Wat brengt usb 3.1?

De usb-poort is op een moderne pc niet meer weg te denken: of het nu gaat om muis en toetsenbord, een externe harde schijf, een printer of een webcam, tegenwoordig wordt zo'n beetje alle randapparatuur aangesloten met één en dezelfde stekker. Wie ruim vijftien jaar geleden al met pc's in de weer was, zal zich de tijd van vele verschillende aansluitingen nog wel herinneren en zal het gebruiksgemak van usb extra kunnen waarderen. Lees ook: In 3 stappen - Maak van je usb-stick een toegangssleutel.

Usb werd geïntroduceerd in 1996 en de initiële versies (usb 1.0 en 1.1) kenden een maximale doorvoersnelheid van 12 megabit per seconde, wat men destijds Full Speed USB noemde. In 2000 volgde usb 2.0 - Hi-Speed USB in officieel jargon - dat 40x hogere prestaties bood: 480 megabit/s. Usb 3.0 ofwel SuperSpeed USB stamt uit 2008 en biedt doorvoersnelheden tot 5 gigabit/s. Bij al deze bestaande varianten gaan dankzij zogenaamde 8b/10b-codering voor iedere 8 bit die verstuurd worden, er 10 bit daadwerkelijk over de kabel. Hierdoor zijn de datasnelheden van de drie standaard respectievelijk 1,2 megabyte/s, 48 megabyte/s en 500 megabyte/s. Dankzij overhead van de gebruikte protocollen kun je in de praktijk met usb 1.1, 2.0 en 3.0 snelheden tot circa 0,8 mbyte/s, 35 mbyte/s en 400 mbyte/s behalen.

Usb 3.1

Die 400 mbyte/s die usb 3.0 in de praktijk kan bieden, is voor veel toepassingen meer dan voldoende, maar begint voor andere toepassingen een bottleneck te worden. Denk bijvoorbeeld aan externe schijven: dankzij SSD-technologie is het eenvoudig om een externe disk te maken die snelheden richting de gigabyte per seconde biedt, maar dan moet er wel een interface zijn die dat ondersteunt. Maar ook voor bijvoorbeeld camera's die (vrijwel) ongecodeerde HD- of Ultra HD-video doorsturen kan usb 3.0 te weinig snelheid bieden.

Vandaar dat in 2013 de usb3.1-standaard werd voltooid. De eerste producten zijn inmiddels op de markt. De nieuwe versie luistert naar de naam SuperSpeed+ en de signaalsnelheid is verdubbeld van 5 gigabit/s naar 10 gigabit/s. Tegelijkertijd is de 8b/10b codering veranderd naar 128b/132b, ofwel voor iedere 128 bit data, gaan er 132 over de kabel. Dat zorgt voor minder verlies en maakt dat usb 3.1 tot 1241 mbyte/s kan transporteren. In de praktijk verwacht men dat snelheden tot circa 1000 mbyte/s mogelijk gaan zijn, ruim een verdubbeling ten opzichte van usb 3.0 dus!

Usb 3.1 kan gebruikmaken van dezelfde kabels als usb 3.0, hardwarematig is er in feite niets veranderd. Wel is het zo dat tegelijkertijd een nieuwe stekker is bedacht, waarover hierna meer. Waar usb3.0-poorten bij de meeste pc's en laptops te herkennen zijn aan een blauwe kleur - wat overigens nooit een verplichting is geweest - schrijft het consortium achter de standaard voor usb 3.1 een blauwgroenige kleur voor. In de praktijk wordt die echter door maar weinig fabrikanten van moederborden, pc's en laptops gebruikt.

Nieuwe connector

Vrijwel tegelijkertijd met de nieuwe usb3.1-standaard heeft het consortium van fabrikanten dat de standaard ontwikkelt, ook een nieuwe connector afgeleverd: usb Type-C. Deze nieuwe stekker moet vooral een beter gebruiksgemak bieden. De Type-C-connector is ongeveer net zo klein als de bestaande micro-usb-stekker, maar is omkeerbaar, wat betekent dat het niet uitmaakt hoe je de stekker in een apparaat stopt. Bezitters van een iPhone of iPad met Lightning-connector weten hoe handig zo'n omkeerbare stekker is.

De Type-C-stekker is er verder zowel voor de zogenaamde host- als de client-kant. Ofwel: aan beide kanten van de kabel dezelfde stekker! Daarmee komt een eind aan het verschil tussen de zogenaamde Type-A-stekkers die je in de regel op pc en laptop vindt en Type-B-stekkers die je vindt op randapparatuur en mobiele apparaten. Vooral voor makers van laptops is dat goed nieuws, aangezien de normale usb-connector inmiddels een beperking wordt bij het alsmaar dunner maken van notebooks.

De nieuwe connector staat zoals geschreven los van de usb3.1-standaard. Dat houdt in dat er ook prima usb3.0-poorten met Type-C uitgevoerd kunnen worden. Dit is op de nieuwe MacBook bijvoorbeeld het geval. Tegelijkertijd kan usb 3.1 ook prima met de bestaande Type-A-connector worden uitgevoerd. Totdat de hele industrie over is op Type-C-connectors, wat vermoedelijk zal gaan gebeuren, zullen we nog een tijdje moeten prutsen met allerhande verloopkabels.

Meer dan alleen usb

Het mooie van de Type-C-stekker is dat deze officieel gebruikt kan en mag worden voor meer dan alleen usb. Dankzij de zogenaamde Alternative Mode staat het fabrikanten vrij om andere soorten interface over usb Type-C-kabels te laten gaan, in plaats van of aanvullend op usb. En dat gaat gebeuren ook! De VESA-organisatie die verantwoordelijk is voor de DisplayPort-standaard heeft al aangegeven dat men usb Type-C gaat gebruiken en Intel gebruikt de Type-C-stekker ook voor de nieuwe Thunderbolt3-interface. En aangezien de stekker ook nog eens gebruikt kan worden voor het met meer power opladen van apparaten, is het prima denkbaar dat op niet al te lange termijn laptops alleen nog maar een rijtje Type-C-connectoren hebben. De genoemde Apple MacBook is daar al een voorbode van.

Opladen

Usb-kabels worden al sinds jaar en dag gebruikt voor het opladen van smartphones, tablets en andere apparaten. Op dit moment kunnen usb2.0-poorten tot 2,5 W vermogen (5 V met 500 mA stroom) en usb3.x-poorten tot 4,5 W (5 V met 900 mA) vermogen leveren voor het laten werken of opladen van externe apparaten. Usb-laders bieden al hogere stromen (tot vlak boven de 2 A) om sneller op te laden, maar zonder gelijktijdige datacommunicatie.

De nieuwe usb Power Delivery-standaard biedt de mogelijk om usb Type-C-kabels veel hogere vermogens te laten transporteren dan de standaard 900 mA. De standaard voorziet in 10 W (5 V met 2 A), 18 W (12 V met 1,5 A), 36 W (12 V met 3 A), 60 W (12 V met 5 A of 20 V met 3 A) en zelfs 100W-profielen (20 V met 5 A). 60 of 100 watt is meer dan voldoende om een laptop op te laden!

Voor usb Power Delivery zijn wel speciale kabels nodig, waarin chips zitten die de aangesloten apparaten vertellen welke profielen ondersteund worden. De standaard maakt het in ieder geval mogelijk dat je in de toekomst een laptop via een Type-C kabel aansluit op een docking-station en dat via die kabel dus én de laptop wordt opgeladen, én de laptop communiceert met randapparatuur. En het gaat zelfs nog een stapje verder: de standaard voorzien in bi-directioneel opladen, waarmee apparaten dus kunnen overleggen wie wie van stroom voorziet. Op die manier kun je dus niet alleen je tablet opladen vanaf je laptop, maar dus ook je tablet gebruiken als 'powerbank' voor je laptop als dat op dat moment handig is.

In de praktijk

Het is nog even wachten op de eerste laptops of andere apparaten die de nieuwe usb Power Delivery-standaard ondersteunen, maar met usb 3.1 (of beter gezegd dus usb 3.1 Gen 2) kún je nu al aan de slag. De Taiwanese chipontwerper ASMedia heeft sinds enige maanden de eerste usb3.1-controllers beschikbaar die nu al gebruikt worden door onder meer verschillende moederbordfabrikanten op hun nieuwste modellen. Ook de eerste laptops met usb 3.1 zijn er al, al zal het in de mobiele markt voornamelijk wachten zijn op de volgende generatie modellen (die eind van het jaar uitkomen) eer de nieuwe standaard gemeengoed wordt.

Voor wie een bestaande desktop-pc wil uitbreiden met usb 3.1, heeft onder meer het merk Sharkoon een PCI Express-insteekkaart met daarop de nieuwe controller. De eerste usb3.1-randapparatuur begint ook langzaamaan op de markt te komen. Zo heeft bijvoorbeeld SanDisk al een snelle externe SSD met usb 3.1 aangekondigd en heeft het genoemde Sharkoon inmiddels een lege usb3.1-schijfbehuizing waar je zélf een 2,5inch-SSD in kunt plaatsen.

Wij hebben inmiddels al de nodige ervaring opgedaan met de nieuwe standaard bij tests van verschillende moederborden uit de nieuwste generatie met daarop de genoemde controller. Daarop sluiten we een externe SSD aan die intern is opgebouwd uit een RAID0-configuratie van twee snelle Samsung 850 Evo-SSD's. In verschillende benchmarks, waaronder Crystal DiskMark, hebben we snelheden boven de 700 megabyte/s gemeten. Wanneer je Windows instelt op Hoge Prestaties bij energiebeheer en ook in de BIOS van de pc diverse energiebesparende technieken uitschakelt, zijn zelfs snelheden ruim boven de 800 mbyte/s mogelijk. Dezelfde externe SSD aangesloten op een usb3.0-poort blijft net boven de 400 mbyte/s steken. Wanneer je bijvoorbeeld tientallen of honderden gigabytes aan data wilt kopiëren van of naar je externe schijf, kan dat vele minuten tijd schelen.

Conclusie

In de tijd van externe SSD's zijn de hogere snelheden van usb 3.1 zeer welkom. De nieuwe Type-C-stekker is echter veel groter nieuws: het kleine formaat en de 'omkeerbaarheid' zorgen voor een groter gebruiksgemak. Het feit dat de stekker ook voor andere doeleinden gebruikt zal gaan worden, waaronder DisplayPort, maakt dat de standaard nog universeler wordt dan ie al is. Zeker gecombineerd met de Power Delivery-standaard wordt het in de toekomst mogelijk om een laptop met één kabel op een dockingstation aan te sluiten en dan is alles geregeld. Toch zorgt de nieuwe standaard ook voor onduidelijkheid.

De usb 3.1 Gen 1 en Gen 2 benaming is wat ons betreft echt een grote misser van het consortium. We zien nu al dat producten worden aangeprezen als usb 3.1, terwijl het in feite om usb 3.0 gaat. En veel van dezelfde connectors op de pc kan ook verwarrend zijn, zeker als je in de toekomst Type-C-aansluitingen krijgt die puur DisplayPort bieden en geen usb. Het 'als het past werkt het'-adagium van usb gaat daarmee op de schop. Het is aan de fabrikanten van desktops, laptops en andere apparaten om op beide vlakken voldoende duidelijkheid te scheppen.