Digamos que tengo un dispositivo USB 3.0, conectado con un cable USB 3.0, a un puerto USB 3.0 con los controladores correctos en una computadora con Windows 7. El ancho de banda y el rendimiento son los esperados para USB 3.0.
Ahora reemplazo este cable con un "cable USB 3.0" de calidad cuestionable. Recibo la temida advertencia "Este dispositivo puede funcionar más rápido" de Windows (agregando que debería conectarlo a un puerto USB 3.0) y el rendimiento del dispositivo cae a niveles USB 2.0. Ahora, según tengo entendido, algunos puertos / controladores pueden volver al modo USB 2.0 para ser compatibles con versiones anteriores. Entonces esto parece ser lo que está sucediendo aquí.
Para diagnosticar el problema específico con el cable, ¿cuáles son las razones por las cuales el puerto volvería a USB2.0?
¿El ancho de banda no respeta un límite? ¿Alguna prueba eléctrica? Puramente hasta el conductor?
Como referencia, lo probé con un puerto USB 3.0 remoto que específicamente no puede volver a USB 2.0, y el dispositivo no funcionaba.
Respuestas:
Si echa un vistazo a los pinouts USB 3.0 , verá que las líneas USB 2.0 son distintas de las líneas USB 3.0. Entonces, cuando las líneas USB 3.0 se interrumpen, o su calidad es tan mala que la transferencia de datos no es exitosa, solo las líneas USB 2.0 proporcionan comunicación funcional, y se verá en ambos lados que solo están conectadas a otro dispositivo USB 2.0.
Con un puerto remoto que no tiene las líneas USB 2.0, las líneas USB 3.0 no pueden funcionar, por lo que no funcionan.
Diagnóstico: algunas de las líneas o contactos USB 3.0 están rotos, doblados o su calidad es tan mala que no pueden transferir las señales correctamente.
Esto es puramente un problema de hardware. No tiene nada que ver con el conductor. Tampoco tiene nada que ver con el sistema operativo.
Deseche el cable defectuoso, obtenga uno nuevo de calidad no cuestionable. Es poco probable que pueda reparar las líneas defectuosas (recuerde, estamos hablando de señalización de alta frecuencia).
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Si observa el conector USB 3.0, o mide mejor los parámetros de interconexión, no verá mucha diferencia. En ambos casos, la impedancia diferencial, aunque diseñada para 90 ohmios, tendrá cierta discontinuidad, que dependerá incluso de cómo doble el enchufe de acoplamiento. Sin embargo, la diferencia es que la frecuencia USB 3.0 es 10 veces más alta que USB2, y eso hace que la calidad de la señal sea mucho más susceptible a todas las imperfecciones.
En resumen, un puerto USB 3.0 no se inicia debido a la dudosa calidad del cable.
Una de las partes más cuestionables del cable USB está situada en el molde del cable. Los cables USB no están diseñados para ensamblarse de manera automatizada bien controlada, requieren mano de obra manual para soldar cables divididos de cable a granel en los terminales del conector. Los cables pueden doblarse y ensancharse, las gotas de soldadura nocturnas difieren en tamaño, etc., lo que introduce una falta de homogeneidad en la línea de transmisión. Esto se suma a las deficiencias del conector. Como resultado, los patrones de bits de las señales USB 3.0 se dispersan sobre estos "golpes" y "caídas", interfieren, reflejan y hacen que la señal del ojo sea fea y apenas decodificable.
Los rastros entre el conector USB y el chip host tampoco son perfectos, y el conector soldado casi siempre es una "protuberancia" en el canal. Más, los cables más largos tienden a atenuar más las frecuencias altas, por lo que la señal pierde nitidez en los bordes y la amplitud cae. En conjunto, esto forma un "canal de comunicación con pérdida", en total similitud con la comunicación de RF. En algunos casos, las imperfecciones de impedancia en los puntos de conexión pueden formar una condición antirresonante, lo que resulta en una pérdida sustancial de la amplitud de la señal. Sin embargo, un cable más largo o más corto podría funcionar bien.
En un intento por corregir las propiedades del "canal", las señales USB 3.0 tienen un "énfasis previo" en el extremo de la transmisión y un filtro de ecualización ajustable en el extremo del receptor.
Para que el canal funcione, USB 3 emplea "entrenamiento de enlace", enviando 65536 paquetes de entrenamiento especiales. El receptor selecciona los mejores parámetros de filtro en función del nivel mínimo de error. Si el canal tiene demasiados reflejos o está demasiado atenuado, el entrenamiento fallará y el puerto USB3 se desactivará.
El otro escenario sería si se pasa el entrenamiento del enlace y el enlace cambia al modo activo "U0", el protocolo USB podría tener demasiados errores y no puede completar las transacciones. En este caso, el host intentará "restablecer" y volver a entrenar el enlace, pero los resultados probablemente serán los mismos. Después de varios intentos, el controlador host deshabilitará la parte USB3.
Una vez que falla el enlace USB3, el dispositivo USB puede (o no) activar el protocolo de conexión USB 2.0.
En resumen, es casi imposible "diagnosticar" problemas específicos de cable sin tomar medidas de calidad de señal utilizando dispositivos de prueba especiales y alcances de ancho de banda bastante alto (8-12 GHz) e instrumentos TDR, con paquetes de software especiales. La mejor manera es trabajar con los tres componentes del enlace (host-cable-device) que tienen certificación USB-IF.
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A diferencia de la identificación de velocidad de los dispositivos USB2.0, donde la distinción entre la velocidad baja y la velocidad completa se realiza al tirar de las líneas D- o D + a 3.3V respectivamente, USB 3.0 presenta el Entrenamiento de enlace y la Máquina de estado de estado (LTSSM) que monitorea continuamente la calidad de transmisión de Las líneas de datos USB. Por lo tanto, una simple continuidad eléctrica en USB3.0 no es suficiente para establecer una conexión USB3.0 : el medio de transmisión (conectores y cables) debe respetar características específicas como atenuación de señal, supresión de reflexión y retraso.
Cuando LTSSM decide que el enlace USB 3.0 no es recuperable, volverá permanentemente a USB2.0 y la única forma de volver a intentar SuperSpeed es desconectar y volver a conectar el dispositivo.
Técnicamente, el hardware USB implementa LTSSM, por lo que su comportamiento no depende del controlador, sino que se define en la especificación USB3.0.
En una nota práctica, si su cable está enrollado / doblado, intente desenrollarlo o desenrollarlo. Esto puede mejorar las características eléctricas del cable y ayudar a los conectores a tomar las posiciones correctas en los enchufes.
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