USB-C - Leteng AS

USB-C: Genial kontakt eller kilde til hodebry?

Det er lett å se på USB-C akkurat slik den markedsføres: en løsning hvor kontakt og kabler støtter alle muligheter og protokoller. Det er i hvert fall slik jeg tror mange sluttbrukere ser på den. For oss som jobber profesjonelt med dette, er USB-C både en standard med mange muligheter og en kilde til utfordringer og grå hår. Slik har det alltid vært med nye ting!

Fra og med desember 2024 er USB-C, gjennom et EU-direktiv, obligatorisk ladeport på alle «små dingser» og fra 2026 gjelder dette også bærbare PC-er. Dette tror jeg fører til økt popularitet og at det blir den foretrukne tilkobling for presentasjon. At én kabel kan levere video, erstatte alle de ni USB-tilkoblingene for kamera og lyd, mulighet for nettverk, men også lade er genialt. Derfor er det viktig å ha oversikt på dette, og denne artikkelen kan sees på som en teknisk gjennomgang ispedd noen tanker jeg tror kan være lurt å ha i bakhodet ved planlegging av installasjon.

Kontakt og pinner

Første tips: tenk på USB-C som en kontakt-standard framfor nok en USB-kontakt. Tidligere har vi forholdt oss til at HDMI handler om video og USB er data, men med USB-C er det litt som nettverk; det er en transportmåte for flere ting.

Selve pluggen har liten kontaktflate og stikker langt ut så den er dessverre utsatt for slitasje og kan brekke. Det finnes kabler som har vesentlig bedre feste slik at de ikke løsner så lett, og det finnes løsninger for å skru den fast. Slitasje på porten i PC-en er det dessverre lite å få gjort noe med og akkurat dette kan være en utfordring som gjør at HDMI kan være foretrukne tilkobling i noen sammenhenger.

24 pinner

USB-C består av 24 kontaktpunkter fordelt over 2 rader og disse vil tilpasses uavhengig hvilken vei den settes inn. Det er samme hvilken ende som kobles til og hvilken vei pluggen settes inn, i hvert fall for passive kabler.

AiC USBC

USB-data

Jeg pleier å snakke om «USB-data» når gjelder tilkobling av webkamera, harddisk eller lydinterface. Da unngår jeg at dette misforstås med overføring av video til en monitor, som ofte foregår med DisplayPort via «Alt mode».

USB 2.0

USB 2.0 (480 Mpbs) er som hovedregel alltid tilgjengelig i kabler og tilkoblinger. De to midterste pinnene D+/D- er reservert for dette og enten de øverste eller nederste brukes avhengig av hvilen vei kontakten står. Strøm håndteres av pinnene merket VBUS, og hvis det kun er USB 2 0 tilkoblet er det standard strøm på 5V opp til 1A som hentes ut.

USB 3 bruker duplex dataoverføring (data begge veier) og trenger derfor 2 linker. Da brukes to av de fire høyhastighets-linkene sammen med VBUS for strøm. Etter flere runder med navneendringer er det nå et salig kaos av betegnelser på USB 3. Det er en kombinasjon av offisielle navn som har endret seg gjennom årene og navn vi bruker i hverdagen av gammel vane. De aktuelle betegnelsene og formater kan du se i tabellen under.

Nytt navn	USB 2.0	USB 5 Gbps	USB 10 Gbps	USB 20 Gbps	USB 40 Gbps
Gammelt navn	USB 2.0	USB 3.0	USB 3.1	USB 3.2
		USB 3.2 Gen 1	USB 3.2 Gen 2	USB 3.2 Gen 2x2
		USB 3.1 Gen 1	USB 3.1 Gen 2
Markedsnavn	High Speed	SuperSpeed	SuperSpeed +	SuperSpeed ++	USB4
Overføringskapasitet	480 Mbit/s	5 Gbps	10 Gbps	20 Gbps	40 Gbps
Kontakt	USB A / B	USB A / B / C	USB A / B / C	USB C	USB C
Strøm 5V	100mA	900mA	900mA	900mA
Strøm PD			48 5A (hvis USB-C)	48V 5A	48V 5A

Med USB 4 er det mulig å overføre 20 og 40 Gbps. Dette er en helt ny versjon av USB som er bakoverkompatibel, men som også gir mulighet for PCIe og for å multiplekse DisplayPort-signalet over en felles link. USB4 er tilsynelatende likt som Thunderbolt 4 men har ikke de samme kravene om bl.a. minimum overføringskapasitet. USB 3.2 gen 2x2, USB 4 og Thunderbolt 4 bruker kun USB-C som kontaktstandard.

Strøm og «Power delivery»

USB har alltid hatt mulighet til å levere 5V opp til 1A til enheter som webkamera, harddisk eller lading av telefoner. Dette kalles ofte «bus-strøm». USB-C kan i tillegg levere vesentlig mer strøm og dette kalles Power Delivery eller forkortet PD. Det kan leveres mellom 9 og 48V opptil 5A, altså opp til 240W! De fleste bærbare PC-er med 14`` monitorer klarer seg med 60W så dette er det mest vanlige. Behovet for strøm og hvilken vei dette skal gå kommuniseres automatisk mellom enhetene slik at det ikke er noen fare for å koble dette feil.

Tidligere har vi hatt A- og B-kontakter for USB for å bestemme hva som skal være source og sink men også definere hvilken vei strøm går. Med USB-C kan PD foregå begge veier. En port på en PC kan motta strøm fra en lader men også lade en telefon, gi strøm til en mindre monitor (samtidig som den sender video) og en iPAD kan f.eks. lade en telefon. Dette kalles «dual role» og gjør at enhetene kan, avhengig av hva de kobles sammen med, sende eller motta strøm.

For å overføre mer enn 3A kreves det kabler som har en chip kalt E-mark (Electronically marked). Dette sikrer at kabelen som brukes håndtere strømmengden ved f.eks. 100W lading. Hvis du f.eks. bruker en kabel uten E-mark vil denne fint lade en PC som trenger 60W mens en større maskin som har behov for 96W ikke får nok strøm til å lade. PD er kun mulig når det er USB-C-kontakt i begge ender.

Siden det er flere ting som foregår samtidig så vær OBS på at hvis PD «reforhandles» eller faller bort, kan hele forbindelsen brytes et kort øyeblikk. Årsaken til dette kan f.eks. vær om én USB-C-lader deles mellom flere docking-stasjoner og en av enhetene kobles fra eller til. USB-C-ladere har et totalbudsjett som ikke nødvendigvis kan fordeles likt over antall porter. Sjekk at du faktisk kan få 60W ut på to av portene samtidig selv om total kapasitet er 120W.

USB C fra Kramer

Alt mode

USB-C har fire høyhastighets-linkexr (merket turkis) som kan brukes på flere måter. Dette er «alt mode» eller alternative modus og funksjonalitet kommuniseres automatisk mellom enhetene.

Alt Mode

De fire modusene er: DisplayPort, Thunderbolt, HDMI og MHL. Husk at USB 2 alltid har sine egne pinner og jobber derfor helt uavhengig. Egentlig kan man si at USB 3.2 gen 2, som bruker alle 4 linker, også er en «alt mode» og det samme med USB 4, som er likt som Thunderbolt. Per i dag er nok den vanligste utgaven av «alt mode» enten DisplayPort alene (evt. aktiv adapter med overgang til HDMI) eller i kombinasjon med USB 3.1 (docking-stasjoner).

DisplayPort bruker «lanes» for å overføre video (og lyd) og 2 eller 4 av høyhastighets-linkene på USB-C benyttes til dette. Med DisplayPort versjon 1.2 er det mulig å overføre 2.7 Gbps per lane og med 1.3 og 1.4 er det 8.1 Gbps. Versjon 1.4 har i tillegg mulighet til å komprimere data (DSC) som gjør det mulig å overføre enda mer.

Ved bruk av alle 4 linker, altså når det kun er DisplayPort over USB-C-kontakten er det mulig å vise 4K60 4:4:4 (eller høyere oppløsning) med alle versjoner. Videokortet på PC-en må da støtte dette.

USB 3

Når DisplayPort og USB 3.1 overføres samtidig bruker de to linker hver og dermed begrenses båndbredden for DisplayPort. Med DisplayPort versjon 1.2, 1.3 og 1.4 er det da ikke nok til 4K60, men f.eks. 4K30 eller 4K60 4:2:0. Med DisplayPort versjon 1.4 kan DSC brukes og da går det fint med 4K60 4:4:4, til og med på 2 monitorer. Det som gjør sistnevnte mulig er MST (Multi Stream Transport). Dette gjør at signalet fordeles over flere skjermer og gir «utvidet skrivebord». Det er dette som brukes i splittere og docking-stasjoner.

Docking som ikke støtter 1.4 vil kanskje ha mulighet til å velge enten 4K60 og USB 2.0 eller 4K30 og USB 3.1 i oppsettet. Dongler/adaptere med en videoutgang og USB-C til HDMI-kabler kan ta i bruk alle 4 linkene og derfor vise 4K60 selv om videokortet kun støtter f.eks. DP 1.2.

HDMI er basert på en annen overføringsmetode (TMDS) enn DisplayPort og trenger alltid 4 linker. Derfor er det ikke mulig å overføre USB 3.1 samtidig. Det er mer vanlig DisplayPort konverteres aktivt til HDMI i en dongle eller en kabel.

Thunderbolt bruker 4 linker på samme måte som USB4, og multiplekser DisplayPort og PCIe (PCI ekspress) i samme strøm.

MHL er en løsning for å overføre video fra enheter som telefoner o.l. men er omtrent ikke i bruk lenger. Enheter som iPAD, Nintendo Switch bruker i Alt mode med DP.

Adaptere eller dongler for f.eks. nettver, lyd eller en SD-kort-leser bruker USB-data og vi ha samme funksjon om de hadde brukt en standard A-plugg. De bruker derfor ikke «alt mode».

Kabler og «extendere»

Jeg har en historie om USB-C-kabler som både viser at det er forskjell på kabler og hvor viktig det er med kunnskap (og viss evne til å resonere). Kort forklart koblet jeg opp en SSD som har mulighet til å overføre mye data kjapt over USB-C. I esken fulgte det med en kort kabel men jeg siden jeg trengte en lenger tok jeg kabelen som følger med en Macbook Pro. Resultatet var en veldig lav overføringshastighet, og det var ikke før jeg tilfeldigvis testet med den originale kabelen til harddisken at lyset gikk opp for meg: kabelen som følger med Macbook Pro støtter kun USB 2.0 i tillegg til Power Delivery. Den er primært en ladekabel, ikke en Full feature. Dette illustrerer godt utfordringen med kabler og USB-C: de fleste ser kun USB-C-pluggen. Og i dette tilfellet fungerte jo harddisken, men bare ikke som forventet.

Porter

En USB-C-port kan ha forskjellige egenskaper. En USB-C port på en lader sier seg selv kun er ment for lading av enheter, men på en PC kan dette være mer uklart. Enkelte miniPC-er (NUC) kan for eksempel ha USB-C-porter foran og bak med forskjellige funksjoner. På framsiden kan USB-C-porten kun håndtere USB- data, men ikke video. Porter på baksiden kan derimot brukes til begge deler.

Dock

En docking-stasjon blir ofte forbundet med bruk på skrivebordet, men med USB-C er dette like aktuelt å bruke i møterommet, på en talerstol i et auditorium eller lignende. Det er jo genialt å få tilkobling for video og lading, men også tilgang til kamera for videokonferanse og kablet nettverk. Alt i samme tilkobling.

En switch med HDMI og USB-C inn, en HDBT-sender med USB-C inn eller en encoder for AVIP er også i prinsippet en dock, og vi ser mer av dette i AV-installasjoner.

Det er tre typer docking-stasjoner: to av disse er basert på «alt mode» og har nesten lik funksjonalitet og èn bruker kun USB-data

De to som er basert på «alt mode» bruker utelukkende USB-C som tilkobling, enten med fast kabel eller med tilkobling. Siden disse metodene sender USB-data og DP parallelt inn i «docken», må USB-C-kabelen være «full feature». Den må også støtte ønsket kapasitet for lading (PD). Hvis det er flere skjermutganger er det DisplayPort MST (Multi Stream Transport) som brukes. MST deler båndbredden på 2-3 monitorer. Dette støttes ikke av Apple og de vil kune vise èn ekstern skjerm hvis de kobles til en MST-dock.

En Thunderbolt-dock vil fungere på samme måte men USB-data og DP ligger da i samme strøm inn og kapasitet på docken kan være høyere. Thunderbolt gir også Macbook mulighet for flere skjermer, uten å bruke flere porter på maskinen.

DisplayLink er en proprietær løsning hvor alt går over USB-data og fungerer like bra med USB-A tilkoblet PC-en eller MAC-en. Windows-brukere vil sannsynligvis ikke merke forskjell på en «dock» som bruker «alt mode» eller DisplayLink siden driver leveres med Windows. MAC-brukere må derimot installere en driver for at dette skal virke. Hvis de ikke gjør dette, vil de kun se en USB-data-dock. Dessverre er ofte docker basert på DisplayLink dårlig merket. Ekelte docker som tre utganger bruker en kombinasjon av DisplayLink (for to monitorer) og «Alt mode» på den tredje.

Nettverk og lyd på alle typer docker et utelukkende basert på USB-data. En liten ting å huske på er at hvis du bruker en dock med lyd ut, og som også er tilkoblet videokonferanseutstyr, så vil du fort ende opp med tre lydutganger: monitor (via f.eks. HDMI), internt lydkort i docken og lydutgang til videokonferanse.