توفر كبلات USB طريقة ملائمة لتوصيل الأجهزة الطرفية والأجهزة بالكمبيوتر. ومع ذلك، يؤثر طول الكابل على جودة نقل البيانات، وهناك العديد من العوامل التي تحد من أطوال كابل USB ومعدلات البيانات.
معايير USB والحد الأقصى للأطوال
لقد مر الجميع بهذا السيناريو: تحتاج إلى توصيل جهاز USB بجهاز الكمبيوتر الخاص بك أو غير ذلك، ولكن لا يمكنك نقل أي من الوحدتين. لا يوجد خيار لاسلكي، لذا فإن الاتصال السلكي هو الطريقة الوحيدة. ومع ذلك، فإن كابلات USB الوحيدة في منزلك أو مكتبك كلها محدودة الطول. لماذا هذا؟ لماذا تكون كبلات USB محدودة، وما طولها؟
حسنًا، يعود جزء كبير من ذلك إلى منتدى منفذي USB (USB-IF)، وهي المجموعة المسؤولة عن تحديد معايير USB وتنفيذها في جميع أنحاء العالم. قد تتوقع أن يتمتع كل جيل من أجيال USB بمعدلات نقل بيانات أفضل عبر مسافات أطول، ولكن العكس هو الصحيح. كلما زاد طول كبل USB، زادت احتمالية تدهور الإشارة.
قام منتدى منفذي USB (USB-IF) بتحديد الحد الأقصى لأطوال الكابلات لمعايير USB المختلفة:
نوع يو اس بي |
متر |
قدم |
|---|---|---|
يو اس بي 1.0/1.1 |
5 |
16 |
يو اس بي 2.0 |
5 |
16 |
يو اس بي 3.0 |
3 |
9 |
يو اس بي 3.1 الجيل الأول |
3 |
9 |
يو اس بي 3.1 الجيل الثاني |
3 |
9 |
يو اس بي 3.2 الجيل 1×1 |
3 |
9 |
يو اس بي 3.2 الجيل 2×1 |
3 |
9 |
يو اس بي 3.2 الجيل 2x2 |
3 |
9 |
يو اس بي 4 |
0.8 |
2.6 |
بشكل عام، نظرًا لتطور USB إلى معدلات بيانات قصوى أسرع، بدءًا من السرعة المنخفضة (1.5 ميجابت في الثانية) في USB 1.0 وحتى سرعة USB4 البالغة 80/120 جيجابت في الثانية اليوم، انخفض الحد الأقصى لطول الكابل. ويرتبط هذا في المقام الأول بالحفاظ على سلامة الإشارة بسرعات أعلى وأعلى. سيكون عليك أيضًا ذلك ضع في اعتبارك نوع كبل USB الذي تريد استخدامه.
العوامل التي تحد من طول كابل USB
هناك العديد من العوامل الفنية التي تقيد طول كابل USB:
- تدهور الإشارة: تعمل جميع الكابلات كمرشحات للتمرير المنخفض، مما يخفف من مكونات الإشارة ذات التردد العالي. عند سرعات USB 3.x، تحتوي الإشارات على مكونات عالية التردد تصل إلى عدة جيجاهرتز، والتي يتم توهينها عبر المسافة. ويتجلى هذا التشويه في شكل تداخل وأخطاء في البيانات وانخفاض الحد الأقصى لمعدلات البيانات.
- تدخل الإشارة: الكابلات الأطول تكون أكثر عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي، حيث تعمل كهوائيات تلتقط الضوضاء الصادرة عن المكونات القريبة. يؤدي هذا إلى إفساد وتشويه إشارة USB. يمكن أن يساعد التدريع المناسب في تخفيف هذه المشكلة.
- تسليم الطاقة: تتمتع كبلات USB الرفيعة بمقاومة معينة لكل وحدة طول. على مسافات طويلة، تؤدي مقاومة الكابل هذه إلى انخفاض الجهد القابل للقياس بسبب توصيل الطاقة العالية الممكنة عبر كابلات USB-C. يؤثر هذا على تدفق الطاقة الثابت إلى الأجهزة المتصلة.
- توقيت: تأخيرات النشر في الكابلات تعني أن توقيت إشارات USB يمكن أن ينحرف ويتذبذب مقارنة بمصدرها. يؤدي هذا إلى تشويه أنماط عين الإشارة واستعادة الساعة، مما قد يتسبب في حدوث أخطاء في البيانات أو فشل مصافحة الجهاز.
بالنظر إلى العوامل المذكورة أعلاه، استقر USB-IF على ثلاثة إلى خمسة أمتار لمعايير السرعة الأبطأ، في حين أن أسرع إشارات SuperSpeed مخصصة فقط لتشغيل كابل بطول متر واحد لضمان ذلك أداء.
استخدام كابلات USB أطول
على الرغم من أن مواصفات USB توفر الحد الأقصى للأطوال الموصى بها، إلا أنه لا يزال من الممكن استخدام كبلات USB الأطول، وهي موجودة بالفعل عدة طرق لتمديد طول كابل USB (أو المسافة التي يجب أن تنتقل بها الإشارة أو البيانات بعدة طرق الكابلات).
على سبيل المثال، قد تعمل الأجهزة منخفضة السرعة (USB 1.x) بشكل طبيعي على كابلات أطول بسبب معدل الإشارة البطيء البالغ 1.5 ميجابت في الثانية. إنه ليس أمرًا مسلمًا به ويتعلق بجودة الكابل وعوامل أخرى، ولكنه يمكن أن يحدث. ثم، لديك كابلات نشطة مزودة بمكررات مدمجة يمكنها تجديد واستعادة إشارة USB لأطوال تصل إلى 15-20 مترًا. يوجد المزيد من المعلومات حول كبلات USB النشطة أدناه، بينما قد ترغب أيضًا في وضعها في الاعتبار مدى سرعة USB-C.
إذا لم يتمكن كبل USB واحد من الوصول إلى المكان الذي تحتاج إليه ولم يكن لديك خيار استخدام كبل USB نشط، فيمكنك استخدام موسع USB. تقوم موسعات USB بتقسيم الاتصال إلى قسمين من الكابلات مع وجود مكبر للصوت بينهما لتعزيز الإشارة وتجديدها. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تمكين التشغيل لمسافة 10 أمتار أو أكثر اعتمادًا على جودة المنتج، ولكن قد تحتاج إلى موسعات أو مرحلات متعددة لتغطية مسافات أكبر. يمكنك أيضًا استخدام لوحات وصل USB كمكررات متوسطة للاتصالات متعددة المقاطع. يقوم المحور بإعادة إنشاء الإشارة، مما يتيح تشغيل الكابل بشكل إجمالي لفترة أطول.
ومع ذلك، هناك اعتبارات أخرى عندما يتعلق الأمر باستخدام كابلات USB أطول.
سيحافظ كبل USB "المتميز" الذي يتمتع بمطابقة المعاوقة المناسبة والدرع وموصلات الطاقة الأكثر سمكًا على سلامة الإشارة بشكل أفضل على مسافات أطول. وبدلاً من ذلك، تستخدم كابلات USB المصنوعة من الألياف الضوئية الضوء لنقل البيانات بدلاً من الإشارات الكهربائية. يؤدي هذا إلى إزالة حدود الطول ولكنه يتطلب محولات للاتصال بالأجهزة، الأمر الذي يكلف أكثر.
هل يجب عليك استخدام كبل USB نشط؟
تعد كبلات USB النشطة أحد الخيارات لتوسيع اتصالات USB بما يتجاوز طول الكابل القياسي. سيكلف كبل USB النشط أكثر من الكبل العادي (السلبي) لأنه يأتي مع مكونات إضافية للمساعدة في تعزيز الإشارة والحفاظ عليها.
عادةً، سيحتوي كبل USB النشط على مكرر إشارة يسمح للإشارة بالانتقال لمسافة أبعد دون تدهور. ومع ذلك، يتطلب كبل USB النشط مصدر طاقة. يتم سحب هذا عادةً من الجهاز المضيف (مثل جهاز الكمبيوتر الخاص بك) ولكن يمكن أن يأتي أيضًا من منفذ طاقة مزود بقابس محول USB أو ما شابه ذلك.
يتم استخدام كبلات USB النشطة في كثير من الأحيان مع مواصفات USB الأحدث، مثل USB 3.x، لضمان الحد الأقصى من إنتاجية البيانات عبر مسافات أكبر. وعلى ذلك، قد يتمكن كبل USB النشط عالي الجودة من نقل البيانات بشكل موثوق لمسافة تصل إلى 20 مترًا.
المشكلات المحتملة مع كبلات USB الطويلة
على الرغم من أن USB مرن بالتأكيد، إلا أن كل كابل له مقايضات في الأداء. يساعد فهم تأثيرات طول الكابل في شرح المشكلات واتخاذ خيارات مدروسة عند شراء أجهزة USB وتوصيلها.
غالبًا ما يكون استخدام كابل USB أطول خيارًا قابلاً للتطبيق، ولكن هناك بعض المشكلات التي قد تواجهها.
تعد مشكلات معدل البيانات والأداء من أكثر المشكلات شيوعًا المرتبطة بكابلات USB الطويلة. على سبيل المثال، قد يدعم كابل USB 3.2 Gen 2x2 بطول ثلاثة أمتار فقط 10 جيجابت في الثانية، بينما من المؤكد تقريبًا أنك ستواجه مشكلات في معدل نقل البيانات مع كابل USB4 أطول من متر واحد (ولا، USB4 وUSB-C ليسا نفس الشيء!).
اعتمادًا على طول كابل USB ومواصفات USB، قد تجد أجهزة و الخدمات لا تعمل كما ينبغي، في حين أن عرض النطاق الترددي الزائد الناتج عن تصحيح الأخطاء قد يعيق أيضًا أداء.
هناك أيضًا مشكلة توصيل الطاقة عبر USB. ببساطة، لن تعمل بعض الأجهزة على الإطلاق إذا كان كبل USB طويلًا جدًا ولا يسحب الطاقة المطلوبة من الجهاز المضيف.
استخدم كبل USB ذو الطول المناسب لهذه المهمة
بمجرد معرفة الحد الأقصى لطول كبل USB، يمكنك تخطيط ترتيبات أجهزتك بشكل أفضل دون شراء المرحلات أو كبلات USB النشطة أو لوحات وصل USB أو غير ذلك. ومع ذلك، هناك أوقات لا يمكن فيها تجنب استخدام كابل USB طويل، ولكن على الأقل ستعرف إلى أي مدى يمكنك دفعه دون معاناة فقدان الإشارة أو البيانات.
