USB 2.0, introducido en 2000, tiene una velocidad de transferencia de 480 Megabits por segundo (Mbps). El USB 3.0, lanzado en 2008, tiene una velocidad de transferencia más de 10 veces superior a la del USB 2.0, soportando 5 Gigabits por segundo (Gbps). El USB 3.1, lanzado en 2013, ofrece velocidades de hasta 10 Gbps. El USB 3.2, de 2017, alcanza velocidades de 20 Gbps. El USB 4.0 está definido para soportar 40 Gbps. Estas velocidades de transferencia permiten cargas de datos más rápidas.

Cronología de los estándares USB

El USB 1.0 se utilizaba principalmente para manejar ratones, teclados y gamepads. El USB 2.0 es "plug-and-play" (conectar y usar) y se utiliza habitualmente en las unidades flash. El USB 2.0 también es compatible con las interfaces USB 1.0 y 1.1. El USB 3.0, que se manifiesta en un conector de tipo C con pines, carga y descarga datos al mismo tiempo.

Mientras que los USB 1.0 y 1.1 utilizan conectores USB de tipo A o B, todos los productos USB 3.2 Gen 2x2 utilizan el conector de tipo C. Sin embargo, no todos los puertos USB C son USB 3.2 Gen 2x2. Identificar qué interfaz USB tiene puede ser confuso. Consulte la siguiente tabla para diferenciar las opciones disponibles.

Especificaciones de los estándares USB

Conectores USB ilustrados

USB 3.2 y 4.0

El Foro de Implementadores de USB (USB-IF) presentó el USB 4.0, la cuarta revisión integral del Bus Serie Universal (USB). El USB 4.0, así como el USB 3.2 Gen 2 y el USB 3.2 Gen 2x2, utilizan un conector y un receptáculo llamados USB Tipo C.

¿Qué es el USB tipo C?

Características del USB Tipo C

El USB Tipo C es un conector reversible capaz de soportar velocidades de datos de hasta 40 Gbps. Esto se descompone en 10 Gbps por carril, con 4 carriles en total.

El conector y el receptáculo del USB Tipo C son de menor tamaño (comparable al Micro-USB) y más duraderos, ya que soportan 10.000 ciclos de inserción/extracción. Con 24 pines simétricos, el conector se acopla al receptáculo a la primera. El tipo C ofrece estas ventajas:

• Hasta 100 W de suministro de energía
• Compatible con USB 2.0, 3.1 Gen 1, 3.2 Gen 2, 3.2 Gen 2 y 4.0
• Soporte para modos alternativos, para permitir que se envíen más que datos USB a través del conector y el conjunto de cables
• Impulsado por los fabricantes de ordenadores y teléfonos móviles que necesitaban una interfaz más pequeña y mejor para el USB
• Los cables están marcados electrónicamente para permitir la negociación de la entrega de energía (esto se hace por razones de seguridad, para evitar que pase demasiada energía por un cable que no puede soportarla, aunque hemos visto algunas malas excepciones entrar en el mercado causando daños)
• ¡No más cables tontos!
• Los puertos USB-C pueden ser proveedores o consumidores de energía
• El mismo puerto que se utiliza para conectar tu pendrive podría servir para cargar tu portátil
• El modo de suministro de energía carga los smartphones y las tabletas mucho más rápido
• Los cables y conectores también tendrán diferentes capacidades (por ejemplo, un puerto o cable puede ser sólo compatible con USB 2.0, y no con la entrega de energía)
• La identificación de las capacidades es importante.

Modos alternativos de USB tipo C

Los modos alternativos de USB incluyen DisplayPort, MHL (Mobil High-Definition Link), Thunderbolt 3 y HDMI, todos ellos descritos a continuación.

Modo alternativo DisplayPort

• Admite hasta 4Kp60 4:4:4 con la especificación DisplayPort 1.3
• Soporta simultáneamente USB 3.1 Gen 2 y USB 2.0
• Transfiere energía de hasta 100 W

Modos alternativos MHL (Mobil High-Definition Link)

• Admite hasta 4K 60 Hz con un solo carril de datos, u 8K 60 Hz con 4 carriles con la especificación super MHL 1.0
• Maneja USB 2.0, 3.1, dependiendo de la configuración
• Permite la entrega de energía de hasta 100 W

Modo alternativo Thunderbolt 3

• Admite hasta 2 pantallas que funcionen a 4K 60 Hz
• Conecta los protocolos PCIe 3.0, DisplayPort y USB 2.0 y 3.1, según la configuración
• Proporciona una potencia de hasta 100 W
• Los portátiles de Dell, Lenovo, Apple y HP tienen conectores USB-C que admiten este modo alternativo

Modo alternativo HDMI

• Admite la especificación HDMI 1.4b (4Kp30, 4Kp60 4:2:0)
• No admite datos USB 3.1 simultáneos en ninguna configuración (limitado a USB 2.0)
• Ofrece una potencia de hasta 100 W

Tendencias del mercado de USB tipo C

El tamaño del mercado del bus serie universal (USB) tipo C está valorado en 4.263,56 millones de dólares y se espera que crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta del 27,35% en el periodo previsto de 2021 a 2028.¹
Entre los dispositivos USB C más comunes se encuentran los teléfonos móviles y los ordenadores portátiles, los adaptadores a las conexiones heredadas (USB A/B, DVI, etc.), las unidades flash, las estaciones de acoplamiento y los monitores.

Qué es la tecnología USB 3.2

USB 3.2 Gen 1 (formalmente USB 3.1 Gen 1)

El USB 3.2 Gen 1 ofrece un ancho de banda de 5 Gbps, 100 W de potencia disponible para el dispositivo de bajada, funcionamiento full-duplex y es compatible de serie con los últimos sistemas operativos macOS, Linux y Windows. El USB 3.2 existe como un bus completamente separado del USB 2.0. Los datos del USB 3.2 y los del USB 2.0 están completamente separados, ya que funcionan en conductores diferentes en el conector y el cable.

USB 3.2 Gen 2 (formalmente USB 3.1 Gen 2)

El USB 3.2 Gen 2 admite un ancho de banda de 20 Gbps, impulsa 100 W de potencia al dispositivo de bajada, y funciona normalmente a través de controladores y drivers de terceros. Gen2 también presenta otros cambios menores en el protocolo con respecto a USB 3.2 Gen 1, pero mantiene la compatibilidad con versiones anteriores.

Aplicaciones del USB 3.2

El USB 3.2 es ideal para dispositivos de almacenamiento masivo, como discos duros, unidades Blu-Ray y unidades flash. Ofrece un mayor rendimiento que el USB 3.0. Esto es importante porque los consumidores exigen dispositivos más rápidos para compensar el mayor tamaño de los archivos de vídeo e imagen.

En el caso de las videoconferencias, las cámaras PTZ USB 3.2 son capaces de alcanzar los 1080p60 y más sin necesidad de utilizar un códec de hardware, lo que disminuye el coste total de la implementación y permite a los usuarios llevar sus propios dispositivos para conectarse a Skype, WebEx, etc.

Las cámaras de visión artificial USB ofrecen soluciones rentables capaces de alcanzar una alta resolución y velocidad de fotogramas para el análisis de productos en las líneas de montaje.

Aplicaciones de USB 4

El USB 4, que se basa en el protocolo Thunderbolt que Intel puso a disposición del Grupo Promotor de USB de forma gratuita, permite que el USB 4 iguale las velocidades de Thunderbolt 3 de 40 Gbps, dos veces la velocidad del anterior estándar USB 3.2 Gen 2x2. Transfiera películas y gráficos 4K en segundos. Utilice el USB 4 para conectar varios monitores y pantallas de vídeo externas. Conecte dos monitores 4K de 60 Hz o una pantalla 5K a su PC. La interfaz USB 4 ofrece 100 W de potencia.

El USB 4 es compatible con el USB 3.2 y los dispositivos que se remontan al USB 2.0, pero necesitarás un adaptador para enchufar el conector Tipo C del cable USB 4 en los antiguos puertos USB Tipo A.

¿Vale la pena el estándar USB 4? Tú decides.

Tanto el estándar USB 4 como el Thunderbolt alimentan pantallas duales 4K, envían datos a 40 Gbps y proporcionan energía para cargar un portátil. El USB 4 tiene unas especificaciones mínimas más bajas, y los fabricantes pueden optar por no implementar todas las funciones para minimizar los costes. En la práctica, Thunderbolt puede ser más fiable gracias a sus mayores requisitos de especificaciones.

Volver al futuro

El estándar USB ha evolucionado desde su creación en 1995. Hoy en día, el USB C es el conector estándar. Ahora existen varios estándares más nuevos, los más recientes son el USB 3.2 Gen2 y el USB 4.0. Estos conectores/interfaces USB C ofrecen altas velocidades y conectividad para los dispositivos USB modernos, como teléfonos móviles, ordenadores portátiles, tabletas, impresoras, escáneres, unidades flash y otros equipos de uso común. En el futuro, se espera que el USB C siga siendo el conector/interfaz preferido en todo el mundo para los equipos USB comunes, debido a su versatilidad, tamaño compacto y conectividad universal.

Referencias

¹https://www.databridgemarketresearch.com/reports/global-universal-serial-bus-usb-type-c-market