Hoe lang kan een USB-kabel zijn en wat is de maximale USB-kabellengte?

USB-kabels bieden een handige manier om randapparatuur en apparaten op een computer aan te sluiten. De kabellengte heeft echter invloed op de kwaliteit van de datatransmissie, en er zijn veel factoren die de lengte en datasnelheid van USB-kabels beperken.

USB-standaarden en maximale lengtes

Iedereen heeft dit scenario meegemaakt: je moet een USB-apparaat op je computer aansluiten of anderszins, maar je kunt geen van beide apparaten verplaatsen. Er is geen draadloze optie, dus een bekabelde verbinding is de enige manier. Toch zijn de enige USB-kabels in uw huis of kantoor allemaal beperkt in lengte. Waarom is dat? Waarom zijn USB-kabels beperkt, en hoe lang mogen ze zijn?

Welnu, een groot deel daarvan komt neer op het USB Implementers Forum (USB-IF), de groep die verantwoordelijk is voor het definiëren en implementeren van USB-standaarden wereldwijd. Je zou verwachten dat elke USB-generatie betere gegevensoverdrachtsnelheden over langere afstanden heeft, maar het tegenovergestelde is het geval. Hoe langer de USB-kabel, hoe groter de kans dat het signaal verslechtert.

Het USB Implementers Forum (USB-IF) heeft maximale kabellengtes gedefinieerd voor verschillende USB-standaarden:

Naarmate USB is geëvolueerd naar snellere maximale datasnelheden, van lage snelheid (1,5 Mbps) in USB 1.0 tot USB4's snelle 80/120 Gbps vandaag de dag, is de maximale kabellengte afgenomen. Dit heeft vooral te maken met het behouden van de signaalintegriteit bij steeds hogere snelheden. Dat zul je ook moeten doen overweeg welk type USB-kabel u moet gebruiken.

Factoren die de lengte van de USB-kabel beperken

Verschillende technische factoren beperken de lengte van een USB-kabel:

• Signaalverslechtering: Alle kabels fungeren als laagdoorlaatfilters, waardoor signaalcomponenten met een hogere frequentie worden verzwakt. Bij USB 3.x-snelheden bevatten signalen hoogfrequente componenten tot enkele GHz, die over afstand worden verzwakt. Deze vervorming manifesteert zich als interferentie, datafouten en lagere maximale datasnelheden.
• Signaalinterferentie: Langere kabels zijn gevoeliger voor elektromagnetische interferentie en fungeren als antennes die ruis opvangen van nabijgelegen componenten. Hierdoor wordt het USB-signaal beschadigd en vervormd. Een goede afscherming kan dit probleem helpen verminderen.
• Stroomlevering: Dunne USB-kabels hebben een bepaalde weerstand per lengte-eenheid. Over lange afstanden veroorzaakt deze kabelweerstand een meetbare spanningsval vanwege de hoge vermogensafgifte die mogelijk is via USB-C-kabels. Dit heeft invloed op de stabiele stroomtoevoer naar aangesloten apparaten.
• Tijdstip: Door voortplantingsvertragingen in kabels kan de timing van USB-signalen afwijken en trillen in vergelijking met hun bron. Dit verstoort de signaaloogpatronen en het klokherstel, wat mogelijk datafouten of mislukte handshakes van het apparaat kan veroorzaken.

Gezien de bovenstaande factoren heeft de USB-IF gekozen voor drie tot vijf meter voor de langzamere snelheidsnormen, terwijl de snelste SuperSpeed-signalen alleen bedoeld zijn om kabellengtes van één meter te garanderen prestatie.

Langere USB-kabels gebruiken

Hoewel de USB-specificaties de aanbevolen maximale lengtes aangeven, kunnen langere USB-kabels nog steeds worden gebruikt, en dat is ook zo Er zijn verschillende manieren om de lengte van een USB-kabel (of de afstand die het signaal of de gegevens moeten afleggen) te verlengen kabels).

Lagesnelheidsapparaten (USB 1.x) kunnen bijvoorbeeld normaal werken op langere kabels vanwege de trage signaalsnelheid van 1,5 Mbps. Het is geen vanzelfsprekendheid en heeft te maken met de kabelkwaliteit en andere factoren, maar het kan gebeuren. Dan heb je actieve kabels met ingebouwde repeaters die het USB-signaal kunnen regenereren en herstellen voor lengtes tot 15-20 meter. Hieronder vindt u meer informatie over actieve USB-kabels, die u misschien ook wilt overwegen hoe snel een USB-C is.

Als een enkele USB-kabel niet kan bereiken waar u hem nodig heeft en u niet de mogelijkheid heeft om een ​​actieve USB-kabel te gebruiken, kunt u een USB-verlenger gebruiken. USB-extenders splitsen de verbinding in twee kabelsegmenten met daartussen een versterker om het signaal te versterken en te herstellen. Afhankelijk van de productkwaliteit zijn hiermee runs van 10 meter of meer mogelijk, maar voor grotere afstanden heeft u mogelijk meerdere extenders of relais nodig. U kunt ook USB-hubs gebruiken als middelpuntrepeaters voor verbindingen met meerdere segmenten. De hub regenereert het signaal, waardoor langere totale kabeltrajecten mogelijk zijn.

Er zijn echter nog andere overwegingen als het gaat om het gebruik van langere USB-kabels.

Een "premium" USB-kabel met de juiste impedantie-aanpassing, afscherming en dikkere stroomgeleiders zal de signaalintegriteit over langere afstanden beter behouden. Als alternatief gebruiken glasvezel USB-kabels licht om gegevens te verzenden in plaats van elektrische signalen. Hierdoor worden lengtelimieten opgeheven, maar zijn er adapters nodig om verbinding te maken met apparaten, die meer kosten.

Moet u een actieve USB-kabel gebruiken?

Actieve USB-kabels zijn een optie om USB-verbindingen uit te breiden tot voorbij de standaard kabellengte. Een actieve USB-kabel kost meer dan een gewone (passieve) kabel, omdat deze wordt geleverd met extra componenten om het signaal te versterken en te behouden.

Normaal gesproken bevat een actieve USB-kabel een signaalversterker waarmee het signaal verder kan reizen zonder verslechtering. Voor een actieve USB-kabel is echter een voedingsbron vereist. Dit wordt doorgaans afkomstig van het hostapparaat (zoals uw computer), maar kan ook afkomstig zijn van een stopcontact met een USB-adapterstekker of iets dergelijks.

Actieve USB-kabels worden vaker gebruikt bij nieuwere USB-specificaties, zoals USB 3.x, om maximale gegevensdoorvoer over grotere afstanden te garanderen. Daarbij kan een actieve USB-kabel van goede kwaliteit gegevens betrouwbaar verzenden over een afstand van maximaal 20 meter.

Mogelijke problemen met lange USB-kabels

Hoewel USB zeker flexibel is, heeft elke kabel prestatieafwegingen. Als u de effecten van kabellengtes begrijpt, kunt u problemen verklaren en weloverwogen keuzes maken bij het kopen en aansluiten van USB-apparaten.

Het gebruik van een langere USB-kabel is vaak een haalbare optie, maar er zijn enkele problemen die u kunt tegenkomen.

Gegevenssnelheid- en prestatieproblemen zijn de meest voorkomende problemen bij lange USB-kabels. Een USB 3.2 Gen 2x2-kabel van drie meter ondersteunt bijvoorbeeld mogelijk slechts 10 Gbps op betrouwbare wijze, terwijl u vrijwel zeker problemen zult ondervinden met de gegevensoverdrachtsnelheid met een USB4-kabel die langer is dan één meter (en nee, USB4 en USB-C zijn niet hetzelfde!).

Afhankelijk van de lengte van de USB-kabel en de USB-specificatie kunt u bepaalde apparaten tegenkomen services werken niet zoals ze zouden moeten, terwijl bandbreedteoverhead als gevolg van foutcorrectie ook een belemmering kan vormen prestatie.

Er is ook het probleem van de stroomvoorziening via USB. Simpel gezegd werken sommige apparaten helemaal niet als de USB-kabel te lang is en niet de vereiste stroom van het hostapparaat haalt.

Gebruik de juiste lengte USB-kabel voor de taak

Als u eenmaal de maximale lengte van een USB-kabel kent, kunt u uw hardware-arrangementen beter plannen zonder relais, actieve USB-kabels, USB-hubs of iets anders te kopen. Toch zijn er momenten waarop het gebruik van een lange USB-kabel onvermijdelijk is, maar je weet dan tenminste hoe ver je kunt gaan zonder signaal- of gegevensverlies te lijden.