همه‌چيز درباره USB-C، فراگيرترين درگاه شارژ در دنيا

USB-C تنها چند سال پس از تولد، به محبوبيت و متخصصد گسترده در دنياي فناوري رسيد. امروزه اكثر توليدكننده‌هاي موبايل و ديگر محصولات الكترونيكي از اين كانكتور در محصولات خود استفاده مي‌كنند. USB-C صرفاً كانكتوري براي شارژ بهتر دستگاه‌ها محسوب نمي‌شود و متخصصان براي اتصال لوازم جانبي گوناگون هم از آن استفاده مي‌كنند.

تقريباً تمامي دستگاه‌هاي الكترونيكي پرمصرف و مهم امروزي، به درگاه يو اس بي سي مجهزند؛ از سيستم‌هاي دسكتاپ گرفته تا موبايل و هارد اكسترنال و لپ تاپ و بسياري از محصولات ديگر. USB-C درحال‌حاضر به‌عنوان استاندارد جهاني شناخته مي‌شود.

آخرين به‌روزرساني استاندارد در حال تكامل USB در سال ۲۰۱۹ با نام USB4 ارائه شد. قبل از USB4، شاهد رونمايي USB 3.1 در سال ۲۰۱۳ بوديم؛ در همان سال، كانكتور جديد، يعني USB Type-C يا همان USB-C هم به دنياي فناوري آمد؛ كانكتوري كه در گذر زمان به استاندارد اكثر دستگاه‌هاي الكترونيكي تبديل شد.

اپل با عرضه‌ي مك بوك ۱۲ اينچ كه فقط به پورت USB-C مجهز بود، روند استفاده از كانكتور جديد را شروع كرد. كوپرتينويي‌ها در لپ‌تاپ موردانديشه متخصصين اين پورت را نه‌تنها براي اتصال لوازم جانبي، بلكه براي شارژ دستگاه هم ارائه كردند. آن‌ها درادامه در دستگاه‌هاي ديگر خود نيز از پورت USB-C با هدف باريك‌تر كردن طراحي بهره بردند.

موبايل‌هاي اندرويدي خيلي زودتر از آيفون به استقبال USB-C رفتند و اپل تغيير درگاه آيفون به USB-C را تا سال ۲۰۲۳ انجام نداد. امروزه اكثر دستگاه‌ها و لوازم جانبي موجود در بازار، به اين درگاه مجهزند.

اكثر متخصصان در شناسايي و درك تفاوت‌ استانداردهاي USB اشكالات زيادي دارند. البته نام‌گذاري‌هاي اخير انجمن مجريان USB يا USB-IF هم در مبهم‌كردن شرايط بي‌تأثير نبوده است.

به بيان ساده، آنچه امروزه به‌نام USB 3.0 و USB 3.1 و USB 3.2 مي‌شنويم، همگي نسخه‌هاي متعدد USB 3.2 هستند. انجمن USB-IF ادعا مي‌كند در جهت كاهش ابهام نام‌گذاري‌ها حركت خواهد كرد؛ اما شايد هنوز بسياري از متخصصان تفاوت اين استانداردها را درك نكنند.

به‌عنوان اولين نكته درباره‌ي USB-C بايد بدانيد كه اين كانكتور، استانداردي جديد مانند USB1.1 و USB 2.0 و USB 3.0 نيست. استانداردهاي مذكور روي قابليت‌هاي اتصال ازلحاظ سرعت و موارد ديگر تمركز مي‌كنند؛ درحالي‌كه USB-C فقط به جزئيات كانكتور مي‌پردازد و در دسته‌بندي شبيه به microUSB و miniUSB قرار مي‌گيرد.

تفاوت اصلي USB-C با دو پورت مذكور در هدف آن براي جايگزيني و تغيير هر دو سوي كابل‌هاي اتصال ديده مي‌شود كه در بخش‌هاي بعدي به آن خواهيم پرداخت.

در جريان توسعه و گسترش استفاده از USB-C، يك خبر بيش از همه تأثير مثبت داشت؛ استفاده‌ي تاندربولت ۳ از اين پورت، خبر مهمي بود كه اينتل در سال ۲۰۱۵ اعلام كرد. اين شركت در آن زمان اعلام كرد در آخرين نسخه از پورت اتصالي خود از USB-C استفاده خواهد كرد.

رويكرد جديد اينتل دشواري‌هاي خاص خود را داشت. تاندربولت ۳ براي كارايي بهتر به مدارسازي در داخل خود كابل نياز دارد؛ در نتيجه، پياده‌سازي آن با USB-C دشوار بود. به‌هرحال، امروزه استاندارد تاندربولت ۳ هم از پورت USB-C استفاده مي‌كند.

پورت‌هاي تاندربولت ۳ عموماً با طراحي و نشانه‌ي كمي متفاوت با USB-C عادي در دستگاه‌ها استفاده مي‌شوند و با دستگاه‌هاي ديگر USB-C و نسخه‌هاي قبلي استاندارد تاندربولت هماهنگ هستند.

همان‌طوركه اشاره كرديم، USB-C با هدف جايگزيني هر دو سوي كابل‌هاي اتصالي معرفي شد. براي درك بهتر اين ساختار بايد تفاوت‌ ميان استانداردهاي قديمي با يكديگر و تفاوت‌ كانكتورهاي نوع A و B را نيز با پورت USB-C بشناسيد.

عامل اساسي در تدوين استاندارد USB، به حداكثر سرعت قابل‌ همراهي آن مربوط مي‌شود. البته حداكثر توان و برخي عوامل ديگر هم در ايجاد تفاوت مؤثر هستند. ازلحاظ انديشه متخصصيني، استانداردهاي USB را مي‌توان روي هر شكلي از پورت اتصالي پياده كرد؛ به‌شرطي كه كامپيوتر يا هر دستگاه مقصد ديگر، هماهنگي‌هاي لازم را با پورت و اتصال داشته باشد.

اولين نسخه از استاندارد، يعني USB 1.0، هيچ‌گاه به بازار راه پيدا نكرد؛ درنتيجه اولين استانداردي كه متخصصان استفاده كردند، USB 1.1 نام داشت. اين استاندارد توانايي ارسال و دريافت داده با سرعت حداكثر ۱۲ مگابيت‌برثانيه و جريان ۱۰۰ ميلي‌آمپر را دارد.

نسخه‌ي دوم استاندارد در آوريل ۲۰۰۰ معرفي شد و پيشرفتي قابل‌توجه در حداكثر سرعت انتقال داده داشت. حداكثر سرعت در USB 2.0 به ۴۸۰ مگابيت‌بر‌ثانيه رسيد. به‌علاوه، جريان قابل‌همراهي هم در اين استاندارد، ۱٫۸ آمپر در ۲٫۵ ولت بيان شد.

سومين نسخه‌ي متخصصدي از استاندارد USB با تغييرات بزرگي همراه بود. انواع جديد كانكتورها با اين استاندارد به بازار معرفي شدند كه سرعت و جريان برق بيشتر را ارائه مي‌كردند. به‌علاوه، رنگ آبي هم به كانكتورهاي جديد اضافه شد تا ابزاري براي متمايز كردن سرعت و توان بيشتر در مقايسه با نسل‌هاي قبلي باشد.

USB 3.0 توانايي انتقال داده تا ۵ گيگابيت‌برثانيه را دارد و جريان ۱٫۸ آمپر ۵ ولتي برقرار مي‌كند. نسخه‌ي سوم يو اس بي در سال ۲۰۰۸ معرفي شد.

در سال ۲۰۱۳، نسخه‌اي جديد از استاندارد USB معرفي شد كه حداكثر سرعت را به ۱۰ گيگابيت‌برثانيه رساند. به‌علاوه، جريان ۲ آمپر ۵ ولتي هم با اين استاندارد ممكن شد. جريان‌هاي ۵ آمپر ۱۲ ولتي و ۲۰ ولتي هم در استاندارد جديد همراهي مي‌شوند.

اتصال USB-A همان نسخه‌ي سنتي USB محسوب مي‌شود كه اكثر ما با آن آشنا هستيم؛ طراحي مربعي كه به‌نوعي نقش پورت انقلابي را در دنياي فناوري برعهده گرفت و هنوز هم به‌عنوان استاندارد اصلي در سمت پورت ميزبان اتصال شناخته مي‌شود.

پورت نوع A از زمان معرفي تاكنون، تغييرهاي متعددي تجربه كرده است تا از نسخه‌هاي جديد استاندارد همراهي كند. به‌عنوان مثال، پين‌هاي اتصالي جديد به اين پورت اضافه شدند تا قابليت همراهي از سرعت‌هاي بسيار زياد USB 3.0 را داشته باشد. طراحي اساسي پورت تغيير چنداني نداشت؛ اما امروزه تقريباً تمامي پورت‌هاي USB-A از جديدترين استانداردهاي انتقال داده همراهي مي‌كنند.

علاوه‌بر طراحي مرسوم، نسخه‌هاي متعدد ديگري هم از USB-A عرضه شد. از ميان آن‌ها مي‌توان به Mini Type-A و Micro Type-A اشاره كرد كه البته با استقبال مناسب در بازار روبه‌رو نشدند. درواقع، نگراني از افزايش تعداد پورت‌هاي USB-A، از به‌كارگيري پورت‌هاي ميني و مايكرو جلوگيري و به‌نوعي آن‌ها را منسوخ كرد.

كابل‌هايي با دو پورت اتصال USB-A متخصصدهاي متنوعي دارند. سر USB-B كابل عموماً به دستگاه كلاينت متصل مي‌شود و به‌‌دليل تنوع اين دستگاه‌ها، تنوع در طراحي و ابعاد سوكت‌ها و پورت‌هاي USB-B را شاهد هستيم.

نسخه‌ي اصلي USB-B پورت‌هاي مربعي بلند با گوشه‌هاي بيروني اريب دارند كه عموماً در پرينترها مي‌بينيم. پورت‌هاي مذكور در نمونه‌هاي جديد با استاندارد USB 3.0 هم هماهنگ شده‌اند.

پورت‌هاي ميني و مايكرو USB كه در گجت‌هاي هوشمند متعدد مشاهده مي‌كرديم، همگي انواعي از پورت USB-B محسوب مي‌شوند. انواع متعدد USB-B به‌صورت گسترده در محصولات الكترونيكي استفاده شد و به‌‌دليل نياز آن‌ها به ابعاد متفاوت، شاهد نمونه‌هاي كوچك‌تر در دستگاه‌ها بوديم.

استاندارد USB 4.0 (يا با نوشتار درست‌تر، USB4) در سال ۲۰۱۹ در دسترس قرار گرفت. اين استاندارد مبتني‌بر پروتكل تاندربولت ۳ است و داده‌ها را با سرعت حداكثر ۴۰ گيگابيت‌برثانيه انتقال مي‌دهد و به‌لطف Power Delivery 3.1 از توان حداكثر ۲۴۰ وات همراهي مي‌كند. تاندربولت ۳ در سال ۲۰۱۵ توسط اينتل توسعه داده شد.

استاندارد USB 4.0 به كانكتور جديد نياز ندارد و به‌طور كامل با USB-C سازگار است. اين استاندارد همچنين با نسخه‌هاي قبلي استاندارد USB سازگاري دارد.

پس از شناخت پورت‌ها و استانداردهاي متعدد در دنياي USB، به پورت انقلابي USB-C مي‌رسيم كه با هدف جايگزيني هر دو سمت كابل طراحي و معرفي شد. طراحي جديد تا حد امكان كوچك انجام شد تا ديگر به عرضه‌ي نمونه‌‌‌هاي ميني و مايكرو نيازي نباشد. در نهايت، استفاده از پورت كوچك‌تر به‌مرور طراحي پورت اتصال را در هر دو سمت ميزبان و كلاينت متحول مي‌كند.

براي پياده‌سازي چنين رويكردي، كانكتورهاي مبتني‌بر USB-C نيازمند مدارسازي هم هستند (شبيه اتصال لايتنينگ) تا جهت اتصال و چگونگي انتقال داده را هم تعريف كنند؛ ازاين‌رو، كابل‌هاي امروزي كمي هوشمندتر شده‌اند.

اتصال USB-C براساس جديدترين استاندارد USB طراحي و ساخته مي‌شود؛ در نتيجه تمامي امكانات جديد موردنياز براي بهترين و سريع‌ترين اتصال هم دراختيار متخصص قرار مي‌گيرد. همچنين، USB-C با نسخه‌هاي قبلي هماهنگ است؛ اما قطعاً متخصصان براي اتصال به نسخه‌هاي قبلي بايد از آداپتورهاي مخصوص استفاده كنند.

استانداردهاي قبلي پورت USB فقط براي شارژ كردن دستگاه‌هاي الكترونيكي كوچك مانند موبايل‌هاي هوشمند مناسب بودند، بااين‌حال يو اس بي سي شرايط را تغيير داد.

USB-C با نسخه‌اي جديد از قابليت‌هاي انتقال قدرت عرضه شد كه خروجي‌هاي تا ۱۰۰ وات را همراهي مي‌كند؛ بنابراين، با استفاده از اتصال مذكور تقريباً مي‌توان تمامي انواع لپ‌تاپ‌ها را شارژ كرد؛ بااين‌حال هنوز دستگاه‌هاي بسيار قدرتمند با اتصال USB-C شارژ نمي‌شوند. علاوه‌براين، اتصال اينترنت و امكان ارتباط با دستگاه‌هاي خارجي متعدد همچون نمايشگر و ايستگاه‌هاي اتصالي هم با USB-C ارائه مي‌شود.

مزيت مهم اتصال USB-C در سرعت انتقال داده تعريف مي‌شود. سرعت كانكتور USB-C به عوامل مختلف وابسته است. از مهم‌ترين آن‌ها مي‌توان به ظرفيت‌هاي سخت‌افزاري اشاره كرد كه از پورت مذكور استفاده مي‌كند. اكثر كانكتورهاي USB-C از سرعت‌هاي حداكثر ۱۰ گيگابيت‌برثانيه همراهي مي‌كنند؛ البته پورت‌هاي قديمي احتمالاً به سرعت ۵ گيگابيت‌برثانيه محدود هستند.

همراهي USB-C از انواع پروتكل‌هاي اتصالي همچون HDMI و DisplayPort نياز به پورت‌هاي متعدد را در كامپيوترهاي شخصي و ديگر دستگاه‌ها از بين مي‌برد. چنين رويكردي بيش از همه براي لپ‌تاپ‌هاي باريك مناسب خواهد بود و با يك پورت USB-C مي‌توان دستگاه‌هاي متعدد را به كامپيوتر وصل كرد.

به‌علاوه، دستگاه با استفاده از همان پورت به داك‌هاي متخصصدي گوناگون هم متصل مي‌شود. به‌عنوان مثال، داك مي‌تواند به‌عنوان ايستگاه شارژ لپ‌تاپ استفاده شود و نقش رابط را براي اتصال به نمايشگرهاي متعدد HDMI و كيبورد و ماوس و اتصال اترنت گيگابيتي بازي كند.

كاربران داراي دستگاه‌هاي الكترونيكي قديمي به‌ويژه كامپيوترهاي شخصي، براي استفاده از USB-C راهكارهاي متعددي دارند. به‌عنوان مثال، آن‌ها مي‌توانند از آداپتورهاي تبديل USB-A به USB-C استفاده كنند تا كابل‌هاي USB-C گجت‌هاي جديد به كامپيوترشان متصل شود. افزون‌براين، كابل‌هاي مستقيم تبديل USB-A به USB-C هم در بازار وجود دارند.

براي اضافه‌ كردن USB-C به كامپيوترهاي روميزي، مي‌توان از كارت‌هاي PCIe هم استفاده كرد كه به مادربرد متصل مي‌شوند. ناگفته نماند براي بهره‌برداري بيشتر از اين كارت‌ها، بايد جديدترين محصولات مجهز به USB-C را خريد.

اتصال USB-C با وجود تمام مزايايش، هنوز اشكالات متعددي تا پياده‌سازي نهايي و استفاده‌ي تمام جامعه دارد. برخي متخصص كارشناسان معتقدند محصولات كنوني توانايي برطرف‌كردن نيازهاي همه‌ي متخصصان را در حوزه‌هاي ادعاشده ندارند. آن‌ها اشكالات بي‌شماري را مطرح مي‌كنند كه از مهم‌ترين آن‌ها مي‌توان به تداخل استانداردها اشاره كرد. در ادامه، به برخي از محدوديت‌هاي و اشكالات USB-C به‌صورت مختصر اشاره مي‌كنيم

مطالعه‌هاي متعدد نشان مي‌دهد پورت USB-C در ارائه‌ي مهم‌ترين دستاورد و قابليت خود، يعني شارژ دستگاه‌ها، با معضل مهمي روبه‌رو است. تغيير شارژر و كابل دستگاه مجهز به USB-C، به تغيير سرعت شارژ منجر مي‌شود و حتي در ولتاژ و جريان مشابه هم شاهد تغيير سرعت هستيم.

علاوه‌براين، استفاده از كابل متفرقه‌ي USB-C به‌جاي كابل‌هاي عموماً كوتاهي كه با گجت‌ها ارائه مي‌شوند، سرعت شارژ را كاهش مي‌دهد.

آزمايش روي برخي از موبايل‌هاي هوشمند نشان مي‌دهد درصورت استفاده از شارژرهاي متفرقه، قابليت شارژ سريع به‌صورت كامل از بين مي‌رود. البته در نمونه‌هاي ديگر متخصص هنوز شارژ سريع‌تر از حالت‌هاي سنتي را دريافت مي‌كند؛ اما بازهم با هر شارژر و كابل، سرعت متفاوتي به‌ دست خواهد آمد. اين اشكال در گذر زمان كم‌رنگ‌تر شده اما همچنان در برخي نمونه‌ها ديده مي‌شود.

نمودارهايي كه در اين قسمت مشاهده كرديد، تفاوت سرعت شارژ چند موبايل هوشمند را با تركيب شارژر و كابل‌هاي گوناگون نشان مي‌دهد.

همان اشكالاتي كه در بخش شارژ و تفاوت سرعت شارژ در دستگاه‌هاي گوناگون وجود داشت، در سرعت انتقال داده هم مشاهده مي‌شود. آداپتورهاي USB سرعت‌هاي چندبرابر و حتي سرعت تاندربولت را براي پورت‌هاي متنوع همراهي مي‌كنند؛ اما براي متخصصي بهينه بايد كابل‌ها نيز به‌صورت اختصاصي براي هماهنگي با نيازهاي سرعت زياد هماهنگ باشند.

شايد بزرگ‌ترين اشكال پورت USB-C را بتوان در كمبود تعداد آن در دستگاه‌ها، به‌ويژه موبايل‌هاي هوشمند، مشاهده كرد. امروزه، بسياري از توليدكننده‌ها پورت ۳٫۵ ميلي‌متري صدا را حذف كرده‌اند و بسياري از هدفون ها با كانكتور USB-C عرضه مي‌شود. همين رويكرد اشكالات متعددي در استفاده‌ي هم‌زمان از هدفون و شارژر براي متخصص ايجاد مي‌كند.

توليدكننده‌هاي لپ‌تاپ نيز هم‌سو با جريان بازار، به‌سمت كاهش پورت‌هاي اتصالي پيش رفته‌اند. آن‌ها پورت شارژ را با يك پورت USB-C جايگزين كرده‌اند؛ ازاين‌رو، متخصص در زمان شارژ با محدوديت استفاده از لوازم‌جانبي روبه‌رو مي‌شود. در چنين وضعيتي، متخصصان به خريد لوازم جانبي جديد مانند داك‌ مجبورند.

طراحي فيزيكي USB-C يكي ديگر از مواردي است كه نگراني متخصصان و متخصص كارشناسان را به‌دنبال دارد. رابط پورت مذكور با طراحي سوراخ‌دار كمي شكننده به‌انديشه متخصصين مي‌رسد. به‌علاوه، در بخش سوكت نيز شاهد قطعه‌اي مياني هستيم كه آن هم مقاومت اتصال را كاهش مي‌دهد. اپل در پورت لايتنينگ و در بخش كابل از قطعه‌ي فلزي محكمي استفاده مي‌كند كه پايداري و مقاومت بيشتري دارد.

انجمن USB-IF براي حل اشكال گفته‌شده پروتكل جديدي ارائه كرد كه امكان مطالعه اعتبار دستگاه يا كابل متصل‌شده را به دستگاه ميزبان مي‌دهد؛ در نتيجه، پيش از دريافت هرگونه شارژ يا داده، اعتبار كلاينت مطالعه مي‌شود.

ايده‌ي اوليه‌ي USB-C، يعني يك پورت و يك كابل براي استفاده در دستگاه‌هاي متعدد، ارزشمند و متخصصدي به‌انديشه متخصصين مي‌رسد؛ بااين‌حال محدوديت‌هاي ذكرشده در اين مقاله و اشكالات متعدد متخصصان، همواره دردسرساز بوده‌اند.

علاوه‌بر متخصصان، توليدكننده‌هاي انواع دستگاه‌هاي الكترونيكي هم با اشكالات متعددي در توليد دستگاه روبه‌رو هستند. همراهي از تمامي قابليت‌هاي متعدد USB-C پروژه‌ي مهندسي پيچيده‌اي محسوب مي‌شود. افزون‌براين، افزايش تعداد قطعات در پورت اتصالي و كابل‌ها هم هزينه‌هاي ساخت و پياده‌سازي را افزايش مي‌دهد.

متخصص كارشناسان اعتقاد دارند توليدكننده‌هاي صنعت الكترونيك و انجمن استاندارد USB بايد رويكردي كارآمدتر در پيش بگيرند تا USB-C از وضعيت موجود خارج شود. آن‌ها بايد مسير كنوني را بيش‌ازپيش به‌سمت راحتي متخصصان هدايت كنند. از ساده‌ترين راهكارها مي‌توان به ذكر شفاف‌تر مشخصات محصول و حتي نام‌گذاري بهتر اشاره كرد تا متخصص در خريد و انتظارات خود آگاهي بيشتري داشته باشد.

راهكارهايي همچون رنگ‌آميزي كابل‌ها و پورت‌ها، مانند رويكردي كه در USB 3.0 انجام شد، راهكار ساده و متخصصدي ديگري خواهد بود؛ البته چنين روش‌هايي با هدف اصلي USB-C، يعني طراحي مناسب براي متخصصدهاي متنوع، تداخل پيدا مي‌كند.