USB का विकास: उलझे हुए केबलों से हाईस्पीड तकनीक तक

क्या आपको 1990 के दशक में कंप्यूटर डेस्क पर केबलों का उलझा हुआ ढेर याद है? सीरियल, पैरेलल और मालिकाना इंटरफेस के युग ने परिधीय उपकरणों को जोड़ना एक दुःस्वप्न बना दिया। यूनिवर्सल सीरियल बस (USB) की शुरुआत ने इस परिदृश्य में क्रांति ला दी, भारी कनेक्टर्स को कॉम्पैक्ट और किफायती USB टाइप-ए (USB-A) इंटरफेस से बदल दिया। आज, अरबों USB डिवाइस दैनिक उपयोग में हैं, जिससे USB लैपटॉप, टैबलेट और स्मार्टफोन के लिए प्रमुख वायर्ड इंटरफेस बन गया है।

USB कई पुनरावृत्तियों से गुजरा है (तालिका 1 देखें), प्रत्येक केबल कैसे कनेक्ट होते हैं, संचार करते हैं और कंप्यूटर, मोबाइल डिवाइस और परिधीय उपकरणों को बिजली प्रदान करते हैं, को परिष्कृत करता है। नवीनतम USB4 मानक, अपने पूर्ववर्तियों की तरह, डेटा ट्रांसफर गति, वीडियो रिज़ॉल्यूशन और बिजली वितरण क्षमताओं में एक महत्वपूर्ण छलांग का प्रतिनिधित्व करता है।

आधुनिक उपकरणों में आमतौर पर कम से कम तीन अलग-अलग USB पोर्ट प्रकार होते हैं। इनमें से, USB-C अपने कॉम्पैक्ट आकार, तेज़ डेटा ट्रांसफर दरों और 240W तक बिजली देने की क्षमता के कारण नए उपकरणों में प्रमुखता प्राप्त कर चुका है। USB-C केबल उच्च-रिज़ॉल्यूशन 4K और 8K वीडियो ट्रांसमिशन का भी समर्थन करते हैं। कार्यात्मक रूप से समान होने पर, लाइटनिंग पोर्ट एक अलग कनेक्टर डिज़ाइन का उपयोग करते हैं।

USB-C कनेक्टर का डिज़ाइन डेटा ट्रांसफर गति में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। प्रत्येक USB टाइप-सी कनेक्टर में डेटा ट्रांसमिट (TX) और प्राप्त (RX) करने के लिए समर्पित पिनों के चार जोड़े (जिन्हें "लेन" कहा जाता है) होते हैं। USB 3.0 (5 Gbps) और USB 3.1 (10 Gbps) एक TX और एक RX लेन का उपयोग करते हैं, जिसमें ओरिएंटेशन यह निर्धारित करता है कि कौन सी लेन सक्रिय हैं। USB 3.2, 20 Gbps गति प्राप्त करने के लिए सभी चार लेन का लाभ उठाता है।

वर्तमान USB 3.2 नामकरण सम्मेलन गति को लेन गणना के साथ जोड़ता है। उदाहरण के लिए, USB 3.2 Gen 1×2, 10 Gbps की कुल गति के लिए 5 Gbps × 2 लेन को दर्शाता है। USB4 Gen 2×2 (USB4 20Gbps के रूप में विपणन) और USB 3.2 Gen 2×2 दोनों 20 Gbps कनेक्शन प्रदान करते हैं। USB4 Gen 3×2 (USB4 40Gbps) प्रति लेन 20 Gbps तक, कुल मिलाकर दोहरी-लेन मोड में 40 Gbps प्राप्त करने के लिए एक अलग डेटा एन्कोडिंग योजना का उपयोग करता है।

USB4 (आधिकारिक तौर पर बिना किसी स्थान के स्टाइल किया गया) एक प्रमुख अपडेट का प्रतिनिधित्व करता है जो न केवल नई क्षमताओं को पेश करता है बल्कि भ्रमित करने वाली USB 3.x नामकरण योजना को भी संबोधित करता है, जबकि अधिक अनुमानित उपयोगकर्ता अनुभव प्रदान करता है। USB4 प्रोटोकॉल USB-C से USB-C केबल अनिवार्य करता है।

40Gbps डेटा ट्रांसफर: USB4 उपकरणों को 20 Gbps (2.4 GB/s) का समर्थन करना चाहिए, जिसमें छोटे 0.8-मीटर Gen 3 केबल का उपयोग करते समय वैकल्पिक 40 Gbps (4.8 GB/s) समर्थन शामिल है।

एकाधिक डेटा और डिस्प्ले प्रोटोकॉल: USB4 USB 3.2, PCIe और DisplayPort 1.4a का समर्थन करने के लिए प्रोटोकॉल टनलिंग का उपयोग करता है। Alt मोड के माध्यम से DisplayPort और Thunderbolt 3 संगतता बनाए रखी जाती है।

पिछड़ा संगतता: USB4 TB3 Alt मोड के माध्यम से USB 3.2, USB 2.0 और Thunderbolt 3 मानकों के साथ संगतता बनाए रखता है।

डायनेमिक बैंडविड्थ आवंटन: USB 3.2 के निश्चित बैंडविड्थ आवंटन (या DP Alt मोड में 100% वीडियो बैंडविड्थ) के विपरीत, USB4 वास्तविक समय की मांगों के आधार पर वीडियो और डेटा के बीच गतिशील रूप से बैंडविड्थ वितरित करता है।

100W चार्जिंग: सभी USB4 डिवाइस USB पावर डिलीवरी (USB PD) का समर्थन करते हैं, USB4 पोर्ट से कनेक्ट होने पर 100W (5A/20V) तक के पावर कॉन्ट्रैक्ट पर बातचीत करते हैं।

Thunderbolt™ 3-संगत उत्पाद पहले से ही बाजार में प्रवेश कर रहे हैं, जो USB 3.2 Gen 2 की तुलना में चार गुना अधिक बिजली वितरण और द्विदिश डेटा ट्रांसफर गति प्रदान करते हैं, जबकि व्यक्तिगत उपकरणों के लिए अभूतपूर्व कंप्यूटिंग संभावनाएं पैदा करते हैं।

पतले, हल्के उपकरणों के लिए डिज़ाइन किया गया, USB-C स्मार्टफोन, टैबलेट और लैपटॉप में समान रूप से अच्छा काम करता है। कई आधुनिक लैपटॉप ने USB-A और RJ45 ईथरनेट पोर्ट को पूरी तरह से समाप्त कर दिया है, जो वीडियो, नेटवर्किंग, डेटा ट्रांसफर और चार्जिंग के लिए पूरी तरह से USB-C पर निर्भर हैं। इस बदलाव ने USB-C को Thunderbolt™ 3, DisplayPort, MHL और HDMI प्रोटोकॉल के लिए मानक स्रोत कनेक्टर के रूप में अपनाने को प्रेरित किया है।

USB-C टाइप 2.1 विनिर्देश (मई 2021 में जारी) ने केबल और कनेक्टर पावर क्षमता को 100W से बढ़ाकर 240W कर दिया, जिससे 4K मॉनिटर, ई-बाइक और गेमिंग लैपटॉप जैसे बड़े, उच्च-उपभोग वाले उपकरणों को बिजली मिल सके।

जबकि मूल रूप से होस्ट और परिधीय उपकरणों के बीच एक संचार प्रोटोकॉल, USB एक बहुआयामी इंटरफ़ेस में विकसित हुआ है। आधुनिक डिवाइस इनमें से एक या अधिक उन्नत सुविधाओं का समर्थन कर सकते हैं:

एकल USB-C केबल बाहरी हार्ड ड्राइव जैसे उच्च-मांग वाले परिधीय उपकरणों के लिए अलग एडेप्टर को खत्म करने के लिए पर्याप्त बिजली दे सकता है। ध्यान दें कि सभी डिवाइस या पोर्ट USB पावर डिलीवरी का समर्थन नहीं करते हैं—संगतता विवरण के लिए उत्पाद विनिर्देशों से परामर्श करें।

BC 1.2 विनिर्देश ने समर्पित चार्जिंग पोर्ट पेश किए जो तेज़, सुरक्षित चार्जिंग को सक्षम करते हैं। जबकि मानक USB 2.0 और 3.0 पोर्ट क्रमशः 500mA और 900mA प्रदान करते हैं, BC 1.2-अनुपालक पोर्ट 1.5A तक प्रदान करते हैं—यहां तक कि डेटा ट्रांसफर के दौरान भी—और डिवाइस को इष्टतम चार्जिंग के लिए अपनी बिजली आवश्यकताओं को संप्रेषित करने की अनुमति देते हैं।

यह सुविधा मोबाइल उपकरणों को फ्लैश ड्राइव, कीबोर्ड और माउस जैसे परिधीय उपकरणों के लिए होस्ट के रूप में कार्य करने में सक्षम बनाती है। OTG-अनुपालक उपकरणों को परिधीय कनेक्शन के लिए एक एडेप्टर की आवश्यकता होती है, जबकि कंप्यूटर-कनेक्टेड मास स्टोरेज डिवाइस के रूप में कार्य करने की उनकी क्षमता को बनाए रखते हैं।

USB-C कनेक्टर और केबल VGA, DVI, HDMI, या DisplayPort वीडियो/ऑडियो सिग्नल के साथ-साथ USB डेटा को एक साथ प्रसारित कर सकते हैं। एडेप्टर विभिन्न डिस्प्ले प्रकारों के लिए DisplayPort-over-USB-C कनेक्शन को अतिरिक्त ड्राइवरों की आवश्यकता के बिना सक्षम करते हैं।

यह तकनीक दो DisplayPort मॉनिटर पर एक साथ 4K वीडियो आउटपुट का समर्थन करती है—डिजिटल साइनेज और उच्च-प्रदर्शन गेमिंग अनुप्रयोगों के लिए आदर्श।

कॉम्पैक्ट, स्मार्टफोन-आकार के USB या Thunderbolt™ 3 डॉक मैकबुक और लैपटॉप के लिए कनेक्टिविटी बढ़ा सकते हैं। नवीनतम Thunderbolt™ 3 डॉक तेज़ बड़े-फ़ाइल ट्रांसफ़र, वाई-फाई-कमी वाले क्षेत्रों में वायर्ड ईथरनेट कनेक्टिविटी और डिजिटल ऑडियो समर्थन के साथ दोहरी-मॉनिटर 4K वीडियो के लिए उल्लेखनीय 40 Gbps द्विदिश डेटा ट्रांसफर गति प्रदान करते हैं।