Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door Willem de Moor

Redacteur componenten

De veelbelovende warboel van usb-c

Eén kabel die vrijwel alles kan

23-07-2016 • 06:00

218 Linkedin Google+

Alle type c-connectors zijn hetzelfde

We hebben tijdens het verloop van de Computex-beurs vorige maand een aantal overzichten gegeven van ontwikkelingen op het gebied van hardware, zoals behuizingen, koeling en vooral rgb-leds. Wat we overgeslagen hebben, zijn moederborden. Dat heeft een aantal redenen. De belangrijkste is het ontbreken van de introductie van een nieuw platform door AMD en Intel.

Laatstgenoemde heeft weliswaar aan de vooravond van de Computex zijn nieuwe Broadwell-E-processors uitgebracht, maar die passen in de bestaande moederborden met X99-chipset. AMD heeft op zijn beurt nog even geen nieuw platform, maar verschillende fabrikanten bevestigden dat in de loop van het derde kwartaal de AM4-generatie wordt geïntroduceerd. Helaas was juni nog een beetje te vroeg om die borden te laten zien.

Hoewel Broadwell geen nieuwe socket met zich meebrengt, hebben veel fabrikanten toch hun aanbod aan moederborden opgefrist met de komst van de nieuwe processors. Veel van die borden hebben een usb type c-connector aan boord, maar die is lang niet altijd alleen bedoeld voor usb-dataverbindingen. En met legio randapparatuur die dezelfde stekker heeft, wordt het tijd om wat duidelijkheid te scheppen. We maakten, net als vorig jaar, een afspraak met voorzitter Jeff Ravencraft van het USB Implementers Forum om een beeld van de huidige stand van zaken te krijgen.

Usb type c versus usb 3.1 gen 1 en gen 2

Vorig jaar, toen de organisatie achter de invoering van de usb-standaard de type c-connector en usb 3.1 introduceerde, ontstond er nogal wat verwarring. Enerzijds leek het idee te bestaan dat alleen usb 3.1 een omkeerbare type c-stekker kon hebben, anderzijds was het niet helemaal duidelijk wat die stekker nou kon.

Toen de usb 3.1-standaard in de loop van het jaar ook nog eens de usb 3.0-standaard opslokte en het voormalige onderscheid tussen usb 3.0 en usb 3.1 een stuk onduidelijker werd, was de verwarring bijna compleet. De oude 3.0-standaard werd usb 3.1 gen 1 en de voormalige 3.1-standaard werd bekend als usb 3.1 gen 2.

Dat levert ons de volgende usb-standaarden op:

Usb-versie Snelheid Codering Connectors
Usb 2.0 (incl usb 1.0 en 1.1) tot 480Mbit/s 8/10bit Type a, b, mini, micro, c
Usb 3.1 gen 1 tot 5Gbit/s 8/10bit Type a, b, mini, micro, c
Usb 3.1 gen 2 tot 10Gbit/s 128/130bit Type a, b, mini, micro, c

Het grote onderscheid tussen '3.1 gen 1' en '3.1 gen 2', die om het makkelijker te maken door veel fabrikanten stug 3.0 en 3.1 worden genoemd, is dus niet de stekker. Het zijn de snelheid, de codering, de beveiliging en de manier waarop twee apparaten 'onderhandelen' over de snelheid, die het verschil maken. De type c-connector kan net zo makkelijk gebruikt worden voor 3.1 gen 1, of zelfs usb 2.0-poorten.

Power delivery

Zijn we er dan? Nee, want er is ook een optioneel te implementeren Power Delivery-protocol, kortweg PD. Als dat wordt geïmplementeerd kan het laadvermogen, of het voedingsvermogen, worden geregeld en naar behoefte gevarieerd worden. Als kers op de taart werd namelijk vrijwel gelijktijdig met usb 3.1 en de introductie van de type c-connector een nieuwe standaard voor opladen geïntroduceerd: de power delivery-standaard met maar liefst vijf niveaus. Die schrijft verschillende stroomsterktes en verschillende spanningen voor, met 100W als maximum. De vermogens worden 'onderhandeld' tussen twee apparaten, waarbij ook de chip in de kabel het profiel moet ondersteunen. Er zijn vijf profielen, met vermogens van 0,5 tot 100W en vijf spanningen die onderhandeld kunnen worden. Een zesde, 0-profiel is gereserveerd en wordt niet gebruikt.

PD Profiel 5V C 5V P 9V C 9V P 12V C 12V P 15V C 15V P 20V C 20V P
1 0,1A - 3A 0,5W - 5W nb nb nb nb
2 3A 15W 1,7A - 3A 15,3W - 27W 1,5A 18W
3 3A 27W 3A 36W 1,8A - 3A 27W - 45W
4 3A 45W 2,25A - 3A 45W - 60W
5 5A 60W 3A - 5A 60W - 100W

Revisie 2 en 3 van de Usb Power Delivery-specificatie, met spanningen boven de 5V, vereisen een type c-connector. Over een gewone usb-kabel met a- of b-connectors is de stroom bij 5V in principe beperkt tot 2A en worden de 9V- en 15V-niveaus niet ondersteund. Via een type c-kabel onderhandelen client en host via een datakanaal. Net zo min als een type c-connector aan usb 3.1 gen 2 is voorbehouden, is ook PD niet exclusief voor usb 3.1 gen 2. Ook usb 2.0- en 3.0 (of 3.1 gen 1)-kabels kunnen van PD gebruikmaken. Wel moeten de kabels PD-aware zijn en een micro-connector kan maar tot 60W ondersteunen. Overigens kan een gewone kabel ook 25W, bij 5V, leveren, via Battery Charging 1.2-profielen, maar dat valt dan weer buiten de PD-spec.

Om schade aan client en host te voorkomen, of wanneer de gebruikte kabel niet PD-aware is, wordt op een veilige spanning en stroom teruggevallen. De apparaten blijven dan steken op 5V en 1,5A, goed voor 7,5W. Overigens wordt de verbinding geïnitieerd op 5V en 2A.

Inmiddels is ook een revisie 3 van het PD-protocol gepubliceerd, die identiek is aan revisie 2, met het grootste verschil dat nu ook authenticatie is geïmplementeerd. Dit moet onder meer voorkomen dat kabels of laders onjuiste mogelijkheden adverteren en schade teweegbrengen. Denk bijvoorbeeld aan kabels die niet overweg kunnen met 5A en brandgevaar opleveren of een lader die probeert te veel stroom naar een apparaat te sturen en dat apparaat beschadigt.

Enter thunderbolt

Was dat al ingewikkeld, dan zal het je niet verbazen dat het een stapje erger kan. Vorig jaar al maakten sommige bedrijven, bijvoorbeeld Gigabyte, reclame met hun usb-poorten die twee keer zo snel waren als die van concurrenten: 20Gbit/s dus. Er is echter geen usb-standaard die dat ondersteunt. De truc? Die bedrijven soldeerden thunderbolt 2-chips op hun printplaten, een standaard die ook de type c-connector gebruikt, maar voor thunderbolt, en tevens overweg kan met usb. Over een thunderbolt-verbinding kan niet alleen data worden verstuurd, zoals via usb, maar ook videostreams via displayport, pci-express en netwerkdata.

Thunderbolt logoDit jaar zien we een herhaling van zetten. Veel moederborden komen uit met een 'usb 3.1 type c'-connector die niet door een usb-controller wordt gevoed, maar door een Alpine Ridge-controller, beter bekend als thunderbolt 3. Naast het voordeel van verscheidene interfaces over dezelfde connector, zoals displayport, usb-data en netwerk, kun je ook van de verschillende power profiles gebruikmaken. Eén connector die alle andere vervangt dus.

We zien de thunderbolt-implementatie van de type c-connector onder meer op moederborden met de aanduiding 40Gbit/s; zo snel is de thunderbolt 3-versie inmiddels geworden. Ook externe behuizingen voor videokaarten, bijvoorbeeld voor laptops, maken gebruik van pci-express over thunderbolt, aangesloten via een type c-connector. Veel docks voor laptops, met uitgangen voor een extra monitor, een netwerkpoort, een paar usb-poorten en een type c-connector voor opladen, maken gebruik van thunderbolt dat via type c-connectors wordt aangesloten.

Alternate Modes

Thunderbolt is niet het enige multidisciplinaire trucje dat de type c-stekker kent. Naast thunderbolt De drie componenten usb 3.1, PD en type c-connectoromvat de type c-standaard verschillende 'Alternate Modes', waardoor niet alleen usb-verkeer, maar ook videodata en andere protocollen over de kabel vervoerd kunnen worden. Thunderbolt is een van de Alternate Modes van de type c-connector. Twee andere alternatieven zijn displayport, zodat dvi en hdmi over de kabel kunnen, en mhl, vooral handig voor telefoons. Ook pci-express-lanes, handig voor externe videokaarten voor laptops, en ethernetsignalen zijn echter mogelijk. Het grote voordeel is dat je zo een stekker en kabel hebt die alle data plus stroom kunnen leveren voor randapparatuur. Voor veel randapparatuur is de goedkopere en iets tragere usb 3.1-overdracht in combinatie met power delivery voldoende, maar hetzelfde kabeltje kan dus gebruikt worden om een externe videokaart aan te sturen of een laptopdock te maken.

In feite zijn er dus drie belangrijke, samenwerkende standaarden, die samen een universele kabel vormen: usb 3.1 voor dataoverdracht, de power delivery-specificatie, zodat apparaten van stroom voorzien kunnen worden, en natuurlijk de type c-connector, waarvan de voorgaande twee gebruikmaken en die ook geschikt is voor video- en andere interfaces.

Nieuwe ontwikkelingen op usb 3.1-gebied

Waar Intel van thunderbolt 2 naar versie 3 is gegaan en eindelijk merkbare tractie op de markt krijgt, zit het USB-IF ook niet stil. Steeds meer apparaten worden met een usb 3.1-poort uitgerust, soms met de bekende type a-stekkers, soms met type c, en ook gen 1 en gen 2 worden door elkaar gebruikt. Zo hebben de nieuwe Asus Zenfones, eveneens tijdens de Computex aangekondigd, een type c-connector, maar dan wel met een usb 3.1 gen 1-controller erachter. Om een beetje duidelijkheid te verschaffen, kunnen fabrikanten na certificering de volgende logo's voeren:
Er dient zich wel een probleem aan dat de keerzijde vormt van alle mogelijkheden die een type c-connector biedt. Omdat er tot 100W over de verbindingen kan lopen en omdat er flink onderhandeld moet worden over die power delivery én de snelheid voor data, zijn controllerchips nodig. Niet elke kabel die tot dusver geleverd werd, heeft een dergelijke chip of hij heeft er een die onjuiste mogelijkheden adverteert. Het mogelijke gevolg is een kabel of lader die te hoge stromen belooft, die de kabel niet aankan. Dat kan tot schade aan apparatuur of zelfs tot brand leiden. Een usb-poort met type c-connector is geen garantie voor implementatie van een PD-profiel en het is evenmin automatisch gegarandeerd van SuperSpeed USB 10Gbps, ofwel usb 3.1 gen 2, gebruik te maken.

Versleuteling en gecompliceerde kabels

De oplossing ligt volgens het USB-IF in een systeem van authenticatie met een public en private key, waarbij de keys alleen door een gecertificeerd bedrijf kunnen worden uitgegeven. Dat moet een veiligheidslaag inbouwen die niet alleen moet leiden tot veilig laden, maar ook tot veilige apparaten. Zo kunnen usb-sticks zonder een geldige set keys geen toegang krijgen tot het bestandssysteem van de hostcomputer of kan een veilige, lage laadstroom voor een adapter worden gekozen. Afhankelijk van de implementatie, in firmware of via een extra driverlaag, kan de gebruiker al dan niet een waarschuwing krijgen dat er iets niet in de haak is.
Dit alles betekent dat usb-kabels in de toekomst een stuk gecompliceerder zullen worden en daarnaast zal de kwaliteit vanwege de hogere stroomsterktes een grotere rol gaan spelen. Altijd voor de allergoedkoopste kabel gaan, zoals dat in het usb 2.0-tijdperk nog heel gebruikelijk was, is in de toekomst wellicht niet de slimste keuze meer. Daarbij moeten we wel opmerken dat het PD-profiel geen verplichting is voor fabrikanten: het staat ze vrij een eigen implementatie voor de levering van stroom te kiezen. Maar wanneer een apparaat een usb-logo met PD-logo wil voeren, zal aan de strenge veiligheidseisen voldaan moeten worden, met hogere kosten tot gevolg.
Type c-poorten vervangen audiojack

Eén kabel voor alle scenario's

Ook werkt het consortium aan een nieuwe implementatie van audio over usb 3, waardoor geen extra hardware nodig is om een koptelefoon op usb aan te sluiten. Een belangrijk aspect daarbij is opnieuw de onderhandeling over de capaciteiten van de twee samenwerkende apparaten. Het heeft weinig zin een usb-audioapparaat aan te sluiten op een telefoon die de accu in een uur leegtrekt.
Ten slotte, om ook in de toekomst te kunnen inspelen op de toenemende behoefte aan bandbreedte, kan usb 3.x vrij eenvoudig geüpgraded worden. Door simpelweg het aantal kanalen te vergroten, kan de bandbreedte worden vergroot. De nieuwe usb-standaard is van meet af aan gebouwd op schaalbaarheid. In de toekomst zou de usb type c-connector allerlei apparaten, van laptops tot telefoons, van printers tot beeldschermen en van routers tot misschien wel pc's kunnen ondersteunen. Zolang de energiebehoefte de 100W maar niet overschrijdt, want dan kom je terecht in een heel andere wereld van energielevering met lastig te navigeren regulering.
Hoe het ook zij, we zijn inmiddels aardig op weg naar een echte universele connector, voor alle apparatuur die aan en bij een computer, laptop, telefoon of tablet hoort. Het USB-IF doet er alles aan om de type c-connector de enige aansluiting op laptops, telefoons en randapparatuur te maken. Daar heeft het goede papieren voor: inmiddels hebben alle telefoons immers al een micro-usb-connector en is er van wildgroei aan propriëtaire standaarden geen sprake meer. De implementatie van usb met type c-connectors heeft nog een veel groter werkgebied, maar langzaam maar zeker worden flinke stappen gezet naar een echt universele connector.

Reacties (218)

Wijzig sortering
Het probleem met chips in een kabel is dat je snel een Apple gevoel krijgt waarbij de chip niet zozeer aanwezig is voor de functionaliteit jegens de gebruiker maar om third parties uit te sluiten. Ik ben het met je eens met een chip krijg je snel het idee dat er iets lomps in een kabel wordt geplaatst terwijl de realiteit is dat het een miniscuul dingetje is die inderdaad een toegevoegde waarde kan zijn.

Juist dat moet gewaarborgd worden, het moet in het voordeel van de gebruiker aanwezig zijn en niet de verkoper.

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.


Apple iPhone 11 Nintendo Switch Lite LG OLED C9 Google Pixel 4 FIFA 20 Samsung Galaxy S10 Sony PlayStation 5 Elektrische auto

'14 '15 '16 '17 2018

Tweakers vormt samen met Hardware Info, AutoTrack, Gaspedaal.nl, Nationale Vacaturebank, Intermediair en Independer DPG Online Services B.V.
Alle rechten voorbehouden © 1998 - 2019 Hosting door True