На дворе 2023 год, а с USB-C еще больше непонятного
Что такое USB-C и чем он отличается от предыдущих стандартов?
Прежде чем мы углубимся в проблемы с USB-C, стоит сначала обсудить стандарт. Короче говоря, USB-C является первым реверсивным USB-разъемом и является функциональным обновлением по сравнению со своими предшественниками только по этой причине. Как и следовало ожидать, теперь он присутствует на большинстве вычислительных устройств, от смартфонов до ноутбуков, в качестве замены разъема USB-A. Вы также найдете порты Type-C на нескольких портативных электронных устройствах, таких как электрические зубные щетки, мини-пылесосы и цифровые камеры.
По сравнению с предыдущими стандартами USB разъем Type-C не просто двусторонний; Он также довольно компактен и чрезвычайно многофункционален. Как вы можете видеть на приведенной выше диаграмме, ваш типичный разъем USB-C может похвастаться гораздо большим количеством контактов, чем предыдущие поколения USB. Стандарт поддерживает быструю зарядку, передачу данных, аудио, выход на внешний дисплей 4K и многое другое. Он также относительно кросс-совместим, что делает его таким, что вы можете в основном обойтись одним адаптером и кабелем, по крайней мере, для устройств, которые не используют проприетарный стандарт. Даже Apple поддерживает свою последнюю серию iPhone 15; отказ от освещения в пользу USB-C и превращение последнего в универсальный разъем для смартфонов. Однако USB-C — это всего лишь физический разъем (с несколькими требованиями к протоколу). То, что делает порт, зависит от базовых протоколов, поддерживаемых физическим оборудованием, включая USB Power Delivery, данные Thunderbolt, DisplayPort для внешних дисплеев, USB4 и многое другое. Но мы вернемся к этому позже.
Что изменилось за последние шесть лет?
Начиная с положительных моментов, USB-C настолько близок к повсеместному порту, насколько мы когда-либо приходили, а старые типы USB отходят на второй план на устройствах высокого класса и даже в некоторых более бюджетных вариантах. Эта тенденция будет усиливаться в последующие годы, поскольку Комиссия ЕС требует, чтобы все новые электронные устройства питались через USB-C к концу 2024 года. Если вы еще этого не сделали, вы скоро сможете использовать все свои гаджеты с помощью одного кабеля и зарядного устройства.
Кстати говоря, USB Power Delivery через USB-C стал почти универсальным стандартом зарядки как на рынке смартфонов, так и на ноутбуках. Даже телефоны, которые полагаются на проприетарную технологию быстрой зарядки, в основном приняли ее в той или иной форме, хотя и с гораздо более низкими уровнями мощности, чем их проприетарные протоколы. К сожалению, как мы увидим на протяжении всей статьи, реализации зарядки USB-C все еще часто далеки от понимания для большинства потребителей, особенно с добавлением USB PD PPS. Немногие бренды смартфонов справились с гибким моделированием мощности, доступным с новым программируемым стандартом, в результате чего многие устройства заряжаются со скоростью улитки по сравнению со своими проприетарными собратьями по протоколу.
Порты USB-C становятся все более многочисленными в пространстве ноутбуков, чем старые разъемы USB-A. Это благословение и проклятие, в зависимости от того, сколько ваших аксессуаров все еще используют старые порты. Жизнь ключа стала реальностью, но она медленно движется по нисходящей траектории, поскольку USB-C проникает во все больше и больше продуктов. К сожалению, природа черного ящика USB-C означает, что существует растущее расхождение между различными портами USB-C даже на одном ноутбуке. Выяснение того, какой порт поддерживает высокую мощность, вывод порта дисплея или сверхбыструю передачу данных, требует кропотливого ручного изучения. В целом, картина лучше, чем в первые дни. Тем не менее, USB-C превратился в свой собственный беспорядок, и в некоторых отношениях он на самом деле становится хуже.
Зарядка остается затяжной проблемой USB-C
Зарядка остается распространенным разочарованием в стандарте USB-C в его нынешнем виде. В то время как USB-C гарантирует, что телефон будет заряжаться в той или иной форме, с первого взгляда далеко не ясно, какие зарядные устройства, кабели, телефоны и ноутбуки хорошо сочетаются друг с другом для оптимальной быстрой зарядки. С одной стороны, проприетарные протоколы по-прежнему пронизывают китайские телефоны, а HONOR, OnePlus, Xiaomi и другие предлагают сверхвысокую мощность и молниеносно быстрое время зарядки. При условии, что вы соедините телефон с правильным зарядным устройством и кабелем. Тем не менее, эти бренды, как известно, медленнее заряжаются с более универсальными стандартами, часто ограниченными 18 Вт и ниже, иногда вплоть до зарядки всего 5 Вт. Есть случайные исключения, но если вы посмотрите на весь диапазон ценовых сегментов, зарядка остается проблемой, несмотря на принятие USB-C. Вы в порядке, пока остаетесь в единой экосистеме, но начните смешивать и сопоставлять, и вашему смартфону может потребоваться несколько часов, чтобы зарядиться от розетки другого бренда. Хотя некоторые бренды поддерживают универсальные стандарты зарядки от своих розеток, это исключение из правил.
USB PD PPS добавляет еще один уровень путаницы в решения потребителей о покупке. USB Power Delivery гораздо более распространен среди ноутбуков и крупных западных брендов смартфонов, включая Apple, Google и Samsung. Именно здесь вы, скорее всего, найдете гармонию зарядки между гаджетами, но есть и затяжные проблемы. Во-первых, существует большая разница между уровнями мощности зарядки и скоростью на смартфонах, планшетах и ноутбуках, хотя все они используют один и тот же стандарт. Введение варианта программируемого источника питания USB Power Delivery (USB PD PPS), безусловно, усложнило ситуацию. Например, мы обнаружили, что флагманы Google Pixel играют быстро и свободно с требованиями к зарядке, а телефоны заряжаются едва ли быстрее с более дорогим разъемом USB PD PPS мощностью 30 Вт по сравнению со старой моделью USB PD мощностью 18 Вт. Это обязательно запутает потребителей. Точно так же вам понадобится зарядное устройство USB PD PPS мощностью 45 Вт для последних моделей Samsung Galaxy Ultra, но S23 Ultra заряжается быстрее, чем S22 Ultra. Но если у вас нет вилки PPS, вы застряли всего на 15 Вт, на зарядку которой уходят часы.
USB PD PPS должен был стать значительным шагом вперед для отрасли, сочетая гибкость напряжения, ранее встречавшуюся только в быстрых проприетарных стандартах, с обратной совместимостью и массовым внедрением стандарта USB. Реальность была гораздо более неоднозначной, и очень немногие бренды использовали эту технологию с максимальной выгодой. ASUS и, возможно, модель Samsung Ultra — единственные два бренда, которые приходят на ум, в то время как другие телефоны, использующие этот протокол, сравнительно медленно заряжаются. К счастью, USB Power Delivery (в основном) работает как надежный запасной вариант, гарантируя, что гаджеты будут заряжаться выше базового уровня 5 Вт, заявленного самим портом USB-C. Тем не менее, выбор оптимального зарядного устройства и кабеля для конкретного телефона по-прежнему требует больше усилий, чем многие потребители ожидают от порта, который утверждает, что делает все это.
Скорость передачи данных USB-C стала еще более запутанной
Зарядка все еще слишком сложна, но она стала еще хуже, если посмотреть на скорость передачи данных. Технически это не вина USB-C, а скорее то, что USB IF продолжает запутывать технологии, поддерживаемые через USB-C. Несмотря на то, что некоторые порты помечены, не всегда есть простой способ определить, насколько быстр ваш порт USB-C, просто взглянув на него, а углубление в спецификацию — гарантированная головная боль. Новейшие протоколы скорости передачи данных USB разделены на несколько стандартов. Существуют устаревшие USB 1.0 и 2.0, USB 3.0, USB 3.1, USB 3.2 и новейший USB 4.0, все из которых могут поддерживаться через USB-C. Достаточно запутанно, но с тех пор они были пересмотрены и обновлены, чтобы включить различные субстандарты, которые охватывали USB 3.1 Gen 1, USB 3.1 Gen 2 и USB 3.2 Gen 2, а также более поздние версии USB 3.2 Gen 1×1, USB 3.2 Gen 1×2 и USB 3.2 Gen 2×2. Удачи в расшифровке различий без справочника. Надеюсь, приведенная ниже диаграмма поможет.
USB4 (не USB 4!), анонсированный еще в 2019 году, заявил, что он упростит ландшафт и «минимизирует путаницу конечных пользователей», но он уже потерпел неудачу в этом.
USB4 уже может похвастаться вариантами Gen 2×1, Gen 2×2, Gen 3×1, Gen 3×2 и Gen 4 со скоростью передачи данных от 10 до 80 Гбит/с. Правильно, в конце 2022 года пиковая скорость стандарта увеличилась с 40 до 80 Гбит/с с введением USB4 Gen 4, но теперь кажется, что исходная спецификация подпадает под прозвище Gen 3×2. Существует даже асимметричная версия USB4 Gen 4, которая может достигать 120 Гбит/с, но не соответствует предыдущим соглашениям об именах, что делает ее еще более непрозрачной для пользователей. Честно говоря, USB 3.2 и USB4 - это полный бардак. Предполагается, что маркетинговые названия (например, USB 40 Гбит/с) и связанные с ними логотипы сделают все эти варианты более удобными для потребителя. Однако кабели и устройства не всегда имеют соответствующую маркировку, а ограниченная фирменная символика не помогает с более сложными конфигурациями.
Вниз по кроличьей норе альтернативного режима USB
Устройства и кабели так же проблематичны, когда дело доходит до поддержки «альтернативных режимов» и расширенной функциональности. К ним относятся DisplayPort, MHL, HDMI, Ethernet и аудиофункции, предоставляемые через разъем. В то время как большинство из них подпадают под спецификацию USB-C, а не спецификацию скорости передачи данных порта, USB4 снова должен был привнести хотя бы некоторый уровень унификации в набор функций порта. USB4 основан на Thunderbolt 3 и соответствует спецификации Thunderbolt 4, тем самым объединяя поддержку туннелирования DisplayPort 2.0 для двух выходов на дисплей 4K или один выход 8K и возможности PCI Express на устройствах-концентраторах. Однако другие альтернативные режимы USB-C не требуются. Конечно, не имеет смысла предписывать эти функции на каждом устройстве, но огромный спектр опций открывает дверь для разочарования потребителей. Большая проблема заключается в том, что функциональность, которую пользователь может ожидать от продукта, не всегда предоставляется. Если в ноутбуке отсутствует традиционный порт, потребители могут предположить, что HDMI или Ethernet поддерживаются через порт USB-C, но это может быть не так. Еще более разочаровывающим является то, что функциональность может быть ограничена только определенными портами Type-C на устройстве. У вас может быть три порта, но только один из них предлагает желаемые функции. Несмотря на то, что это проблема производителя, отсутствие более строгого стандарта усугубляет эту непрозрачную реальность.
USB-C совместим со многими функциями, но работает ли комбинация, если часто бывает случай подключи и молись. В конечном счете, USB-C делает функциональность более непрозрачной, а не менее прозрачной. Он утверждает, что делает все, но до сих пор нет никакой гарантии, что продукт действительно будет работать с какой-либо из этих функций. USB4 не помог унифицировать совместимость функций, и, во всяком случае, старая спецификация USB 3.2 стала еще более сложной для понимания потребителями. Огромный ассортимент устаревших устройств и оставшиеся дополнительные стандарты означают, что возможности портов USB-C остаются неизвестными с первого взгляда. Даже когда доступна более подробная информация, и порты правильно помечены соответствующей символикой, разгадывание различных режимов и жаргона может быть большим количеством информации для кого-то, когда все, что им нужно, это что-то, что работает.
Почему возникают проблемы с совместимостью USB-C?
Даже если вы выстроили все утки в линию, неправильный кабель USB-C может помешать работе. Например, эти причудливые скорости передачи данных 40 Гбит/с и 80 Гбит/с не будут работать по кабелям на большие расстояния, и вы не сможете достичь мощности 240 Вт на стандартном кабеле, рассчитанном всего на 3 А. Вам придется искать кабели с правильной маркировкой и логотипом, чтобы убедиться, что они поддерживают функции, которые вы хотите подключить. Мир переходных кабелей USB-A — USB-C так же запутан из-за устаревшего оборудования. Например, USB 2.0 имеет только четырехконтактные разъемы для передачи данных и питания, в то время как кабели 3.0 увеличивают их количество до девяти. Кабели USB-C-A, обычно используемые для зарядки, могут быть 2.0, 3.0 и 3.1, что влияет на объем данных и мощность, которые они могут обрабатывать. Если вам нужна высокая скорость передачи данных или поддержка других функций, убедитесь, что вы подключаете кабель с девятью контактами. Тем не менее, некоторые проприетарные стандарты зарядки предпочитают старые четырехконтактные кабели с высоким номинальным током, которые часто нарушают официальные спецификации.
Качество, номинальная мощность и длина кабеля влияют на функции, доступные через порт USB-C. Некоторые кабели даже нарушают стандарт!
Как мы уже упоминали ранее, внедрение высокоскоростной передачи данных и видео в режиме реального времени привело к возникновению новых проблем. Высокоскоростные сигналы страдают от затухания и тактового джиттера при передаче на большие расстояния, что означает, что данные могут теряться в пути. Для решения этой проблемы USB-кабели также могут быть пассивными или активными. Активные кабели включают в себя повторные драйверы для восстановления амплитуды сигнала и предотвращения потери качества сигнала на больших расстояниях. Поэтому длинные кабели, используемые для очень высоких скоростей передачи данных (например, для передачи видео 4K 60 кадров в секунду или данных через Thunderbolt), требуют активных компонентов, в то время как базовая зарядка и передача данных могут обойтись стандартным пассивным кабелем длиной менее двух метров. DisplayPort, MHL, HMDI и Thunderbolt поддерживаются через пассивные кабели USB-C длиной менее двух метров, если на них нанесен логотип SuperSpeed USB с трезубцем, или менее одного метра для кабелей с маркировкой SuperSpeed+. Для больших расстояний потребуются активные кабели, и вам придется следить за логотипом Thunderbolt, если вам нужна скорость 40 Гбит/с. Пассивные переходные кабели к другим типам USB не поддерживают ни один из этих режимов.
В этой таблице показано, какие протоколы альтернативного режима поддерживаются теми или иными типами кабелей.
Проблемы совместимости функций также связаны с рассматриваемым портом и устройством, которые можно настроить для широкого выбора скоростей зарядки, устаревших стандартов и альтернативных режимов. USB-C является более сложным портом, чем его предшественники, требующим значительно большего количества программного и аппаратного ввода для правильной работы. Отправной точкой для продуктов USB-C является протокол Power Delivery. Речь идет не только о зарядке; это также то, как порт передает поддержку дополнительных функций, таких как HDMI и DisplayPort, с помощью дополнительных контактов разъема. Альтернативные режимы используют структурированное сообщение, определенное поставщиком (VDM) Power Delivery для обнаружения, настройки, входа или выхода из этих режимов. Суть в том, что если ваше устройство не поддерживает Power Delivery, оно также не будет поддерживать ни одну из этих других функций. К сожалению, схема Power Delivery сложнее и дороже, чем базовая схема, и сложность увеличивается с увеличением количества портов.
Звук USB-C в основном мертв, так как Bluetooth берет верх. Тем не менее, это не означает, что каждый порт или устройство Power Delivery будет поддерживать все функции. Производители устройств должны включать необходимые мультиплексоры и другие микросхемы наряду с компонентами Power Delivery и обычными подключениями портов для поддержки Ethernet, дисплея и других альтернативных режимов. На приведенной ниже схеме показаны лишь некоторые из различных блоков компонентов, необходимых для масштабирования набора функций всего одного порта USB-C.
Это всего лишь одна из многих возможных конфигураций для поддержки некоторых расширенных функций USB Type-C.
Схема порта усложняется только тогда, когда продукты хотят маршрутизировать и управлять несколькими сигналами, такими как видео или аудио, на несколько портов USB. Маршрутизация сигналов становится все более сложной и дорогой, поэтому производители ограничивают функциональность только одним или двумя портами. Даже для подачи питания требуется сложная схема с USB-C для размещения реверсивного типа разъема, диапазона вариантов питания и выбора между восходящим, нисходящим и двунаправленным портом зарядки и вариантами передачи данных. Чтобы сократить расходы и сложность, не все порты USB-C имеют все.
USB-C обречен оставаться беспорядочным
Сложность USB-C, несомненно, погубила его. Хотя идея одного кабеля для поддержки всего кажется очень полезной, реальность быстро превратилась в запутанную комбинацию проприетарных и специализированных продуктов, различных качеств и возможностей кабелей и поддержки непрозрачных функций. В результате получается стандарт, который выглядит простым в использовании, но быстро приводит к разочарованию потребителей, поскольку нет четких указаний на то, почему определенные кабели и функции не работают на разных устройствах. К счастью, ноутбуки высокого класса все чаще используют весь потенциал спецификации USB-C, и Apple, перенося iPhone, завершает набор смартфонов. Телефоны, по большому счету, приняли общий стандарт зарядки, но во многих случаях ситуация все еще далеко не проста.
USB-C — отличный разъем, испорченный явным беспорядком технологий, которые через него передаются!
К сожалению, USB4 не сделал ничего, чтобы помочь унифицировать порт USB-C. Улучшенная маркировка могла бы помочь потребителям определить, какие кабели и продукты поддерживают те или иные функции, но попытки обновить схемы именования и логотипы только еще больше отдалили потребителей от их применимости. Обязательная окраска кабелей и портов, как это было в случае с портами USB 3.0, могла бы помочь, но как бы сводит на нет всю цель этого универсального решения.
К сожалению, экосистема USB-C в 2023 году так же запутана, как и тогда, когда я впервые взглянул на этот вопрос еще в 2018 году, хотя и по-другому. Анонс USB PD PPS, USB 3.2 и USB 4 усложняет порт USB-C, не предоставляя конечному пользователю четкой информации о том, что поддерживается. Несмотря на то, что рост поддержки USB Power Delivery является хорошим признаком, внедрение PPS уже помешало любым надеждам на то, что отрасль может вскоре объединиться вокруг единого стандарта зарядки. Спецификация USB меняется каждый год, что делает невозможным для потребителей идти в ногу со временем.