USB-C ケーブル帯域幅の説明: 40Gbps、80Gbps、120Gbps

USB-C データ ケーブルに表示される 3 つの数字は、3 つではなく 2 つの USB 規格に対応しています。このガイドでは、40Gbps、80Gbps、120Gbps が実際に何を指すのか、80 と 120 が同じケーブルを指す理由、および各レートを伝送するためにケーブルが満たさなければならない物理要件について説明します。

USB-C Cable Bandwidth Explained: 40Gbps, 80Gbps and 120Gbps

USB-C データ ケーブルを検索すると、40 Gbps、80 Gbps、120 Gbps という 3 つの見出しの数字が表示されます。これらは 3 つの製品層ではありません。これらは2 つの USB 仕様に対応しており、3 つの数字のうち 2 つは、異なるモードで動作する同じケーブルを表します。

各数字が実際に指すもの

<テーブル> ヘッドライン レート仕様シグナリング意味 <本体> 40GbpsUSB4 Gen3×2NRZ、20Gbps × 2 レーン対称: 両方向 40Gbps 80GbpsUSB4 Gen4 (USB4 バージョン 2.0)PAM3、40Gbps × 2 レーン対称: 両方向 80Gbps 120 GbpsUSB4 Gen4 (USB4 バージョン 2.0)PAM3、非対称レーン スプリット片道 120 Gbps、もう一方 40 Gbps

80 Gbps と 120 Gbps は同じケーブルです

これは最も一般的な誤解です。 USB4 Gen4 では80Gbps 対称モードと120Gbps / 40Gbps 非対称モードの両方が定義されています。非対称モードは 4 つのレーンのうち 3 つを一方向に再割り当てします。これは、高リフレッシュの DisplayPort 2.1 モニターを駆動する場合に便利です。ディスプレイには膨大なダウンストリーム帯域幅が必要ですが、アップストリームにはほとんど何も必要ありません。

一方をサポートするケーブルは、もう一方もサポートします。サプライヤーが「80Gbps ケーブル」と「120Gbps ケーブル」を 2 つの異なる SKU として 2 つの異なる価格で提供している場合は、それぞれがどの USB 仕様に基づいて構築されているかを尋ねてください。両方の答えは USB4 Gen4 であるはずです。

ケーブル構築に PAM3 が重要な理由

USB4 Gen3 は NRZ シグナリングを使用します: 2 つの電圧レベル、シンボルごとに 1 ビット。 USB4 Gen4 は、3 つの電圧レベルをエンコードし、シンボルごとにより多くのデータを伝送するPAM3 に移行します。これが、シンボル レートを 2 倍にせずにレートを 2 倍にする方法です。

実際の結果として、PAM3 のレベル間のノイズ マージンが小さくなります。 40Gbps ケーブルが許容する挿入損失、インピーダンスの一貫性、クロストークにより、80Gbps でエラーが発生します。これは材料とプロセスの問題であり、コネクタの問題ではありません。最終的には、導体のゲージ、誘電体の一貫性、シールドの適用範囲、ペアの形状が全長に沿ってどれだけしっかりと保持されているかによって決まります。

パッシブの長さ制限

帯域幅と長さは互いに矛盾します。パッシブ (リタイミングされていない) USB-C ケーブルの動作ルールとしては、次のとおりです。

  • 最大 0.8 m — パッシブ構造により、しっかりとしたパッシブ ケーブルで 40 Gbps と USB4 Gen4 レートを伝送できます
  • 1 m ~ 2 m — 慎重に構築すれば 40 Gbps で実現可能。それ以上の場合は、通常、リタイマー付きのアクティブ ケーブルが必要です
  • 2 m を超える — アクティブ ケーブル配線、大幅にコストがかかる

長くて安価な高帯域幅のパッシブ ケーブルには懐疑的になってください。物理学は割引にはなりません。

すべての高速 USB-C ケーブルには E-Marker が必要です

定格 3A を超える USB-C ケーブルとすべての USB4 ケーブルには、E マーカー チップが搭載されている必要があります。ホストは CC ライン経由でケーブルを読み取り、データ レート、電流能力、パッシブかアクティブかなど、ケーブルが実際にできることを学習します。有効な E マーカーがなければ、ジャケットに何が印刷されているかに関係なく、ホストは保守的に低いレートに戻ります。

サプライヤーを評価するときは、どの E マーカー チップを使用しているのか、またそのチップが何を宣言しているのかを尋ねてください。曖昧な答えは通常、ケーブルがラベルに記載されているレートを交渉しないことを意味します。

帯域幅の主張を確認する方法

<オル>
  • 番号ではなく仕様を確認してください。 「USB4 Gen4」がチェック可能です。 「80 Gbps」という数字だけでもマーケティング上の数値です。
  • USB-IF 認証ステータスを尋ねます。認証されている場合は TID も尋ねます。 USB-IF は、インテグレータ リストを usb.org で公開しています。
  • E-Marker 宣言を要求する - E-Marker が報告する現在の値とデータレートの値。
  • 定格長でのアイ ダイアグラムまたは挿入損失データを要求します。独自のテスト装置を備えた工場でこれを製造できます。商社は通常それができません。
  • 独自のケーブルが設置されている場所

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    Tonetron は、1984 年に設立された中国広東省東莞のケーブルとコネクタのメーカーである東莞台昶电子有限公司) の輸出ブランドです。当社は HDMI、USB-C、DisplayPort、カスタム ケーブルを自社ラインで製造し、工場から 40 か国以上に直接出荷しています。

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