Evolusi USB: Dari Kabel yang Berantakan ke Teknologi Berkecepatan Tinggi

Ingat kekacauan kabel yang kusut yang memenuhi meja komputer pada tahun 1990-an? Era antarmuka serial, paralel, dan kepemilikan membuat menghubungkan perangkat periferal menjadi mimpi buruk. Pengenalan Universal Serial Bus (USB) merevolusi lanskap ini, menggantikan konektor yang besar dengan antarmuka USB Type-A (USB-A) yang ringkas dan terjangkau. Saat ini, miliaran perangkat USB digunakan setiap hari, menjadikan USB sebagai antarmuka kabel yang dominan untuk laptop, tablet, dan ponsel pintar.

USB telah mengalami beberapa iterasi (lihat Tabel 1), masing-masing menyempurnakan cara kabel terhubung, berkomunikasi, dan mengirimkan daya ke komputer, perangkat seluler, dan periferal. Standar USB4 terbaru, seperti pendahulunya, mewakili lompatan signifikan dalam kecepatan transfer data, resolusi video, dan kemampuan pengiriman daya.

Perangkat modern biasanya menampilkan setidaknya tiga jenis port USB yang berbeda. Di antara ini, USB-C telah mendapatkan keunggulan dalam peralatan yang lebih baru karena ukurannya yang ringkas, kecepatan transfer data yang cepat, dan kemampuan untuk mengirimkan daya hingga 240W. Kabel USB-C juga mendukung transmisi video 4K dan 8K resolusi tinggi. Meskipun secara fungsional serupa, port Lightning menggunakan desain konektor yang berbeda.

Desain konektor USB-C memainkan peran penting dalam kecepatan transfer data. Setiap konektor USB Type-C berisi empat pasang pin (disebut "jalur") yang didedikasikan untuk mengirimkan (TX) dan menerima (RX) data. USB 3.0 (5 Gbps) dan USB 3.1 (10 Gbps) menggunakan satu jalur TX dan satu RX, dengan orientasi yang menentukan jalur mana yang aktif. USB 3.2 memanfaatkan keempat jalur untuk mencapai kecepatan 20 Gbps.

Konvensi penamaan USB 3.2 saat ini menggabungkan kecepatan dengan jumlah jalur. Misalnya, USB 3.2 Gen 1×2 menunjukkan 5 Gbps × 2 jalur untuk kecepatan total 10 Gbps. Baik USB4 Gen 2×2 (dipasarkan sebagai USB4 20Gbps) dan USB 3.2 Gen 2×2 memberikan koneksi 20 Gbps. USB4 Gen 3×2 (USB4 40Gbps) menggunakan skema pengkodean data yang berbeda untuk mencapai 20 Gbps per jalur, dengan total 40 Gbps dalam mode dua jalur.

USB4 (secara resmi ditata tanpa spasi) mewakili pembaruan besar yang tidak hanya memperkenalkan kemampuan baru tetapi juga mengatasi skema penamaan USB 3.x yang membingungkan sambil memberikan pengalaman pengguna yang lebih dapat diprediksi. Protokol USB4 mewajibkan kabel USB-C ke USB-C.

Transfer Data 40Gbps: Perangkat USB4 harus mendukung 20 Gbps (2,4 GB/s), dengan dukungan 40 Gbps (4,8 GB/s) opsional saat menggunakan kabel Gen 3 yang lebih pendek 0,8 meter.

Beberapa Protokol Data dan Tampilan: USB4 menggunakan tunneling protokol untuk mendukung USB 3.2, PCIe, dan DisplayPort 1.4a. Kompatibilitas DisplayPort dan Thunderbolt 3 dipertahankan melalui Mode Alt.

Kompatibilitas Mundur: USB4 mempertahankan kompatibilitas dengan standar USB 3.2, USB 2.0, dan Thunderbolt 3 melalui Mode TB3 Alt.

Alokasi Bandwidth Dinamis: Tidak seperti alokasi bandwidth tetap USB 3.2 (atau bandwidth video 100% dalam Mode DP Alt), USB4 secara dinamis mendistribusikan bandwidth antara video dan data berdasarkan permintaan waktu nyata.

Pengisian Daya 100W: Semua perangkat USB4 mendukung Pengiriman Daya USB (USB PD), menegosiasikan kontrak daya hingga 100W (5A/20V) saat terhubung ke port USB4.

Produk yang kompatibel dengan Thunderbolt™ 3 sudah memasuki pasar, menawarkan pengiriman daya empat kali lipat dan kecepatan transfer data dua arah dari USB 3.2 Gen 2 sambil menciptakan kemungkinan komputasi yang belum pernah terjadi sebelumnya untuk perangkat pribadi.

Dirancang untuk perangkat yang lebih tipis dan ringan, USB-C berfungsi sama baiknya di ponsel pintar, tablet, dan laptop. Banyak laptop modern telah menghilangkan port USB-A dan RJ45 Ethernet sepenuhnya, hanya mengandalkan USB-C untuk video, jaringan, transfer data, dan pengisian daya. Pergeseran ini telah mendorong adopsi USB-C sebagai konektor sumber standar untuk protokol Thunderbolt™ 3, DisplayPort, MHL, dan HDMI.

Spesifikasi USB-C Tipe 2.1 (dirilis Mei 2021) meningkatkan kapasitas daya kabel dan konektor dari 100W menjadi 240W, memungkinkan pengiriman daya ke perangkat yang lebih besar dan konsumsi tinggi seperti monitor 4K, e-bike, dan laptop gaming.

Meskipun pada dasarnya merupakan protokol komunikasi antara host dan periferal, USB telah berkembang menjadi antarmuka multifungsi. Perangkat modern dapat mendukung satu atau lebih fitur canggih ini:

Satu kabel USB-C dapat mengirimkan daya yang cukup untuk menghilangkan adaptor terpisah untuk periferal berkinerja tinggi seperti hard drive eksternal. Perhatikan bahwa tidak semua perangkat atau port mendukung Pengiriman Daya USB—konsultasikan spesifikasi produk untuk detail kompatibilitas.

Spesifikasi BC 1.2 memperkenalkan port pengisian daya khusus yang memungkinkan pengisian daya lebih cepat dan lebih aman. Sementara port USB 2.0 dan 3.0 standar masing-masing mengirimkan 500mA dan 900mA, port yang sesuai dengan BC 1.2 menyediakan hingga 1.5A—bahkan selama transfer data—dan memungkinkan perangkat untuk mengkomunikasikan persyaratan daya mereka untuk pengisian daya yang optimal.

Fitur ini memungkinkan perangkat seluler berfungsi sebagai host untuk periferal seperti flash drive, keyboard, dan mouse. Perangkat yang sesuai dengan OTG memerlukan adaptor untuk koneksi periferal sambil mempertahankan kemampuan mereka untuk berfungsi sebagai perangkat penyimpanan massal yang terhubung ke komputer.

Konektor dan kabel USB-C dapat secara bersamaan mengirimkan data USB bersama dengan sinyal video/audio VGA, DVI, HDMI, atau DisplayPort. Adaptor memungkinkan koneksi DisplayPort-over-USB-C ke berbagai jenis tampilan tanpa memerlukan driver tambahan.

Teknologi ini mendukung output video 4K simultan ke dua monitor DisplayPort—ideal untuk signage digital dan aplikasi gaming berkinerja tinggi.

Dock USB atau Thunderbolt™ 3 berukuran smartphone yang ringkas dapat meningkatkan konektivitas untuk MacBook dan laptop. Dock Thunderbolt™ 3 terbaru menawarkan kecepatan transfer data dua arah 40 Gbps yang luar biasa untuk transfer file besar yang cepat, konektivitas Ethernet berkabel di area yang kekurangan Wi-Fi, dan video 4K dual-monitor dengan dukungan audio digital.