Quanto può essere lungo un cavo USB e qual è la lunghezza massima del cavo USB?

I cavi USB forniscono un modo conveniente per collegare periferiche e dispositivi a un computer. Tuttavia, la lunghezza del cavo influisce sulla qualità della trasmissione dei dati e sono numerosi i fattori che limitano la lunghezza del cavo USB e la velocità dei dati.

Standard USB e lunghezze massime

Tutti si sono trovati in questo scenario: è necessario collegare un dispositivo USB al computer o in altro modo, ma non è possibile spostare nessuna delle due unità. Non esiste un'opzione wireless, quindi una connessione cablata è l'unico modo. Tuttavia, gli unici cavi USB presenti in casa o in ufficio hanno tutti una lunghezza limitata. Perché? Perché i cavi USB sono limitati e quanto possono essere lunghi?

Bene, buona parte di ciò dipende dall’USB Implementers Forum (USB-IF), il gruppo responsabile della definizione e dell’implementazione degli standard USB in tutto il mondo. Potresti aspettarti che ogni generazione USB abbia velocità di trasferimento dati migliori su distanze più lunghe, ma è il contrario. Più lungo è il cavo USB, maggiore è la probabilità che il segnale si degradi.

L'USB Implementers Forum (USB-IF) ha definito le lunghezze massime dei cavi per diversi standard USB:

In generale, poiché l'USB si è evoluto verso velocità dati massime più elevate, dalla bassa velocità (1,5 Mbps) di USB 1.0 fino ai rapidi 80/120 Gbps di USB4 oggi, la lunghezza massima del cavo è diminuita. Ciò è principalmente legato al mantenimento dell'integrità del segnale a velocità sempre più elevate. Dovrai farlo anche tu considerare quale tipo di cavo USB utilizzare.

Fattori che limitano la lunghezza del cavo USB

Diversi fattori tecnici limitano la lunghezza di un cavo USB:

• Degrado del segnale: Tutti i cavi agiscono come filtri passa-basso, attenuando i componenti del segnale a frequenza più alta. Alle velocità USB 3.x, i segnali contengono componenti ad alta frequenza fino a diversi GHz, che vengono attenuati a distanza. Questa distorsione si manifesta come interferenze, errori di dati e velocità di trasmissione dati massime inferiori.
• Interferenza del segnale: I cavi più lunghi sono più suscettibili alle interferenze elettromagnetiche, agendo come antenne che captano il rumore dai componenti vicini. Ciò corrompe e distorce il segnale USB. Una schermatura adeguata può aiutare a mitigare questo problema.
• Erogazione di potenza: I cavi USB sottili hanno una certa resistenza per unità di lunghezza. Su lunghe distanze, questa resistenza del cavo provoca una caduta di tensione misurabile a causa dell'elevata potenza erogata possibile tramite i cavi USB-C. Ciò influisce sul flusso di alimentazione costante ai dispositivi collegati.
• Tempistica: I ritardi di propagazione nei cavi fanno sì che i tempi dei segnali USB possano variare e tremolare rispetto alla sorgente. Ciò distorce i pattern del segnale e il ripristino dell'orologio, causando potenzialmente errori di dati o handshake del dispositivo non riusciti.

Considerati i fattori di cui sopra, l'USB-IF si è stabilito su tre-cinque metri per gli standard di velocità più lenti, mentre i segnali SuperSpeed ​​più veloci sono destinati solo a cavi di un metro per garantire prestazione.

Utilizzo di cavi USB più lunghi

Sebbene le specifiche USB forniscano lunghezze massime consigliate, è comunque possibile utilizzare cavi USB più lunghi, e ce ne sono diversi modi per estendere la lunghezza di un cavo USB (o la distanza che il segnale o i dati devono percorrere con multiple cavi).

Ad esempio, i dispositivi a bassa velocità (USB 1.x) potrebbero funzionare normalmente su cavi più lunghi a causa della velocità del segnale lenta di 1,5 Mbps. Non è un dato di fatto e dipende dalla qualità del cavo e da altri fattori, ma può succedere. Poi hai cavi attivi con ripetitori integrati in grado di rigenerare e ripristinare il segnale USB per lunghezze fino a 15-20 metri. Di seguito sono riportate ulteriori informazioni sui cavi USB attivi, che potresti anche prendere in considerazione quanto è veloce una USB-C.

Se un singolo cavo USB non riesce a raggiungere dove ti serve e non hai la possibilità di utilizzare un cavo USB attivo, puoi utilizzare un extender USB. Gli estensori USB dividono la connessione in due segmenti di cavo con un amplificatore in mezzo per potenziare e ricondizionare il segnale. Ciò può consentire corse di 10 metri o più a seconda della qualità del prodotto, ma potrebbero essere necessari più estensori o relè per coprire distanze maggiori. Potresti anche utilizzare gli hub USB come ripetitori mid-point per connessioni multisegmento. L'hub rigenera il segnale, consentendo percorsi di cavi totali più lunghi.

Tuttavia, ci sono altre considerazioni da fare quando si tratta di utilizzare cavi USB più lunghi.

Un cavo USB "premium" con un adeguato adattamento di impedenza, schermatura e conduttori di alimentazione più spessi manterrà meglio l'integrità del segnale su distanze più lunghe. In alternativa, i cavi USB in fibra ottica utilizzano la luce per trasmettere dati anziché segnali elettrici. Ciò rimuove i limiti di lunghezza ma richiede che gli adattatori si connettano ai dispositivi, che costano di più.

Dovresti utilizzare un cavo USB attivo?

I cavi USB attivi rappresentano un'opzione per estendere le connessioni USB oltre la lunghezza del cavo standard. Un cavo USB attivo costerà più di un cavo normale (passivo) perché viene fornito con componenti aggiuntivi per aumentare e mantenere il segnale.

In genere, un cavo USB attivo conterrà un ripetitore di segnale che consente al segnale di viaggiare ulteriormente senza degradarsi. Tuttavia, un cavo USB attivo richiede una fonte di alimentazione. Normalmente viene prelevato dal dispositivo host (come il computer), ma può anche provenire da una presa di corrente con un adattatore USB o simile.

I cavi USB attivi vengono utilizzati più spesso con le specifiche USB più recenti, come USB 3.x, per garantire la massima velocità di trasmissione dei dati su distanze maggiori. A questo proposito, un cavo USB attivo di buona qualità può essere in grado di trasmettere dati in modo affidabile fino a 20 metri.

Potenziali problemi con cavi USB lunghi

Sebbene l'USB sia certamente flessibile, ogni cavo presenta dei compromessi in termini di prestazioni. Comprendere gli effetti della lunghezza del cavo aiuta a spiegare i problemi e a fare scelte informate al momento dell'acquisto e del collegamento di dispositivi USB.

L'uso di un cavo USB più lungo è spesso una soluzione praticabile, ma potresti riscontrare alcuni problemi.

I problemi di velocità dei dati e prestazioni sono i problemi più comuni associati ai cavi USB lunghi. Ad esempio, un cavo USB 3.2 Gen 2x2 da tre metri può supportare in modo affidabile solo 10 Gbps, mentre sei quasi certo di riscontrare problemi di velocità di trasferimento dati con un cavo USB4 più lungo di un metro (e no, USB4 e USB-C non sono la stessa cosa!).

A seconda della lunghezza del cavo USB e delle specifiche USB, potresti trovare alcuni dispositivi e i servizi non funzionano come dovrebbero, e anche il sovraccarico della larghezza di banda derivante dalla correzione degli errori può ostacolare prestazione.

C'è anche il problema dell'erogazione di energia tramite USB. In poche parole, alcuni dispositivi non funzioneranno affatto se il cavo USB è troppo lungo e non assorbe l'energia necessaria dal dispositivo host.

Utilizzare il cavo USB della lunghezza giusta per il lavoro

Una volta che conosci la lunghezza massima di un cavo USB, puoi pianificare meglio le tue disposizioni hardware senza acquistare relè, cavi USB attivi, hub USB o altro. Tuttavia, ci sono momenti in cui l'uso di un cavo USB lungo è inevitabile, ma almeno saprai fino a che punto puoi spingerlo senza subire perdite di segnale o dati.