Qual é o comprimento máximo de um cabo USB e qual é o comprimento máximo de um cabo USB?
Os cabos USB proporcionam uma forma cómoda de ligar periféricos e dispositivos a um computador. No entanto, o comprimento do cabo afecta a qualidade da transmissão de dados e existem muitos factores que limitam os comprimentos dos cabos USB e as taxas de dados.
Normas USB e comprimentos máximos
Numa situação em que é necessário ligar um dispositivo USB ao computador, mas não é possível fazê-lo devido ao facto de os dispositivos estarem parados, pode parecer que não existem outras opções disponíveis para estabelecer uma ligação, exceto através de uma ligação com fios. No entanto, se a funcionalidade sem fios não for uma alternativa, então a única forma de conseguir essa ligação seria através de um cabo USB. No entanto, mesmo quando esses cabos estão presentes na residência ou no local de trabalho, muitas vezes não são suficientemente longos para acomodar a distância necessária entre as duas unidades. Isto levanta a questão de saber porque é que os cabos USB estão sujeitos a tais limitações de comprimento, e exatamente até onde é que estes cabos se podem estender antes de a sua funcionalidade ficar comprometida.
Crédito da imagem: Adafruit Industries/ Flickr
O Fórum de Implementadores USB desempenha um papel crucial no estabelecimento e aplicação das normas USB a nível global. Seria de esperar que os avanços na tecnologia USB resultassem em maiores velocidades de transmissão de dados e num maior alcance; no entanto, não é esse o caso. De facto, à medida que o comprimento do cabo USB aumenta, a qualidade do sinal transmitido tende a deteriorar-se.
O USB Implementers Forum (USB-IF) estabeleceu limitações prescritas relativamente ao comprimento do cabo para várias especificações USB, abrangendo uma gama diversificada de normas USB.
Tipo USB
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Metros
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Pés
-|-|-
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 Gen 1
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3
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9
USB 3.1 Gen 2
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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 Gen 2x1
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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
À medida que a tecnologia Universal Serial Bus (USB) tem progredido para atingir taxas máximas de transferência de dados cada vez mais elevadas, desde uns modestos 1,5 megabits por segundo (Mbps) na sua iteração inicial com o USB 1.0, até uns impressionantes 80 ou 120 gigabits por segundo (Gbps) com a mais recente norma USB4, tornou-se evidente que o comprimento admissível dos cabos associados diminuiu proporcionalmente. Esta redução no comprimento dos cabos pode ser atribuída predominantemente à necessidade de preservar a integridade do sinal à medida que as velocidades de transmissão de dados continuam a acelerar. Além disso, é crucial ter em conta o tipo específico de cabo USB necessário para um desempenho ótimo ao configurar o sistema.
Factores que limitam o comprimento do cabo USB
Várias limitações tecnológicas impõem restrições ao comprimento de um cabo USB, incluindo resistência eléctrica e perda de potência devido a cabos mais compridos, bem como restrições mecânicas associadas à conceção física dos conectores e materiais de cablagem.
O USB 3.x utiliza uma variedade de frequências de sinal que podem atingir vários gigahertz. No entanto, todos os cabos funcionam como filtros passa-baixo, diminuindo a potência destes sinais de frequência mais elevada com o aumento da distância da sua fonte.Consequentemente, esta degradação conduz a ruído indesejado sob a forma de interferência, dados corrompidos e, em última análise, taxas máximas de transferência de dados reduzidas.
Os cabos USB com comprimentos mais longos são propensos a interferências electromagnéticas devido à sua capacidade de funcionarem como antenas, que podem captar ruídos indesejados de dispositivos vizinhos. Esta perturbação do sinal USB pode resultar em corrupção e distorção de dados. Felizmente, medidas de proteção adequadas podem reduzir eficazmente o impacto de tais interferências na transmissão do sinal.
A resistência eléctrica dos cabos USB finos representa um desafio significativo quando se trata de fornecer energia em comprimentos longos. Como resultado desta caraterística, ocorre uma diminuição notável da tensão ao longo do percurso do cabo devido à capacidade substancial de corrente disponível através das ligações USB-C. Consequentemente, isso diminui a estabilidade e a consistência da energia fornecida aos periféricos conectados.
A variação nas latências de propagação inerentes à infraestrutura de cabos pode resultar em desvios no tempo dos sinais USB quando comparados com a sua fonte original. Essas discrepâncias podem manifestar-se como variações nas configurações dos olhos do sinal e capacidades de recuperação do relógio prejudicadas, conduzindo, em última análise, à transmissão de informações incorrectas ou ao mau funcionamento das interacções entre dispositivos.
Tendo em conta as considerações acima mencionadas, o Fórum de Implementadores USB estabeleceu que os cabos utilizados para normas de velocidade mais lenta devem medir entre três e cinco metros de comprimento, enquanto os sinais SuperSpeed de ponta são especificamente concebidos para comprimentos de cabo de apenas um metro para garantir um desempenho ótimo.
Utilização de cabos USB mais compridos
Embora as especificações USB sugiram dimensões máximas, é possível utilizar cabos USB mais compridos e existem vários métodos para aumentar o comprimento de um cabo USB (bem como o alcance que os sinais eléctricos ou as informações têm de percorrer, utilizando fios adicionais).
Em certos casos, os dispositivos de baixa velocidade, como os que utilizam USB 1.x, podem funcionar eficazmente com cabos mais compridos devido à sua taxa de transmissão de sinal de 1,5 Mbps relativamente mais lenta. No entanto, este resultado não é garantido e depende de vários factores, incluindo a qualidade do cabo em questão. Além disso, existem cabos USB activos equipados com repetidores integrados que podem amplificar e rejuvenescer o sinal USB para distâncias entre 15 e 20 metros. Mais detalhes sobre estes cabos USB activos podem ser encontrados abaixo.Além disso, também se pode considerar que os extensores USB
fornecem uma solução quando um único cabo é insuficiente para alcançar o local desejado e a utilização de um cabo USB ativo não é viável. Estes dispositivos dividem a ligação em dois segmentos, utilizando um amplificador para melhorar e restaurar o sinal. Embora permitam comprimentos alargados de até dez metros, a distância real pode variar consoante a qualidade do produto utilizado. Em alguns casos, pode ser necessário utilizar extensores ou relés adicionais para alcançar distâncias maiores. Além disso, os hubs USB podem funcionar como pontos de retransmissão para ligações multi-segmento, regenerando o sinal, permitindo assim percursos de cabo ainda mais longos.
No entanto, devem ser tidos em conta outros factores para além do comprimento, quando se utilizam cabos USB estendidos.
Um cabo USB de qualidade superior com uma correspondência de impedância adequada, blindagem eficaz e condutores de potência de maior calibre é fundamental para preservar a fidelidade do sinal em comprimentos de transmissão alargados. Por outro lado, os cabos USB de fibra ótica aproveitam a propagação da luz, em oposição aos sinais electrónicos, para a transmissão de dados. Embora isto elimine as restrições de distância, exige a utilização de adaptadores adicionais, o que pode resultar em custos mais elevados.
Deve utilizar um cabo USB ativo?
Uma solução alternativa para expandir o alcance das ligações USB é a utilização de cabos USB activos, que vêm equipados com hardware adicional concebido para melhorar e manter a força do sinal. No entanto, estes cabos activos têm normalmente um preço mais elevado em comparação com os seus homólogos passivos, devido à inclusão de tais elementos especializados.
Em geral, um cabo USB ativo incorpora um amplificador de sinal que permite que o sinal seja transmitido a distâncias maiores sem perda de qualidade. No entanto, é essencial que este tipo de cabo tenha uma fonte de alimentação, que é normalmente obtida a partir do dispositivo anfitrião, como um computador portátil ou de secretária. Nalguns casos, porém, a alimentação pode ter origem numa estação de carregamento USB ou noutra fonte de alimentação externa.
Os cabos USB activos são normalmente utilizados em conjunto com especificações USB mais recentes, incluindo USB 3.x, para otimizar a transmissão de dados através de distâncias maiores. Como resultado, os cabos USB activos de alta qualidade são conhecidos por fornecerem uma transferência de dados fiável até vinte metros.
Problemas potenciais com cabos USB longos
Os cabos USB apresentam um grau de adaptabilidade; no entanto, estão sujeitos a concessões relacionadas com o desempenho.Compreender o impacto do comprimento do cabo na conetividade de dispositivos USB permite-nos compreender quaisquer problemas associados e tomar decisões bem informadas ao selecionar e ligar esses dispositivos.
A utilização de um cabo USB mais comprido pode ser frequentemente uma alternativa prática, embora possam surgir alguns desafios no processo.
Cabos USB longos podem resultar em desafios significativos de taxa de dados e desempenho devido às suas limitações inerentes. Por exemplo, a utilização de um cabo USB 3.2 Gen 2x2 de três metros pode não proporcionar transferências de dados consistentes para além de 10 Gbps. Para além disso, é altamente provável que o prolongamento do comprimento de um cabo USB4 para além de um metro conduza a dificuldades na taxa de transferência de dados. É de notar que o USB4 e o USB-C são tecnologias distintas, apesar de estarem relacionadas.
A funcionalidade de um dispositivo ou serviço ligado via USB pode ser afetada negativamente por factores como o comprimento do cabo e o cumprimento das especificações, o que pode resultar em erros que exigem tempo de processamento adicional através de algoritmos de correção de erros. Este processo pode consumir uma largura de banda valiosa, reduzindo assim o desempenho geral do sistema.
Para além dos problemas de compatibilidade, existem também problemas relacionados com a capacidade de uma ligação USB fornecer energia suficiente a determinados dispositivos. Em particular, determinados dispositivos podem não funcionar corretamente quando ligados através de um cabo USB excessivamente longo ou insuficientemente capaz de fornecer energia adequada a partir do dispositivo anfitrião.
Utilizar o cabo USB com o comprimento certo para o trabalho
Ao determinar o comprimento máximo de um cabo USB, é possível organizar mais eficazmente a configuração do hardware e evitar a compra de componentes adicionais, como relés, cabos USB activos ou hubs USB. No entanto, em determinadas circunstâncias, a utilização de um cabo USB alargado pode não ser evitável; contudo, com este conhecimento, é possível discernir os limites para além dos quais pode ocorrer corrupção de sinal ou de dados.