USB kabely představují praktický způsob, jak propojit různá periferní zařízení s vaším počítačem. Avšak délka kabelu hraje klíčovou roli v kvalitě datového přenosu a existuje několik faktorů, které limitují jak délku USB kabelu, tak i rychlost, jakou jsou data přenášena.
Standardy USB a maximální délky
Určitě jste se s tím už setkali: potřebujete připojit USB zařízení k počítači, ale ani jedno z nich se nedá přesunout. Bez možnosti bezdrátového připojení vám zbývá pouze kabelové. Problémem je, že USB kabely, které máte doma nebo v kanceláři, mají omezenou délku. Proč je tomu tak? A jak dlouhé USB kabely vlastně mohou být?
Velká část tohoto problému souvisí s USB Implementers Forum (USB-IF), organizací, která je zodpovědná za definici a implementaci USB standardů po celém světě. Možná by se dalo očekávat, že s každou novou generací USB porostou i přenosové rychlosti na delší vzdálenosti, ale opak je pravdou. Čím delší je USB kabel, tím je větší pravděpodobnost, že se signál znehodnotí.
USB Implementers Forum (USB-IF) stanovilo maximální délky kabelů pro různé standardy USB takto:
| Typ USB | Metry | Stopy |
| USB 1.0/1.1 | 5 | 16 |
| USB 2.0 | 5 | 16 |
| USB 3.0 | 3 | 9 |
| USB 3.1 Gen 1 | 3 | 9 |
| USB 3.1 Gen 2 | 3 | 9 |
| USB 3.2 Gen 1×1 | 3 | 9 |
| USB 3.2 Gen 2×1 | 3 | 9 |
| USB 3.2 Gen 2×2 | 3 | 9 |
| USB 4 | 0,8 | 2.6 |
Obecně platí, že s tím, jak se USB vyvíjelo k vyšším přenosovým rychlostem, od nižších rychlostí (1,5 Mb/s) u USB 1.0 až po dnešní rychlosti 80/120 Gb/s u USB4, maximální délka kabelu se zkracovala. Hlavním důvodem je snaha udržet integritu signálu při stále vyšších rychlostech. Také je důležité zvážit, jaký typ USB kabelu používáte.
Faktory omezující délku USB kabelu
Délka USB kabelu je limitována několika technickými faktory:
- Znehodnocení signálu: Všechny kabely fungují jako filtry, které tlumí vysokofrekvenční složky signálu. U rychlostí USB 3.x obsahují signály vysokofrekvenční složky až do několika GHz, které jsou na větší vzdálenosti utlumeny. Toto zkreslení se projevuje jako interference, datové chyby a snížení maximální datové rychlosti.
- Rušení signálu: Delší kabely jsou náchylnější k elektromagnetickému rušení a fungují jako antény, které zachycují šum z okolních komponent. To poškozuje a zkresluje USB signál. Správné stínění může tento problém zmírnit.
- Napájení: Tenké USB kabely mají určitý odpor na jednotku délky. Na větší vzdálenosti způsobuje tento odpor kabelu pokles napětí kvůli vysokému výkonu, který je možný přes USB-C. To ovlivňuje stabilní tok energie do připojených zařízení.
- Načasování: Zpoždění v šíření signálu v kabelech znamená, že načasování USB signálů se může lišit od zdroje. To způsobuje zkreslení signálu a může mít za následek datové chyby.
Vzhledem k výše uvedeným faktorům se USB-IF ustálilo na třech až pěti metrech pro pomalejší standardy, zatímco pro nejrychlejší signály SuperSpeed jsou doporučeny pouze kabely o délce jednoho metru, aby byl zajištěn optimální výkon.
Použití delších USB kabelů
Ačkoli specifikace USB stanovují doporučené maximální délky, je možné používat i delší USB kabely. Existuje několik způsobů, jak prodloužit dosah USB kabelu (nebo vzdálenost, kterou musí signál urazit pomocí více kabelů).
Například, zařízení s nízkou rychlostí (USB 1.x) mohou obvykle fungovat i s delšími kabely díky pomalé rychlosti signálu (1,5 Mb/s). Není to pravidlem a závisí to na kvalitě kabelu a dalších faktorech, ale je to možné. Dále existují aktivní kabely s vestavěnými opakovači, které dokážou regenerovat a obnovovat USB signál až na vzdálenost 15-20 metrů. Níže se dozvíte více o aktivních USB kabelech a o tom, jak je důležitá rychlost USB-C.
Pokud jeden USB kabel nedosáhne tam, kam potřebujete, a nemáte možnost použít aktivní USB kabel, můžete použít USB prodlužovač. USB prodlužovače rozdělují připojení na dva kabelové segmenty se zesilovačem mezi nimi, který posiluje signál. Tímto způsobem je možné dosáhnout délky 10 metrů i více, v závislosti na kvalitě produktu. Pro větší vzdálenosti možná budete potřebovat více prodlužovačů nebo relé. Jako středové opakovače pro vícenásobná kabelová připojení můžete také použít USB rozbočovače. Rozbočovač regeneruje signál, což umožňuje delší kabelové trasy.
Při používání delších USB kabelů je potřeba brát v úvahu i další aspekty.
Kvalitní USB kabel se správným impedančním přizpůsobením, stíněním a silnějšími vodiči lépe udrží integritu signálu na větší vzdálenosti. Alternativně mohou být použity kabely z optických vláken, které přenášejí data pomocí světla namísto elektrických signálů. Tím se eliminují omezení délky, ale vyžadují se adaptéry pro připojení k zařízením a celkově je to dražší řešení.
Měli byste použít aktivní USB kabel?
Aktivní USB kabely jsou jednou z možností, jak prodloužit USB připojení nad standardní délku kabelu. Aktivní kabel USB bývá dražší než běžný (pasivní) kabel, protože obsahuje další komponenty, které pomáhají zesilovat a udržovat signál.
Aktivní USB kabel obvykle obsahuje opakovač signálu, který umožňuje, aby se signál šířil dále bez znehodnocení. Je důležité si uvědomit, že aktivní USB kabel vyžaduje napájení. To se obvykle čerpá z hostitelského zařízení (například z vašeho počítače), ale může také pocházet ze zásuvky s adaptérem USB nebo podobně.
Aktivní kabely USB se častěji používají u novějších specifikací USB, jako je USB 3.x, aby se zajistila maximální propustnost dat na větší vzdálenosti. Kvalitní aktivní USB kabel může spolehlivě přenášet data až do vzdálenosti 20 metrů.
Možné problémy s dlouhými kabely USB
Ačkoliv je USB flexibilní, každý kabel má kompromisy v oblasti výkonu. Pochopení vlivu délky kabelu vám pomůže vysvětlit případné problémy a činit informovaná rozhodnutí při nákupu a připojování USB zařízení.
Použití delšího USB kabelu je často schůdné řešení, ale můžete se setkat s některými problémy.
Problémy s přenosovou rychlostí a výkonem jsou nejčastějšími problémy u dlouhých USB kabelů. Například třímetrový kabel USB 3.2 Gen 2×2 může spolehlivě podporovat pouze 10 Gb/s, a s kabelem USB4 delším než jeden metr se téměř jistě setkáte s problémy s přenosovou rychlostí (a nezapomeňte, že USB4 a USB-C nejsou totéž!).
V závislosti na délce kabelu USB a specifikaci USB se může stát, že některá zařízení a služby nebudou fungovat tak, jak by měly. A navíc, režie šířky pásma pro opravy chyb může také snížit výkon.
Dále je zde i problém s napájením přes USB. Jednoduše řečeno, některá zařízení nebudou vůbec fungovat, pokud je USB kabel příliš dlouhý a nedokáží odebírat potřebnou energii z hostitelského zařízení.
Používejte USB kabel správné délky pro daný úkol
Když znáte maximální délky USB kabelů, můžete lépe plánovat uspořádání svého hardwaru bez nutnosti kupovat relé, aktivní USB kabely, USB rozbočovače a podobně. Nicméně, jsou situace, kdy je použití dlouhého USB kabelu nevyhnutelné. Alespoň teď víte, jak daleko můžete zajít, aniž byste se setkali se ztrátou signálu nebo dat.