USB 2.0, USB 3.0 dan USB 4.0?

Universal Serial Bus (USB) dengan cepat menjadi teknologi yang diharapkan termasuk dalam perangkat keras teknologi baru. Dari pengisi daya ponsel cerdas hingga flash drive dan printer hingga koneksi komputer. Tapi apa perbedaan antara dua versi USB yang paling umum,

 USB 2.0, USB 3.0 dan USB 4.0?

 5 PERBEDAAN UTAMA ANTARA USB 2.0, USB 3.0 DAN SELANJUTNYA 

 USB 2.0 dirilis pada tahun 2000 sedangkan USB 3.0 dirilis pada tahun 2008. Dalam 8 tahun tersebut, 5 inovasi besar meningkatkan penggunaan USB 3.0. Datang pada tahun 2019, USB 4.0 akan dirilis untuk mengatasi kecepatan transfer data yang lebih tinggi.

• TINGKAT TRANSFER (KECEPATAN)

USB 2.0 memiliki kecepatan transfer 480 Megabit per detik (Mbps). Mitra USB 3.0-nya memiliki kecepatan transfer 10x, menawarkan kecepatan transfer 5 Gigabit per detik (Gbps). Baru-baru ini, USB 3.2 menawarkan kecepatan transfer 20 Gbps dan pada 2019, kita dapat mengharapkan ratifikasi USB 4.0, yang akan menawarkan 40 Gbps. Kecepatan transfer ini memungkinkan pengunggahan data lebih cepat. 

• PERUBAHAN FISIK
  

 Untuk menawarkan peningkatan kecepatan transfer, konektor USB Type-A / B untuk USB 3.0 dan lebih tinggi membutuhkan lebih banyak pin daripada USB 2.0, meningkat dari 4 menjadi 10. Untuk mengakomodasi pembaruan fisik, USB 3.0 memerlukan desain baru Konektor USB Tipe-A/B. Selain itu, kedatangan konektor USB Type-C memiliki 24 pin dan memungkinkan penyisipan terbalik

• BANDWIDTH

 USB 2.0 menawarkan komunikasi satu arah antar perangkat. Ini berarti hanya dapat menangani transfer data satu arah pada satu waktu. Dengan USB 3.0, mereka berisi dua jalur searah, memungkinkan mereka untuk mempertahankan transfer di kedua arah pada waktu yang sama. Sedangkan konektor USB-C menambahkan dua jalur data lagi dengan total empat. Ini adalah inovasi utama untuk meningkatkan waktu muat transfer data dan meningkatkan efisiensi.

• POWER
  

Saat mengirim data secara bersamaan, USB 2.0 menyediakan maksimum 500 mA saat mengisi daya perangkat. USB 3.0 menawarkan hingga 900 mA - memotong waktu pengisian hampir setengahnya saat mengirim data. Pengkategorian daya USB telah berkembang dan standar baru telah dirilis untuk pengiriman daya. Bergantung pada konektor dan jenis kabel, hingga 5A pada 20V atau 100W dapat dikirimkan ke perangkat yang memerlukan pengisian daya.

• KESESUAIAN

USB Implementers Forum (USB-IF) menyatakan bahwa revisi mereka selalu kompatibel ke belakang. Ini berarti bahwa perangkat USB 2.0 kompatibel dengan USB 3.0 - meskipun hanya pada kecepatan USB 2.0.

USB adalah standar, dan nomor dibelakang adalah versi dari USB.

  

  Misal USB 3.0 memiliki port yang sama dan kompatibel dengan USB 2.0. Tetapi 
  USB 3.0 lebih cepat untuk tranfer data.

  

  USB 3.1 keluar dengan port tipe C. Konektor USB 3.1 memiliki colokan simetris, 
  sehingga penguna tidak bingung untuk memasang.

  

  Konektor kabel akan membalik sendiri dan tidak masalah dengan colokan yang pas 
  atau tidak.

  

  Konektor USB 3.1 sama tipisnya seperti micro USB 2.0. Menganti 
  semua model konektor USB untuk perangkat mobile dengan USB tipe C 
untuk smartphone. Karena dapat dilewati arus lebih besar untuk pengisian
 baterai.

  

  Bukan ukuran konektor saja yang berbeda. Kecepatan USB 3.0 dapat mentranfer 
  5Gbps yang sekarang, dapat ditingkatkan menjadi 10Gbps dengan konektor tipe 
  C. Walau masih separuh dari kecepatan konektor buatan Intel Thunderbolt 2.0, 
  tetapi produk USB 3 dapat dibuat lebih murah.

  

  USB 3.1 tipe C memang tidak diragukan lagi untuk digunakan bagi perangkat gadget 
  atau computer. Diharapkan bulan Juli nanti akan muncul perangkat yang mendukung 
  USB 3.1 ini

  

   

  

  Fitur disain USB 3.1

  Ukuran untuk perangkat mobile tetap kecil. Mirip seperti disain USB 2.0 Micro-B. 
  Ketika dipasang akan berbunyi click, dan dapat dipasang terbalik.

  Umur konektor 10.000 kali dipasang

  Standar kabel dapat dilewati arus 3A dan konektor 5A.

   

Kemampuan display dari konektor USB 3 untuk bersaing dengan perangkat display monitor
USB 3.1 memiliki tranfer 10Gbps. Teknologi USB 3.1 walau masih dibawah kecepatan tranfer HDMI dan serat optik Thunderbolt untuk tayangan UltraHD langsung dari kabel.

Kecepatan tranfer ke perangkat sudah cepat, tapi untuk mengirim data gambar tidak akan mencukupi untuk resolusi tinggi.
Tayangan video UltraHD membutuhkan kecepatan 12Gbps, dengan 10Gbps hanya mendapatkan separuh refresh rate.
HDMI 2.0 akan ditingkatkan kecepatannya mencapai 18GBps dari model sekarang 10.2Gbps.
Thunderbolt 2 memiliki 2 versi dari 10 dan 20Gbps.
Baik HDMI dan Thunderbolt 2 memiliki dukungan untuk mengirim data besar bagi gambar video UltraHD.

Perbedaan USB 2.0 vs 3.0 dan 3.1

Power USB 2.0 sampai USB 3.1
USB 2.0 memberikan 2,5W untuk 5V/DC atau 500mA.
USB 3.0 dan USB 3.1 generasi 1 dan generasi 2 memiliki output power DC lebih besar.
USB 3,0/1 gen1 dapat memberikan arus DC sampai 900mAh
USB 3.1 gen 2 memberikan power sangat besar sampai 100W. Yang terakhir ini dapat mencapai kecepatan tranfer lebih cepat dari harddisk.

USB 1.0 dan USB 2.0
Memiliki 4 pin kabel. Bagian dalam untuk tranfer data D+ dan D-, bagian luar untuk 5V DC.
Arus maksimum 500mA.

USB 3.0
Memiliki 1 tambahan jalur yaitu 5 pin. Pin luar untuk 5V DC.
TEori arus maksimum 900mA, atau power adaptor eketernal 1500mAh. Sudah banyak digunakan, baik untuk Flashdrive, USB port di computer dan lainnya.
Pada computer diberikan tanda port berwarna biru (gamhar kiri)




Masalah USB 3.0 tidak aktif di computer desktop
Model motherboard lama di awal tahun 2010an, hanya memiliki port USB 2.0. Seperti model procesor Intel seri Gen2 pada tahun 2012 belum mendukung USB 3.0.
Pabrikan menambah chip USB 3.0 agar computer dapat memiliki USB 3.0 tambahan. Bila port tidak diaktifkan, maka port dengan logo biru akan bekerja di USB 2.0 saja.
Banyak penguna tidak tahu bagaimana mengaktifkan port USB 3.0.

Dibawah ini cara mengaktifkan USB 3.0 melalui setting BIOS xHCI. Setting ini hanya dibutuhkan untuk motherboard Intel Gen2 atau lebih rendah.




USB 3.1 Gen2
Memiliki kecepatan tranfer paling tinggi saat ini, mencapai 10Gbps, disebut juga SuperSpeed+
Arus maksimum 1,5A, 3A via 5V DC
Total ada 9 pin di USB 3.0 untuk tipe port khusus.

USB-C atau USB tipe C
Memiliki perbedaan pada konektor USB. Disebut konektor universal, bisa dipasang terbalik. Jadi pin USB berbentuk seperti oval, sedangkan port USB lama perlu dipasang dengan arah kepala konektor.

Memiliki output power 2x lebih besar dibanding USB 3.0, secara umum dapat digunakan untuk mengisi charger smartphone dengan teknologi Quick Charger.

Port USB Tipe C paling universal

Khususnya untuk pengisian charger smartphone di masa mendatang.
Karena memiliki pin untuk berkomunikasi dengan perangkat lain.



Dibawah ini perbedaan simbol di port USB Tipe-C
Simbol PD disebutkan dapat mengirim power voltase mulai dari 25W, dilanjutkan ke generasi USB PD 3.0

Tipe Port	USB standard	Kabel wire	Maksimum Power
Type A Type A	USB 2.0	default	5.0 volts, 500 mA, 2.5 watts
Type A Type A	USB 3.0 (USB 3.1 Gen1)	default	5.0V, 900mA, 4.5W
Type A Type A	USB 3.1 (USB 3.1 Gen2)	default	5.0V, 900mA, 4.5W
Type C type C	USB 2.0	default	5.0 volts, 3.000 mA, 15.0 watts
Type C type C	USB 2.0	Active Type C with USB PD	5.0 volts, 5,000 mA, 25.0 watts
Type C type C	USB 3.0 (USB 3.1 Gen1)	Active Type C with USB PD	5.0 volts, 5,000 mA, 25.0 watts
Type C type C	USB 3.1 (USB 3.1 Gen2)	Active Type C with USB PD	5.0 volts, 5,000 mA, 25.0 watts

USB tipe C dengan power fast charger dari pengembangan produsen smartphone

Disini bagian terpenting karena beberapa produsen mulai menawarkan pengisian Fast Charging dengan Amper lebih besar dari spesifikasi.
Dan disain adaptor charger mendukung pengisian 60W, untuk smartphone tertentu misalnya dapat di charger dengan 9V 2A.

Beberapa produsen smartphone mulai menawarkan pengisian cepat. Memanfaatkan standar USB PD, diatas 30W untuk pengisian baterai smartphone.

Teori, USB port hanya mengijinkan dilewati arus 5V 3A, atau tertinggi 5V 5A tipe PD.

USB PD (Power Profile) Power Delivery

Profile 1 - 5V 2A - 10W
Profile 2 -5V 2A, 12V 1.5A - 18W
Profile 3 - 5V 2A, 12V, 20V 3A - 36W Diperuntukan bagi notebook tipis
Profile 4 - 5V 2A, 12V, 20V 3A - 60W Untuk docking, hub dan notebook besar
Profile 5 - 5V 2A, 12V, 20V 5A - 100W Untuk docking, hub dan computer

Catatan - teknologi USB PD mengikuti versi dari perkembangan smartphone.

USB PD menjadi standar dari Google (Sep 2019)

Aturan lain dari Google adalah USB port harus ada. Semua smartphone baru sejak September 2020. Diminta mengunakan USB tipe C dan sistem PD (Power Delivery). Jika smartphone tersebut ingin mendapatkan sertifikasi dari Google.

Sedangkan microUSB kemungkinan sebagai opsi dari smartphone model baru.

Kebutuhan pengisian cepat hanya dapat dilakukan dengan perangkat USB tipe C. Memberikan power dari 50W atau lebih besar.
Sementara pabrikan OEM smartphone menawarkan USB tipe C, atau dikenal dengan USB Power Delivery. Tapi beberapa perangkat tidak kompatibel dengan USB PD.
Untuk itu Google menekan produsen melakukan perubahan untuk port USB tipe C dengan USB PD.

Teorinya USB PD dapat memberi power sampai 100W.
Samsung membuat properti sendiri dan pengisian sampai 45W. Masalah lain tidak kompatibel dengan USB PD.
Tahun 2019, Google meminta produsen smartphone menghentikan rancangan charger mereka sendiri kalau tidak mendukung USB PD.

USB PD 2.0 Mengunakan cara power rating antara perangkat dan sistem lebih fleksibel.
USB PD 3.0. Diberikan tweak lebih baik. Tapi aturannya sama seperti PD 2.0.
USB PD dapat berkomunikasi dengan charger, untuk memberikan output berbeda.

Pengisian baterai dengan charger USB PD memberikan power

PD Power	Current volt 5V (A)	Current volt 9V (A)	Current volt 15V (A)	Current volt 20V (A)
15W lebih rendah
15W - 27W	3A
27W - 45W	3A	3A
45W - 60W	3A	3A	3A
60W - 100W	3A	3A	3A	*

Perbedaan USB PD2.0 vs PD3.0

	USB PD2.0	USB PD3.0
Tipe konektor	Type-A, Type-B, Type-C	Type-C saja
Max. Power	100W	100W
Power Rule	hanya di USB C
Fast Role Swap (FRS)	Tidak	Aktif
Programmable Power Supply (PPS)	Tidak	Aktif
IEC-63002 Support	Tidak	Aktif
USB Type-C™ Authentication	Tidak	Aktif

Masing masing power charger dapat mengantur konfigurasi Current dan voltase sendiri.

Sebuah perangkat yang membutukan 10W, dapat berkomunikasi dengan charger dan mendapatkan power 5 x 2A.
Laptop membutuhkan pengisian 30W, dengan pengisian 15W 2A.
Google Pixel 2 dapat berkomunikasi dengan charger untuk mendapatkan pengisian Fast Charger sampai 27W.

Control chip dari adaptor
Salah satu produsen chip Power IC Renesas memberi gambarkan bagaimana cara pengisian baterai model lama dan baru.

Chip PD mengunakan pengaturan voltase yang bekerja dinamis. Dibanding teknologi lama hanya memberikan power konstan untuk satu perangkat.

Converter chip IC DC ke DC memiliki internal mosfet. Mengatur 4 voltase berbeda antara 5V, 9V, 15V dan 20V. Dengan total output 60W.
Untuk keamanan perangkat dan charger, sudah memiliki pengaman untuk overvoltase, overcurrent, dan overheating, sampai short dan Watchdog Timer.
Jika chip menditeksi voltase turun, mungkin terjadi short, adaptor charger akan memotos power.
Watchdog TImer satu fitur secara periodik memonitor pengisian arus, untuk memastikan sistem charger bekerja normal.

Kemampuan USB tipe C untuk display

	USB Type C with Optional DisplayPort 1.3	Thunderbolt 3 with 2 × DisplayPort 1.2 (a)
5.120 × 2.880 @ 60 Hz @ 24 bits	Ya	Ya
3.840 × 2.160 @ 60 Hz @ 24 bits (1 display)	Ya	Ya
3.840 × 2.160 @ 120 Hz @ 24 bits (1 display)	Ya	Ya
3.840 × 2.160 @ 60 Hz @ 24 bits (2 displays)	Ya	Ya
HDMI 2.0 with HDCP 2.2 via adapter	Ya	-

USB 3 untuk output USB display monitor tambahan
Bila tertarik mengunakan USB 3.0, beberapa perangkat dapat merubah port USB 3.0 Super Speed untuk output ke HDMI / VGA.
Secara teknik, tranfer data dari USB 3.0 cukup untuk menampilkan gambar di monitor
Misalkan, kita ingin menambah output monitor. Seperti memanfaatkan monitor TV LCD sebagai output computer. Dapat mengunakan adaptor USB Display.
Tidak hanya port USB 3.0, beberapa USB display juga mengunakan port USB tipe C.
Informasi USB Display Monitor hanya untuk referensi saja. Pastikan bila anda memang membutuhkan, pilih USB DisplayAdaptor yang terbaik, murah dan mahal tentu perbeda kualitas.

Generasi USB DisplayMonitor tipe C lebih murah karena sudah di produksi masal.

USB 3.2 Gen
Model USB 3.2 akan mendukung multi-lane.
Dengan nama SuperSpeed USB 3.2 Gen 2x2 20Gbps
Mendukung kecepatan tranfer lebih cepat dari USB 3.0, dengan 2 jalur 5Gbps atau 2 jalur yang bekerja di 10 - 20Gbps
USB 3.2 membutuhkan perangkat pendukung.
Dalam teori, walau mengunakan kabel model lama USB 3.0 tranfer. USB 3.2 tidak perlu menganti kabel dari USB 3.0, karena kompatibel tapi berbeda untuk kecepatan tranfer.

USB 3.2 juga menganti nama USB versi sebelumnya
USB 3.2 Gen 1 adalah USB 3.0 dalam pemasaran disebut SuperSpeed USB.
USB 3.2 Gen 2 mendukung 10Gbps adalah model USB untuk kecepatan 10Gbps.
USB 3.2 Gen 2x2 untuk 2 speed 10Gbps, dan hanya dibuat untuk USB tipe C. Nama pemasran menjadi SuperSpeed USB 20GBps.






USB 3.2 Gen 2x2 hampir siap dengan chip ASMedia
Kemampuan tranfer 2GB perdetik, tampil dengan chipset ASMedia.
Controller tersebut hampir siap digunakan pada Mei 2019, dan telah di pamerkan di Computex 2019.

Chip ASMedia ASM3242 terhubung dengan 4 jalur /  lanes dan disebut USB 3.2 Gen 2x2.

Membuat kecepatan tranfer hampir setara storage setara PCIe X4 dengan SSD.

Intel Coffee Lake procesor menawrakan PCIe 3.0, dapat dimanfaatkan oleh chipset USB 3. Dengan memasang chip langsung ke motherboard.
Alternatif lain mengunakan Riser card atau tambahan card. Dengan mengembalikan data dari PCIe Gen 4x4 ke chip ASM3242, terhubung ke USB 3.2 Gen 2x2, dan terakhir ke PCIe Gen3 x4.

Dibawah ini kecepatan tranfer USB 3.2 Gen 2x2. Setara 4x SSD atau sekitar 8-10 kali kecepatan harddisk.




USB 4.0
Mengadaptasi teknologi Thunderbolt 3 akan memiliki kecepatan tranfer 20 - 40Gbps

Secara resmi USB 4.0 telah digunakan Sep 2019. Sekarang Intel menyiapkan untuk kernel Linux, dan OS Linux dapat memanfaatkan USB 4.0
Untuk port, USB 4.0 dapat bekerja dengan ukuran port USB Tipe C karena dirancang untuk kecepatan tersebut.

Cypress CCG6DF dan Cypress CCG6SF USB 4.0 (Mar 2020)
Chip dual dan single output USB C, dirancang untuk computer. Digunakan untuk perangkat pada kuartal 3 tahun 2020.
Memiliki dukunga EZ-PD output, Power Delivery 3.0 sampai 100W.

Chip terintegrasi procesor ARM Cortex M0 48Mhz dengan SRAM 16KB. Membuat chip dapat di update dari Firmware.
Kecepatan tranfer USB 4 mencapai 40Gbit, mendukung output DisplayPort, dan PCIe.

USB 4 September 2021
Standar baru dari grup USB IF untuk standarisasi USB-C dengan USB4 dan USB C 240W
Dapat dilalui arus power 240W atau kecepatan tranfer 40Gbps dan minimum 20Gps.
Power terbagi dari 250W atau 60W masuk dalam USB PD (Power Delivery) dimana kabel miliki kemampuan dilewati arus lebih besar.
Tetapi power terbesar ada di voltase 48W x 5A.

Kedua standar untuk power dan kecepatan transfer tidak terkait dengan disain "sementara" sertifikasi logo USB.

Standar tersebut menghilangkan penjelasan, bagi user sebaiknya melihat fitur kabel sesuai spesifikasi yang ditentukan dibawah ini.
Tertulis standar USB C dan USB4, bagi standar dan kemampuan kabel.
USB4 40Gbps, untuk standar kecepatan tranfer 40Gbps dan minimum 20Gbps.
USB C 240W cable adalah bentuk USB C, kecepatan tranfer yang sama seperti standar USB 4 dan dapat digunakan untuk arus power 240W.
USB 240W charger (unit charger)

---