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Historique des normes USB de 1.0 à USB4

Historique des normes USB de 1.0 à USB4

Par Jeff Smoot, Same Sky

USB


Le terme USB est l’abréviation de Universal Serial Bus.

Un « bus » est un circuit de connexion utilisé pour transférer des données ou de l’énergie entre les composants d’un système électronique. Un bus « série » transmet les données un bit à la fois sur un seul fil. L’USB est une norme d’ingénierie qui établit les spécifications des connecteurs et des câbles utilisés pour relier les différents appareils d’un système électronique.

Dans son sens le plus simple, la norme USB permet une interconnexion et une communication de données faciles et pratiques entre les appareils. Mais elle a évolué pour faire beaucoup plus. Le développement du protocole USB, et des produits qui lui sont associés, a été motivé par le problème de la complexité des interconnexions et de la lenteur du transfert de données inhérent aux systèmes informatiques du début des années 1990. Le lancement de la norme USB en 1996 a simplifié et rationalisé le patchwork des processus d’interconnexion. Depuis lors, l’USB a été, littéralement, une histoire de dos d’âne.

Le raffinement du protocole USB et des produits basés sur celui-ci s’étend sur une période de 25 ans et continue d’évoluer. L’objectif de l’USB Implementers Forum (USB-IF), un consortium de plus de 700 entreprises supervisant la norme, a toujours été d’augmenter la vitesse de communication des données et aussi d’assurer la fourniture d’énergie.Le résultat a été une adoption plus large de la technologie informatique sur les marchés des entreprises et des ordinateurs, basée sur une configuration et un remplacement plus faciles des appareils.

Voici quelques-uns des développements spécifiques de la norme USB et du matériel qui l’accompagne au fil des années depuis son lancement initial.

Pour éviter toute confusion, nous ferons d’abord référence à la convention de dénomination d’origine avant les modifications apportées par l’USB-IF en 2013. Nous aborderons ces changements et la confusion qui les entoure tout au long de cet article.

Le paysage de l’interconnexion avant 1996

Avant le développement de l’USB, les fabricants d’ordinateurs utilisaient à la fois des ports série et parallèles, des prises, des connecteurs et des câbles propriétaires pour effectuer le transfert de données, nécessitant souvent des pilotes et des cartes dédiés.Les taux de transfert de données étaient lents, de 100 kilo-octets (ko) par seconde pour le parallèle à 450 kilobits (ko) par seconde pour le série, et la connexion des périphériques nécessitait souvent que l’ordinateur hôte soit déconnecté ou redémarré.

Le développement initial de la norme USB a commencé par l’USB-IF en 1994. Plusieurs versions de la norme (USB 0.8 et USB 0.9) ont été annoncées cette année-là comme des « pré-versions » qui n’étaient pas disponibles dans le commerce.

Une pré-version supplémentaire (USB 0.99) a été annoncée en 1995 mais à nouveau elle n’était pas disponible dans le commerce.

USB 1.0

Au début de l’année 1996, l’USB 1.0 a été lancé en tant que première version majeure de la gamme USB. Il offrait des taux de transfert de données de 1,5 mégabits par seconde (Mbps) à faible vitesse et de 12 Mbps à pleine vitesse. Il était également auto-configurable, éliminant le besoin pour l’utilisateur de modifier les paramètres de l’appareil pour l’adapter aux périphériques. L’interface pouvait également être déconnectée à chaud, de sorte que les périphériques pouvaient être changés sans redémarrer l’ordinateur hôte. Même s’il s’agissait de la première version commerciale de l’USB, elle n’était pas largement acceptée par le marché et peu d’appareils étaient disponibles pour les consommateurs.

USB 1.1

Une version révisée de la norme initiale a été publiée en 1998. Appelée USB 1.1, elle offrait le même taux de transfert de données que la version 1.0, mais pouvait également fonctionner à des vitesses plus lentes pour les appareils à faible bande passante. Il a été commercialisé comme Full Speed.Apple a adopté la nouvelle norme USB pour l’iMac G3 et a cessé d’utiliser les ports série et parallèle dans ses machines.Cette décision a ouvert la voie à une adoption plus large du protocole USB par l’industrie et à une large adoption des produits USB par les consommateurs.Les versions 1.0 et 1.1 spécifiaient l’utilisation de connecteurs standard de type A (rectangulaire) ou de type B (carré avec coins supérieurs biseautés).

Connecteurs USB physiques de type A et de type B

CUI-USB-1

USB 2.0

Au fur et à mesure que l’acceptation des PCs et de leurs divers périphériques augmentait sur le marché et que les applications devenaient plus complexes, le besoin d’une vitesse de transfert de données plus élevée devenait évident. L’USB 2.0 a été lancé en avril 2000 avec un taux de transfert de données de 480 Mbps. Cependant, les limitations du bus ont réduit ce débit à 280 Mbps. Il a été commercialisé sous le label de High Speed.

La nouvelle version pouvait également fonctionner à 12 et 1,5 Mbps pour les appareils demandant moins de bande passante.

Il offrait également une capacité plug and play pour les périphériques multimédias et de stockage ainsi que le support de sources d’alimentation utilisant des connecteurs USB jusqu’à 5 V et 500 mA.

De plus, il offrait la possibilité à deux appareils d’interagir sans avoir besoin d’un hôte USB séparé, également appelé USB On-the-Go. L’USB 2.0  est compatible avec les connecteurs USB Type A, B et C, ainsi qu’avec les connecteurs USB Mini et Micro A & B. Le lancement des connecteurs Micro A & B n’a cependant eu lieu qu’en 2007.

En 2000, les premiers lecteurs flash USB ont également été commercialisés avec jusqu’à 8 mégaoctets de capacité, favorisant l’acceptation de la norme USB. Dans le monde d’aujourd’hui, les lecteurs flash sont disponibles avec une mémoire de l’ordre du téraoctet.

USB sans fil

La norme USB sans fil (W-USB) a été annoncée en mai 2005 pour la communication réseau sans fil à courte portée avec une limite de portée de 10 mètres et une vitesse de 480 Mbps. Cette norme n’est plus utilisée.

USB Micro

Les connecteurs USB Micro ont fait leurs débuts en 2007. C’était essentiellement des versions plus petites des connecteurs USB Mini-B qui offraient des vitesses de charge et un transfert de données plus rapides que les USB mini. Les micro-connecteurs USB ont été lancés pour être utilisés dans la normalisation des connexions dans les appareils mobiles Android. En outre, il convient d’indiquer clairement que les connecteurs USB Micro sont une norme physique, qui n’est pas directement liée aux normes de communication telles que USB 1.0, 1.1 et 2.0.

USB 3.0 (désormais USB 3.2 Gen 1)

La troisième version majeure de la norme USB a pris en compte la demande continue du marché pour plus de stockage numérique et une plus grande bande passante. La norme USB 3.0 a été publiée en novembre 2008. Elle permettait des taux de transfert de données jusqu’à un maximum de 5 gigabits par seconde (Gbps), mais fonctionnait généralement à environ 3 Gbps. Cette capacité a été labellisée SuperSpeedUSB. L’USB 3.0 a doublé les quatre lignes de connexion du matériel USB 2.0 à huit et a permis le transfert bidirectionnel des données. Il reste rétro-compatible avec USB 2.0. Depuis son introduction, l’USB 3.0 a été mis à jour avec les conventions de dénomination 3.2 et est désormais techniquement appelé USB 3.2 Gen 1.

La norme USB 3.0 a également augmenté la capacité de l’alimentation à 5 V et 900 mA. Elle supporte les connecteurs physiques USB 3.0 Type A & B et USB Type C. Pour différencier les connecteurs utilisés avec 3.0, des éléments des connecteurs sont colorés en bleu.

USB 3.1 (or USB 3.2 Gen 2×1)

La version USB 3.1 était une norme provisoire identique à la 3.0, sauf qu’elle augmentait les taux de transfert de données jusqu’à 10 Gbit/s (USB 3.1 Gen 2). Comme pour l’USB 3.0, le nom de l’USB 3.1 a été mis à jour et s’appelle désormais USB 3.2 Gen 2. Avec les vitesses de transfert améliorées, cela lui a valu la désignation SuperSpeed+.Sortie en juillet 2013, la version 3.1 utilisait les mêmes connecteurs (USB A, B, Mini & Micro) que la 3.0.

En 2014, des connecteurs USB Type C ont également été annoncés. Proposé pour la première fois en 2012, le connecteur de type C fournit des signaux de données, d’affichage et d’alimentation via un seul petit connecteur également réversible. À environ un tiers de la taille du connecteur USB de type A d’origine, le type C est de forme ovale et un peu plus épais que les versions USB Mini et Micro. Il incorpore des fils et des broches supplémentaires qui ajoutent à son potentiel de données.

USB 3.2 et USB Type C

L’USB 3.2 a remplacé les normes USB 3.0/USB 3.1 et a apporté certaines modifications rétroactives à ces normes. Avec un besoin continu d’une augmentation de la vitesse comme facteur déterminant, la version USB 3.2, une autre étape intermédiaire, a été introduite en septembre 2017 et a effectivement doublé la vitesse de transfert de données à 20 Gbps (USB 3.2 Gen 2×2) en augmentant les canaux de transfert de données d’un voie unique à deux. Cela a été accompli en ajoutant des connecteurs USB de type C. L’augmentation à 20 Gbps n’est possible qu’en utilisant des câbles USB de type C qui peuvent transmettre 10 Gbps dans chaque direction sur deux paires de fils.

Clarification de la convention de terminologie USB 3.2

Nom

Vitesse Maxi

Autre Nom

Nom Précédent

USB 3.2 Gen 2×2

20 Gbps

SuperSpeed USB 20 Gbps

        USB 3.2

USB 3.2 Gen 2

10 Gbps

SuperSpeed USB 10 Gbps

        USB 3.1 Gen 2

USB 3.2 Gen 1

5 Gbps

SuperSpeed USB 5 Gbps

        USB 3.1 Gen 1 or USB 3.0

USB 4.0

L’ USB 4.0 qui a été lancé en août 2019, est basé sur le protocole Thunderbolt 3. Il offre jusqu’à 40 Gbps de transfert de données et, avec la norme Power Delivery 3.1 standard plus récente, une alimentation  jusqu’à 240 W. Thunderbolt 3 était un protocole développé par Intel en 2015 pour prendre en charge le transfert de données et de vidéos à haut débit.

La version USB 4.0 n’a pas besoin de nouveaux connecteurs et utilise les connecteurs de type C existants. Cela permet aux signaux de données et vidéo de partager efficacement les voies et d’atteindre l’utilisation maximale de la bande passante disponible, optimisant ainsi les vitesses de transfert de données. Il est également rétro-compatible (à l’aide d’adaptateurs) avec les versions USB 2.0 et 3.2, mais avec des vitesses plus faibles.

Cette nouvelle version de la norme USB offre également « Intelligent Power Delivery », permettant à un câble USB 4.0 de fournir autant de puissance qu’un appareil connecté en a besoin, jusqu’à 240 watts et 5 ampères.L’alimentation est également bidirectionnelle, ce qui signifie qu’elle peut circuler vers ou depuis l’appareil connecté.

Un mot sur les connecteurs

Comme mentionné plus haut, les différentes versions de la norme USB ont engendré une variété de connecteurs – 14 jusqu’à présent, pour être exact. Même si le facteur de forme physique et le protocole USB sont techniquement indépendants, comme discuté en profondeur dans notre autre blog, il existe une relation entre les protocoles qui fonctionnent avec des facteurs de forme particuliers. Dans cet esprit, voici un bref aperçu de certains des types les plus importants utilisés.

 

  • USB Type A: le premier et le plus connu des connecteurs USB est utilisé depuis la première publication de la norme. Il a une forme plate et rectangulaire et ne peut être inséré que dans une seule orientation.
  • USB Type B: plus petit que le Type A et de forme carrée avec des coins légèrement biseautés sur le dessus et un grand espace à l’intérieur.
  • USB Mini-B: connecteur compact à 5 broches utilisé dans les anciens téléphones portables et appareils photo numériques, largement remplacé par le Micro-B.
  • USB Micro-B: plus petit et plus plat que le Mini-B, utilisé dans de nombreux smartphones
  • USB 3.0 Type A: plat et rectangulaire similaire au Type A, mais avec des broches carrées et des composants internes bleus pour l’identification.Aussi connu sous le nom de SuperSpeed.
  • USB 3.0 Micro-B: petit, plat et rectangulaire avec deux sections distinctes.Conçu pour transporter des données et l’alimentation pour les applications SuperSpeed.
  • USB Type C: conception symétrique réversible avec forme rectangulaire et coins arrondis. C’est le connecteur USB le plus récent.

 

Facteurs de forme du connecteur physique USB  

CUI-USB-connecteurs

Décodage des conventions de la terminologie USB

Dans le but de dissiper la confusion du marché, en commençant par la norme USB 3.2, l’USB-IF a mis en œuvre une série de changements de terminologie.Les termes USB 3.0 et USB 3.1 d’origine ont été abandonnés et remplacés par un schéma à trois niveaux.

Le premier niveau était connu sous le nom d’USB 3.2 Gen 1 (anciennement USB 3.0 et USB 3.1 Gen 1). Il était initialement connu sous la marque SuperSpeed USB, avec des taux de transfert de données allant jusqu’à 5 Gbps. L’étiquette Gen fait référence à la génération et le nombre qui la suit fait référence au nombre de lignes de données. La marque la plus récente pour cela a été changée en SuperSpeed USB 5 Gbps.

Le deuxième niveau est étiqueté USB 3.2 Gen 2 (anciennement USB 3.1 Gen 2). Il a été initialement connu comme SuperSpeed 10 Gbps avec un transfert de données jusqu’à 10 Gbps. Le terme marketing reste le même.

Le troisième niveau est USB 3.2 Gen 2×2 (anciennement USB 3.2). Ce niveau était initialement appelé SuperSpeed USB 20 Gbps et ce terme reste en place. Il a des vitesses de transfert de données allant jusqu’à 20 Gbps.

L’USB-IF a également affiné la dénomination USB 4.0, en la remplaçant par USB4 avec les deux niveaux suivants :

The USB-IF has also refined the USB 4.0 naming, changing it to USB4 with the following two tiers:

  • USB4 20 Gbps (la vitesse des données correspond à son nom)
  • USB4 40 Gbps (la vitesse des données correspond à son nom)

Chacun de ces niveaux est associé à un nouveau logo à utiliser sur les produits. On espère que cela aidera à dissiper toute confusion chez les consommateurs sur le marché. Cependant, la variété des noms des normes USB continue de susciter des inquiétudes et de la confusion sur le marché, car les connecteurs sont encore souvent désignés sous l’ancien schéma de dénomination.

Ci-dessous, une ventilation des conventions de dénomination et des logos USB les plus récents

CUI-USB-logos

 

 

La pertinence continue de l’USB

La norme USB a servi à nettoyer le sac de noeux que formaient les connecteurs et câbles utilisés à l’origine pour relier les périphériques aux ordinateurs hôtes.L’évolution continue de cette norme et des appareils qui la prennent en charge a entraîné une augmentation des vitesses de données et de l’alimentation via une interface petite, peu coûteuse et facile à utiliser.

Ce qui a commencé comme un moyen de connecter des périphériques est devenu un moyen d’améliorer l’expérience utilisateur avec tous les types de produits, y compris les smartphones et autres appareils mobiles, les jeux, les jouets, les produits pour la maison intelligente et les réseaux industriels.

Les périphériques USB sont également fréquemment utilisés aujourd’hui juste pour des applications de chargeur.

Ces caractéristiques ont contribué à faire de l’USB la technologie de transfert de signal dominante utilisée dans le monde aujourd’hui, tandis que les applications de la technologie USB ne feront que croître.

Same Sky propose une gamme de connecteurs USB et de câbles USB dans divers facteurs de forme conçus pour répondre aux multiples normes USB.

Voir aussi: Ventilateur axial ou ventilateur centrifuge quelle est la différence ?

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