Comparación de interfaces de cable de datos comunes: USB 3 vs USB 4 vs Thunderbolt 3 vs Thunderbolt 4

Estos tipos de interfaz y puerto varían según los datos, el vídeo, la alimentación, la funcionalidad y la compatibilidad. Este artículo explorará los tipos de interfaces de cable de datos. Aclarará la diferencia entre puerto, interfaz y protocolo. Nuestro objetivo es proporcionar información suficiente para seleccionar la interfaz adecuada para la transferencia de datos.

Desarrollo de interfaces de cables de datos

Los puertos de comunicación de datos y las tecnologías de interfaz han evolucionado rápidamente desde la llegada de las computadoras. La interfaz del cable de datos comenzó con puertos serie, PS/2 y paralelos, y llegó a un conector Tipo-C avanzado compatible con todos los dispositivos. Exploremos los antecedentes de las interfaces USB y un poco de historia para comprenderlas. Cable USB interfaces.

Empresa fundadora de USB

Intel introdujo el primer USB (Bus Serie Universal) en 1995. Posteriormente, empresas como Compaq, Digital Equipment Corporation, IBM, Intel, Microsoft, NEC y Nortel colaboraron para que el USB estuviera disponible en todos los ordenadores. Estas empresas también fueron miembros fundadores del Foro de Implementadores de USB (USB-IF).

USB-IF es una organización sin fines de lucro que especifica y garantiza la implementación de procedimientos de transmisión para equipos electrónicos a nivel mundial. Su objetivo principal es estandarizar la interfaz USB para que los fabricantes de computadoras y dispositivos electrónicos adopten un enfoque de diseño homogéneo. USB-IF también gestiona programas de cumplimiento normativo y estándares de mantenimiento.

Historia del puerto USB, la interfaz y el protocolo

Desde el diseño del puerto USB-A unidireccional, el USB-IF introdujo algunos cambios en el diseño de puertos interactivos hasta la llegada del puerto Tipo-C. Es fundamental conocer la diferencia entre puerto, interfaz y protocolo para comprender el significado de la interfaz del cable de datos:

¿Qué es un puerto USB?

El puerto USB es la forma física del conector que conecta dispositivos. Su forma física ha cambiado considerablemente desde la aparición del USB-A. Veamos los detalles:

• USB-A: USB-A es el primer conector de formato USB introducido. Es un conector rectangular no reversible que se encuentra en computadoras, portátiles, televisores y otros dispositivos electrónicos. Es el formato USB más popular hasta la fecha.
• USB-C: Entre todos los puertos USB, el tipo C ha perdurado durante más de una década, principalmente gracias a su diseño minimalista y sus amplias capacidades. Podemos encontrar puertos tipo C en smartphones, tablets, portátiles, ordenadores, dispositivos IoT y cualquier dispositivo que requiera una conexión de datos o carga. Su característica más destacada es su práctico conector ovalado con diseño reversible.
• Micro-USB: Es un conector de puerto ampliamente utilizado gracias a su diseño no reversible pero asimétrico. Gracias a su parte superior redondeada y su base plana, los usuarios pueden ver fácilmente la dirección de inserción correcta.
• USB-B: El puerto USB-B es similar al USB-A en cuanto a conectividad y características. La única diferencia es su forma: es cuadrado con esquinas superiores biseladas.Los bordes biselados hacen que el conector no sea reversible.
• Mini-USB: El problema con los conectores no reversibles es que a los usuarios les resulta difícil encontrar la dirección de inserción correcta. El mini-USB tiene forma trapezoidal.

¿Qué es una interfaz USB?

Un puerto USB puede tener una forma similar, pero puede variar en cuanto a la cantidad de pines y la velocidad de comunicación. Como usuarios, es fundamental comprender las interfaces USB y sus factores diferenciadores para evitar cuellos de botella en la velocidad de comunicación entre dispositivos.

Actualmente, existen 10 interfaces USB que utilizan los diseñadores de entrada/salida. Los fabricantes las incorporan en sus dispositivos según sus necesidades. Algunas interfaces ofrecen conexión de alta velocidad, pero sus cables y puertos de datos tienen un coste de fabricación más elevado. Los dispositivos que no requieren una alta velocidad de transferencia de datos para la transmisión de energía pueden utilizar interfaces con velocidades de transferencia más bajas, pero con un coste de fabricación más bajo. A continuación, se presentan las 10 interfaces USB con sus características:

Interfaz	Fecha de lanzamiento	Velocidad máxima de transferencia de datos	Número de PIN de puerto	Características
USB 1.0	Puede 1996	12 Mbps	4	La primera especificación USB admite dispositivos de baja y máxima velocidad
USB 2.0	Abril 2000	480 Mbps	4	Mayor velocidad de transferencia de datos, compatible con dispositivos plug-and-play
USB 3.0	Noviembre de 2008	5 Gbps	9	Nuevo modo SuperSpeed ​​con mayor velocidad de transferencia de datos, nuevo diseño de conector
USB 3.1 Generación 1	Julio 2013	5 Gbps	9	También conocido como USB 3.0 SuperSpeed
USB 3.2 Generación 1	Julio 2017	5 Gbps	9	Combina USB 3.1 Gen 1 y USB 3.0 en un único estándar
USB 3.2 Generación 2	Julio 2017	10 Gbps	9	Nuevo modo SuperSpeed+ con mayor velocidad de transferencia de datos
USB 4	Marzo 2019	40 Gbps	24	Duplica la velocidad de transferencia de datos de USB 3.2 Gen 2, compatible con Thunderbolt 3
Rayo 2	Febrero 2011	20 Gbps	20	Mayor velocidad de transferencia de datos, admite dos pantallas 4K o una sola pantalla 5K
Rayo 3	Junio 2015	40 Gbps	20	Duplica la velocidad de transferencia de datos de Thunderbolt 2, admite dos pantallas 4K a 60 Hz o una sola pantalla 5K a 60 Hz
Rayo 4	Marzo 2020	40 Gbps	20	Duplica el ancho de banda PCIe mínimo, admite bases y dispositivos Thunderbolt 3

¿Qué es un protocolo USB?

El controlador activará protocolos específicos según el tipo de dispositivo conectado al puerto USB. Cada protocolo tiene sus ventajas y desventajas. Estos son algunos de los protocolos más populares que utilizan los dispositivos USB:

• Transferencia masiva, de interrupción, de control e isócrona: La transferencia masiva se activa al conectar un dispositivo de transferencia de datos USB. Es ideal para la transferencia masiva de datos, pero tiene un tiempo de respuesta bajo. Para teclados y ratones, la transferencia por interrupción proporciona un tiempo de respuesta rápido, pero tiene una baja capacidad de transferencia de datos. Los diseñadores utilizan un protocolo de control para la enumeración y configuración de dispositivos. La transferencia isócrona es el tipo más complejo de protocolo USB y permite transferir datos en tiempo real, como audio y vídeo.
• Puerto de pantalla: Es un protocolo de transmisión de video que permite la transmisión de audio. Su propósito principal es proporcionar una conexión de monitor compatible con altas resoluciones, frecuencias de actualización y profundidades de color.
• HDMI: Es un protocolo estándar para conectar dispositivos de consumo como televisores, consolas de videojuegos y reproductores de Blu-ray. Su uso más común es la transmisión de audio y vídeo.
• MHL: La abreviatura es Enlace Móvil de Alta Definición (Mobile High-Definition Link). El protocolo está disponible en smartphones y tablets para la salida de audio/video a monitores y televisores. Sin embargo, requiere un cable especial para su compatibilidad y funcionamiento.

La siguiente tabla resume todos los tipos, puertos, interfaces y protocolos USB.

Tipo de puerto USB	Forma del puerto	Interfaces disponibles	Protocolos compatibles
USB-A y USB-B		USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 Gen 1, USB 3.2 Gen 1, USB 3.2 Gen 2x2 (20 Gbps)	Transferencia masiva, Transferencia de interrupción, Transferencia de control, Transferencia isócrona
Mini-USB		USB 1.0, USB 2.0	Sin cambios importantes
Micro-USB		USB 1.0, USB 2.0, USB 3.0	Sin cambios importantes
USB-C		USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 Gen 1, USB 3.1 Gen 2, USB 3.2 Gen 1, USB 3.2 Gen 2, USB 4.0, Thunderbolt 3, Thunderbolt 4	Se agregó soporte para DisplayPort, MHL, HDMI (solo Thunderbolt 3 y Thunderbolt 4)

Características clave de la interfaz de hardware

Actualmente existen 10 interfaces USB, y el número va en aumento. Cada interfaz es retrocompatible si el cable de datos se conecta al diseño del puerto USB. Los usuarios pueden aprovechar al máximo las funciones de datos, vídeo, alimentación, soporte y otras funciones de la interfaz si conectan el puerto correcto con un cable adecuado. A continuación, se detallan las características individuales del USB:

1. Velocidad de transmisión de datos

La velocidad de transferencia de datos depende de la interfaz. Algunos puertos USB tienen velocidades de transferencia de datos limitadas en comparación con otros. Por lo tanto, encontrará una interfaz USB-A con una velocidad máxima de transferencia de datos de 10 Gbps. En cambio, un puerto Tipo-C con interfaz Thunderbolt puede alcanzar velocidades de transferencia de datos de hasta 40 Gbps. Al comprar un dispositivo electrónico y un cable de datos, asegúrese siempre de que tengan la interfaz correcta para permitir las velocidades de transferencia requeridas.

Actualmente, existen cables ópticos Thunderbolt que permiten la transferencia de datos a alta velocidad. La resistencia del conductor interno limita el rendimiento de un cable de datos. Suelen tener diámetros gruesos y longitudes cortas. Los cables ópticos Thunderbolt son ideales para transmitir datos a largas distancias, con una longitud de hasta 150 pulgadas.

2. Transmisión de video

La capacidad de transmisión de video de las interfaces USB permite a los fabricantes de computadoras portátiles, tabletas y teléfonos inteligentes utilizar el diseño de puerto USB-C pequeño en comparación con Cables DisplayPort o HDMI que requieren un conector más grande.

3. Transmisión de potencia

La capacidad de transmisión de energía del USB permite que los dispositivos reciban energía a través de un solo cable y tengan conectividad de datos. Las diferentes capacidades de transmisión de energía dependen del tipo y la capacidad del conector.Aquí están los dos puertos y su capacidad de transmisión de energía:

• USB-A: Las interfaces de cuatro (4) pines, USB 1.0 y USB 2.0, pueden alimentar dispositivos con una capacidad de transmisión de 5 W. Las interfaces USB-A con conector de nueve (9) pines, a saber, USB 3.0, USB 3.1 Gen 1, USB 3.2 Gen 1 y USB 3.2 Gen 2, pueden suministrar una potencia de 4,5 W. Considerando los requisitos de carga y alimentación de los dispositivos modernos, la capacidad de transmisión del puerto USB-A es baja.
• Tipo C: Los puertos con diseño Tipo-C pueden incluir hasta 24 pines en un solo conector. Esto permite una transmisión de datos y una capacidad de suministro de energía superiores. Un solo puerto USB Tipo-C puede suministrar hasta 100 W de potencia. La mayoría de los smartphones, tablets, portátiles, dispositivos IoT y otros dispositivos modernos están adoptando puertos Tipo-C aprovechando su versatilidad.

4. Compatibilidad del equipo

Las interfaces y puertos USB están en todas partes, ya sea en la afeitadora eléctrica, el cepillo de dientes o el espumador de leche de tu rutina matutina, o en el smartphone, el portátil, la tableta o el ordenador en cualquier momento del día. Su versatilidad y diseño estandarizado permiten a los fabricantes de electrónica usarlos en casi cualquier dispositivo.

Los jugadores que usan portátiles como estación de juego pueden usar la interfaz Thunderbolt 4 con interfaz USB-C para conectar tarjetas gráficas externas y dispositivos que requieren conexión PCIe. Las computadoras modernas comparten las líneas PCIe de la CPU o la placa base con el puerto para una rápida transferencia de datos. Los usuarios pueden ajustar el número de líneas que utiliza el puerto mediante la configuración de la BIOS. El puerto USB-C ha abierto nuevos horizontes a la innovación de diseñadores y fabricantes.

5. Escalabilidad de funciones

Las conexiones USB han superado a todos los demás medios de comunicación. Televisores, sistemas de audio, dispositivos de almacenamiento, tarjetas gráficas, monitores, teclados, ratones, cámaras web y otros dispositivos pueden usar USB para transmitir energía, video, audio o datos. Los smartphones están adoptando rápidamente el puerto USB-C, e incluso el iPhone se está cambiando a este puerto debido a su uso generalizado y diseño estandarizado, que reduce el desperdicio.

Escenarios de uso

Los dispositivos electrónicos recargables y alimentados ahora utilizan puertos USB en su diseño. La tecnología que surgió de las computadoras ahora se encuentra en dispositivos de aseo personal, electrodomésticos, equipos médicos, televisores, altavoces y más. Las posibilidades de uso de una interfaz que admite la transmisión de energía, video, audio y datos son prácticamente ilimitadas.A continuación se muestran algunos dispositivos que utilizan diferentes interfaces para su funcionamiento:

Usos del USB A

• Teclado y ratón
• Impresoras o escáneres
• Cable USB A macho a macho para disco duro externo
• unidad flash USB
• Cargar un teléfono inteligente mediante un cargador USB
• dispositivos médicos

Usos de USB-C

• Portátil a monitor
• Teléfono inteligente a un televisor
• Disco duro externo a una computadora
• Cómo cargar una computadora portátil con un cargador USB-C
• Usar una tarjeta gráfica externa con una computadora portátil

Usos del USB 4

• Cómo conectar una computadora portátil a un monitor de alta resolución
• Cómo conectar un dispositivo de almacenamiento externo a una computadora
• Usar una tarjeta gráfica externa con una computadora portátil
• Cómo conectar una computadora portátil a un monitor, teclado, mouse y otros dispositivos

Usos de Thunderbolt 3 o 4

• Cómo conectar una computadora portátil a un monitor de alta resolución
• Cómo conectar un dispositivo de almacenamiento externo a una computadora
• Usar una tarjeta gráfica externa con una computadora portátil
• Cómo conectar una computadora portátil a un monitor, teclado, mouse y otros dispositivos
• Conexión de varios dispositivos a una computadora portátil mediante una conexión en cadena

Resumen

Cada puerto, interfaz y protocolo USB tiene usos únicos y comunes. Como usuarios, debemos ser inteligentes al comprar un dispositivo o cable de datos USB. El dispositivo debe ser compatible con la última tecnología y ofrecer una interfaz/puerto adecuado para un rendimiento óptimo. Tras analizar todos los tipos, podemos resumir los siguientes puertos e interfaces:

• USB-C: Es el formato de puerto USB más duradero. Gracias a su diseño reversible, este tipo de puerto se usa más allá de las computadoras. Dispositivos IoT, tabletas, smartphones y electrodomésticos pueden aprovechar su diseño de puerto pequeño y su capacidad de suministro de energía de 100 W. Su compatibilidad con la interfaz Thunderbolt 4 le permite transmitir datos a 40 Gbps.
• USB-A: El diseño de puerto más antiguo y pionero fue el USB-A. Gracias a su diseño simple, su coste de fabricación es bajo. Es el diseño de puerto más económico, con compatibilidad con transferencias de datos de hasta 10 Gbps y suministro de energía de 4,5 W.
• USB 4: Es la interfaz más reciente para la transferencia de datos USB. Con un conector tipo C de 24 pines, ofrece 20 Gbps y 100 W de potencia.
• Thunderbolt 3 y 4: Thunderbolt es el favorito de todos, principalmente por su capacidad para transmitir video, audio, alimentación y datos. Ofrece 100 W de potencia y es compatible con los protocolos de visualización más recientes, como HDMI, DisplayPort y MHL. Los usuarios pueden aumentar la resolución de pantalla a 4K a 120 Hz, configurar dos pantallas a 4K a 60 Hz o una sola pantalla a 8K a 60 Hz.

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Preguntas frecuentes

1. ¿La interfaz USB C es reversible?

Sí, el puerto USB-C o Tipo-C es un conector reversible lanzado en 2014. Desde entonces, ha sido la máxima prioridad para cualquier dispositivo electrónico. Existen numerosas interfaces para los tipos USB-C. Puede empezar con una velocidad de transferencia de datos de 20 Gbps hasta 40 Gbps con un conector de 20 o 24 pines. El nuevo protocolo Thunderbolt 4 del puerto USB-C admite transmisión de vídeo, audio, datos y alimentación. Puede alcanzar una potencia de 100 W a través de su puerto.

2. Al utilizar una conexión USB C o Thunderbolt 3, ¿es posible transferir datos y cargar al mismo tiempo?

Sí, ambas conexiones son compatibles con USB PD (Power Delivery). Permiten transferir datos y cargar simultáneamente el dispositivo conectado. Sin embargo, necesitará un cable compatible con el número correcto de pines para garantizar la conectividad. La conexión Thunderbolt 3 USB-C ofrece 100 W de potencia y una velocidad de transferencia de datos de 40 Gbps.

3. ¿Cuál es la tasa de transferencia máxima de USB 4?

USB4 es la interfaz más reciente estandarizada por USB-IF. Es una interfaz de conexión rápida, fiable y versátil con una velocidad de transferencia máxima de 40 Gbps. Es importante tener en cuenta que USB 4 es una interfaz y requiere un conector USB-C de 24 pines para ofrecer una transferencia de datos tan rápida. Asegúrese de elegir un cable de alta gama como el CABLETIME Cable USB4 para alcanzar la máxima velocidad.

4. ¿Qué velocidad puede alcanzar el USB C en términos de transferencia de datos?

El puerto USB-C es el diseño de puerto más utilizado para la transmisión de video, audio, datos y energía. La interfaz más reciente en diseño USB-C es Thunderbolt 4. Con Thunderbolt 4, los usuarios pueden alcanzar una velocidad de transferencia de datos de 40 Gbps. Solo necesita un cable de datos preciso con un conector de 24 pines.

5. ¿El cargador USB C es compatible con todos los dispositivos de carga USB?

Sí, cualquier cargador USB-C puede cargar un dispositivo con puerto Tipo-C. Sin embargo, una laptop puede requerir 100 W de potencia de carga, mientras que un tensiómetro puede requerir solo 3,5 W. Existen estándares de carga como QC, AFC, SCP, etc., para diferentes smartphones. Asegúrate de que el cargador que compres sea de marca y no una imitación.