USB 3.0 e USB 3.1: velocidades e demais características

Introdução

A tecnologia USB (Universal Serial Bus) é sinônimo de comodidade e eficiência, afinal, trata-se um padrão que permite a interconexão de dispositivos dos mais variados tipos. No entanto, cada vez mais surgem no mercado aparelhos que geram grandes volumes de dados e que, consequentemente, necessitam de maior velocidade na transmissão destes. É neste ponto que entra em cena o padrão USB 3.0, também chamado de SuperSpeed USB.

Nas próximas linhas, você verá as principais características desta tecnologia e, de quebra, conhecerá a variação USB 3.1, capaz de transmitir dados até duas vezes mais rapidamente que o USB 3.0.


Por que o USB 3.0 foi criado?

A tecnologia USB surgiu no ano de 1994 e, desde então, foi passando por várias revisões. As mais populares são as versões 1.1 e 2.0, sendo esta última ainda bastante utilizada. A primeira é capaz de alcançar, no máximo, taxas de transmissão de 12 Mb/s (megabits por segundo), enquanto que a segunda pode oferecer até 480 Mb/s.

Como se percebe, o USB 2.0 consegue ser bem rápido, afinal, 480 Mb/s correspondem a cerca de 60 megabytes por segundo. No entanto, acredite, a evolução da tecnologia acaba fazendo com que velocidades muito maiores sejam necessárias.

Não é difícil entender o porquê: o número de conexões à internet de alta velocidade cresce rapidamente, o que faz com que as pessoas queiram consumir, por exemplo, vídeos, músicas, fotos e jogos em alta definição. Some a isso ao fato de ser cada vez mais comum o surgimento de dispositivos como smartphones e câmeras digitais que atendem a essas necessidades. A consequência não poderia ser outra: grandes volumes de dados nas mãos de um número cada vez maior de pessoas.

Com suas especificações finais anunciadas em novembro de 2008, o USB 3.0 surgiu para dar conta desta e da demanda que está por vir. É isso ou é perder espaço para tecnologias como o FireWire ou Thunderbolt, por exemplo. Para isso, o USB 3.0 tem como principal característica a capacidade de oferecer taxas de transferência de dados de até 4,8 Gb/s (gigabits por segundo). Mas não é só isso...


O que é USB 3.0?

Como você viu no tópico acima, o USB 3.0 surgiu porque o padrão precisou evoluir para atender novas necessidades. Mas, no que consiste exatamente esta evolução? O que o USB 3.0 tem de diferente do USB 2.0? A principal característica você já sabe: a velocidade de até 4,8 Gb/s (5 Gb/s, arredondando), que corresponde a cerca de 600 megabytes por segundo, dez vezes mais que a velocidade do USB 2.0. Nada mal, não?

Símbolo para dispositivos USB 3.0
Símbolo para dispositivos USB 3.0

Mas o USB 3.0 também se destaca pelo fator "alimentação elétrica": o USB 2.0 fornece até 500 miliampéres, enquanto que o novo padrão pode suportar 900 miliampéres. Isso significa que as portas USB 3.0 podem alimentar dispositivos que consomem mais energia (como determinados HDs externos, por exemplo, cenário quase impossível com o USB 2.0).

É claro que o USB 3.0 também possui as características que fizeram as versões anteriores tão bem aceitas, como Plug and Play (plugar e usar), possibilidade de conexão de mais de um dispositivo na mesma porta, hot-swappable (capacidade de conectar e desconectar dispositivos sem a necessidade de desligá-los) e compatibilidade com dispositivos nos padrões anteriores.


Conectores USB 3.0

Outro aspecto no qual o padrão USB 3.0 difere do 2.0 diz respeito ao conector. Os conectores de ambos são bastante parecidos, mas não são iguais.

Conector USB 3.0 A

Como você verá mais adiante, os cabos da tecnologia USB 3.0 são compostos por nove fios, enquanto que os cabos USB 2.0 utilizam apenas 4. Isso acontece para que o padrão novo possa suportar maiores taxas de transmissão de dados. Assim, os conectores do USB 3.0 possuem contatos para estes fios adicionais na parte do fundo. Caso um dispositivo USB 2.0 seja utilizado, este usará apenas os contatos da parte frontal do conector. As imagens a seguir mostram um conector USB 3.0 do tipo A:

Estrutura interna de um conector USB 3.0 A - Baseado em imagem da USB.org
Estrutura interna de um conector USB 3.0 A - Baseado em imagem da USB.org

Conector USB 3.0 A - imagem por USB.org
Conector USB 3.0 A - imagem por USB.org

Você deve ter percebido que é possível conectar dispositivos USB 2.0 ou 1.1 em portas USB 3.0. Este último é compatível com as versões anteriores. Fabricantes também podem fazer dispositivos USB 3.0 compatíveis com o padrão 2.0, mas neste caso a velocidade será a deste último. E é claro: se você quer interconectar dois dispositivos por USB 3.0 e aproveitar a sua alta velocidade, o cabo precisa ser deste padrão.

Conector USB 3.0 B

Tal como acontece na versão anterior, o USB 3.0 também conta com conectores diferenciados para se adequar a determinados dispositivos. Um deles é o conector do tipo B, utilizado em aparelhos de porte maior, como impressoras ou scanners, por exemplo.

Em relação ao tipo B do padrão USB 2.0, a porta USB 3.0 possui uma área de contatos adicional na parte superior. Isso significa que nela podem ser conectados tantos dispositivos  USB 2.0 (que aproveitam só a parte inferior) quanto USB 3.0. No entanto, dispositivos 3.0 não poderão ser conectados em portas B 2.0:

Conector USB 3.0 B - imagem por USB.org
Conector USB 3.0 B - imagem por USB.org

Micro-USB 3.0

O conector micro-USB, utilizado em smartphones, por exemplo, também sofreu modificações: no padrão USB 3.0 - com nome de micro-USB B -, passou a contar com uma área de contatos adicional na lateral, o que de certa forma diminui a sua praticidade, mas foi a solução encontrada para dar conta dos contatos adicionais:

Conector micro-USB 3.0 B - imagem por USB.org
Conector micro-USB 3.0 B - imagem por USB.org

Para facilitar a diferenciação, fabricantes estão adotando a cor azul na parte interna dos conectores USB 3.0 e, algumas vezes, nos cabos destes. Note, no entanto, que é essa não é uma regra obrigatória, portanto, é sempre conveniente prestar atenção nas especificações do produto antes de adquirí-lo.

Conector micro-USB 3.0 em um smartphone
Conector micro-USB 3.0 em um smartphone


Sobre o funcionamento do USB 3.0

Como você já sabe, cabos USB 3.0 trabalham com 9 fios, enquanto que o padrão anterior utiliza 4: VBus (VCC), D+, D- e GND. O primeiro é o responsável pela alimentação elétrica, o segundo e o terceiro são utilizados na transmissão de dados, enquanto que o quarto atua como "fio terra".

No padrão USB 3.0, a necessidade de transmissão de dados em alta velocidade fez com que, no início, fosse considerado o uso de fibra óptica para este fim, mas tal característica tornaria a tecnologia cara e de fabricação mais complexa. A solução encontrada para dar viabilidade ao padrão foi a adoção de mais fios. Além daqueles utilizados no USB 2.0, há também os seguintes: StdA_SSRX- e StdA_SSRX+ para recebimento de dados, StdA_SSTX- e StdA_SSTX+ para envio, e GND_DRAIN como “fio terra” para o sinal.

O conector USB 3.0 B pode contar ainda com uma variação (USB 3.0 B Powered) que utiliza um contato a mais para alimentação elétrica e outro associado a este que serve como "fio terra", permitindo o fornecimento de até 1000 miliampéres a um dispositivo.

Quanto ao tamanho dos cabos, não há um limite definido, no entanto, testes efetuados por algumas entidades especialistas (como a empresa Cable Wholesale) recomendam, no máximo, até 3 metros para total aproveitamento da tecnologia, mas esta medida pode variar de acordo com as técnicas empregadas na fabricação.

No que se refere à transmissão de dados em si, o USB 3.0 faz esse trabalho de maneira bidirecional, ou seja, entre dispositivos conectados, é possível o envio e o recebimento simultâneo de dados. No USB 2.0, é possível apenas um tipo de atividade por vez.

O USB 3.0 também consegue ser mais eficiente no controle do consumo de energia. Para isso, o host, isto é, a máquina na qual os dispositivos são conectados, se comunica com os aparelhos de maneira assíncrona, aguardando estes indicarem a necessidade de transmissão de dados. No USB 2.0, há uma espécie de "pesquisa contínua", onde o host necessita enviar sinais constantemente para saber qual deles necessita trafegar informações.

Ainda no se que se refere ao consumo de energia, tanto o host quanto os dispositivos conectados podem entrar em um estado de economia em momentos de ociosidade. Além disso, no USB 2.0, os dados transmitidos acabam indo do host para todos os dispositivos conectados. No USB 3.0, essa comunicação ocorre somente com o dispositivo de destino.


Como saber rapidamente se uma porta é USB 3.0

Em determinados equipamentos, especialmente laptops, é comum encontrar, por exemplo, duas portas USB 2.0 e uma USB 3.0. Quando não houver nenhuma descrição identificando-as, como saber qual é qual? Pela cor existente no conector.

Pode haver exceções, é claro, mas pelo menos boa parte dos fabricantes segue a recomendação de identificar os conectores USB 3.0 com a sua parte plástica em azul, tal como informado anteriormente. Nas portas USB 2.0, por sua vez, os conectores são pretos ou, menos frequentemente, brancos.

O notebook da foto é um exemplo:

Conector micro-USB 3.0 em um smartphone
Portas USB 3.0 e USB 2.0 em um notebook


USB 3.1: até 10 Gb/s

Em agosto de 2013, a USB.org anunciou as especificações finais do USB 3.1 (também chamado de SuperSpeed USB 10 Gbps), uma variação do USB 3.0 que se propõe a oferecer taxas de transferência de dados de até 10 Gb/s (ou seja, o dobro).

Na teoria, isso significa que conexões 3.1 podem alcançar taxas de até 1,2 gigabyte por segundo! E não é exagero, afinal, há aplicações que podem usufruir desta velocidade. É o caso de monitores de vídeo que são conectados ao computador via porta USB, por exemplo.

Para conseguir taxas tão elevadas, o USB 3.1 não faz uso de nenhum artefato físico mais elaborado. O "segredo", essencialmente, está no uso de um método de codificação de dados mais eficiente e que, ao mesmo tempo, não torna a tecnologia significantemente mais cara.

Vale ressaltar que o USB 3.1 é compatível com conectores e cabos das especificações anteriores, assim como com dispositivos baseados nestas versões.

Merece destaque ainda o aspecto da alimentação elétrica: o USB 3.1 poderá suportar até de 100 watts na transferência de energia, indicando que dispositivos mais exigentes poderão ser alimentados por portas do tipo. Monitores de vídeo e HDs externos são exemplos: não seria ótimo ter um único cabo saindo destes dispositivos?

A indústria trabalha com a possiblidade de os primeiros equipamentos baseados em USB 3.1 começarem a chegar ao mercado no final de 2014. Até lá, mais detalhes serão revelados.

Novo conector "tipo C": uso dos dois lados

Em dezembro de 2013, a USB.org anunciou outra novidade para a versão 3.1 da tecnologia: um conector chamado (até agora, pelos menos) de tipo C que permitirá que você conecte um cabo à entrada a partir de qualquer lado.

Sabe aquelas situações onde você encaixa um cabo ou pendrive de um jeito, nota que o dispositivo não funcionou e somente então percebe que o conectou incorretamente? Com o novo conector, este problema será coisa do passado: qualquer lado fará o dispositivo funcionar.

Trata-se de um plugue reversível, portanto, semelhante aos conectores Lightning existentes nos produtos da Apple. Tal como estes, o conector tipo C deverá ter também dimensões reduzidas, o que facilitará a sua adoção em smartphones, tablets e outros dispositivos móveis.

Tamanha evolução tem um preço: o conector tipo C não será compatível com as portas dos padrões anteriores, exceto pelo uso de adaptadores. É importante relembrar, no entanto, que será possível utilizar os conectores já existentes com o USB 3.1.

A USB.org promete liberar mais informações sobre esta novidade em meados de 2014.


Finalizando

O USB 3.0 oferece uma série de vantagens, mas isso não significa que a versão 2.0 está condenada ao passado (pelo menos ainda não): é que ainda há diversos dispositivos que são bem atendidos por esta especificação, razão pela qual é comum encontrar placas-mães, laptops e afins que oferecem os dois tipos de portas. E será assim por um bom tempo.

Para saber mais sobre USB 3.0, visite o site USB.org (em inglês). Confira também o texto do InfoWester sobre USB 2.0 e anteriores.

Escrito por - Publicado em 15_02_2011 - Atualizado em 19_02_2014

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