هر آنچه باید در مورد USB-C و تاندربولت ۳ بدانیم

رابط یواس‌بی نوع C امروزه به استاندارد اصلی در انواع مختلف دستگاه‌ها تبدیل شده است. در این مقاله مشخصات انواع یواس‌بی و همچنین رابط تاندربولت را به تفصیل تشریح خواهیم کرد.

امروزه اگر به اطراف خود نگاهی بیاندازید، می‌توانید حداقل چند دستگاه برخوردار از درگاه یواس‌بی (USB Port) را بیابید. به طور متوسط هر ساله تقریبا ۳ میلیارد درگاه یو‌اس‌بی روانه‌ی بازار می‌شود. این میزان محبوبیت، این درگاه را به موفق‌ترین نوع اتصال خارجی در دنیا تبدیل کرده است.

در واقع، سازندگان سخت‌افزار به قدری در مورد استفاده از استاندارد جدید یواس‌بی C اطمینان دارند که اینتل در سال ۲۰۱۵ اعلام کرد که تاندربولت ۳ (Thunderbolt 3)، درگاه اختصاصی این شرکت که زمانی تصور می‌شد جایگزین یواس‌بی خواهد شد، از همان اتصال مشابه یواس‌بی C بهره خواهد گرفت. این بدین مفهوم است که تمام درگاه‌های تاندربولت ۳ به عنوان یک درگاه یواس‌بی C عمل خواهند کرد و عملکرد تمام کابل‌های تاندربولت ۳ نیز همانند یک کابل یواس‌بی C خواهد بود.

در این مقاله، علاوه بر تشریح ماهیت یواس‌بی C و تاندربولت ۳، درباره‌ی رابط‌های یواس‌بی نوع A و نوع B، تفاوت نوع و نسخه‌ی یواس‌بی و انواع مختلف استاندارد تاندربولت توضیحات لازم را ارائه خواهیم کرد.

تاندربولت

پیش از عرضه‌ی تاندربولت ۳، تاندربولت ۲ و تاندربولت اولیه از یک کابل و درگاه یکسان بهره می‌بردند که همان درگاه مینی دیسپلی‌پورت اپل بود و می‌توانست به حداکثر سرعت انتقال داده‌ی ۲۰ گیگابیت بر ثانیه در نسل دوم و ۱۰ گیگابیت بر ثانیه در نسل اول دست پیدا کند. کابل همراه این استانداردهای قدیمی تاندربولت از نوع فعال محسوب می‌شد؛ بدین مفهوم که خودش یک دستگاه به شمار می‌رفت که برای انجام وظیفه نیازمند اتصال برق بود. به همین دلیل، کارکرد اکثر دستگاه‌های مجهز به تاندربولت ۱ و ۲ نیازمند یک منبع برق خارجی بود. این مسئله موجب شد تا اتصال تاندربولت به یک راه‌حل گران‌قیمت تبدیل شود؛ زیرا قیمت کابل مورد نیاز آن به‌تنهایی بیش از ۱۰ برابر قیمت یک کابل یواس‌بی با همان اندازه‌ی مشابه بود.

سرانجام اینتل برای حل مشکلات نسل‌های اول و دوم تاندربولت، تاندربولت ۳ را در سال ۲۰۱۵ معرفی کرد. تفاوت تاندربولت ۳ با نسل‌های پیشین به شرح زیر است:

اتصال مینی ‌دیسپلی‌پورت به نفع اتصال یواس‌بی نوع C کنار گذاشته شده است.

تمام کابل‌های تاندربولت ۳ به عنوان یک کابل یواس‌بی نوع C عمل می‌کنند.

تمام کابل‌های یواس‌بی نوع C به شرط برخورداری از کیفیت مناسب، به عنوان یک کابل تاندربولت ۳ عمل می‌کنند.

حداکثر سرعت انتقال داده در تاندربولت ۳ به شرط آنکه اندازه‌ی کابل نیم متر یا کوتاه‌تر باشد، با دو برابر افزایش نسبت به نسل قبل به ۴۰ گیگابیت بر ثانیه می‌رسد.

برای کابل‌های یک متری و بلندتر، تاندربولت ۳ از نوع غیرفعال (ارزان‌تر) آن‌ها که از حداکثر سرعت انتقال داده‌ی ۲۰ گیگابیت بر ثانیه برخوردار هستند و نوع فعال (گران‌تر) که به سرعت ۴۰ گیگابیت بر ثانیه دست پیدا می‌کنند، پشتیبانی می‌کند.

تاندربولت ۳ با نسخه‌های پیشین تاندربولت پس‌سازگار (backward-compatible) است؛ اما به دلیل بهره‌گیری از درگاه جدید، برای استفاده از دستگاه‌های قدیمی تاندربولت، وجود یک تبدیل الزامی است.

هر دستگاه مجهز به یواس‌بی نوع C (نظیر پیکسل ۲ گوگل)، در صورت اتصال به یک درگاه تاندربولت ۳، عملکردی معمول خواهد داشت.

از آنجایی که دستگاه‌های مجهز به تاندربولت ۳ برای انجام وظیفه‌ از تراشه‌های تاندربولت مجزا استفاده می‌کنند، با درگاه‌های یواس‌بی نوع C سازگاری نخواهند داشت. نشانه‌ی پشتیبانی درگاه یواس‌بی نوع C از استاندارد تاندربولت، وجود علامتی شبیه صاعقه در کنار آن است.

تمام نسخه‌های تاندربولت امکان برقراری اتصال همزمان حداکثر ۶ دستگاه را به یک میزبان فراهم می‌کنند و علاوه بر داده، امکان انتقال ویدئوی با وضوح بالا و سیگنال‌های صوتی نیز وجود دارد.

یواس‌بی

در دنیای یواس‌بی مسائل تاحدودی پیچیده‌تر است؛ زیرا نسخه‌های بیشتری نسبت به تاندربولت وجود دارد. به طور معمول، این نسخه‌ها به سرعت و عملکرد کابل یو‌اس‌بی اشاره دارند؛ در حالی که نوع یا تایپ یواس‌بی به شکل فیزیکی و ساختار درگاه‌ها و اتصال‌ها اشاره می‌کند. در ابتدا نوع یواس‌بی را توضیح می‌دهیم.

انتهای نوع A (سمت چپ سکه) در کابل‌های یواس‌بی، در نسخه‌های مختلف یکسان باقی مانده است

یواس‌بی نوع A

یواس‌بی نوع A که به عنوان یواس‌بی استاندارد A نیز شناخته می‌شود مخصوص استاندارد یواس‌بی طراحی شده و از یک شکل مستطیل مسطح برخوردار است.

در یک کابل معمول یو‌اس‌بی، رابط نوع A یا رابط نری A به یک میزبان نظیر یک کامپیوتر متصل می‌شود و در یک میزبان، درگاه یواس‌بی یعنی جایی که رابط نوع A نری به آن متصل می‌شود، درگاه مادگی A نام دارد. درگاه‌های نوع A اغلب در دستگاه‌های میزبان از جمله کامپیوترهای دسکتاپ، لپ‌تاپ‌ها، کنسول‌های بازی، دستگاه‌های پخش صوتی و تصویری و ... به کار می‌روند. وسایل جانبی نظیر گوشی‌ها و تبلت‌ها به ندرت از درگاه نوع A برخوردار هستند.

در حال حاضر، نسخه‌های مختلف یواس‌بی شامل یواس‌بی ۱.۱، یواس‌بی ۲.۰ یا یواس‌بی ۳.۰ از طراحی یکسان نوع A بهره می‌گیرند. بدین مفهوم که نسخه‌ی یواس‌بی به کار رفته در یک دستگاه یا میزبان اهمیتی ندارد و رابط نوع A همیشه با درگاه نوع A سازگار است. برای مثال، یک هارد درایو اکسترنال مجهز به یواس‌ابی ۳.۰ با درگاه یواس‌بی ۲.۰ و بالعکس سازگاری کامل دارد.

درگاه یواس‌بی نوع A برای یواس‌بی ۳.۰ (آبی) و یواس‌بی ۲.۰ (مشکی) در پشت یک کامپیوتر

به همین ترتیب، لوازم جانبی مختلف نظیر ماوس، صفحه‌کلید یا تبدیل شبکه که مجهز به کابل‌های یواس‌بی سخت سیمی هستند، همیشه از رابط نوع A استفاده می‌کنند. این موضوع در مورد گجت‌های بدون سیم نظیر حافظه‌های فلش نیز صادق است.

رابط‌ها و درگاه‌های یواس‌بی ۳.۰ مجهز به پین‌های بیشتری نسبت به یواس‌بی ۲.۰ هستند. این موضوع ناشی از انتقال سرعت بالاتر و خروجی برق بیشتر است. با این حال، نحوه‌ی چینش این پین‌ها به گونه‌ای است که مانع از اتصال نسخه‌های قدیمی نمی‌شود.

لازم به یادآوری است که اتصال‌ها و رابط‌های نوع A کوچک‌تری نظیر مینی نوع A و میکرو نوع A نیز وجود دارد؛ اما دستگاه‌های بسیار اندکی از آن‌ها استفاده می‌کنند.

انواع یواس‌بی نوع B. به ترتیب از چپ: استاندارد B، مینی B، میکرو B، یواس‌بی ۳.۰ میکرو بی و یواس‌بی ۳.۰ استاندارد B

یواس‌بی نوع B

رابط نوع B در طرف دیگر کابل استاندارد یواس‌بی قرار دارد و به لوازم جانبی نظیر پرینتر، گوشی یا هارد درایو اکسترنال متصل می‌شود این رابط همچنین به عنوان نوع B نری نیز شناخته می‌شود. در طرف مقابل، درگاه یو‌اس‌بی قرارگرفته داخل وسایل جانبی نیز نوع B مادگی نامیده می‌شود.

از آنجایی که وسایل جانبی در اشکال و اندازه‌های بسیار متنوع ساخته می‌شوند؛ رابط نوع B و درگاه مربوطه‌اش نیز با طراحی‌های مختلفی همراه هستند. در حال حاضر، ۵ طراحی محبوب برای درگاه‌ها و رابط‌های یواس‌بی نوع B وجود دارد. از آنجایی که انتهای نوع A یک کابل یواس‌بی بدون تغییر باقی می‌ماند، انتهای نوع B برای تعیین نام کابل به کار می‌رود.

استاندارد اصلی (استاندارد B): این طراحی در ابتدا برای یواس‌بی ۱.۱ ساخته شد و در یواس‌بی ۲.۰ نیز به کار رفت. این استاندارد غالبا مخصوص اتصال لوازم جانبی بزرگ نظیر پرینتر یا اسکنر به کامپیوتر است.

مینی یواس‌بی (یواس‌بی مینی B): اندازه‌ی مینی یواس‌بی به طرز قابل توجهی کوچک‌تر است. درگاه‌های مینی یواس‌بی نوع B در دستگاه‌های قابل حمل قدیمی نظیر دوربین‌های دیجیتال، گوشی‌ها و درایوهای قابل حمل قدیمی یافت می‌شود. این طراحی امروزه دیگر به کار گرفته نمی‌شود و به زودی از رده خارج خواهد شد.

میکرو یواس‌بی (یواس‌بی میکرو B): این استاندارد تا حدی از مینی یواس‌بی کوچک‌تر است. اکثر گوشی‌ها و تبلت‌ها تا همین چند سال اخیر از میکرو یواس‌بی استفاده می‌کردند؛ اما این طراحی اکنون در حال جایگزینی با یواس‌بی C است و گوشی‌ها و تبلت‌های امروزی برای انتقال برق و داده از این درگاه بهره می‌گیرند.

میکرو یواس‌بی ۳ (یواس‌بی ۳ میکرو B): این استاندارد، از پهن‌ترین طراحی برخوردار است و غالبا در درایوهای قابل حمل یواس‌بی ۳.۰ نظیر هارد درایوهای اکسترنال به کار می‌رود. سامسونگ نیز چند سال پیش از این طراحی در گوشی گلکسی نوت ۳ استفاده کرد؛ اما به سبب شکل بزرگ و بدقواره‌اش، چندان مورد اقبال قرار نگرفت.  معمولا رابط نوع A در انتهای کابل میکرو یواس‌بی ۳ به رنگ آبی است.

یواس‌بی ۳ استاندارد B: این طراحی شباهت فراوانی به استاندارد B دارد؛ با این حال به منظور انتقال داده با سرعت یواس‌بی ۳.۰ طراحی شده است. معمولا هر دو طرف کابل به رنگ آبی است.

علاوه بر این ۵ طراحی، یک درگاه و اتصال غیرمتداول دیگر به نام یواس‌بی ۳ Powered-B نیز وجود دارد. این طراحی از دو پین اضافی برای تامین برق بیشتر برای دستگاه جانبی برخوردار است. همچنین یک درگاه نایاب میکرو نوع AB نیز موجود است که به دستگاه امکان می‌دهد تا هم به عنوان میزبان و هم دستگاه جانبی عمل کند.

کابل‌های یواس‌بی اختصاصی برای دستگاه‌های سامسونگ و اپل

یواس‌بی اختصاصی

تمام دستگاه‌ها از کابل‌های استاندارد یو‌اس‌بی که در بالا معرفی کردیم، استفاده نمی‌کنند. در عوض برخی از آن‌ها به جای درگاه و رابط نوع B از یک طراحی اختصاصی استفاده می‌کنند. معروف‌ترین مثال برای این گونه دستگاه‌ها، آیفون و آیپد است که اپل به جای انتهای نوع B از اتصال ۳۰ پین یا لایتنینگ در آن‌ها استفاده می‌کند؛ با این حال، انتهای نوع A از همان اندازه‌ی استاندارد برخوردار است.

نسخه‌های یواس‌بی

یواس‌بی ۱.۱: این نسخه در اوت ۱۹۹۸ عرضه شد. نسخه‌ی ۱.۱ اولین نسخه‌ی یواس‌بی بود که به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت؛ زیرا نسخه‌‌ی اولیه ۱.۰ هرگز در محصولات مخصوص مصرف‌کننده به کار گرفته نشد. این نسخه می‌توانست با حداکثر سرعت ۱۲ مگابیت بر ثانیه به انتقال داده بپردازد؛ با این حال، سرعت عملی آن در اکثر مواقع تنها ۱.۲ مگابیت بر ثانیه بود. در حال حاضر، نسخه‌ی ۱.۱ به طور گسترده از رده خارج شده است.

یواس‌بی ۲.۰: این نسخه در آوریل ۲۰۰۰ عرضه شد. حداکثر سرعت نسخه‌ی ۲.۰ در حالت «های اسپید» ۴۸۰ مگابیت بر ثانیه است. نسخه‌ی ۲.۰ از حداکثر خروجی برق ۵ ولت و ۱.۸ آمپر پشتیبانی می‌کند و با نسخه‌ی ۱.۱ نیز پس‌سازگار است.

یواس‌بی ۳.۰: این نسخه در نوامبر ۲۰۰۸ عرضه شد. یواس‌بی ۳.۰ می‌تواند در حالت «سوپراسپید» به سرعت ۵ گیگابیت بر ثانیه دست پیدا کند. درگاه یواس‌بی ۳.۰ و رابط آن معمولا به رنگ آبی است و از این طریق می‌توان تفاوت آن را با یو‌اس‌بی ۲.۰ تشخیص داد. نسخه‌ی ۳.۰ با نسخه‌ی ۲.۰ بک‌سازگار است و حداکثر خروجی برق درگاه آن ۵ ولت و ۱.۸ آمپر است. این نسخه گاهی اوقات با عنوان یواس‌بی ۳.۱ نسل ۱ (USB 3.1 Gen 1) نیز نامیده می‌شود.

یواس‌بی ۳.۱: این نسخه که با نام یواس‌بی ۳.۱ نسل ۲ (USB 3.1 Gen 2) نیز شناخته می‌شود در ۲۶ ژوئیه‌ی ۲۰۱۳ عرضه شد. سرعت یواس‌بی ۳.۱ با افزایش دو برابری نسبت به نسل قبل و در حالت «سوپر اسپید پلاس» به ۱۰ گیگابیت بر ثانیه می‌رسد که از این نظر با استاندارد اولیه‌ی تاندربولت برابری می‌کند. یواس‌بی ۳.۱ همچنین با یواس‌بی ۳.۰ و یواس‌بی ۲.۰ پس‌سازگار است. یواس‌بی ۳.۱ از ۳ پروفایل انرژی بهره می‌برد و به دستگاه‌های بزرگ امکان می‌دهد تا برق مورد نیاز خود را حداکثر تا ۲ آمپر و ۵ ولت و به صورت اختیاری حداکثر تا ۵ آمپر و ۱۲ ولت (۶۰ وات) یا ۲۰ ولت (۱۰۰ وات) از طریق میزبان تامین کنند. اولین محصولات مجهز به یواس‌بی ۳.۱  با برخورداری از طراحی یواس‌بی نوع C اواخر سال گذشته روانه‌ی بازار شدند.

یک کابل یواس‌بی نوع C از برند Aukey که انتهای آن رابط نوع A قرار دارد

یواس‌بی نوع C

اندازه‌ی درگاه و رابط نوع C از نظر فیزیکی مشابه یواس‌بی میکرو B است. ابعاد یک درگاه نوع C تقریبا ۸.۴ در ۲.۶ میلی‌متر است و با این اندازه‌ی کوچک امکان قرار دادن آن در داخل کوچک‌ترین دستگاه‌ها وجود دارد. با نوع C هر دو طرف رابط یواس‌بی مشابه یکدیگر خواهد بود و از هر دو جهت عمل خواهد کرد؛ در نتیجه کاربر می‌تواند بدون نگرانی آن را به صورت وارونه نیز به دستگاه متصل کند.

از دو  سال پیش، یواس‌بی نوع C به صورت گسترده مورد استقبال قرار گرفته و در گوشی‌های و تبلت‌های بسیاری به کار رفته است. بسیاری از دستگاه‌های جدید حافظه نیز به جای درگاه یواس‌بی B از از درگاه‌های یواس‌بی C استفاده می‌کنند. تقریبا تمام دستگاه‌هایی که از یو‌اس‌بی ۳.۱ پشتیبانی می‌کنند از درگاه یواس‌بی C بهره می‌گیرند. یواس‌بی ۳.۱ می‌تواند به حداکثر سرعت ۱۰ گیگابیت بر ثانیه دست پیدا کند و حداکثر خروجی برق آن نیز ۲۰ ولت (۱۰۰ وات) و ۵ آمپر است. اکثر لپ‌تاپ‌های ۱۵ اینچی فعلی نیازمند تقریبا ۶۰ وات برق هستند؛ در نتیجه امکان شارژ آن‌ها در آینده همانند گوشی‌های موبایل با درگاه کوچک یواس‌بی امکانپذیر خواهد شد. مک‌بوک‌های جدید اپل تنها از یک درگاه یواس‌بی C برخوردار هستند که برای انتقال همه چیز از برق تا داده و تصویر و صدا از آن استفاده می‌شود.

یواس‌بی نوع C امکان انتقال برق دو طرفه را نیز فراهم می‌کند؛ در نتیجه علاوه بر شارژ  دستگاه جانبی، دستگاه جانبی نیز می‌تواند دستگاه میزبان را شارژ کند. تمام این‌ها بدین مفهوم است که می‌توانید تبدیل‌های اختصاصی و کابل‌های یواس‌بی خود را کنار بگذارید و از یک درگاه کوچک اما قدرتمند که با تمام دستگاه‌ها سازگار است، استفاده کنید. یواس‌بی نوع C به طرز قابل توجه‌ای میزان نیاز به انواع مختلف سیم‌هایی را که در حال حاضر برای کارکرد دستگاه‌ها ضروری است، کاهش می‌دهد.

یک درگاه برای همه

یواس‌بی نوع C و یواس‌بی ۳.۱ با یواس‌بی ۳.۰ و یواس‌بی ۲.۰ پس‌سازگار هستند. در یک اتصال بی‌نقص یواس‌بی نوع C، دیگر نیازی به درگاه‌ها و رابط‌های نوع A وجود ندارد.؛ با این حال، برای برخی مقاصد، کابل‌های  نوع A به نوع C وجود دارد. علاوه بر این، تبدیل‌هایی وجود دارد که دستگاه‌ها و میزبان‌های نوع C را با دستگاه‌های فعلی یواس‌بی سازگار می‌کند.

این اولین و احتمالا تنها باری است که اتصال‌های یواس‌بی نیازمند تبدیل هستند. انجمن پیاده‌سازی یواس‌بی، گروه مسئول توسعه‌ی یواس‌بی می‌گوید که یواس‌بی نوع C برای رفع نیاز آینده طراحی شده است؛ بدین مفهوم که این طراحی برای نسخه‌های سریع‌تر یواس‌بی در آینده به کار گرفته خواهد شد.

چند سالی زمان خواهد برد تا نوع C به محبوبیت فعلی نوع A در دستگاه‌های میزبان دست پیدا کند؛ اما هنگامی که این امر محقق شود؛ نحوه‌ی استفاده‌ی ما از دستگاه‌ها به میزان زیادی آسان‌تر خواهد شد. حتی برخی شرکت‌های سازنده‌ی گوشی همراه نظیر اچ‌تی‌سی در حال حاضر با حذف جک ۳.۵ میلی‌متری هدفون از محصولات خود، هدفون‌هایی مبتنی بر رابط یواس‌بی نوع C توسعه داده‌اند که این مسئله احتمالا موجب کنار رفتن بیش از پیش این جک صوتی خواهد شد. با افزوده شدن تاندربولت ۳ به یواس‌بی C، در نهایت تنها یک نوع درگاه و کابل برای اتصال تمام دستگاه‌های جانبی به یکدیگر و به کامپیوتر در اختیار خواهیم داشت. پیش‌بینی می‌شود که به لطف پشتیبانی از یواس‌بی C، استقبال از تاندربولت ۳ کاهش یابد و این استاندارد نیز در آینده کنار گذاشته شود.