Comprimento máximo de um cabo USB?

Eu quero usar um cabo USB muito longo para colocar uma webcam em uma sala diferente. O comprimento máximo que encontrei foi de cinco metros.

1. Qual é o comprimento máximo de um cabo USB?

2. Qual é o comprimento máximo alcançável ao usar cabos de extensão USB?

5 metros é o cabo USB máximo. Você pode ir mais longe conectando os hubs USB em série (máximo de 5 hubs encadeados dessa maneira). Você não pode simplesmente usar cabos de extensão USB devido a problemas de temporização.

Do FAQ do USB :

Q1: quanto tempo de cabo posso usar para conectar meu dispositivo?
A1: Na prática, a especificação USB limita o comprimento de um cabo entre dispositivos de velocidade máxima a 5 metros (um pouco menos de 16 pés e 5 polegadas). Para um dispositivo de baixa velocidade, o limite é de 3 metros (9 pés e 10 polegadas).

Q2: Por que não posso usar um cabo maior que 3 ou 5m?
A2: O design elétrico do USB não permite isso. Quando o USB foi projetado, foi tomada a decisão de lidar com a propagação de campos eletromagnéticos nas linhas de dados USB, limitando o comprimento máximo de um cabo USB a algo na faixa de 4 m. Esse método tem várias vantagens e, como o USB é destinado a um ambiente de área de trabalho, as limitações de intervalo foram consideradas aceitáveis. Se você estiver familiarizado com a teoria da linha de transmissão e quiser mais detalhes sobre este tópico, dê uma olhada na seção de sinais USB da FAQ dos desenvolvedores .

Q3: A que distância de um PC posso colocar um dispositivo USB?
A3: Com o máximo de 5 hubs conectados com cabos de 5m e um cabo de 5m indo para o seu dispositivo de velocidade máxima, isso lhe dará 30m de cabo (consulte a seção 7.1.19 para obter detalhes). Com um dispositivo de baixa velocidade, você poderá obter um alcance de até 27 m, dependendo de quanto tempo o cabo do dispositivo estiver. Com uma rota de cabo direta, você provavelmente será capaz de chegar a 25m ou mais do PC.

Q4: eu preciso colocar uma distância de dispositivo USB X do meu PC. O que eu faço?
A4: Se X for menor que 25m (veja a pergunta anterior), compre um monte de hubs e conecte-os serialmente com cabos de 5m. Se você precisar ir mais longe, coloque outro PC, ou talvez um laptop, onde precisa estar e conecte-o ao primeiro PC usando algo que seja uma conexão de longo alcance, como Ethernet ou RS. -485. Se você não precisar usar nada além de USB, considere usar adaptadores Ethernet baseados em USB para conectar os PCs.

Todas as respostas estão incorretas se OP significava o link operando na velocidade de comunicação USB2.0 de alta velocidade (480 Mbit / s).

O comprimento de um link de comunicação USB é limitado pela arquitetura USB de ter cinco hubs no link. O protocolo USB requer que os dispositivos USB enviem de volta pacotes de handshake como ACK, NAK, NRDY etc. Essas respostas devem retornar ao host dentro de um tempo limite especificado, que é definido como 1,7 µs. O hardware do controlador de host configuraria um sinalizador / interrupção se a resposta não fosse recebida a tempo após as tentativas do 1-2-3, o que significaria a falha do link.

Agora, qual foi a base para essa limitação de 1,7 µs? Ele é baseado em uma viagem de ida e volta no pior caso de pacotes de handshake. Tudo é explicado nas especificações do USB 2.0, Seção 7.1.19.2. Existem três fatores:

1. Integridade do sinal físico sobre um diferencial de par trançado para cabos realisticamente fabricáveis ​​(correspondência de impedância, uniformidade de cabo, perda de sinal). Isso saiu como um limite de comprimento de cabo de 5 m por segmento. Um cabo de 5 m tem um atraso de propagação unidirecional estimado de 26 ns por especificações USB. Todos os seis cabos terão o atraso de ida e volta de cerca de 300 ns.

2. Atraso de propagação do sinal digital ao longo do caminho do repetidor do hub, que é limitado pela arquitetura sugerida a 40 bits de bit HS, que é de cerca de 80 ns por hub unidirecional. Cinco hubs terão o atraso de ida e volta de cerca de 800 ns.

3. Um dispositivo USB tem permissão para responder em 192 bits, o que é de 400 ns.

Então, o tempo total de resposta é de 1500 ns. A especificação permite alguma folga e prolonga o tempo limite para 1700 ns.

Portanto, o limite para o tempo de propagação de mídia é de 1700 ns - 400 ns = 1300 ns, ou 650 ns de uma direção. Se você puder fabricar um cabo com uma perda tão baixa quanto 650 ns de propagação de onda que possa fornecer um olho de sinal aberto que atenda ao modelo USB de ponta remota, um host com um único dispositivo USB poderá trabalhar com ele. Tomando 26 ns por 5 m, chega-se a 125 m de cabo. Este é o limite teórico máximo.

Eu adoraria ver se esse tipo de cabo pode ser feito. Pessoalmente, eu tinha um bom link sem erro com cabo de 40 pés (12 m) feito de Cat 5e. Mas isso depende da qualidade / sensibilidade dos receptores em ambas as extremidades de um link.

ADIÇÃO: A resposta acima é válida apenas para o protocolo geral de comunicação HS USB. No entanto, há outra limitação funcional no comprimento máximo do cabo em USB: está relacionado à função de desconexão de alta velocidade. A desconexão do HS no USB é baseada na ideia de que um cabo desconectado refletirá o sinal de volta, de modo que a reflexão se soma à voltagem acionada, levando à duplicação da amplitude do sinal no transmissor. Conforme projetado, o host HS envia marcadores de micro-quadros (chamados SOF) a cada 125 us. Para fins de detecção de desconexão de cabo, o pacote SOF possui um fim de pacote alongado, ~ 83 ns de comprimento (o EOP normal tem 16,6ns de comprimento).

Se o cabo USB estiver desconectado na porta do host, não há problema. Mas se um dispositivo (com sua terminação) é desconectado na extremidade de um cabo longo, a reflexão deve retornar dentro de 83 ns, a amplitude dobrará, e um comparador especial no receptor PHY registrará a condição "desconexão de HS" . Isso define o limite do cabo de ter um atraso de propagação unidirecional de 41,5 ns. Assumindo uma velocidade de propagação de 6 "por 1 ns, isso requer que o cabo tenha menos de 250" de comprimento ou cerca de 6,5 m de comprimento.

Essa limitação ocorre somente se você quiser sentir uma desconexão limpa e rápida. Com cabo mais longo, a porta do host será eventualmente desativada devido a um erro de protocolo, portanto, não há muito problema no final.

De acordo com as especificações USB , os cabos com mais de 5 metros causariam um atraso muito grande na propagação do sinal para funcionar.

Mas eu consegui construir um cabo de extensão USB passivo de 10 m / 30 pés que funcionou muito bem. Tudo o que fiz foi usar um cabo FTP Cat 5e AWG24 de 100 ohms com um par trançado para dados (D + e D-; usei o par verde) e os outros três pares trançados para potência (V + e V-; em paralelo sólido para sólido e tarja para listrar).

Eu não tive nenhum problema usando qualquer dispositivo USB através deste cabo.

Se você quiser ir além de 5 metros, use um booster .