Dlaczego USB 3.1 wykorzystuje tylko dwie z czterech dostępnych linii danych?

Patrząc na specyfikację USB-C, zauważam, że istnieją cztery pary różnicowe SuperSpeed ​​do przesyłania danych, jak widać na https://en.wikipedia.org/wiki/USB-C#Specifications . Artykuł w Wikipedii mówi również, że tylko dwie z tych par są używane w trybie USB 3.1, co wydaje mi się bardzo dziwne.

W tym pytaniu ( Dlaczego Thunderbolt 3 na drucie miedzianym jest szybszy niż USB 3.1? ), Które zadałem niedawno, Ali Chen odpowiedział, że Thunderbolt 3 przez USB-C używa obu tych par, ale USB 3.1 nie. Wiem, że można uruchomić Thunderbolt 3 na dowolnym wysokiej jakości kablu USB-C, więc muszą mieć wszystkie niezbędne przewody. Dlaczego w standardowym USB 3.1 nad typem C nie stosuje się obu par, aby podwoić transfer danych?

USB 3.1 Gen 2 (SuperSpeed ​​+, 10 Gbps) został zaprojektowany do pracy zarówno na istniejących kablach USB 3.0 (tych z 5 dodatkowymi stykami), jak i kablach USB typu C.

Ponieważ istniejące kable USB 3.0 (te ze złączami typu A i B, a także warianty mikro A i B) zawierają tylko jedną parę par superszybkich (para Tx i para Rx), USB 3.1 Gen 2 może tylko użyj tej pary par i nadal pracuj na istniejących kablach USB 3.0. Tak więc nawet po uruchomieniu USB 3.1 Gen 2 na kablu ze złączami typu C, wykorzystuje on tylko jedną parę superszybkich par. Umożliwia to również stosowanie kabli zgodnych z USB 3.0 / 3.1 ze złączem typu C na jednym końcu, a wcześniejszych wtyków typu USB 3.0 typu A, B, micro A lub micro B na drugim końcu.

Teraz możesz zadać dodatkowe pytanie: „Dlaczego Forum Implementerów USB (USB-IF, konsorcjum standardów USB) nie zdefiniowało jeszcze szybszego niż 10 Gb / s protokołu USB, który wykorzystuje zarówno superszybkość pary par w złączu typu C? ” To ważne pytanie, ale nie chcę spekulować. Byłoby to z pewnością większe odstępstwo od poprzednich projektów USB PHY, ponieważ miałoby dwa osobne strumienie danych wysyłania i odbierania, które należałoby koordynować. W efekcie byłby to rodzaj interfejsu równoległego, podczas gdy USB tradycyjnie był nominalnie szeregowy.

Sposób, w jaki zadałeś pytanie, ujawnił kilka potencjalnych nieporozumień, którymi chciałbym się tutaj zająć:

Wiem, że można uruchomić Thunderbolt 3 na dowolnym wysokiej jakości kablu USB-C

To nie do końca prawda. Istnieje wiele wysokiej jakości kabli zgodnych z USB Type C, które nie są odpowiednie dla Thunderbolt 3. Thunderbolt 3 jest ograniczony do długości ≤ 0,5 m, jeśli masz kabel pasywny. Aby przejść dłużej (np. 2 m), potrzebujesz droższego aktywnego kabla (kabla ze specjalnymi układami scalonymi w celu ułatwienia obsługi sygnału).

Dlaczego standardowy USB-C nie korzysta z obu par

USB-C nie jest protokołem. USB Type C to nazwa złącza i specyfikacji okablowania; nie jest to nazwa protokołów używanych nad tymi złączami i kablami. Robiąc protokoły USB za pomocą kabli typu C, korzystasz z USB 3.1 Gen 2 (10 Gb / s „SuperSpeed ​​+”) lub wcześniejszych wersji USB.

USB 3.1 używa jednej linii (para Tx i para Rx), ponieważ jest to standard USB, aby używać tylko jednej linii Rx + Tx. Wszystkie oryginalne złącza USB (A, B, microAB) mają tylko jedną parę styków SS (SuperSpeed), a cała architektura sprzętowa USB koncentruje się tylko na jednej, jednopasmowej konstrukcji.

Aby równolegle korzystać z większej liczby linii, w potoku danych sprzętowych powinny znajdować się dodatkowe elementy architektoniczne dotyczące radzenia sobie z synchronizacją linii i innymi problemami związanymi z zarządzaniem poszczególnymi warstwami łącza, wymianą kredytu buforowego i odzyskiwaniem błędów, szkoleniem łącza i optymalizacją elektryczną poszczególnych kanałów. Gdy to wszystko zrobisz, zamienia się w „Piorun”. Lub coś w rodzaju MIPI .

Złącze Type-C jest nowym standardem dla CONNECTOR, który miał mieć szersze zastosowanie niż sam USB. Zapotrzebowanie na typ C było w dużej mierze spowodowane konstrukcją systemu, aby pasowało do mniejszych rozmiarów przenośnej elektroniki. W pewnym sensie nie ma to nic wspólnego z USB, a twoja prośba o ponowne użycie wszystkich dostępnych szybkich linii w celu zmiany standardowej architektury USB jest nieuzasadniona.