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USB 3.0高速传输界面发展趋势

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USB 3.0主控芯片「µPD720200A」。Renesas
USB 3.0主控芯片「µPD720200A」。Renesas

据市场研究机构分析,2014年配备USB 3.0的装置数量将会呈现暴增现象,市场出货量将达到17亿部,而USB 3.0的界面更换,除延续USB 2.0的回溯兼容优势,3.0的技术改变甚至可让原有界面呈现最高4.8Gb/s的传输效能,以目前的解决方案观察,相关应用仍停留在整合阶段,尚未有系统原生的3.0驱动支持,加速普及的过程,仍有许多技术障碍待解...

USB 3.0是大幅改变原有2.0技术限制的新界面技术,在相关HD应用的市场驱动下,更高效能的传输技术,成为硬件、软件甚至系统发展的关键应用,因为传输的数据量,已经以原有的MB级传输量,跃升为GB的数据暴增,旧有的传输技术如USB 2.0或是更高效能的IEEE 1394 a/b界面,所能提供的传输效能,在因应现阶段大量HD多媒体应用方面,还有相当幅度的差距。

USB 3.0具备更高速的传送数据能力,但线材、装置与电脑三者都需支持USB 3.0才能达到最高传输效能。

USB 3.0具备更高速的传送数据能力,但线材、装置与电脑三者都需支持USB 3.0才能达到最高传输效能。

USB 3.0传输线看似与旧有USB 2.0线材差异不大,但其实在线材内部与导线本身、接头、连接器等要求更胜以往。BELKIN

USB 3.0传输线看似与旧有USB 2.0线材差异不大,但其实在线材内部与导线本身、接头、连接器等要求更胜以往。BELKIN

观察USB 3.0连接器可以明显发现颜色差异,内部连接接点也略微不同,但仍具回溯兼容性。

观察USB 3.0连接器可以明显发现颜色差异,内部连接接点也略微不同,但仍具回溯兼容性。

USB 3.0更适合发展消费性电子应用

为了满足应用需求,SuperSpeed(USB 3.0)技术成为现阶段相对容易实践的应用目标,虽然目前业界也有相关应用,朝向采E-SATA或是其他解决方案进行整合,但面对大量消费性的电子应用而言,以E-SATA或是其余解决方案拼凑的应用环境,对于终端消费者而言,并非容易使用的技术,反而是延续原有USB 2.0大量使用经验的3.0 SuperSpeed界面技术,是成为统一高速界面的重要方向。

2010年针对USB 3.0界面,已有多家业者推出主控芯片与相关解决方案,例如,NEC即在2010开始提出USB 3.0主控芯片出货,USB标准论坛(USB Implementer's Forum)也宣布,2010年已完成超过120种USB 3.0界面产品测试、认证,即便2010年USB 2.0装置数量仍远多于USB 3.0产品,但USB 3.0装置的成长率,还是深受大厂期待。此外,英特尔2011年问世的Sandy Bridge处理器平台,即针对USB 3.0界面,于芯片组提供更多系统端的支持,届时更多在操作系统端的原生驱动程序,也可加速其开发,让USB 3.0的发展加快。

高效能传输只是第一步 DRM、整合应用障碍仍须突破

USB 3.0界面,在数码应用方面解决的仅是传输的效能障碍,但在突破效能瓶颈后,最大的问题在于相关应用与传输的数码内容整合!数码内容专家说明,目前USB 3.0界面,预期会不只以电脑装置为搭载重点,2011~2014年的大量应用会落在多媒体播放机、HD高画质电视的多媒体整合方面,届时甚至可以结合网络媒体播放器,建构IP网络组成的多媒体影音租赁、订阅内容服务,创造更多的数码内容产值。

但在因应未来的数码内容应用方面,光是界面的升级,只是让传输效能提升,缩短传输影音内容所耗费的时间罢了,但驱动USB 3.0加速普及的应用关键,必须在数码内容的加值应用方面,提升更多的整合效益。例如,内容厂商透过IP网络提供的多媒体影音内容,如何在更方便、快速的传输架构下,得到相对安全的数码内容版权保护,将成为USB 3.0高效能界面与媒体播放器、电视机整合的一大关键。

除了使用者端的应用需求外,数码内容如何达到内容互连,创造更大的使用效益,这也是业界积极开发的技术重点,目前较为积极且有解决方案的组织相当多,例如,DLNA在于家庭多媒体网络的互连与装置连接方面,就有相当多的技术整合与相关应用,除技术层面的考量外,内容供应商如好莱坞电影公司、无线网络业者、电信服务商,期待建构更丰富的内容服务平台,除必须确保每一次用户下载的使用体验趋于完善,同时也必须在DRM数码内容版权管理方面,充分发挥媒体价值又能确保资产版权不受侵犯,但目前似乎仅有微软的DRM与Apple针对iPod的FairPlay机制较被市场接受,其余的市场发展动能明显受限许多,是技术面与应用面尚待突破的关键。

USB 3.0应用 加速家庭联网技术升级

USB 3.0虽然只是装置端与系统端的传输界面升级,但也将因为装置的效能提升进而影响整体应用环境升级要求!从目前家庭的使用环境观察,家用无线网络的技术规格,仍以IEEE 802.11 b/g为主流,虽然目前802.11n已经有完整方案释出,但初期的升级需求并不高,也并未造成大量升级的趋势。

在家用网络方面,无线技术的应用并非唯一技术,其实除了Wi-Fi之外,仍有同轴电缆多媒体联盟(Multimedia over Coax Alliance;MoCA)和家庭电话线网络联盟(Home Phoneline Networking Alliance;HomePNA)所推崇的同轴电缆方案,或是基于电力线路的HomePlug 2.0,以及各种宽频接取技术等等。显而易见,USB 3.0将使系统与装置的传输效能,一举达到4.8Gb/s,大幅超越目前主流的USB 2.0 480Mb/s甚多,以终端装置的高传输效能驱动下,家用网络全面升级的发展趋势可期。

Intel Thunderbolt I/O强势竞争 USB 3.0需加速突围

即便USB 3.0有多项技术优势,但面对目前的竞争规格大量释出,能否成为市场主流,仍有许多变量存在,以Intel Thunderbolt I/O,就尝试以新技术架构企图挑战USB 3.0界面,目前已获Apple于2011年新款MacBook Pro中搭载。英特尔的Thunderbolt I/O选择与新一代的MacBook Pro一同发表,界面采行mini-DisplayPort作为连外界面,是采用桥接PCIe及视讯输出的整合芯片,传输线缆采用铜缆,但未来极可能转换为光纤线缆,其目标是在3米的线缆长度内达到10Gb/s的高效传输能力!而界面亦可轻松超越USB 3.0的10瓦供电能力。

其实Thunderbolt I/O可以视为挑战HDMI与USB 3.0的高效传输技术,Thunderbolt I/O可视为HDMI接口以及USB 3.0的应用混合技术,因为Thunderbolt I/O直接是以PCIe 4为基础的传输技术,光是传输效能的提升空间,就大到难以想像。Thunderbolt I/O的前身可以从Intel的Light Peak技术进行观察,Light Peak为基于光纤传输技术的界面规格,但初期发展光纤传输可能在技术与成本方面限制较多,Thunderbolt I/O即成为相对容易实现高效传输目的的技术,在基于PCIe 4的架构下,对决USB 3.0或是eSATA都有极佳的竞争优势。

在界面方面,Thunderbolt I/O既是Intel提出的技术架构,为了快速进入市场,必须找寻相对容易实践的界面规格切入,目前以高速传输为目的的传输界面,就有HDMI与DisplayPort,HDMI需要授权金才能使用,DisplayPort则为免认证、免授权的开放界面标准,对于装置业者而言,也可轻易发展兼容产品,在系统端与装置端都有极佳的发展条件,USB 3.0界面如何突围,将成为未来发展的一大关键。