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USB4, tutto quello che dovete sapere

USB4 (o se preferite USB 4 o USB 4.0) è una nuova versione dello standard USB creata dallo USB Implementer Forum (USB-IF), l’organismo responsabile dello sviluppo di questa tecnologia d’interconnessione tra dispositivi. L’organismo ha pubblicato le specifiche sul proprio sito in queste ore.

Oltre a rimuovere lo spazio tra il termine USB (Universal Serial Bus) e la versione numerica, lo USB-IF ha migliorato la specifica a tutto tondo grazie a un “inaspettato” aiuto. Scopriamone i punti salienti prima di analizzarli uno a uno:

  • Velocità massima di 40 Gbps: usando cavi a due linee alcuni dispositivi potranno operare fino a 40 Gbps, la stessa velocità di Thunderbolt 3.
  • Compatibilità con i dispositivi Thunderbolt 3: Alcune implementazioni di USB4, ma non tutte, funzioneranno con i dispositivi Thunderbolt 3.
  • Migliore allocazione delle risorse per video: se usate una porta USB4 per trasportare video e dati nello stesso momento, la porta allocherà il bandwidth di conseguenza. Perciò se un video necessita solo del 20% del bandwidth per gestire il vostro monitor Full HD che è anche un hub, l’altro 80% sarà libero per la trasmissione di file verso il vostro SSD esterno.

Prestazioni

USB4 raddoppia il bandwidth massimo aggregato rispetto alla specifica USB 3.2, per un throughput massimo di 40 Gbps usando cavi certificati a due linee.

Lo USB-IF ha annunciato lo sviluppo della specifica USB4 lo scorso marzo, rivelando che il frutto di questo enorme passo avanti si deve alla scelta di Intel di contribuire con la tecnologia Thunderbolt 3 alla definizione della specifica USB, “donandola” allo USB Promoter Group.

Questo significa che i prodotti con Thunderbolt non dovranno più pagare un costo di licenza a Intel, e questo dovrebbe incentivare le aziende ad adottare la tecnologia nei propri prodotti.

Nella tabella vedete un riassunto delle velocità delle ultime versioni dello standard USB, insieme ad altre informazioni per evitare di fare confusione in sede di acquisto. Vi consigliamo inoltre la lettura dell’articolo “USB: tutte le versioni, connettori e differenze” per comprendere l’evoluzione della specifica da quando è nata fino ai giorni nostri.

Specifica Throughput Termine precedente Termine tecnico Termine marketing
USB 4 40 Gbps N/A USB 4.0 Non annunciato
USB 3.2 20 Gbps N/A USB 3.2 Gen 2×2 SuperSpeed USB 20Gbps
USB 3.1 10 Gbps USB 3.1 Gen 2 USB 3.2 Gen 2 SuperSpeed USB 10Gbps
USB 3.0 5 Gbps USB 3.1 Gen 1 USB 3.2 Gen 1 SuperSpeed USB

In tema di velocità, anche se USB4 può raggiungere una velocità teorica fino a 40 Gbps, non tutti i dispositivi o host USB supporteranno tale standard. Esistono infatti tre velocità secondo Brad Saunders, CEO dello USB Promoter Group: 10, 20 e 40 Gbps. Aspettatevi che alcuni determinati dispositivi adottino una delle velocità inferiori.

Cavi

I cavi e adattatori USB in vostro possesso funzioneranno con USB4, ma alla loro massima velocità garantita. Perciò se avete un cavo USB 3.1 che può trasportare informazioni a 5 Gbps, avrete solo 5 Gbps, anche se collegato a una porta o un dispositivo USB4. Come spiegato nel capitolo precedente, raggiungerete i 40 Gbps usando cavi certificati a due linee e per avere il supporto Thunderbolt 3 avrete probabilmente bisogno di un cavo adatto.

Retrocompatibilità

La USB4 è indicato come retrocompatibile con USB 2, USB 3.2 e Thunderbolt 3. Ci sono però delle precisazioni e aggiunte da fare a questa frase. È bene infatti che la compatibilità con Thunderbolt è opzionale in USB4, quindi i produttori non sono obbligati a implementarla. Potreste quindi finire per acquistare un portatile con USB4 e scoprire che non funziona con un determinato box di grafica esterna TB3.

Brad Saunders, CEO dello USB Promoter Group, ha spiegato che si aspetta che i produttori di PC supportino ampiamente la retrocompatibilità con Thunderbolt, perché “la maggior parte delle cose di cui hanno bisogno è integrata nel progetto di USB4. È basata sulla stessa tecnologia, quindi possiamo attenderci un alto tasso di adozione, ma probabilmente i produttori di smartphone non sceglieranno di aggiungere ciò che serve alla retrocompatibilità”.

A parte il capitolo Thunderbolt, tutto da scoprire quando vedremo i primi prodotti USB4 arrivare sul mercato, tutte le generazioni di USB hanno finora lavorato bene tra loro. Lo USB4 funzionerà con dispositivi e porte USB 3 e USB 2, anche se chiaramente avrete velocità e funzionalità limitate. Un dispositivo USB4 non sarà in grado di trasferire dati a 40 Gbps se collegato a una porta basata su una versione precedente dello standard e ovviamente un dispositivo USB 3 non andrà più veloce se collegato a una porta USB4.

Trasporto di video ed energia

Il protocollo USB4 non permette di trasportare non solo informazioni (file) ma anche dati video ed energia. La specifica è in grado di regolare dinamicamente la quantità di risorse disponibili quando state inviando dati e video sulla stessa connessione.

Facciamo un esempio: avete la possibilità di sfruttare i 40 Gbps massimi offerti da USB4 e state visualizzando un contenuto video in 4K su un monitor, mentre allo stesso tempo copiate un sacco di file da un SSD esterno. Ipotizziamo che il flusso video necessita di 12,5 Gbps. In tal caso USB4 alloca i rimanenti 27,5 Mbps al disco di backup.

Con il connettore USB C è stata introdotta l’Alternate-Mode, la capacità di trasmettere flussi video DisplayPort / HDMI da una porta USB Type C. L’attuale specifica 3.x non garantisce un buon metodo per suddividere le risorse. Secondo il CEO Saunders, l’Alt Mode di DisplayPort può suddividere il bandwidth tra i dati USB e quelli video esattamente a metà, 50 / 50, mentre l’Alt Mode di HDMI non consente il passaggio di dati simultaneo.

Insomma USB4 è in grado di “scalare in modo ottimale allocazioni per il flusso legati ai dati video”, ossia è possibile concatenare (daisy chain) dispositivi anche se si tratta di un mix di schermi esterni e dispositivi di archiviazione, come una chiavetta o un disco esterno USB.

Per quanto riguarda il trasporto dell’energia al fine di alimentare dispositivi, esiste lo standard USB Power Delivery (USB PD) supportato da alcuni prodotti USB Type C. Qualsiasi dispositivo e host USB4 dovrà conformarsi a USB PD, quindi dovrebbe essere teoricamente possibile fornire fino a 100 watt di potenza – nel caso migliore, molto meno nella stragrande maggioranza dei casi.

Connettore

USB4 sarà accompagnato da un connettore Type-C, ossia reversibile. Non vedrete lo standard USB4 applicato a connettori Type-A, anche perché USB Power Delivery funziona solo tramite Type-C. Se collegherete un prodotto USB4 a una porta USB 3.1 Type-A tramite un adattatore, ad esempio, velocità ed erogazione dell’energia saranno limitate alle capacità della porta 3.1.

Disponibilità

I primi dispositivi USB4 dovrebbero arrivare tra il tardo 2020 e il 2021. Il ciclo di sviluppo di nuovi prodotti dalla pubblicazione delle specifiche va da 12 a 18 mesi. Probabilmente USB4 sarà supportato prima su smartphone che su portatili e PC desktop.

Curiosità

Brad Saunders, CEO dello USB Promoter Group, ha affermato che integrare USB4 in un prodotto costerà di più rispetto a USB 3.2 ai produttori, in quanto sono richiesti componenti più costosi. “Penso che sarà qualcosa di meno rispetto a Thunderbolt, ma non così poco costoso come SuperSpeed in termini di effettivo costo dei materiali per lo sviluppatori dei prodotti”. Chi lo implementerà quindi sarà inizialmente costretto ad aumentare i prezzi – e per questo USB4 raggiungerà prima i dispositivi di fascia alta. La speranza è che i costi scendano rapidamente.

In ultimo, una curiosità sul nome: perché USB4 senza spazio? L’obiettivo, a detta di Saunders, è quello di togliere l’attenzione delle persone sul nome e i numeri di versione. La speranza è che in futuro i produttori usino nomi più semplici come “SuperSpeed USB” (il brand commerciale di USB4 non è ancora stato deciso) per commercializzare i loro prodotti.

Saunders ha affermato che l’organismo non ha intenzione di usare numeri di versione per gli aggiornamenti delle specifiche in futuro, ma al momento non è chiaro che nomenclatura sarà applicata.