USB1, USB2, USB3 : jusqu’où irons-nous ?

Rappel

L’Universal Serial Bus (USB) est une norme de bus informatique en série qui sert à connecter des périphériques à un ordinateur, destinée principalement aux périphériques lents comme une imprimante, une souris, un scanner, etc.

Développée dans les années 1990, la norme Universal Serial Bus (USB) a été développée pour définir les protocoles de communication, y compris les câbles et connecteurs, entre les ordinateurs et les appareils électroniques tels que les imprimantes et les scanners. Au fur et à mesure que le nombre d’appareils se multipliait en quantité et en types, le port USB a été adopté comme portail de connexion de base.

Le bus USB permet de connecter des périphériques à chaud en bénéficiant de la technologie Plug and Play, jusqu’à 127 périphériques raccordés à la fois en théorie. La norme ayant constamment évoluée avec le temps, voici un rappel des différences apportées par les spécifications de la norme USB.

Les appareils tels que les smartphones, PDA, tablettes, smartphones et consoles de jeux vidéo peuvent se connecter à des ordinateurs dotés de ports USB permettant la recharge et la communication. Cela peut donc remplacer les adaptateurs et les chargeurs d’alimentation habituels.

USB 1.0 vers USB 2.0

La première version de la norme, l’USB 1.0, voit ses spécifications publiées en 1996. En 1998 la version USB 1.1 lui apporte des corrections. Deux vitesses de communication sont possibles dans ces normes : 1,5 Mbit/s (faible vitesse, ou Low Speed), et 12 Mbit/s (soit 1.5 Mo/s) (pleine vitesse ou Full Speed). En 2000 sort la version USB 2.0 qui ajoute des communications à 480 Mbit/s (haute vitesse ou High Speed) (soit 60 Mo/s).

L’on s’aperçoit par exemple que pour les besoins d’un graveur USB 48x qui sont de 7.2 Mo/s (48 x 150 = 7200 ko/s), les 1.5 Mo/s de l’USB 1.1 sont insuffisants, il faut impérativement passer par un port USB 2.0.

USB 2.0 vers USB 3.0

En 2008 c’est au tour de l’USB 3.0 de voir ses spécifications publiées. Elle introduit les communications à 4,8 Gbit/s (soit env. 600 Mo/s) (vitesse supérieure ou SuperSpeed). La compatibilité ascendante des prises et câbles avec les versions précédentes est assurée.

C’est l’ajout de fibre optique aux câbles USB qui permet d’en accroître les performances, la distribution de cette nouvelle norme dans les produits grand public a commencé début 2010.

Pour bien se rendre compte de l’évolution de la norme USB, voici les temps de transfert pour un film HD de 25 Go réalisé par Microsoft (présenté au WinHEC 2008) :

• USB 1.0 : 9.3 heures
• USB 2.0 : 13.9 minutes
• USB 3.0 : 70 secondes

USB3.0 est sorti en novembre 2008, presque huit ans après la sortie de USB 2.0. Plus de cinq ans plus tard, en 2014, l’USB 3.1 a été lancé et devrait être largement utilisé en 2015.

Que dire de l’USB 3.1 ?

La norme la plus récente pour les USB est l’USB 3.1. Elle offre 3 améliorations majeures par rapport à la version 3.0 :

Le connecteur de type C est assez petit, adapté aux appareils modernes et minces tels que les ordinateurs portables, tablettes et smartphones de type MacBook Air. Il est assez robuste pour environ 10.000 cycles d’utilisation.

Les vitesses de transfert de données sont plus en phase avec les besoins actuels, en particulier pour les fichiers vidéo et images. La possibilité de connecter et d’alimenter n’importe quel type d’appareil, avec une puissance de charge de 100 watts qui peut être répartie entre deux appareils, réduit considérablement l’encombrement du chargeur et des câbles. Toutefois, la rétrocompatibilité reste limitée.

USB de type C

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Points forts de l’USB 3.0 par rapport à l’USB 2.0

Taux de transfert :

L’USB 2.0 offre des taux de transfert de 480 Mbps quand l’USB 3.0 offre des taux de transfert de 4,8 Gbps (10 fois plus rapide).

Ajout d’un autre bus physique :

Le nombre de fils a doublé, passant de 4 à 8. L’ajout de fils supplémentaires exige plus d’espace à la fois dans les câbles et dans les connecteurs ; de nouveaux types de connecteurs ont donc été conçus.

Consommation d’énergie :

L’USB 2.0 fournit jusqu’à 500 mA et l’USB 3.0 jusqu’à 900 mA. Les périphériques USB 3 fournissent plus d’énergie en cas de besoin et économisent l’énergie lorsque l’appareil est connecté au ralenti.

Plus de bande passante :

Au lieu d’une communication unidirectionnelle, l’USB 3.0 utilise deux chemins de données, l’un pour recevoir les données et l’autre pour les transmettre. Inversement, l’USB 2.0 ne peut traiter qu’une seule direction des données à la fois.

Meilleure utilisation de l’autobus :

Une nouvelle fonctionnalité a été ajoutée pour permettre à un périphérique de notifier à l’hôte sa disponibilité de manière asynchrone.

Lorsque les données sont transférées via des périphériques USB 3.0, la transaction est initiée par l’hôte effectuant une requête. L’appareil accepte ou rejette la demande. En cas d’acceptation, l’appareil envoie des données ou accepte des données de l’hôte. S’il manque d’espace tampon ou de données, il répond par un signal NRDY (Not Ready) pour indiquer à l’hôte qu’il n’est pas capable de traiter la requête. Lorsque le périphérique est prêt, il envoie à l’hôte un Endpoint Ready (ERDY) qui reprogramme la transaction.

Différences physiques :

Les connecteurs USB 3.0 sont différents physiquement des connecteurs USB 2.0. Les connecteurs 3.0 sont généralement de couleur bleue à l’intérieur ce qui permet de les distinguer des connecteurs 2.0.

Rétrocompatibilité :

USB 3.0 est compatible avec USB 2.0. Mais dans ce cas, il fonctionnera à la même vitesse qu’un USB 2, les avantages en termes de vitesse et de puissance ne seront pas pleinement réalisés.

Les prises USB 3.0 sont électriquement compatibles avec les prises USB Standard 2.0 si elles correspondent physiquement.

Cela signifie que les câbles USB 3.0 ne peuvent pas être utilisés avec les périphériques USB 2.0 et USB 1.1, bien que les câbles USB 2.0 puissent être utilisés avec des périphériques USB 3.0.