A Tecnologia USB 3.0

Introdução

A tecnologia USB (Universal Serial Bus) é sinônima de comodidade e agilidade, afinal, é um padrão que permite a interconexão de dispositivos dos mais variados tipos. No entanto, cada vez mais surgem no mercado aparelhos que geram grandes volumes de dados e que, consequentemente, necessitam de maior velocidade na transmissão destes. É neste ponto que entra em cena o padrão USB 3.0 (também chamado de SuperSpeed USB), cujas principais características serão mostradas a seguir.

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Por que o USB 3.0 foi criado?

A tecnologia USB surgiu no ano de 1994 e, desde então, foi passando por várias revisões. As mais populares são as versões 1.1 e 2.0, sendo esta última ainda bastante utilizada. A primeira é capaz de alcançar, no máximo, taxas de transmissão de 12 Mb/s (megabits por segundo), enquanto que a segunda pode oferecer até 480 Mb/s.

Como se percebe, o USB 2.0 consegue ser bem rápido, afinal, 480 Mb/s correspondem a cerca de 60 megabytes por segundo. No entanto, acredite, a evolução da tecnologia está fazendo que velocidades muito maiores sejam necessárias.

Não é difícil entender o porquê: o número de conexões à internet de alta velocidade cresce rapidamente, o que faz com que as pessoas queiram consumir, por exemplo, vídeos, músicas, fotos e jogos em alta definição. Some a isso ao fato de ser cada vez mais comum o surgimento de dispositivos como smartphones e câmeras digitais que atendem a essas necessidades. A consequência não poderia ser outra: grandes volumes de dados nas mãos de um número cada vez maior de pessoas.

Com suas especificações finais anunciadas em novembro de 2008, o USB 3.0 surge para dar conta dessa e da demanda que está por surgir. É isso ou é perder espaço para tecnologias como o FireWire, por exemplo. Para isso, a novidade tem como principal característica a capacidade de oferecer taxas de transferência de dados de até 4,8 Gb/s (gigabits por segundo). Mas não é só isso...

O que é USB 3.0

Como você viu no tópico acima, o USB 3.0 surgiu porque o padrão precisou evoluir para atender novas necessidades. Mas, no que consiste exatamente esta evolução? O que o USB 3.0 tem de diferente do USB 2.0? A principal característica você já sabe: a velocidade de até 4,8 Gb/s, que corresponde a cerca de 600 megabytes por segundo, dez vezes mais que a velocidade do USB 2.0. Nada mal, não?

 
Símbolo para dispositivos USB 3.0

Mas o USB 3.0 também se destaca pelo fator alimentação elétrica: o USB 2.0 fornece até 500 mil ampères, enquanto que o novo padrão pode suportar 900 mil ampères. Isso significa que as portas USB 3.0 podem alimentar dispositivos que consomem mais energia.

É claro que o USB 3.0 possui as características que fizeram as versões anteriores tão bem aceitas, como Plug and Play(plugar e usar), possibilidade de conexão de mais de um dispositivo na mesma porta, hot-swappable (capacidade de conectar e desconectar dispositivos sem a necessidade de desligá-los) e compatibilidade com dispositivos nos padrões anteriores.

Conectores USB 3.0

Outro aspecto no qual o padrão USB 3.0 difere do 2.0 diz respeito ao conector. Os conectores de ambos são parecidos, na verdade, mas não são iguais.

Conector USB 3.0 A

Como você verá mais adiante, os cabos da tecnologia USB 3.0 são compostos por nove fios, enquanto que os cabos USB 2.0 utilizam apenas 4. Isso acontece para que o padrão novo possa suportar maiores taxas de transmissão de dados. Assim, os conectores do USB 3.0 possuem contatos para esses fios adicionais na parte do fundo. Caso um dispositivo USB 2.0 seja utilizado, este usará apenas os contatos da parte frontal do conector. As imagens a seguir mostram um conector USB 3.0 do tipo A:

 
Estrutura interna de um conector USB 3.0 A - Baseado em imagem da USB.org

 
Conector USB 3.0 A - imagem por USB.org

Você deve ter percebido que é possível conectar dispositivos USB 2.0 ou 1.1 em portas USB 3.0. Este último é compatível com as versões anteriores. Fabricantes também podem fazer dispositivos USB 3.0 compatíveis com o padrão 2.0, mas neste caso a velocidade será a deste último. E é claro: se você vai interconectar dois dispositivos por USB 3.0, o cabo precisa ser deste padrão.

Conector USB 3.0 B

Tal como acontece na versão anterior, o USB 3.0 também conta com conectores diferenciados para se adequar a determinados dispositivos. Um deles é o conector do tipo B, utilizado em aparelhos de porte maior, como impressoras ou scanners, por exemplo.

Em relação ao tipo B do padrão USB 2.0, a porta USB 3.0 possui uma área de contatos adicional na parte superior. Isso significa que nela podem ser conectados tantos dispositivos  USB 2.0 (que aproveitam só a parte inferior) quanto USB 3.0. No entanto, dispositivos 3.0 não poderão ser conectados em portas B 2.0:

 
Conector USB 3.0 B - imagem por USB.org

Micro-USB 3.0

O conector micro-USB, utilizado em smartphones, por exemplo, também sofreu modificações: no padrão USB 3.0 - com nome de micro-USB B -, passou a contar com uma área de contatos adicional na lateral, o que de certa forma diminui a sua praticidade, mas foi a solução encontrada para dar conta dos contatos adicionais:

 
Conector micro-USB 3.0 B - imagem por USB.org

Para facilitar a diferenciação, fabricantes estão adotando a cor azul na parte interna dos conectores USB 3.0 e, algumas vezes, nos cabos destes. Note, no entanto, que é essa não é uma regra obrigatória, portanto, é sempre conveniente prestar atenção nas especificações do produto antes de adquiri-los.

Sobre o funcionamento do USB 3.0

Como você já sabe, cabos USB 3.0 trabalham com 9 fios, enquanto que o padrão anterior utiliza 4: VBus (VCC), D+, D- e GND. O primeiro é o responsável pela alimentação elétrica, o segundo e o terceiro são utilizados na transmissão de dados, enquanto que o quarto atua como "fio terra".

No padrão USB 3.0, a necessidade de transmissão de dados em alta velocidade fez com que, no início, fosse considerado o uso de fibra óptica para este fim, mas tal característica tornaria a tecnologia cara e de fabricação mais complexa. A solução encontrada para dar viabilidade ao padrão foi a adoção de mais fios. Além daqueles utilizados no USB 2.0, há também os seguintes: StdA_SSRX- e StdA_SSRX+ para recebimento de dados, StdA_SSTX- e StdA_SSTX+ para envio, e GND_DRAIN como “fio terra” para o sinal.

O conector USB 3.0 B pode contar ainda com uma variação (USB 3.0 B Powered) que utiliza um contato a mais para alimentação elétrica e outro associado a este que serve como "fio terra", permitindo o fornecimento de até 1000 mil amperes a um dispositivo.

Quanto ao tamanho dos cabos, não há um limite definido, no entanto, testes efetuados por algumas entidades especialistas (como a empresa Cable Wholesale) recomendam, no máximo, até 3 metros para total aproveitamento da tecnologia, mas esta medida pode variar de acordo com as técnicas empregadas na fabricação.

No que se refere à transmissão de dados em si, o USB 3.0 faz esse trabalho de maneira bidirecional, ou seja, entre dispositivos conectados, é possível o envio e o recebimento simultâneo de dados. No USB 2.0, é possível apenas um tipo de atividade por vez.

O USB 3.0 também consegue ser mais eficiente no controle do consumo de energia. Para isso, o host, isto é, a máquina na qual os dispositivos são conectados, se comunica com os aparelhos de maneira assíncrona, aguardando estes indicar a necessidade de transmissão de dados. No USB 2.0, há uma espécie de "pesquisa contínua", onde o host necessita enviar sinais constantemente para saber qual deles necessita trafegar informações.

Ainda no se que se refere ao consumo de energia, tanto o host quanto os dispositivos conectados podem entrar em um estado de economia em momentos de ociosidade. Além disso, no USB 2.0, os dados transmitidos acabam indo do host para todos os dispositivos conectados. No USB 3.0, essa comunicação ocorre somente com o dispositivo de destino.

Finalizando

O USB 3.0 veio para substituir o padrão anterior? Pode até ser que isso aconteça em um futuro próximo, mas no momento a resposta é: não. Isso porque ainda há uma série de dispositivos que são bem atendidos pela tecnologia USB 2.0, tanto que, pelo menos nesta fase inicial, será comum encontrar laptops e placas-mãe, por exemplo, que oferecem portas nos dois padrões.