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「USB3.2」従来の2倍となる最大20Gbpsのデータ転送速度を実現のご紹介

「USB3.2」従来の2倍となる最大20Gbpsのデータ転送速度を実現のご紹介 Apple
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「USB3.2」従来の2倍となる最大20Gbpsのデータ転送速度を実現のご紹介

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今回は、「USB3.2」従来の2倍となる最大20Gbpsのデータ転送速度を実現をご紹介します。

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「USB3.2」従来の2倍となる最大20Gbpsのデータ転送速度を実現

USB2では最新のUSBType-C(USB-C)コネクタ及び同ケーブルを用いて、USB3.2対応機器同士の接続において従来の2倍となる最大20Gbpsのデータ転送速度を実現します。
USBI-Cコネクタ及びUSB-Cケーブルが(リバーシブルな接続をサポートするために)高速伝送レーンを2系統有していることを利用し、2レーンのUSB3 Gen.2(最大10Gbps)を束ねて扱うことで最大20Gbpsの伝送を可能とします。

Thunderbolt 2でも最大10Gbpsx2レーンのインターフェイスを実現
同様のアプローチはかつてThunderbolt 2で用いられていました。もともとサンダーボルトはミニディスプレイポート(Mini Display Port)をそのコネクタに利用した高速インターフェイスですが、ディスプレイポートを構成す4レーンの伝送路(ディスプレイ用のため全て単方向伝送)を送受信独立(双方向伝送)の2レーン構成として利用し、最大10Gbpsx2レーンのインターフェイスを実現しています。

Thunderbolt 2では、この2レーンのThunderboltを束ねて1レーンの20Gbpsインターフェイスとして使えるようにアップデートしたものです。伝送路そのものを高速化する従来のアプローチではなく、すでにあるものを複数束ねてその数だけ高速化するという点で共通のアプローチと言えます。
Appleデバイス対応インターフェース(Thunderbolt/USB/FireWire)性能一覧
インターフェース
バージョン
ポート形状
最大
転送速度
 サポートプロトコル
Thunderbolt PCI
Express		 USB Display
Port
Thunderbolt
 Thunderbolt 3 USB-C 40Gbps ◯ ◯ 3.1 ◯
Thunderbolt 2 mini Display Port 20Gbps ◯ ◯ – ◯
Thunderbolt 1 mini DisplayPort 10Gbpsx2 ◯ ◯ – ◯
USB
 USB3.2 USB-C 20Gbps – – 3.2 AltMode
USB3.1 Gen.2 USB-C,USB-B,USB-A 10Gbps – – 3.1 AltMode
USB3.1Gen.1
(USB3.0)		 USB-C,USB-B,USB-A 5Gbps – – 3.1 AltMode
USB2.0 USB-B,USB-A 480Mbps – – 2 –
USB1.1 USB-B,USB-A 12Mbps – – 1.1 –
FireWire
 FireWire 800 FireWire 9-Pin 800Mbps – – – –
FireWire 400 FireWire 6-Pin 400Mbps – – – –

USB3.2は、USB3.1 Gen.2の10Gbps伝送ラインを2系統束ねることで最大20Gbpsを実現します。一方、Thunderbolt3は専用ケーブルを使えば最大40Gbps、Thunderbolt認定のUSB3.1ケーブルを使っても最大20Gbpsを実現できます。 USB規格も「USB4」では最大40Gbpsを実現します。

USB-Cはリバーシブル接続を実現するために2系統の高速伝送レーンを備えており、USB-Cポート同士の接続時のみ2系統を同時に使った伝送が可能となる。その2系統の両方を使うのが今回のUSB3.2の特徴です。同じアプローチはUSB Alternate Modeでも使用されています。

USB-Cはリバーシブル接続を実現するために2系統の高速伝送レーンを備えており、USB-Cポート同士の接続時のみ2系統を同時に使った伝送が可能となる。その2系統の両方を使うのが今回のUSB3.2の特徴です。同じアプローチはUSB Alternate Modeでも使用されています。

USB3.2以前からある「2系統レーンをすべて活用しよう」というアイデア
USB-Cに実装された2系統のレーンをすべて活用しようというアイデアは、実はUSB3.2が初めてではなく、もともとUSB-Cには「オルタネートモード(Alternate Mode)」と呼ばれる機能があり、USB-Cの信号レーンの一部或いは、すべてを他のインターフェイスをサポートするために利用することが認められています。

初めてUSB-Cを搭載したMacBook（2015年）USB-Cポートの3機能

例えば2015年に初めてUSB-Cを搭載して登場したMacBookでは、1つしかないUSB-Cポートには3つの機能が割り当てられていました。

1つ目は、USB PDに対応した電源ポートとしての機能、 2つ目は、USB3.1 Gen-1(最大5Gbps)ポートとしての機能、 3つ目は、「ディスプレイポート・オルタネートモード(Display Port Alternate Mode)」と呼ばれるディスプレイポートインターフェイスとしての機能です。

この機能のおかげでMacBookはUSB-Cポートに4Kディスプレイを接続して使用することが可能となっています。

なお、オルタネートモードには現在ディスプレイポート以外にも、MHL(Mobile High-definition Link)、HDMI(High-DefinitionMultimedia Interface)などの各ディスプレイインターフェイスが追加されている他、MacBookプロやiMacに搭載されたサンダーボルト3もUSB-C上のオルタネートモードで動作するインターフェイスの1つです。
USB Alternate Modeの代表例としては、2015年リリースのMacBookでも採用されているDisplay Port Alternate Modeがあります。この機能のおかげでMacBookでは専用のポートを設けることなく、USB-C接続のみで4Kディスプレイをサポートすることができます。
USB Alternate Modeの代表例としては、2015年リリースのMacBookでも採用されているDisplay Port Alternate Modeがあります。この機能のおかげでMacBookでは専用のポートを設けることなく、USB-C接続のみで4Kディスプレイをサポートすることができます。
2016年：HDMIでもUSB-Cコネクタ経由で出力できるようになる
2016年9月に発表されたHDMI Alternate Modeでは、ついにHDMIもUSB-Cコネクタ経由で出力できるようになりました。この機能を使ってテレビや外部ディスプレイにHDMI接続できるスマートフォンやタブレットも登場しています。

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