Porte e cavi USB: versioni e differenze

Lo standard USB si è ormai da tempo imposto sul mercato e la stessa interfaccia Thunderbolt utilizza il connettore USB-C. Capire le differenze tra le varie versioni di porte e cavi USB non è mai stato semplice ma la situazione, anziché migliorare, è diventata sempre più complessa.

Agli albori di USB (Universal Serial Bus) si doveva distinguere tra USB 1.0 (Low-Speed, fino a 1,5 Mbps), USB 1.1 (Full Speed, fino a 12 Mbps), USB 2.0 (Hi-Speed, fino a 480 Mbps) e USB 3.0 (SuperSpeed, fino a 5 Gbps). I numeri di versione erano certamente comprensibili ed erano utilizzati senza grossi problemi a livello internazionale.
Le velocità di trasferimento dati indicate poco sopra e nel prosieguo dell’articolo vanno considerate come teoriche: la velocità reale è spesso pari al 60-75% di quella teorica.

Con l’avvento di USB 3.1 SuperSpeed+ (fino a 10 Gbps, luglio 2013) è iniziata la confusione.
Alcuni anni dopo, la velocità massima teorica dell’interfaccia USB è raddoppiata di nuovo; così i responsabili della specifica (USB-IF, USB Implementers Forum, associazione senza scopo di lucro che vede tra i suoi membri i big dell’industria) hanno deciso di introdurre una nuova nomenclatura per USB.

Porte e cavi USB 3.0 fino a 5 Gbps sono “magicamente” diventati dapprima USB 3.1 Gen 1 e poi USB 3.2 Gen 1 (SuperSpeed USB).
I componenti compatibili USB 3.1 SuperSpeed+ fino a 10 Gbps sono divenuti prima USB 3.1 Gen 2 e poi USB 3.2 Gen 2 (SuperSpeed USB 10 Gbps).
I dispositivi e i cavi più moderni capaci di trasferire fino a 20 Gbps teorici sono stati chiamati USB 3.2 Gen 2×2 (SuperSpeed USB 20 Gbps). Era il mese di settembre 2017.

I vecchi nomi SuperSpeed ​​​​​che comparivano nelle schede tecniche e sulla confezione dei dispositivi USB sono stati gradualmente eliminati.

Ad un certo, a fine agosto 2019, è arrivata anche una quarta major release: non è stata però battezzata USB 4.0 bensì USB4, senza spazi né punti.
La versione di USB4 più performante è in grado di trasferire fino a 40 Gbps allineandosi alle specifiche di Thunderbolt: USB l’ha chiamata “internamente” Gen 3×2 (anche se poi questa denominazione è entrata nell’uso comune) scegliendo quindi il nome ufficiale USB4 40 Gbps.
Accanto a USB4 40 Gbps esiste anche USB4 20 Gbps, e non si tratta di un nuovo nome scelto per SuperSpeed ​​USB 20 Gbps.

Per questo motivo, nelle pagine de IlSoftware.it, abbiamo sempre suggerito concentrarsi solo sulle sigle Gen 1 (5 Gbps), Gen 2 (10 Gbps), Gen 2×2 (20 Gbps) e Gen 3×2 (40 Gbps) per stabilire le velocità di trasferimento dati raggiungibili come valore massimo e comprendere la versione di USB supportata dal cavo e dal dispositivo.

Se la confusione introdotta in anni di cambi di nomi per USB non fosse stata già sufficiente, USB-IF ha presentato a settembre 2022 USB4 2.0: si tratta di una nuova versione dell’interfaccia che raddoppia la larghezza di banda teoricamente disponibile portandola da 40 Gbps a 80 Gbps. La nuova modalità di trasferimento dati ad alta velocità è stata chiamata anche USB4 80 Gbps.

Sarebbe stato chiedere troppo optare per la denominazione USB5 o utilizzare semplicemente USB 4.1?

A ottobre 2022 USB-IF ha presentato nuova grafica e loghi per USB: i nomi SuperSpeed vengono definitivamente abbandonati e si punta su una nomenclatura che riporta solo le velocità massime teoriche sia nel caso delle porte che dei cavi.

In figura le scelte grafiche per i connettori USB-A, altrimenti detti Type-A:

Nell’immagine seguente, invece, riportiamo le combinazioni grafiche scelte da USB-IF per porte e cavi USB-C:

La differenza rispetto a USB-A è che nel caso di USB-C viene riportata anche la potenza in Watt erogata.

In un altro nostro articolo abbiamo visto come capire quali dispositivi USB sono più veloci ed evitare rallentamenti. La velocità di trasferimento dati su interfaccia USB è infatti influenzata dalle caratteristiche del dispositivo più lento.

I migliori cavi USB-C

Nello scegliere il cavo USB va tenuto presente che la ricarica rapida è attivabile solo se supportata allo stesso modo da tutti gli “attori” in gioco, dal cavo fino al dispositivo che viene alimentato.
La maggior parte dei cavi USB-C supporta la ricarica rapida con alcuni che consentono di erogare fino a 100 W.

Sul versante del trasferimento dati, se si prevede di trasferire foto e video tra dispositivi è sempre bene investire in un cavo di qualità che supporta almeno 10 Gbps.

Il cavo USB-C Cable Matters fornisce fino a 100 W di potenza e assicura un’eccellente velocità di trasferimento dati (10 Gbps); offre anche un’eccellente trasmissione video e audio quando è collegato a un display compatibile. C’è anche il cavo Thunderbolt 4 compatibile USB4 e precedenti a un costo superiore.

Il cavo USB-C Anker PowerLine II Gen 2 è resistente e offre una velocità di trasferimento dati fino a 10 Gbps. Utilizza un chip E-marker e USB Power Delivery per alimentare tutti i dispositivi compatibili.
E-marker è un chip che ha il compito di mettere in comunicazione la sorgente di alimentazione e i dispositivi a valle. È utilizzato per un dialogo sicuro tra sorgente e carico con la condivisione di informazioni sulle caratteristiche del cavo (i.e. lunghezza del cavo, corrente e tensione massime supportate, tipo di segnale USB, fornitore e ID prodotto, supporto per Alternate Mode e molto altro). Tutti i cavi USB-C che supportano 5 A di corrente e/o superano i 60 W trasportabili devono montare il chip E-marker. Molto conveniente, il produttore promette una garanzia a vita su questo cavo.

Per chi avesse bisogno di un buon cavo in grado di collegare un dispositivo USB-C a una fonte di alimentazione USB-A può orientare la scelta sull’economico cavo da USB-A a USB-C Amazon Basics da 1,8 m (è disponibile anche la versione più corta da 90 cm e quella da 2,7 m), capace di trasferire fino a 480 Mbps con una potenza in uscita fino a 5V, 3A.

Segnaliamo anche il cavo USB-C 100W da 2 metri con caricabatterie GaN 65W incluso nella confezione. La sigla GaN segnala che si tratta di un caricabatterie che utilizza il nitruro di gallio anziché il silicio: come abbiamo visto nell’articolo in cui spieghiamo cos’è un caricabatterie GaN, questi dispositivi offrono una più elevata velocità di ricarica grazie alla minore dispersione di energia sotto forma di calore.

Due parole su USB-A, USB-C e Thunderbolt

Nel 2019 parlavamo delle principali differenze tra USB-C e Thunderbolt. Prima ancora di concentrarci su questo aspetto, ricordiamo che USB-C è stato presentato come evoluzione del precedente standard USB-A (ancora utilizzatissimo anche oggi).

Mentre il connettore USB-A ha forma rettangolare, USB-C tende a un ovale e consente di trasferire sia i dati che la corrente elettrica per l’alimentazione del dispositivo (da qui la differenza tra le due soluzioni grafiche viste in precedenza).

In precedenza abbiamo parlato di interfacce e tipologie di connessione mentre USB-A e USB-C sono standard che si riferiscono ai connettori.
Con USB-C trasmissione dati e alimentazione viaggiano su un singolo cavo; inoltre, per la prima volta nella storia di USB, il connettore può essere capovolto. Ricordate la storia di USB con l’inventore Ajay Bhatt consapevole della scarsa praticità del connettore USB-A ma all’epoca (anno 1996) un’opzione obbligata per contenere i costi.

USB-C permette di utilizzare anche la cosiddetta Alternate Mode ovvero di usare lo stesso cavo per trasferire segnali Thunderbolt, DisplayPort, HDMI, MHL e flussi audio/video ad alta risoluzione. Affinché tutto funzioni è necessario che entrambi i dispositivi ai quali il cavo USB-C è connesso supportino la stessa Alternate Mode.

Per lavorare con DisplayPort, MHL, HDMI e Thunderbolt fino a 20 Gbps si possono usare i classici cavi USB-C passivi su distanze inferiori a 2 metri. Cavi USB attivi (cercare il logo Thunderbolt) sono essenziali allorquando si dovessero coprire distanze maggiori o si volessero raggiungere i 40 Gbps.

Thunderbolt 4 è l’ultima generazione di una tecnologia che è stata presentata nel 2011 da Intel e ideata in collaborazione con Apple. Tra i vantaggi, la possibilità di trasferire fino a 40 Gbps bidirezionali. Nel 2019 l’USB Promoter Group, dopo l'”apertura” di Intel che ha eliminato le royalty su Thunderbolt 3, ha abbracciato la tecnologia in USB4 utilizzandola come base per lo sviluppo della nuova interfaccia (che infatti permette di trasferire fino a 40 Gbps).

USB4 2.0 prosegue sulla stessa strada essendo retrocompatibile con USB4 versione 1.0, USB 3.2, USB 2.0 e Thunderbolt 3. Non è invece compatibile né con USB 1.0 né con Thunderbolt 4.

Per avere la certezza di scegliere cavi certificati si può effettuare una ricerca nel database di USB-IF.