USB ist seit 1996 ein Standard für die Stromübertragung über Kabel und den Anschluss von Geräten an Computer. Jüngste Fortschritte bei USB haben die Stromversorgung und die Datenübertragungsgeschwindigkeiten aufgrund des datenintensiven Bedarfs von Computern verbessert.
Das Verständnis der Unterschiede zwischen USB 3.2, USB 3.1 und USB 3.0 hilft dabei, Geräte und Anwendungen mit ausreichend Leistung und Datenbandbreite auszustatten. Moderne USB-Versionen bieten höhere Geschwindigkeiten, die für HD-Videostreaming erforderlich sind.
Die neueste USB 3.2-Spezifikation ermöglicht hochauflösenden Echtzeit-Datentransport mit 20 Gbit/s und macht Geräte fit für die Zukunft. Werfen wir einen Blick auf die Leistung von USB 3.0, USB 3.1 und USB 3.2.
Entwicklung von USB – USB 3.0, 3.1 und 3.2
Die USB-Standards wie USB 1.0 (Low-Speed-Modus) und USB 2.0 (Full-Speed-Modus) ermöglichten einen einfachen Zugriff auf externe Geräte mit Übertragungsraten von bis zu 60 Mbit/s.
USB 3.0, der Nachfolger von USB 2.0, markierte 2008 einen Geschwindigkeitsdurchbruch. Es übertrug Daten mit 5 Gbit/s und war energieeffizient. Die auf dieser Grundlage geleistete Arbeit von USB 3.1, das 2013 eingeführt wurde, führte zu einer Verbesserung der Stromversorgung und der Geschwindigkeit. Das aktualisierte USB-Protokoll 3.1 Gen 1 ist in zwei Versionen erhältlich und kann die 5-Gbit/s-Raten von USB 3.0 erreichen. Die verbesserte Version, USB 3.1 Gen 2, verwendet jedoch eine fortschrittlichere Kodierung für maximale Geschwindigkeiten von bis zu 10 Gbit/s.
Obwohl USB 3.1 eine deutliche Leistungssteigerung mit sich brachte, scheint die USB 3.2-Spezifikation diese mittlerweile zu übertreffen. USB 3.2 wurde 2017 eingeführt und klassifiziert USB 3.1 Gen 1 und Gen 2 als SuperSpeed USB neu. Es bietet zusätzliche Effizienz, die Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 20 Gbit/s ermöglicht. Es erfüllt zukünftige Leistungsanforderungen durch die Verdoppelung des Durchsatzes bei gleichzeitiger Minimierung des Stromverbrauchs durch zwei Verkehrskanäle.
USB 3.0 vs. USB 3.1 vs. USB 3.2: Technische Unterschiede
Sehen wir uns die verschiedenen Versionen von USB 3.0, 3.1 und 3.2 und ihre wichtigsten Spezifikationen an:
| Technische Daten | Datenübertragungsraten | Hauptmerkmale |
| USB 3.0 | Bis zu 5 Gbit/s | ● SuperSpeed USB ● Vollduplex-Datenübertragung ● Verbesserte Energieeffizienz |
| USB 3.1 Gen 1 | Bis zu 5 Gbit/s | ● Ursprüngliche USB 3.0-Spezifikation mit neuem Branding ● Dieselben Funktionen wie USB 3.0 |
| USB 3.1 Gen 2 | Bis zu 10 Gbit/s | ● SuperSpeed + Übertragungsmodus hinzugefügt ● Effizientere Datenkodierung |
| USB 3.2 Gen 1 | Bis zu 5 Gbit/s | ● Funktionsupdates für USB 3.1 Gen 1 |
| USB 3.2 Gen 2 | Bis zu 10 Gbit/s | ● Funktionsupdates für USB 3.1 Gen 2 ● 2-Lane-Betrieb ermöglicht 20 Gbit/s |
Leistungseinblicke: Vergleich von Geschwindigkeiten und Bandbreite
Schauen wir uns ihre Leistung an:
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USB 3.0
Mit Geschwindigkeiten von bis zu 5 Gbit/s unterstützt USB 3.0 die theoretische Bandbreite seines Vorgängers um fast den Faktor 10. Bei der Implementierung auf Hochleistungsspeichergeräten liegen die Geschwindigkeiten von USB 3.0 üblicherweise über 400 MB pro Sekunde. Dies ermöglicht die schnelle Übertragung großer Dateien und Videos mit hoher Bitrate. Die Effektivität wird jedoch durch Gerätebeschränkungen und zusätzlichen Aufwand beeinträchtigt. Dennoch ebnete die Geschwindigkeitssteigerung den Weg für bandbreitenintensive Peripheriegeräte.
Außerdem übertraf USB 3.1 Gen 1 unter einer neuen Namenskonvention die Datenrate von USB 3.0 mit 5 Gbit/s. Daher ist USB 3.1 Gen 1 der neue Name für USB 3.0.
Anwendungen: USB 3.0 bzw. USB 3.1 Gen 1 ist ein geeigneter USB-Standard für eingebettete Kameras , die hochauflösende Bilder und schnelle Bildraten benötigen. Sie werden häufig in der industriellen Automatisierung zur Qualitätskontrolle , für Inspektions- und Überwachungsaufgaben, für maschinelles Sehen und in der medizinischen Bildgebung eingesetzt .
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USB 3.1 Gen 2
USB 3.1 Gen 2 erhöht diese Geschwindigkeit um den Faktor zwei durch den zusätzlichen SuperSpeed+-Modus und eine Bandbreite von 10 Gbit/s. Dank der verbesserten Datenkodierungseffizienz erreicht die zweite Generation eine reale Effizienz von etwa 1 GB pro Sekunde. Dies ermöglicht die Übertragung von unverfälschtem 4K-Video und unterstützt zukünftige Gaming-Peripheriegeräte, die hohe Übertragungsgeschwindigkeiten erfordern.
Anwendungen: USB 3.1 Gen 2 SuperSpeed USB 10 Gbit/s bietet die doppelte Übertragungsrate von USB 3.0 und ist daher der perfekte Standard für hochauflösende Bilder oder High-Speed-Videoaufnahmen in eingebetteten Kameras . Sie eignen sich für Überwachung , Bildanalyse und Zielverfolgung.
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USB 3.2
USB 3.2 erweitert die Zwei-Lane-Funktionalität seiner Vorgänger und ermöglicht eine maximale Datenübertragungsrate von 20 Gbit/s. Damit verdoppelt sich die Leistung von USB 3.1 Gen 2. Zusätzliche Protokollaktualisierungen in USB 3.2 helfen zudem, Latenz und Bandbreiten-Overheads zu reduzieren. Obwohl Geräte, die diese Geschwindigkeiten voll ausnutzen können, möglicherweise noch nicht verfügbar sind, garantiert USB 3.2 die Kompatibilität mit zukünftigen Hochgeschwindigkeitsperipheriegeräten und Anwendungsfällen, die einen enormen Datendurchsatz erfordern. Es bietet einheitliche Konnektivität für Speicher und Displays.
Anwendungen: USB 3.2 oder SuperSpeed USB 20 Gbit/s eignen sich als Standard für Anwendungen, die Hochgeschwindigkeits-Bewegungsanalysen oder Bildgebungssysteme mit hohem Durchsatz erfordern. Eingebettete Kameras werden in der modernen Robotik eingesetzt, um die Integration mehrerer Sensoren sowie Echtzeitsteuerung und -feedback zu ermöglichen.
e-con Systems: Revolutionäre USB-Kameralösungen
e-con Systems hat sich als Marktführer im Bereich eingebetteter Kameras etabliert . Wir bieten eine vielfältige Auswahl an hochmodernen Kameralösungen, die dank neuester USB-Konnektivität höchste Anforderungen an die Bildgebung erfüllen.
MIPI-Kameramodule , GMSL-Kameras und USB 3.1 Gen 1-Kameras , die Standards wie USB 3.1 nutzen, um hochauflösende Videoübertragung in Echtzeit zu ermöglichen, bilden den Kern des e-con-Angebots. Unsere USB 3.1- und USB 3.2 Gen 1-Produktreihe ermöglicht die Übertragung von unverfälschtem Full HD-Video mit Geschwindigkeiten von bis zu 5 Gbit/s – ideal für Videokonferenzen und Smart Vision.
- See3CAM_CU31: Die 3MP 120dB HDR USB-Kamera auf Basis des Sony® ISX031 bietet hervorragende Bildqualität mit beeindruckender 120dB HDR-Leistung und flimmerfreier LED-Flimmerminderung (LFM) – selbst bei schwierigen Lichtverhältnissen. Diese UVC-kompatible USB-Kamera streamt Videodaten mit 3MP Auflösung und 30 fps. Die See3CAM_CU31 zeichnet im 5:4-Format auf und bietet so eine größere vertikale Abdeckung ohne Einbußen bei horizontalen Details. Mit diesen umfassenden Funktionen ist diese Kamera die ideale Lösung für verschiedene Anwendungen, darunter intelligente Transportsysteme (ITS), Grenzkontrolle und -sicherheit, Einzelhandelskioske, Parkplatzmanagement und mehr.
- See3CAM_24CUG: AR0234CS Full HD Farb- Global-Shutter-Kamera mit integrierter Firmware und UVC-Standard-Kompatibilität. Dank externer Triggerung eignet sie sich ideal für Anwendungen, die Stereovision (Synchronisierung mehrerer Kameras) erfordern. Der Global Shutter und die hohen Bildraten (Streams HD mit 120 fps und Full HD mit 60 fps) machen sie ideal für Anwendungen wie Gestenerkennung, Barcode-Scanner, Fabrikautomation und Verkehrsüberwachungssysteme..
- See3CAM_50CUG – Die Sony® Pregius IMX264 Monochrome/ Farb-USB-3.0-Kameraserie liefert präzise, verzerrungsfreie Bilder von schnell bewegten Motiven ohne Bewegungsunschärfe und mit hohem Signal-Rausch-Verhältnis. Der IMX264 CMOS-Sensor zeichnet sich durch eine große Pixelgröße von 3,45 µm aus und ermöglicht so detailreiche Bilder. Die Kamera unterstützt Global Shutter-Effizienz und ermöglicht so schnelle Bildraten von bis zu 2000 fps für benutzerdefinierte ROIs.
Abschließend
Da sich die USB-Standards ständig weiterentwickeln, um mit unserer zunehmend datengesteuerten Welt Schritt zu halten, ist die Einführung von Hochgeschwindigkeitsschnittstellen wie USB 3.1 und USB 3.2 für die Übertragung großer Informationsmengen in Echtzeit von entscheidender Bedeutung.
Bei Videostreams mit einer Auflösung von nahezu 8K und maschinellem Lernen, das Milliarden von Operationen pro Sekunde erfordert, sind Lösungen von e-con Systems wie MIPI, GMSL und USB 3.1- und USB 3.2 Gen 2-Kameras ideal, um genügend Bandbreite für die Innovationen von morgen zu nutzen.
Kontaktieren Sie e-con Systems noch heute, um zu erfahren, wie die Schnittstellen der neuesten Generation die Leistung Ihrer Anwendung steigern.
Prabu ist Chief Technology Officer und Head of Camera Products bei e-con Systems und verfügt über eine reiche Erfahrung von mehr als 15 Jahren im Bereich der eingebetteten Bildverarbeitung. Er bringt umfassende Kenntnisse in den Bereichen USB-Kameras, eingebettete Bildverarbeitungskameras, Bildverarbeitungsalgorithmen und FPGAs mit. Er hat über 50 Kameralösungen für verschiedene Bereiche wie Medizin, Industrie, Landwirtschaft, Einzelhandel, Biometrie und mehr entwickelt. Er verfügt außerdem über Fachwissen in der Gerätetreiberentwicklung und BSP-Entwicklung. Derzeit liegt der Schwerpunkt von Prabu auf der Entwicklung intelligenter Kameralösungen, die KI-basierte Anwendungen des neuen Zeitalters ermöglichen.