USB 3.1速度大幅提升

英文USB的全稱為Universal Serial Bus，中文名稱為通用串行總線，它作為連接電腦與外部設(shè)備的一種串口總線標(biāo)準(zhǔn)，1996年推出的USB標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)獲得了巨大的成功，現(xiàn)如今幾乎所有電腦設(shè)備和移動(dòng)設(shè)備都配備USB接口，幾乎所有的移動(dòng)設(shè)備都通過(guò)USB接口充電，但是目前仍然占主導(dǎo)地位的USB 2.0接口無(wú)論是數(shù)據(jù)傳輸速率還是供電功率都差強(qiáng)人意。

雖然負(fù)責(zé)制定USB標(biāo)準(zhǔn)的USB開發(fā)者論壇（USB Implementers Forum，簡(jiǎn)稱USB-IF）于2008年發(fā)布了USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)，但是第一個(gè)支持該標(biāo)準(zhǔn)的主板2011年才開始在市場(chǎng)上出現(xiàn)，直至2013年，我們才能夠看到大量配備USB 3.0接口的設(shè)備出現(xiàn)在市場(chǎng)上。根據(jù)USB-IF的消息，預(yù)計(jì)2014年將有7億臺(tái)配備新一代USB接口的設(shè)備面世。到2016年，這一數(shù)字將上升到22億，但隨后的大多數(shù)設(shè)備將不再配備USB 3.0接口，而是配備新的USB 3.1接口。USB-IF在2013年7月發(fā)布了新的USB 3.1標(biāo)準(zhǔn)，這一稱為SuperSpeed+的標(biāo)準(zhǔn)與稱為SuperSpeed的USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)雖然無(wú)論是版本編號(hào)還是名稱都僅有細(xì)微的改變，USB 3.1所使用的USB線和USB接口也和USB 3.0一樣向下兼容，從外部看一切都沒(méi)有改變，但是內(nèi)在卻有著巨大的變化。SuperSpeed+傳輸數(shù)據(jù)的速度是SuperSpeed的兩倍，電力供應(yīng)最高可以達(dá)到100W，可為更多的設(shè)備供電，可更快地為設(shè)備充電。

更好的編碼實(shí)現(xiàn)更高的速率

SuperSpeed+更高的速度很大程度上是通過(guò)將傳輸頻率從5GHz增至10GHz的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)的，除此之外，內(nèi)部的信號(hào)處理方式也有所改變。在USB 3.0上采用的是8b/10b編碼的信號(hào)處理方式，這意味著真正可供使用的只有8位，另2位被用于糾錯(cuò)，而USB 3.1切換到128b/132b編碼方式，將信號(hào)處理的額外開銷從20%降低到3%。不過(guò)，提高信號(hào)速度，要確保信號(hào)可靠地傳輸將對(duì)硬件有更高的要求。USB 3.1的線纜內(nèi)包含的芯線數(shù)量沒(méi)有改變，仍然和以往一樣，通過(guò)兩根雙絞線分別負(fù)責(zé)信號(hào)的傳送和接收。一根雙絞線的兩條線路以差分傳輸?shù)姆绞酵瑫r(shí)傳送或接收信號(hào)，這種傳輸方式可以顯著地降低信號(hào)干擾的負(fù)面影響。與USB 3.0線纜不同的是，USB 3.0線纜每一根雙絞線一個(gè)屏蔽層，而USB 3.1線纜的雙絞線每一根芯線獨(dú)立屏蔽，這對(duì)于降低信號(hào)干擾有著正面的意義。

此外，USB-IF收緊了信號(hào)衰減的規(guī)則，在USB 3.0標(biāo)準(zhǔn)上，信號(hào)衰減的總限制為20dB（分貝），但是由于很多時(shí)候設(shè)備和線纜由不同廠商生產(chǎn)，所以沒(méi)有人能夠確保設(shè)備與線纜總衰減的值。而在USB 3.1上，USB-IF分別為設(shè)備和線纜規(guī)定了最大的信號(hào)衰減值，設(shè)備為7dB，線纜為6dB。如果設(shè)備或者線纜不能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，那么需要安裝信號(hào)放大器（中繼器）。另外，USB-IF還限制USB 3.1線纜的最大長(zhǎng)度為1m，超過(guò)限制的電纜也需要安裝中繼器。

除了嚴(yán)格控制USB 3.1的標(biāo)準(zhǔn)以外，USB-IF還定義了一下其他的相關(guān)規(guī)范來(lái)擴(kuò)展USB接口的功能，如為多媒體音頻和視頻數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)備的USB-AV，該規(guī)范定義了如何倍增USB 3.1的性能，通過(guò)USB 3.1完成HDMI 1.4的傳輸任務(wù)。不過(guò)，由于缺少?gòu)?qiáng)制性的HDCP加密技術(shù)，所以USB 3.1無(wú)法用于傳輸藍(lán)光影碟，但可以傳輸MKV或者M(jìn)P4之類的文件。

更快地為移動(dòng)設(shè)備充電

USB 3.1的USB供電規(guī)范（USB-PD）為設(shè)備定義了新的電源指引。目前，USB 3，0可以為設(shè)備提供的電源最大功率是4.5W。但是由于目前幾乎所有的平板電腦和智能手機(jī)僅支持USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)，所以最大功率只有2.5W。USB 3.1的供電規(guī)范定義了供電功率在10W～100W的5個(gè)不同的供充配置，這可以確保設(shè)備獲得更充沛的電力，縮短充電時(shí)間。不過(guò)，由于目前市場(chǎng)上的USB電纜和插頭都只能夠支持10W，所以在需要為設(shè)備提供更大功率，如電流強(qiáng)度高達(dá)5A（安培）時(shí)如何解決，目前仍不清楚。此外，USB-PD還引入了一個(gè)協(xié)議用于在設(shè)備充電的過(guò)程中進(jìn)行協(xié)商，以確保設(shè)備在充電的時(shí)候數(shù)據(jù)傳輸不會(huì)受到影響。

不像USB 3.0在標(biāo)準(zhǔn)公布之后很長(zhǎng)一段時(shí)間相關(guān)的產(chǎn)品才開始出現(xiàn)，USB 3.1的相關(guān)產(chǎn)品將在近期上市。目前，標(biāo)準(zhǔn)的最后細(xì)節(jié)已經(jīng)完成，第一個(gè)USB 3.1芯片預(yù)計(jì)將在2014年年中開始銷售，它們將很快出現(xiàn)在臺(tái)式電腦的擴(kuò)展卡上。然而雖然英特爾是USB 3.1的主要推動(dòng)者之一，但估計(jì)仍然需要比較長(zhǎng)的時(shí)間USB 3.1芯片才能夠集成到芯片組中。而根據(jù)USB-IF的介紹，USB接口仍然有潛力可以挖掘，傳輸速度應(yīng)該可以再增加一倍到20Gb/s，這將是一個(gè)目前其他本地電纜連接無(wú)法比擬的速度。endprint