La guía definitiva de USB4: desde velocidades de 40 Gbps y ancho de banda dinámico hasta conexión completa con un solo cable.
Desde la aparición de USB4, hemos publicado numerosos artículos y enlaces para compartir información relevante. Sin embargo, su popularidad ha sido tal que personas de todo el mundo preguntan sobre el mercado de USB4. Desde la era inicial de USB 1.0 y la interfaz de transmisión de datos de 1,5 Mbps, USB ha pasado por múltiples generaciones. Ha habido varias especificaciones como USB 1.0, USB 2.0 y USB 3.0, y las formas y esquemas de interfaz han incluido USB Tipo A, USB Tipo B y el actualmente más común USB Tipo C, etc. USB4 no solo tiene una velocidad de transmisión más rápida, sino que también tiene una mejor compatibilidad (compatible con versiones anteriores). Puede conectar casi todos los dispositivos de manera más eficiente y cargarlos. Si su teléfono, computadora, monitor, impresora, etc., son compatibles con USB4, entonces, en teoría, solo necesita un cable de datos compatible con USB4 para conectar los dispositivos, lo que hace que el teletrabajo sea mucho más conveniente. Ya no necesita comprar varios cables de conversión de interfaz. Por lo tanto, USB4 puede hacer que nuestro modo de trabajo sea más diverso y conveniente. Además, otra característica destacable de USB4 es que se espera que se aplique en dispositivos periféricos que admiten computación de inteligencia artificial.
01 USB4 vs. USB3.2
USB 3.2 es un nuevo estándar lanzado por la organización USB-IF. De hecho, se presentó ya en septiembre de 2017. Desde una perspectiva técnica, USB 3.2 es una mejora y un complemento de USB 3.1. El cambio principal es que la velocidad de transmisión de datos se ha incrementado a 20 Gbps, y la interfaz sigue siendo laTipo CEl esquema establecido en la era USB 3.1 ya no admite las interfaces Tipo A y Tipo B. Tanto USB4 como USB 3.2 utilizan interfaces Tipo C, pero USB4 es mucho más complejo. USB4 admite la transmisión y recepción simultánea de datos host-to-host, PCI Express® (PCIe®), audio/vídeo DisplayPort y datos USB a través de la misma interfaz Tipo C en el mismo enlace. Dos hosts USB4 pueden intercambiar paquetes de datos IP a través del túnel host-to-host; la transmisión a través del túnel DisplayPort y USB significa que el audio, el vídeo, los datos y la alimentación pueden transmitirse a través de la misma interfaz, lo que es mucho más rápido que usar USB 3.2. Además, la transmisión a través del túnel PCIe puede proporcionar un ancho de banda alto, baja latencia y lograr un alto rendimiento para almacenamiento de gran capacidad, inteligencia artificial en el borde y otros casos de uso.
USB4 integra dos canales de transmisión y recepción en una única interfaz USB-C, con una velocidad de hasta 20 Gbps y40 Gbpsy cada canal puede tener una velocidad de datos de aproximadamente 10 Gbps o 20 Gbps. Para los desarrolladores de chips, estos datos son muy importantes. Necesitan saber que en el modo Thunderbolt3, la velocidad de datos en cada canal de transmisión y recepción es de 10,3125 Gbps o 20,625 Gbps. En el modo USB tradicional, solo un canal de transmisión/recepción funciona a una velocidad de5 Gbps (USB 3.0) or 10 Gbps (USB 3.1), mientras que los dos canales de USB3.2 funcionan a una velocidad de 10 Gbps.
En términos de durabilidad, los componentes que soportan fuerza de la interfaz Tipo-C son principalmente la carcasa metálica externa, que es más resistente y menos propensa a sufrir daños. El canal de datos central está protegido por una cubierta en forma de arco, lo que dificulta que se dañe. Los requisitos de diseño indican que laUSB tipo CPuede soportar más de 10 000 conexiones y desconexiones sin dañarse. Si se calcula en base a 3 conexiones y desconexiones al día, la interfaz USB Tipo-C puede utilizarse durante al menos 10 años.
02 Implementación acelerada de USB4
Tras el lanzamiento oficial del protocolo USB 3.2, la organización USB anunció rápidamente las especificaciones de USB 4 en un corto período de tiempo. A diferencia de los estándares anteriores, comoUSB 3.2, que se basaban en el propio protocolo USB, USB 4 ya no adopta las especificaciones USB en su nivel fundamental, sino que adopta el protocolo Thunderbolt 3 que Intel ha divulgado por completo. Este es el mayor cambio en el desarrollo de USB en las últimas décadas. Al usar un conector Tipo-C para la conexión, las funciones de USB4 reemplazan las de USB 3.2, y USB 2.0 puede funcionar simultáneamente. USB 3.2 Enhanced SuperSpeed sigue siendo la infraestructura básica para la transmisión de "datos USB" en la línea física USB 4. La mayor diferencia entre USB4 y USB 3.2 radica en que USB4 está orientado a la conexión. USB4 está diseñado con túneles para transmitir conjuntamente datos de múltiples protocolos en una única interfaz física. Por lo tanto, la velocidad y la capacidad de USB4 se pueden compartir dinámicamente. USB4 puede admitir otros protocolos de visualización o comunicación host-to-host mientras la transmisión de datos está en curso. Además, USB4 ha aumentado la velocidad de comunicación de 20 Gbps (Gen2x2) de USB 3.2 a40 Gbps (Gen3x2)sobre la misma arquitectura de doble carril y doble simplex.
USB4 no solo logra una conexión USB de alta velocidad (basada en USB3), sino que también define túneles de visualización basados en DisplayPort y túneles de carga/almacenamiento basados en PCIe.
Aspecto de la pantalla: El protocolo DisplayTuner de USB4 se basa en DisplayPort 1.4a. DP 1.4a admite8k a 60Hz or 4K a 120 HzEl host USB 4 debe ser compatible con DisplayPort en todos los puertos descendentes. Si utiliza el puerto USB 4 para transmitir vídeo y datos simultáneamente, el puerto asignará el ancho de banda correspondiente. Por lo tanto, si el vídeo solo requiere el 20 % del ancho de banda para su monitor de 1080p (que también funciona como concentrador), el 80 % restante se puede utilizar para transferir archivos desde una unidad SSD externa.
En lo que respecta a los túneles PCIe: la compatibilidad con PCIe por parte de los hosts USB4 es opcional. Los concentradores USB4 deben ser compatibles con túneles PCIe y deben contar con un conmutador PCIe interno.
Una parte importante de la especificación USB 4 es la capacidad de ajustar dinámicamente la cantidad de recursos disponibles al enviar video y datos a través de la misma conexión. Entonces, supongamos que tiene un máximo deUSB 4 de 40 Gbpsy están copiando archivos grandes desde una unidad SSD externa y mostrándolos en una pantalla 4K. Supongamos que la fuente de video requiere aproximadamente 12,5 Gbps. En este caso, USB 4 asignará los 27,5 Mbps restantes a la unidad de respaldo.
USB-C introduce el "modo alternativo", que permite transmitir vídeo DisplayPort/HDMI desde un puerto Tipo-C. Sin embargo, la especificación 3.x actual no ofrece un método eficaz para la distribución de recursos. Según Saunders, el modo alternativo DisplayPort puede dividir con precisión el ancho de banda entre los datos USB y los datos de vídeo en una proporción de 50/50, mientras que el modo alternativo HDMI no permite el uso simultáneo de datos USB.
USB4 define un estándar de 40 Gbps, lo que permite compartir el ancho de banda de forma dinámica para que un solo cable de datos pueda realizar múltiples funciones. Con USB4, es posible transmitir simultáneamente datos PCIe y de pantalla a través de una sola línea, junto con las funciones USB tradicionales, e incluso suministrar energía (mediante USB PD) de forma muy práctica. En el futuro, la mayoría de los dispositivos periféricos, ya sean redes de alta velocidad, tarjetas gráficas externas, pantallas de alta definición, dispositivos de almacenamiento de alta velocidad y gran capacidad, o incluso entre dos ordenadores, podrán interconectarse mediante una interfaz USB-C. Además, si estos dispositivos incorporan un concentrador USB4, también se pueden conectar más dispositivos en serie o en ramificaciones, lo que resulta extremadamente conveniente.
Hora de publicación: 20 de octubre de 2025
