Comprimento máximo de um cabo USB?

5 metros é o cabo USB máximo. Você pode ir mais longe conectando hubs USB em série (máximo de 5 hubs encadeados desta forma). Não pode usar apenas cabos de extensão USB devido a problemas de temporização.

A partir das USB FAQ :

Q1: Qual o comprimento de um cabo que posso usar para ligar o meu dispositivo? A1: Na prática, a especificação USB limita o comprimento de um cabo entre dispositivos de velocidade máxima a 5 metros (um pouco abaixo de 16 pés 5 polegadas). Para um dispositivo de baixa velocidade o limite é de 3 metros (9 pés 10 polegadas).

Q2: Porque não posso usar um cabo com mais de 3 ou 5m? A2: O desenho eléctrico do USB não o permite. Quando o USB foi concebido, foi tomada a decisão de lidar com a propagação de campos electromagnéticos em linhas de dados USB de forma a limitar o comprimento máximo de um cabo USB a algo no intervalo de 4m. Este método tem uma série de vantagens e, uma vez que o USB se destina a um ambiente de secretária, as limitações de alcance foram consideradas aceitáveis. Se está familiarizado com a teoria das linhas de transmissão e quer mais detalhes sobre este tópico, dê uma vista de olhos na secção de sinais USB do developers FAQ .

Q3: A que distância posso colocar um dispositivo USB? A3: Com o máximo de 5 hubs ligados com cabos de 5m e um cabo de 5m indo para o seu dispositivo de velocidade máxima, isto dar-lhe-á 30m de cabo (ver secção 7.1.19 para detalhes). Com um dispositivo de baixa velocidade, poderá obter um alcance até 27m, dependendo do comprimento do cabo do dispositivo. Com um percurso de cabo simples, provavelmente conseguirá alcançar 25m a partir do PC.

Q4: Preciso de colocar um dispositivo USB X distância do meu PC. O que devo fazer? A4: Se X for inferior a 25m (ver pergunta anterior), compre um monte de hubs e ligue-os em série com cabos de 5m. Se precisar de ir mais longe que isso, coloque outro PC, ou talvez um portátil, onde precisa que o dispositivo esteja e ligue-o em rede com o primeiro PC usando algo que se pretende que seja uma ligação de longo alcance, tal como Ethernet ou RS-485. Se só precisa de utilizar USB, pense em utilizar adaptadores Ethernet baseados em USB para ligar os PC’s em conjunto.

Todas as respostas são incorrectas se OP significar que a ligação funciona a uma velocidade de comunicação USB2.0 (480 Mbit/s).

O comprimento de uma ligação de comunicação USB é limitado pela arquitectura USB de ter cinco hubs na ligação. O protocolo USB exige que os dispositivos USB enviem pacotes de aperto de mão como ACK, NAK, NRDY, etc. Estas respostas devem regressar ao anfitrião dentro de um tempo limite especificado, que é fixado em 1,7 µs. O hardware do controlador do anfitrião irá definir uma bandeira/interrupção se a resposta não for recebida a tempo após 1-2-3 tentativas, o que significaria a falha da ligação.

Agora, qual foi a base para esta limitação de 1.7 µs? Baseia-se numa viagem de ida e volta de pacotes de apertos de mão, na pior das hipóteses. Tudo é explicado nas especificações USB 2.0, secção 7.1.19.2. Existem três factores:

1. Integridade física do sinal sobre um diferencial de par trançado para um cabo realisticamente fabricável (correspondência de impedância, uniformidade do cabo, perda de sinal). Este valor foi estabelecido como limite de 5 m de comprimento de cabo por segmento. Um cabo de 5 m tem um atraso estimado de propagação unidireccional de 26 ns por especificações USB. Todos os seis cabos terão o atraso de ida e volta de cerca de 300 ns.

2. O atraso de propagação do sinal digital ao longo da trajectória do repetidor do cubo, que se limita, por sugestão de arquitectura, a 40 tempos de bits HS, o que é cerca de 80 ns por cubo de um só sentido. Cinco cubos terão o atraso de ida e volta de cerca de 800 ns.

3. Um dispositivo USB pode responder em 192 bit times, que é 400 ns.

Portanto, o tempo total de resposta é 1500 ns. A especificação permite alguma folga e estende o tempo de resposta para 1700 ns.

Por conseguinte, o limite para o tempo de propagação do meio é 1700 ns - 400 ns = 1300 ns, ou 650 ns de uma só forma. Se conseguir fabricar um cabo que tenha uma perda tão baixa em 650 ns de propagação de ondas que possa fornecer um olho de sinal aberto que se encontre com um modelo USB far-end, um anfitrião com um único dispositivo USB pode trabalhar com ele. Tomando 26 ns por 5 m, desce para 125 m de cabo. Este é o limite teórico máximo.

Gostaria de ver se este tipo de cabo pode ser feito. Pessoalmente eu tinha uma boa ligação sem erros com 40 ft (12 m) cabo feito de Cat 5e. Mas depende da qualidade/sensibilidade dos receptores em ambas as extremidades de uma ligação.

ADITION: A resposta acima é válida apenas para o protocolo global de comunicação USB HS. No entanto, existe outra limitação funcional no comprimento máximo do cabo em USB: está relacionada com a função de desligamento de alta velocidade. A desconexão HS em USB baseia-se na ideia de que um cabo desconectado reflectiria o sinal de volta, pelo que a reflexão se soma à tensão conduzida, levando à duplicação da amplitude do sinal no transmissor. Conforme concebido, o host HS envia micro-marcadores (chamados SOF) a cada 125 us. Para efeitos de detecção de desconexão do cabo, o pacote SOF tem uma extremidade alongada de pacote, ~83 ns de comprimento (a EOP normal tem 16,6ns de comprimento).

Se o cabo USB estiver desconectado na porta do host, não há problema. Mas se um dispositivo (com a sua terminação) estiver desligado na extremidade mais afastada de um cabo longo, a reflexão tem de voltar dentro de 83 ns, a amplitude duplicará, e um comparador especial no receptor PHY registará a condição “HS disconnect”. Isto estabelece o limite de cabo com 41,5 ns de atraso de propagação unidireccional. Assumindo uma velocidade de propagação de 6" por 1 ns, isto requer que o cabo tenha menos de 250" ou cerca de 6,5 m de comprimento.

Esta limitação só ocorre se quiser sentir uma desconexão limpa e rápida. Com um cabo mais longo, a porta de acolhimento será eventualmente desactivada devido a um erro de protocolo, não havendo assim muito problema no final.

De acordo com as especificações USB , cabos com mais de 5 metros causariam um atraso de propagação de sinal demasiado grande para funcionar.

Mas consegui construir um cabo de extensão USB passivo de 10 m/30 ft que funcionava muito bem. Tudo o que fiz foi usar um cabo FTP Cat 5e AWG24 100 ohm com um par torcido para dados (D+ e D-; usei o par verde), e os outros três pares torcidos para energia (V+ e V-; em paralelo sólido para sólido e de banda para banda).

Não tive problemas em usar qualquer dispositivo USB sobre este cabo.