Hur lång kan en USB-kabel vara och vad är den maximala USB-kabelns längd?

USB-kablar är ett bekvämt sätt att ansluta kringutrustning och enheter till en dator. Kabellängden påverkar dock kvaliteten på dataöverföringen, och det finns många faktorer som begränsar USB-kabelns längder och datahastigheter.

USB-standarder och maximala längder

Alla har varit i detta scenario: du måste ansluta en USB-enhet till din dator eller på annat sätt, men du kan inte flytta någon av enheterna. Det finns inget trådlöst alternativ, så en trådbunden anslutning är det enda sättet. Ändå är de enda USB-kablarna i ditt hus eller kontor alla begränsade i längd. Varför är det så? Varför är USB-kablar begränsade och hur långa kan de vara?

Tja, en stor del av det kommer ner till USB Implementers Forum (USB-IF), gruppen som ansvarar för att definiera och implementera USB-standarder över hela världen. Du kan förvänta dig att varje USB-generation har bättre dataöverföringshastigheter över längre avstånd, men det är tvärtom. Ju längre USB-kabeln är, desto mer sannolikt är det att signalen försämras.

USB Implementers Forum (USB-IF) har definierat maximala kabellängder för olika USB-standarder:

I allmänhet, eftersom USB har utvecklats till snabbare maximala datahastigheter, från låghastighet (1,5 Mbps) i USB 1.0 upp till USB4:s snabba 80/120 Gbps idag, har den maximala kabellängden minskat. Detta är främst relaterat till att bibehålla signalintegriteten vid högre och högre hastigheter. Du måste också överväg vilken typ av USB-kabel du ska använda.

Faktorer som begränsar USB-kabelns längd

Flera tekniska faktorer begränsar längden på en USB-kabel:

• Signalförsämring: Alla kablar fungerar som lågpassfilter och dämpar högfrekventa signalkomponenter. Vid USB 3.x-hastigheter innehåller signaler högfrekventa komponenter upp till flera GHz, som dämpas över avstånd. Denna distorsion visar sig som störningar, datafel och lägre maximala datahastigheter.
• Signalstörningar: Längre kablar är mer känsliga för elektromagnetiska störningar och fungerar som antenner som tar upp brus från närliggande komponenter. Detta korrumperar och förvränger USB-signalen. Korrekt avskärmning kan hjälpa till att lindra detta problem.
• Kraftleverans: Tunna USB-kablar har ett visst motstånd per längdenhet. Över långa avstånd orsakar detta kabelmotstånd ett mätbart spänningsfall på grund av den höga effektleverans som är möjlig via USB-C-kablar. Detta påverkar det jämna strömflödet till anslutna enheter.
• Timing: Utbredningsfördröjningar i kablar innebär att tidpunkten för USB-signaler kan glida och jitter jämfört med deras källa. Detta förvränger signalögonmönster och klockåterställning, vilket kan orsaka datafel eller misslyckade handskakning på enheten.

Med tanke på faktorerna ovan satte USB-IF sig på tre till fem meter för de lägre hastighetsstandarderna, medan de snabbaste SuperSpeed-signalerna endast är avsedda för en meter kabeldragningar för att säkerställa prestanda.

Använda längre USB-kablar

Även om USB-specifikationerna ger rekommenderade maximala längder, kan längre USB-kablar fortfarande användas, och det finns flera sätt att förlänga längden på en USB-kabel (eller avståndet som signalen eller data måste färdas med flera kablar).

Till exempel kan låghastighetsenheter (USB 1.x) fungera normalt på längre kablar på grund av den långsamma signalhastigheten på 1,5 Mbps. Det är inte givet och relaterar till kabelkvaliteten och andra faktorer, men det kan hända. Sedan har du aktiva kablar med inbyggda repeatrar som kan regenerera och återställa USB-signalen för längder upp till 15-20 meter. Det finns mer information om aktiva USB-kablar nedan, men du kanske också vill överväga hur snabb en USB-C är.

Om en enda USB-kabel inte kan nå dit du behöver den och du inte har möjlighet att använda en aktiv USB-kabel kan du använda en USB-förlängare. USB-förlängare delar upp anslutningen i två kabelsegment med en förstärkare mellan för att förstärka och rekonditionera signalen. Detta kan möjliggöra löpningar på 10 meter eller mer beroende på produktkvalitet, men du kan behöva flera förlängare eller reläer för att täcka större avstånd. Du kan också använda USB-hubbar som mittpunktsrepeater för multisegmentanslutningar. Navet regenererar signalen, vilket möjliggör längre totala kabeldragningar.

Det finns dock andra överväganden när det kommer till att använda längre USB-kablar.

En "premium" USB-kabel med korrekt impedansmatchning, skärmning och tjockare strömledare kommer bättre att bibehålla signalintegriteten över längre avstånd. Alternativt använder fiberoptiska USB-kablar ljus för att överföra data istället för elektriska signaler. Detta tar bort längdgränser men kräver adaptrar för att ansluta till enheter, vilket kostar mer.

Ska du använda en aktiv USB-kabel?

Aktiva USB-kablar är ett alternativ för att utöka USB-anslutningarna utöver standardkabellängden. En aktiv USB-kabel kommer att kosta mer än en vanlig (passiv) kabel eftersom den kommer med extra komponenter för att öka och bibehålla signalen.

Vanligtvis kommer en aktiv USB-kabel att innehålla en signalrepeater som gör att signalen kan färdas vidare utan att försämras. En aktiv USB-kabel kräver dock en strömkälla. Detta hämtas vanligtvis från värdenheten (som din dator) men kan också komma från ett eluttag med en USB-adapterkontakt eller liknande.

Aktiva USB-kablar används oftare med nyare USB-specifikationer, som USB 3.x, för att säkerställa maximal datagenomströmning över större avstånd. På det sättet kan en aktiv USB-kabel av god kvalitet överföra data på ett tillförlitligt sätt i upp till 20 meter.

Potentiella problem med långa USB-kablar

Även om USB verkligen är flexibelt har varje kabel prestandaavvägningar. Att förstå effekterna av kabellängd hjälper till att förklara problem och göra välgrundade val när du köper och ansluter USB-enheter.

Att använda en längre USB-kabel är ofta ett gångbart alternativ, men det finns vissa problem du kan stöta på.

Datahastighet och prestandaproblem är de vanligaste problemen med långa USB-kablar. Till exempel kan en tre meter lång USB 3.2 Gen 2x2-kabel bara stödja 10 Gbps, medan du är nästan säker på att uppleva problem med dataöverföringshastigheten med en USB4-kabel längre än en meter (och nej, USB4 och USB-C är inte samma sak!).

Beroende på USB-kabelns längd och USB-specifikationen kan du hitta vissa enheter och tjänster fungerar inte som de ska, medan bandbreddsoverhead från felkorrigering också kan försvåra prestanda.

Det finns också frågan om strömleverans över USB. Enkelt uttryckt, vissa enheter fungerar inte alls om USB-kabeln är för lång och inte drar den nödvändiga strömmen från värdenheten.

Använd rätt längd USB-kabel för jobbet

När du väl vet maxlängden på en USB-kabel kan du bättre planera dina hårdvaruarrangemang utan att köpa reläer, aktiva USB-kablar, USB-hubbar eller annat. Ändå finns det tillfällen då det är oundvikligt att använda en lång USB-kabel, men du vet åtminstone hur långt du kan trycka den utan att drabbas av signal- eller dataförlust.