USB 電纜可以有多長?USB 電纜的最大長度是多少?
USB 電纜提供了一種將外圍設備和設備連接到計算機的便捷方式。然而，電纜長度會影響數據傳輸的質量，並且有許多因素限制 USB 電纜長度和數據速率。
USB 標準和最大長度
在一種情況下，人們需要將 USB 設備連接到計算機，但發現由於設備是固定的而無法這樣做，似乎除了通過有線連接之外沒有其他選項可用於建立連接。然而，如果無線功能不是替代方案，那麼實現這種連接的唯一方法就是通過 USB 電纜。然而，即使這樣的電纜存在於一個人的住所或工作地點，它們通常也不夠長，無法滿足兩個單元之間所需的距離。這就提出了一個問題:為什麼 USB 電纜會受到長度方面的限制，以及這些電纜在其功能受到損害之前到底可以延伸多遠。
圖片來源:Adafruit Industries/Flickr
USB 實施者論壇在全球建立和執行 USB 標準方面發揮著至關重要的作用。人們預計 USB 技術的進步將帶來數據傳輸速度的提高和範圍的擴大。然而，這種情況並非如此。事實上，隨著USB電纜長度的增加，傳輸信號的質量往往會惡化。
USB 實施者論壇 (USB-IF) 已針對各種 USB 規範（涵蓋各種 USB 標準）的電線長度製定了規定的限制。
USB類型
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米
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腳
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USB 1.0/1.1
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5
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16
USB 2.0
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5
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16
USB 3.0
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3
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9
USB 3.1 第一代
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3
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9
USB 3.1 第 2 代
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3
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9
USB 3.2 Gen 1x1
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3
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9
USB 3.2 第 2 代 x1
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3
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9
USB 3.2 Gen 2x2
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3
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9
USB 4
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0.8
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2.6
隨著通用串行總線(USB) 技術不斷進步，最大數據傳輸速率不斷提高，從USB 1.0 最初迭代中的適中的1.5 兆比特每秒(Mbps) 到令人印象深刻的80 或120 兆比特每秒(Gbps) ）隨著最新的 USB4 標準，相關電纜的允許長度已成比例地減少，這一點已變得顯而易見。電纜長度的減少主要歸因於隨著數據傳輸速度不斷加快而需要保持信號完整性。此外，在設置系統時考慮最佳性能所需的特定 USB 電纜類型也至關重要。
限制 USB 電纜長度的因素
USB 電纜的長度受到多種技術限制的限制，包括較長電纜導致的電阻和功率損耗，以及與連接器和電纜材料的物理設計相關的機械限制。
USB 3.x 使用多種信號頻率，最高可達數千兆赫茲。然而，所有電纜都充當低通濾波器，隨著距信號源距離的增加，這些高頻信號的效力會減弱。因此，這種性能下降會導致干擾、數據損壞等不需要的噪聲，並最終降低最大數據傳輸速率。
較長的 USB 電纜很容易受到電磁干擾，因為它們可以充當天線，從相鄰設備接收不需要的噪音。 USB 信號的這種中斷可能會導致數據損壞和失真。幸運的是，適當的屏蔽措施可以有效減少此類干擾對信號傳輸的影響。
當長距離供電時，細 USB 電纜的電阻帶來了重大挑戰。由於這一特性，由於 USB-C 連接提供了大量電流容量，因此電纜路徑上的電壓會顯著降低。因此，這降低了向所連接的外圍設備供電的穩定性和一致性。
與原始信號源相比，電纜基礎設施固有的傳播延遲變化可能會導致 USB 信號的時序出現偏差。這種差異可能表現為信號眼配置的變化和時鐘恢復能力受損，最終導致錯誤信息傳輸或設備交互故障。
鑑於上述考慮，USB 實施者論壇規定，用於較慢速度標準的電纜長度應在 3 至 5 米之間，而尖端的 SuperSpeed 信號專為僅 1 米的電纜長度而設計，以保證最佳性能表現。
使用更長的 USB 電纜
儘管 USB 規範提供了建議的最大尺寸，但可以使用更長的 USB 電纜，並且存在多種方法來增加 USB 線的長度（以及通過使用額外的電線來增加電信號或信息必須穿越的範圍） 。
在某些情況下，低速設備（例如使用 USB 1.x 的設備）由於其 1.5 Mbps 信號傳輸速率相對較慢，因此可以通過延長電纜有效運行。然而，這個結果並不能得到保證，並且取決於各種因素，包括相關電纜的質量。此外，還有配備集成中繼器的有源 USB 電纜，可以在 15 至 20 米的距離內放大和恢復 USB 信號。有關這些有源 USB 電纜的更多詳細信息，請參見下文。此外，人們還可以考慮
當單根電纜不足以到達所需位置並且使用有源 USB 電纜不可行時，USB 延長器提供了一種解決方案。這些設備將連接分為兩段，使用放大器來增強和恢復信號。雖然它們允許延長長達十米的長度，但實際距離可能會根據所使用產品的質量而有所不同。在某些情況下，可能需要使用額外的擴展器或中繼器來實現更遠的距離。此外，USB 集線器可以通過重新生成信號作為多段連接的中繼點，從而允許更長的總電纜運行。
然而，在使用延長的 USB 電纜時，還必須考慮長度以外的因素。
優質 USB 電纜具有適當的阻抗匹配、有效的屏蔽和增加規格的電源導體，有助於在延長的傳輸長度上保持信號保真度。相反，USB 光纖電纜利用光的傳播而不是電子信號來傳輸數據。雖然這消除了距離限制，但需要使用額外的適配器，這可能會導致更高的成本。
您應該使用有源 USB 電纜嗎?
擴大 USB 連接範圍的另一種解決方案是使用有源 USB 電纜，該電纜配備了旨在增強和維持信號強度的附加硬件。然而，由於包含此類專用元件，與無源電纜相比，這些有源電纜通常價格更高。
一般來說，有源 USB 電纜包含信號放大器，可以使信號傳輸更遠的距離，而不會造成任何質量損失。然而，這種類型的電纜必須具有電源，通常從筆記本電腦或台式電腦等主機設備獲得電源。然而，在某些情況下，電力可能來自 USB 充電站或其他外部電源。
有源 USB 電纜通常與更新的 USB 規範（包括 USB 3.x）結合使用，以優化更遠距離的數據傳輸。因此，高品質有源 USB 電纜可提供長達 20 米的可靠數據傳輸。
長 USB 電纜的潛在問題
USB 電纜具有一定程度的適應性；然而，他們必須遵守與績效相關的讓步。了解電纜長度對 USB 設備連接的影響使我們能夠理解任何相關問題，並在選擇和連接此類設備時做出明智的決策。
使用更長的 USB 線通常是一種實用的替代方案，儘管在此過程中可能會出現某些挑戰。
由於其固有的局限性，長 USB 電纜可能會導致顯著的數據速率和性能挑戰。例如，使用三米長的 USB 3.2 Gen 2x2 電纜可能無法提供超過 10 Gbps 的一致數據傳輸。此外，將 USB4 電纜的長度延長超過一米很可能會導致數據傳輸速率困難。應該指出的是，儘管 USB4 和 USB-C 相關，但它們是不同的技術。
通過 USB 連接的設備或服務的功能可能會受到電纜長度和遵守規範等因素的不利影響，這可能會導致錯誤，需要通過糾錯算法進行額外的處理時間。此過程會消耗寶貴的帶寬，從而降低整體系統性能。
除了兼容性問題之外，還存在與 USB 連接向某些設備提供足夠電力的能力相關的問題。特別是，當通過過長或不足以從主機設備提供足夠電力的 USB 電纜連接時，某些設備可能無法正常工作。
使用合適長度的 USB 電纜來完成工作
在確定 USB 線的最大長度後，人們可以更有效地組織其硬件配置，並避免購買額外的組件，例如繼電器、有源 USB 電纜或 USB 集線器。然而，在某些情況下，使用延長的 USB 電纜可能是不可避免的；然而，有了這些知識，人們就可以辨別出可能發生信號或數據損壞的限制。