USB 3.1技术分析

瑞德

USB 3.1是最新的USB规范，该规范由英特尔等大公司发起。数据传输速度提升可至速度10Gbps。与USB 3.0技术相比，新USB技术使用一个更高效的数据编码系统，并提供一倍以上的有效数据吞吐率。它完全向下兼容现有的USB连接器与线缆。USB3.1兼容现有的USB 3.0软件堆栈和设备协议、5Gbps的集线器与设备、USB 2.0产品。

SB是最普及的电子设备连接规范，但并非是唯一的连接规范。最近数年，Thunderbolt等替代性规范也开始普及。为了抵御其他连接规范的威胁，USB标准化组织USB开发者论坛（USB Implementers Forum）在大力推广被称作USB 3.1的新版USB规范，目标是弥补USB规范的一些短板。

USB 3.1是最新的USB规范，该规范由英特尔等大公司发起。数据传输速度提升可至速度10Gbps。与USB 3.0技术相比，新USB技术使用一个更高效的数据编码系统，并提供一倍以上的有效数据吞吐率。它完全向下兼容现有的USB连接器与线缆。USB3.1兼容现有的USB 3.0软件堆栈和设备协议、5Gbps的集线器与设备、USB 2.0产品。

2008年11月12日USB 3.0推出之后，SuperSpeed带来了5Gbps高速传输效能，附加提供5V/0.9A电源。随着传输速率的要求提高，加上也希望能提升供电能力，2013年1月6日USB IF协会（USB Implementers Forum）正式宣布要推出新的USB 3.0加强版（即USB 3.1）。2013年7月31日宣布正式开始研发SuperSpeed 10Gbps，2013年12月3日USB 3.0 Promoter Group正式宣布USB 3.1诞生。到了2014年6月份Computex Taipei 2014，ASMedia第一家正式展示原生USB 3.1晶片，实现SuperSpeed+，也就是SuperSpeed 10Gbps速率。、

接口类型

USB 3.1有三种连接介面，分别为Type-A（Standard-A）、Type-B（Micro-B）以及Type-C。标准的Type-A是目前应用最广泛的介面方式，Micro-B则主要应用于智能手机和平板电脑等设备，而新定义的Type-C主要面向更轻薄、更纤细的设备。Type-C大幅缩小了实体外型，更适合用于短小轻薄的手持式装置上，Type-C将取代Micro-AB型连接器（支援USB装置直接对传，不需要有主控系统介入），也将取代一般Micro-USB连接器，Type-C仿Apple Lightning连接器，正反均可正常连接使用，较现有Micro-USB更理想，Micro-USB虽有防止反接的防呆机制，但正反均可接的好处，胜过防止反接，摸黑状况上都可顺利完成接线。另外，Type-C还有增进的电磁干扰与RFI mitigation特性。

因应各种装置的高速应用，USB的频宽从1.0版本（1.5Mbps）、1.1版本（12Mbps）、2.0版本（480Mbps）到3.0版本（5Gbps），速度已经有很大的进步了，而面对将来的需求，新的USB 3.1介面将把频宽再翻倍，提升至10Gbps，同时值得注意的是，编码率也再度提升。USB 3.0为8b10b编码，也就是每传送10bit资料中，只有8bit是真实的资料，剩馀的2bit是做为检查码，因此整个频宽会有高达20%（2/10）的损耗，而新的USB 3.1则是使用128b/132b编码，在132bit的资料中，只需使用4bit做为检查码，传输损耗率大幅下降为3%（4/132），所以USB 3.1不单只是提升频宽而已，连传输效率也增进不少。另外，相较於Thunderbolt，USB 3.1和Thunderbolt 1已同样拥有10Gbps的速度，而Thunderbolt 2虽然提供20Gbps，但只是把原本的Thunderbolt 1中两条独立的10Gbps合并，变成单向传输20Gbps，而非双向，而此看来，只要USB 3.1装置正式问市後，频宽速度和应用广度上仍相当具有优势。

供电规范

相比USB 2.0的5V/0.5A，USB 3.0提供了5V/0.9A电源。但人们任然希望更强的供电能力，于是USB 3.1（SuperSpeed+）将供电的最高允许标准提高到了20V/5A，供电100W。电力供应规范- USB Power Delivery（USB PD），设计上兼容现有的USB 2.0和USB 3.0线材和连接器，新的USB 3.1 Type-C连接器也通用。USB PD支援更高的电压和电流，以满足不同的应用装置，同时也相容现有的USB Battery Charging 1.2充电规格。USB PD为埠对埠的架构，USB和电力沟通讯号分开，电力的供应是透过主机端和装置端的VBus通讯协定来沟通，如果装置支援，则可依组态（Profiles）的电压和电流，提供更高的瓦数供应。USB PD依装置不同分成5个组态（Profiles），皆需要使用新的可侦测线材，才能提供大於1.5A或5V的电力。组态1针对手机，为5V/2A（10W），基本的电力输出，已比USB 3.0的5V/0.9A（4.5W）还多； 组态2为5V/2A或12V/1.5A（最大18W），可为平板和笔电充电；组态3为5V/2A或12V/3A（可提供较大的笔电最大36W的电力）；组态4为最大为20V/3A（60W），但限制Micro-A/B连接器，组态5为最大为20V/5A（100W）的电力供应，但限TYPE-A/B连接器。USB 3.1供电的提升，以及支援充电的应用将会让USB 3.1有望大一统手机、平板、电脑传输介面。

影音传输

USB 3.1新增USB A/V影音传输。使用USB来传输画面其实有很大的便利性，除了USB介面本身就相当广泛外，还能省去一条电源线，直接以USB供电，例如ASUS MB168B+ 15.6吋可携式显示器，就是以一条USB 3.0来连接显示，不过它最多只支援到Full HD等级。新的USB AV 3.1提供9.8Gbps频宽，最高支援4096 x 2304 @ 30FPS的4K显示画面，4K显示的规格已和HDMI 1.4一样，同时USB AV也支援HDCP影像加密技术，搭配更大的电力供应，较大尺寸的显示器可望也能藉由USB AV 3.1来显示4K解析度。另外，现有的装置和显示器可透过USB AV转接器，以USB线来传送影音。USB AV若能加以普及，势必能为生活带来很多便利性，USB线也可能取代其它显示介面，成为最实用的影音传输线材。

性能表现

性能测试中使用的是ASMediaUSB 3.1测试开发板，它通过ASMedia ASM1352R控制器提供两个SATA 6Gbps接口并安装了两块英特尔530 240GB固态硬盘，开启RAID 0阵列，以发挥这两块SSD的最佳性能。至于作为对比对象的USB 3.0接口，则由微星X99 X99A Gaming 9 ACK主板的ASMedia芯片以及Intel X99芯片组提供。

在CrystalDiskMark测试中USB3.1数据读取速度达到了700MBps，而X99原生USB 3.0的测试成绩为420MBps左右，VIA VL805的性能成绩为257MBps。

在文件拷贝测试中，使用了27个文件夹91个文件共36.7GB用于性能测试。从测试成绩表格中可以看到，USB 3.1的性能的确要比以往的USB 3.0设备高很多。