Le guide ultime de l'USB4 : de la vitesse de 40 Gbit/s à la bande passante dynamique et à la connexion par un seul câble avec toutes les fonctionnalités
Depuis l'apparition de l'USB4, nous avons publié de nombreux articles et liens pour partager des informations pertinentes. Cependant, sa popularité est telle que le marché de l'USB4 suscite un vif intérêt. Depuis l'époque de l'USB 1.0 et son interface de transmission de données à 1,5 Mbit/s, l'USB a connu plusieurs générations. On a vu apparaître différentes spécifications telles que l'USB 1.0, l'USB 2.0 et l'USB 3.0, ainsi que des interfaces et des schémas de conception variés, notamment l'USB Type-A, l'USB Type-B et l'USB Type-C, actuellement le plus répandu. L'USB4 offre non seulement une vitesse de transmission plus rapide, mais aussi une meilleure compatibilité (rétrocompatibilité avec les versions antérieures). Il permet de connecter et de recharger plus efficacement la quasi-totalité des appareils. Si votre téléphone, votre ordinateur, votre écran, votre imprimante, etc., sont tous compatibles USB4, un simple câble USB4 suffit en théorie pour les connecter, ce qui simplifie considérablement le travail à domicile. Plus besoin d'acheter différents adaptateurs. L'USB4 contribue ainsi à diversifier et à simplifier nos modes de travail. De plus, une autre caractéristique remarquable de l'USB4 est qu'il devrait être utilisé dans les périphériques prenant en charge le calcul d'intelligence artificielle.
01 USB4 vs. USB3.2
L'USB 3.2 est une nouvelle norme publiée par l'organisation USB-IF. Elle a été présentée dès septembre 2017. D'un point de vue technique, l'USB 3.2 constitue une amélioration et un complément à l'USB 3.1. Le principal changement réside dans l'augmentation de la vitesse de transmission des données à 20 Gbit/s, l'interface conservant son architecture.Type-CL'architecture USB 4.0, établie à l'époque de l'USB 3.1, ne prend plus en charge les interfaces de type A et B. Si l'USB 4.0 et l'USB 3.2 utilisent tous deux une interface de type C, l'USB 4.0 est bien plus complexe. Il permet la transmission et la réception simultanées de données hôte à hôte, PCI Express® (PCIe®), audio/vidéo DisplayPort et USB via une même interface de type C sur une même liaison. Deux hôtes USB 4.0 peuvent échanger des paquets de données IP via un tunnel hôte à hôte. La transmission par tunnel DisplayPort et USB permet de transmettre l'audio, la vidéo, les données et l'alimentation via la même interface, ce qui est beaucoup plus rapide qu'avec l'USB 3.2. De plus, la transmission par tunnel PCIe offre une bande passante élevée, une faible latence et un débit important pour le stockage de grande capacité, l'intelligence artificielle en périphérie et d'autres applications.
L'USB4 intègre deux canaux de transmission et de réception dans une seule interface USB-C, avec un débit pouvant atteindre 20 Gbit/s et40 Gbit/sChaque canal peut atteindre un débit de données d'environ 10 Gbit/s ou 20 Gbit/s. Ces données sont cruciales pour les développeurs de puces. Ils doivent savoir qu'en mode Thunderbolt 3, le débit de données sur chaque canal de transmission et de réception est de 10,3125 Gbit/s ou 20,625 Gbit/s. En mode USB traditionnel, un seul canal de transmission/réception fonctionne à un débit de…5 Gbit/s (USB 3.0) or 10 Gbit/s (USB 3.1), tandis que les deux canaux USB3.2 fonctionnent à un débit de 10 Gbit/s.
En termes de durabilité, les composants soumis à des contraintes importantes de l'interface Type-C sont principalement le boîtier métallique externe, plus robuste et moins sujet aux dommages. Le canal de données central est protégé par un couvercle arqué, ce qui le rend difficile à endommager. Les exigences de conception indiquent que…USB Type-CElle peut supporter plus de 10 000 branchements et débranchements sans s'endommager. Sur la base de 3 branchements et débranchements par jour, l'interface USB Type-C a une durée de vie d'au moins 10 ans.
02 Déploiement accéléré de l'USB4
Après la publication officielle du protocole USB 3.2, l'organisation USB a rapidement annoncé les spécifications de l'USB 4. Contrairement aux normes précédentes telles que…USB 3.2Alors que les normes USB étaient basées sur le protocole propriétaire de l'USB, l'USB 4 abandonne les spécifications USB dans leur intégralité au profit du protocole Thunderbolt 3, entièrement divulgué par Intel. Il s'agit du changement le plus important survenu dans l'évolution de l'USB ces dernières décennies. Lors de la connexion via un connecteur USB-C, les fonctions de l'USB 4 remplacent celles de l'USB 3.2, et l'USB 2.0 peut fonctionner simultanément. L'USB 3.2 Enhanced SuperSpeed reste l'infrastructure de base pour la transmission de données USB sur le bus physique USB 4. La principale différence entre l'USB 4 et l'USB 3.2 réside dans le fait que l'USB 4 est orienté connexion. L'USB 4 est conçu avec des tunnels permettant la transmission conjointe de données provenant de plusieurs protocoles sur une seule interface physique. Ainsi, la vitesse et la capacité de l'USB 4 peuvent être partagées dynamiquement. L'USB 4 peut prendre en charge d'autres protocoles d'affichage ou la communication hôte à hôte pendant la transmission de données. De plus, l'USB 4 a augmenté la vitesse de communication de 20 Gbit/s (Gen2x2) de l'USB 3.2 à40 Gbit/s (Gen3x2)sur la même architecture à deux voies et à double simplex.
L'USB4 permet non seulement d'atteindre une vitesse USB élevée (basée sur l'USB3), mais définit également des tunnels d'affichage basés sur DisplayPort et des tunnels de chargement/stockage basés sur PCIe.
Aspect de l'affichage : Le protocole de tunnel d'affichage de l'USB4 est basé sur DisplayPort 1.4a. DP 1.4a prend lui-même en charge8 kHz à 60 Hz or 4K à 120 HzL'hôte USB 4.0 doit prendre en charge DisplayPort sur tous les ports en aval. Si vous utilisez le port USB 4.0 pour transmettre simultanément de la vidéo et des données, la bande passante sera allouée en conséquence. Ainsi, si la vidéo ne nécessite que 20 % de la bande passante pour votre moniteur 1080p (qui fait également office de hub), les 80 % restants peuvent être utilisés pour transférer des fichiers depuis un SSD externe.
Concernant les tunnels PCIe : la prise en charge du PCIe par les hôtes USB4 est optionnelle. Les concentrateurs USB4 doivent prendre en charge les tunnels PCIe et un commutateur PCIe interne doit être présent.
Une caractéristique importante de la spécification USB 4 est la possibilité d'ajuster dynamiquement la quantité de ressources disponibles lors de l'envoi de vidéo et de données via la même connexion. Supposons donc que vous ayez un maximum deUSB 4 4 40 Gbit/sIls copient des fichiers volumineux depuis un SSD externe et les affichent sur un écran 4K. Supposons que la source vidéo nécessite environ 12,5 Gbit/s. Dans ce cas, l'USB 4 allouera les 27,5 Mbit/s restants au disque de sauvegarde.
L'USB-C introduit le « mode alternatif », qui permet de transmettre des flux vidéo DisplayPort/HDMI depuis un port USB-C. Cependant, la spécification 3.x actuelle ne propose pas de méthode optimale pour la répartition des ressources. Selon Saunders, le mode alternatif DisplayPort permet de diviser précisément la bande passante entre les données USB et les données vidéo à parts égales (50/50), tandis que le mode alternatif HDMI ne permet pas l'utilisation simultanée des données USB.
L'USB4 définit une norme de 40 Gbit/s, permettant le partage dynamique de la bande passante. Un seul câble de données peut ainsi remplir plusieurs fonctions. Grâce à l'USB4, il est possible de transmettre simultanément des données PCIe et d'affichage sur une seule ligne, en plus des fonctions USB traditionnelles, et même de fournir une alimentation (via USB PD) de manière très pratique. À l'avenir, la plupart des périphériques, qu'il s'agisse de réseaux haut débit, de cartes graphiques externes, d'écrans haute définition, de périphériques de stockage haute capacité ou même de deux ordinateurs, pourront être interconnectés via une interface USB Type-C. De plus, si ces périphériques prennent en charge un hub USB4, il sera possible de connecter d'autres périphériques en série ou en parallèle, ce qui est extrêmement pratique.
Date de publication : 20 octobre 2025
