¿Qué longitud puede tener un cable USB y cuál es la longitud máxima del cable USB?

Los cables USB proporcionan una forma cómoda de conectar periféricos y dispositivos a una computadora. Sin embargo, la longitud del cable afecta la calidad de la transmisión de datos y existen muchos factores que limitan la longitud del cable USB y las velocidades de datos.

Estándares USB y longitudes máximas

Todo el mundo ha estado en esta situación: necesita conectar un dispositivo USB a su computadora o no, pero no puede mover ninguna de las unidades. No existe una opción inalámbrica, por lo que una conexión por cable es la única forma. Sin embargo, los únicos cables USB de su casa u oficina tienen una longitud limitada. ¿Porqué es eso? ¿Por qué los cables USB son limitados y qué longitud pueden tener?

Bueno, una buena parte de eso se debe al USB Implementers Forum (USB-IF), el grupo responsable de definir e implementar los estándares USB en todo el mundo. Se podría esperar que cada generación de USB tenga mejores velocidades de transferencia de datos en distancias más largas, pero es todo lo contrario. Cuanto más largo sea el cable USB, más probable será que la señal se degrade.

El USB Implementers Forum (USB-IF) ha definido longitudes máximas de cable para diferentes estándares USB:

En general, a medida que el USB ha evolucionado hacia velocidades de datos máximas más rápidas, desde la baja velocidad (1,5 Mbps) en el USB 1.0 hasta los rápidos 80/120 Gbps del USB4 actual, la longitud máxima del cable ha disminuido. Esto está relacionado principalmente con mantener la integridad de la señal a velocidades cada vez más altas. También tendrás que considere qué tipo de cable USB usar.

Factores que limitan la longitud del cable USB

Varios factores técnicos limitan la longitud de un cable USB:

• Degradación de la señal: Todos los cables actúan como filtros de paso bajo, atenuando los componentes de la señal de alta frecuencia. En las velocidades USB 3.x, las señales contienen componentes de alta frecuencia de hasta varios GHz, que se atenúan con la distancia. Esta distorsión se manifiesta como interferencias, errores de datos y velocidades máximas de datos más bajas.
• Interferencia de señal: Los cables más largos son más susceptibles a las interferencias electromagnéticas y actúan como antenas que captan el ruido de los componentes cercanos. Esto corrompe y distorsiona la señal USB. Un blindaje adecuado puede ayudar a mitigar este problema.
• La entrega de energía: Los cables USB finos tienen una cierta resistencia por unidad de longitud. En distancias largas, esta resistencia del cable provoca una caída de voltaje mensurable debido a la alta entrega de energía posible a través de cables USB-C. Esto afecta el flujo de energía constante hacia los dispositivos conectados.
• Momento: Los retrasos en la propagación en los cables significan que la sincronización de las señales USB puede variar y fluctuar en comparación con su fuente. Esto distorsiona los patrones oculares de la señal y la recuperación del reloj, lo que puede provocar errores de datos o apretones de manos fallidos en el dispositivo.

Teniendo en cuenta los factores anteriores, el USB-IF se decidió por entre tres y cinco metros para los estándares de velocidad más lenta, mientras que las señales SuperSpeed ​​más rápidas solo están diseñadas para cables de un metro para garantizar actuación.

Usar cables USB más largos

Si bien las especificaciones USB proporcionan longitudes máximas recomendadas, aún se pueden usar cables USB más largos y hay Hay varias formas de extender la longitud de un cable USB (o la distancia que la señal o los datos deben viajar con múltiples cables).

Por ejemplo, los dispositivos de baja velocidad (USB 1.x) pueden funcionar normalmente con cables más largos debido a la lenta velocidad de la señal de 1,5 Mbps. No es un hecho y está relacionado con la calidad del cable y otros factores, pero puede suceder. Luego, tienes cables activos con repetidores incorporados que pueden regenerar y restaurar la señal USB para longitudes de hasta 15-20 metros. Hay más información sobre los cables USB activos a continuación, aunque es posible que también desee considerar qué tan rápido es un USB-C.

Si un solo cable USB no puede llegar a donde lo necesita y no tiene la opción de usar un cable USB activo, puede usar un extensor USB. Los extensores USB dividen la conexión en dos segmentos de cable con un amplificador entre ellos para amplificar y reacondicionar la señal. Esto puede permitir recorridos de 10 metros o más dependiendo de la calidad del producto, pero es posible que necesite varios extensores o relés para cubrir distancias mayores. También puede utilizar concentradores USB como repetidores de punto medio para conexiones multisegmento. El concentrador regenera la señal, lo que permite tendidos totales de cable más largos.

Sin embargo, existen otras consideraciones a la hora de utilizar cables USB más largos.

Un cable USB "premium" con una adaptación de impedancia adecuada, blindaje y conductores de alimentación más gruesos mantendrá mejor la integridad de la señal en distancias más largas. Alternativamente, los cables USB de fibra óptica utilizan luz para transmitir datos en lugar de señales eléctricas. Esto elimina los límites de longitud, pero requiere adaptadores para conectarse a los dispositivos, que cuestan más.

¿Debería utilizar un cable USB activo?

Los cables USB activos son una opción para extender las conexiones USB más allá de la longitud del cable estándar. Un cable USB activo costará más que un cable normal (pasivo) porque viene con componentes adicionales para ayudar a aumentar y mantener la señal.

Normalmente, un cable USB activo contendrá un repetidor de señal que permite que la señal viaje más lejos sin degradarse. Sin embargo, un cable USB activo requiere una fuente de alimentación. Por lo general, esto se obtiene del dispositivo host (como su computadora), pero también puede provenir de una toma de corriente con un adaptador USB o similar.

Los cables USB activos se utilizan con mayor frecuencia con especificaciones USB más nuevas, como USB 3.x, para garantizar el máximo rendimiento de datos en distancias más grandes. Además, un cable USB activo de buena calidad puede transmitir datos de forma fiable hasta una distancia de 20 metros.

Posibles problemas con cables USB largos

Si bien el USB es ciertamente flexible, cada cable tiene ventajas y desventajas en cuanto a rendimiento. Comprender los efectos de la longitud del cable ayuda a explicar los problemas y tomar decisiones informadas al comprar y conectar dispositivos USB.

Usar un cable USB más largo suele ser una opción viable, pero pueden surgir algunos problemas.

Los problemas de rendimiento y velocidad de datos son los problemas más comunes asociados con cables USB largos. Por ejemplo, es posible que un cable USB 3.2 Gen 2x2 de tres metros solo admita de manera confiable 10 Gbps, mientras que es casi seguro que experimentará problemas de velocidad de transferencia de datos con un cable USB4 de más de un metro (y no, ¡USB4 y USB-C no son lo mismo!).

Dependiendo de la longitud del cable USB y la especificación USB, es posible que ciertos dispositivos y Los servicios no funcionan como deberían, mientras que la sobrecarga de ancho de banda debido a la corrección de errores también puede impedir actuación.

También está la cuestión de la entrega de energía a través de USB. En pocas palabras, algunos dispositivos no funcionarán en absoluto si el cable USB es demasiado largo y no consume la energía necesaria del dispositivo host.

Utilice el cable USB de la longitud adecuada para el trabajo

Una vez que conozca la longitud máxima de un cable USB, podrá planificar mejor la disposición de su hardware sin comprar relés, cables USB activos, concentradores USB ni nada de otro tipo. Aun así, hay ocasiones en las que es inevitable utilizar un cable USB largo, pero al menos sabrás hasta dónde puedes empujarlo sin sufrir pérdida de señal o datos.