Các tiêu chuẩn của kết nối USB-C mới nhất hiện giờ ra sao

Tổ chức USB Implementers Forum đã đưa ra những quy chuẩn cho kết nối USB-C đã được cập nhật. Qua đó, tiêu chuẩn của toàn bộ kết nối USB-C đang ở phiên bản mới nhất 2.1 cùng khả năng sạc USB Power Delivery là 3.1

Phiên bản thương mại của tiêu chuẩn kết nối USB-C được phát hành từ ngày 12.08.2014. Sau đó, tháng 04/2015, Apple đã ra mắt chiếc máy tính MacBook màn hình 12″ được xem là một trong những thiết bị đầu tiên sở hữu cổng kết nối có đầy đủ các đặc tính cần thiết mà USB-C đáp ứng: gồm khả năng sạc, truyền dữ liệu, hình ảnh. Dù rằng, anh em có thể thấy một vài thiết bị trước đó như máy tính bảng Nokia N1 đã sử dụng cổng USB-C, nhưng nó chỉ có tác dụng thay thế kết nối Micro-USB chứ chưa thực sự phát huy hết khả năng.

USB-C 2.1 đang là phiên bản mới nhất dành cho cáp & kết nối

Theo tài liệu từ usb.org, kết nối và giao thức của USB-C (cable & connector revision) đã phát triển đến phiên bản 2.1. Chính vì con số này, nhiều người nhầm tưởng USB-C không phải là một giao thức tốc độ cao theo những con số 3.0, 3.1, 3.2 hay 4.

Qua đó, tiêu chuẩn kết nối và giao thức của USB-C phiên bản 2.1 sẽ chứa những giao thức truyền dữ liệu và khả năng cung cấp nguồn điện theo những phiên bản mới nhất trong từng phân mục sẽ được giới thiệu ở mục bên dưới.

USB-IF công bố USB-C Revision 2.1: PD chuẩn Extend Power Range công suất tối đa 240W
Tài liệu chi tiết cho anh em nào muốn tham khảo thêm tại đây

Đã có logo quy chuẩn chính thức từ USB Implementers Forum với những cập nhật mới nhất

Hiện tại, giao thức truyền tải dữ liệu của USB-C phiên bản mới nhất là USB4 Gen3 cho tốc độ lên đến 40 Gbps, tương đương với giao thức Thunderbolt 3/4 của Intel. Tuy vậy, những tên gọi người dùng thường thấy chỉ gói gọn là USB4.



Tổ chức USB đã thống nhất tên gọi cho những giao thức truyền dữ liệu mới nhất là USB 3.2 thay thế cho USB 3.1. Cụ thể như sau

USB 3.0 & USB 3.1 Gen 1 đổi tên thành USB 3.2 Gen 1×1 (trong thực tế tên gọi cũ vẫn phổ biến hơn)
USB 3.1 Gen 2 đổi tên thành USB 3.2 Gen 2×1 (bao gồm cả các chuẩn kết nối vật lý USB-A, microUSB)

Đối với chuẩn kết nối vật lý USB-C (cáp hai đầu giống nhau), hai tên gọi được quy chuẩn là USB 3.2 Gen 1×2 & USB 3.2 Gen 2×2. Trong đó USB 3.2 Gen 1×2 phổ biến và thường được gọi là USB 3.2 Gen 2 bởi tốc độ truyền tải dữ liệu giống nhau ở 10 Gbps.

Theo mình nghĩ, anh em chỉ cần phân biệt USB 2.0 & USB 3 cho đơn giản. Thực tế băng thông truyền dữ liệu của USB 2.0 khoảng 20 MByte/s, nhưng USB 3 thì tốc độ có thể vượt hơn 120 MByte/s là tốc độ trung bình của một chiếc HDD gắn rời.

Chi tiết hơn về USB 3

Giao thức cung cấp nguồn điện của kết nối USB-C: USB Power Delivery

Sự đa năng của USB-C nằm ở việc khả năng cung cấp nguồn điện qua lại giữa các thiết bị với nhau. Chẳng hạn, một chiếc màn hình máy tính có thể cung cấp điện đến một cổng chuyển (hub) và truyền đến laptop hoặc điện thoại.

Hiện tại, giao thức cung cấp nguồn điện của USB-C đã phát triển lên phiên bản mới nhất có tên gọi USB Power Delivery 3.1 Extended Power Range (viết tắt USB PD 3.1 EPR). Phiên bản mới cung cấp công suất tối đa thông qua cáp kết nối đạt 240W.

• USB Power Deliver 3.0: hỗ trợ sạc với các dải điện áp 5V, 9V, 12V, 15V, 20V
• USB Power Deliver 3.1 EPR: hỗ trợ mở rộng thêm các dải điện áp 28V, 36V, 48V
  

Tìm hiểu về Power Delivery: Giải pháp truyền tải điện năng công suất lên tới 100 Watt

Bên cạnh đó, tổ chức USB còn phát hành một nhánh tiêu chuẩn cung cấp nguồn điện của PD 3.0 là Programmable Power Supply (PPS). Đây là giao thức được Samsung sử dụng chủ yếu trên các dòng điện thoại hay máy tính bảng Galaxy.

Đi sâu vào kỹ thuật, giao thức USB PD PPS mở rộng dải điện áp ở mức chia tiết hơn, hỗ trợ sạc nhanh bằng cách tăng hiệu điện thế (Voltage), thay vì cường độ dòng điện (Ampere) như các thương hiệu smartphone Trung Quốc. Dải điện áp PPS hỗ trợ từ 3.3V – 21V, nhưng việc thiết bị sạc theo profile ở mức Voltage & Ampere nào là do nhà sản xuất thiết bị quyết định.

Trên tay cục sạc 45W cho Samsung Galaxy Note 10 Plus

Lấy ví dụ cho trường hợp này, một bộ sạc PPS 65W của Anker có thể không hỗ trợ công suất sạc tối đa 45W của Samsung Galaxy S22 Ultra / S20 Ultra / Note10+. Trong trường hợp này, người dùng cần chọn sạc USB PD PPS có hỗ trợ đúng profile mà Samsung tích hợp, tham chiếu theo sạc bán rời của hãng.

Các giao thức khác bên trong kết nối USB-C

Ngoài những giao thức trên, USB-C có một giao thức kết nối quan trọng khác là hình ảnh & âm thanh với tên gọi là DisplayPort. Giao thức này thuộc VESA, tổ chức phi lợi nhuận với sự tham gia từ khoảng 300 thành viên đưa ra quy chuẩn cho các thiết bị nghe nhìn, tin học. Hiện tại, tiêu chuẩn USB-C 2.1 hỗ trợ giao thức DisplayPort 2.0 cho khả năng xuất tín hiệu hình ảnh 8K@60Hz.


Trên thị trường, người dùng có thể tìm thấy những cổng chuyển đổi USB-C sang HDMI. Tuy nhiên, những sợi cáp như vậy chỉ hỗ trợ xuất hình ảnh độ phân giải 4K@30Hz, ảnh 3D hay ARC (chức năng cho phép truyền tín hiệu âm thanh theo 2 chiều). Để có thể đạt mức tín hiệu tiêu chuẩn 4K@60Hz, cáp USB-C vật lý phải kết hợp với kết nối DisplayPort. Tài liệu từ usb.org không hề đề cập đến chế độ Alt mode của HDMI.

Có thể anh em sẽ thấy một vài hub chuyển 4K@60Hz dùng cổng HDMI. Thực chất bên trong này là một con chip dùng giao thức DisplayPort đã được chuyển đổi tín hiệu bên trong để ra cổng vật lý HDMI. Một thiết bị tương tự có cách thức đưa tín hiệu tương tự là MacBook Pro 14 & 16 (2021), bên trong cổng HDMI đó là một chip chuyển đổi tín hiệu từ DisplayPort.

Cuối cùng, không thể không nhắc đến giao thức Thunderbolt 3 / Thunderbolt 4 được phát triển bởi Intel & Apple. Trong đó trademark với logo hình tia sét do Apple tạo ra nhưng đã chuyển nhượng bản quyền lại cho Intel. Trước đó, bản thân Apple tự thiết kế cổng kết nối Mini DisplayPort kích thước nhỏ hơn so với tiêu chuẩn của VESA đưa ra cho phiên bản DisplayPort đầu tiên.

Chi tiết về Thunderbolt 4

Kết nối USB-C được hình thành từ liên minh các công ty hàng đầu thế giới như HP Inc., Intel Corporation, Microsoft Corporation, Renesas, STMicroelectronics, và Texas Instruments. Trong đó không thể không nhắc đến Apple cũng là người đã đóng góp cho tiêu chuẩn này, bất chấp việc họ đã sở hữu riêng một chuẩn kết nối cho những thiết bị di động của họ. Những thiết bị sử dụng kết nối USB-C từ Apple là những chiếc máy có khả năng tính toán mạnh, cần giao thức sạc công suất vào và truyền dữ liệu nhiều như máy tính Mac (MacBook, Mac Studio, Mac Pro), iPad Air, iPad Pro…