USB 3.1 : avant c’était simple, mais ça…

par Christophe C., chef produit composants et intégration depuis 10ans pour Materiel.net et surtout grand spécialiste du PC devant l’éternel ! Passionné de domotique, de nouvelles technologies bien sûr et de Metal (la musique, pas le matériau, tout le monde n’est pas parfait !!), il vous éclairera régulièrement sur ce blog !

USB Type C

S’il y a bien en informatique un élément que tout le monde connait c’est l’USB. Depuis ses débuts vers la fin des années 1990, l’USB n’a eu de cesse de se démocratiser, grâce à son prix et surtout sa simplicité. Mais ses dernières évolutions pourraient bien rendre le sujet bien moins simple.

2010 les premières cartes mères en USB 3.0 débarquent. Personne ne se méfie. Voir les débits passer de 60 Mo/sec à 600 Mo/sec paraissait alors sympa. Certes, au départ, le consortium qui gère la norme USB a un peu oublié de statuer sur une norme de connectique interne pour les cartes mères, mais celle-ci s’est assez rapidement imposée de facto. Depuis l’USB 3.0 coulait des jours heureux.

Fin 2015, l’USB 3.1 débarque et là c’est le drame ! Techniquement la technologie n’est pas mauvaise, au contraire, on gagne encore en débit et on nous promet des temps de rechargement encore plus rapide grâce au Power Delivery 2.0. Non, le réel problème est que tout ce qui faisait la simplicité de l’USB s’était subtilement fait la malle !

Plus petit, plus pratique, mais surtout pas pareil

Premier élément majeur, dites bonjour à la connectique USB Type C. Bien plus petite (à l’image de l’actuel micro-USB) et surtout réversible ! Finie la galère pour brancher son périphérique, dans les deux sens, ça passe. Le connecteur USB-C est vraiment un grand pas en avant. Mais il implique la perte de rétrocompatibilité. L’épaisseur du port USB-A le condamnait à terme au vu de la cure d’amaigrissement sans fin des PC, portables et tablettes. Sa disparition n’est donc pas surprenante. Mais l’arrivée de l’USB-C et celle de l’USB 3.1 ont entrainé une confusion : rappelons-le USB-C ≠USB 3.1 (on trouve des ports USB 3.0 en USB-C).

USB_Type-C_image_option_APourquoi faire simple quand on peut faire compliqué

Avoir d’un côté USB 3.0 et de l’autre USB 3.1 c’était trop simple. Ainsi l’USB-IF, le consortium en charge de l’évolution de l’USB a décidé de renommer l’USB 3.0 en USB 3.1 Gen 1 et l’USB 3.1 en USB 3.1 Gen2 ! Après tout c’est quasiment pareil, l’USB 3.1 Gen2 n’ayant que le double de bande passante théorique par rapport à l’USB 3.1 Gen1, un vulgaire détail ! Il faut donc désormais bien vérifier quelle est la génération d’USB qu’on recherche.

Le fond et la forme

C’est sans doute le point le plus génialement vicieux ! Avant le port USB désignait à la fois le port et la façon de véhiculer les données. USB 1.1, USB 2.0 USB 3.0 pas de soucis, à de rares exceptions les ports étaient tous retro compatibles. Certes la vitesse n’était jamais celle que l’on espérait mais on s’en sortait.

Avec l’USB Type C, port et norme de bus sont bien distincts, et vous pouvez par exemple vous retrouver avec un port USB type C en USB 3.0 et non pas en USB 3.1… ou devrais-je dire USB 3.1 Gen1 ou Gen2 ! Vous suivez toujours ?
Et si ce n’était qu’une question de débits… Revenons sur la puissance électrique que j’évoquais en introduction. L’USB 3.0 permettait d’atteindre 4,5 W (voire même 9 W avec les spécifications USB Battery Charging, mais en faisant l’impasse sur la transmission de données). L’USB 3.1 Gen2 offre lui 100 W ! Largement de quoi alimenter un disque dur 3.5 pouces externe sans recourir à une alimentation dédiée. Qui plus est l’alimentation électrique est désormais bidirectionnelle. Ainsi un périphérique qui était en train de se charger sur un autre, pourra à son tour recharger le premier à l’occasion. Mais au-delà de ça, cette puissance accrue va aussi permettre à l’USB de devenir encore plus universel.

L’USB à tout faire

Le Power Delivery 2.0 s’accompagne d’un autre bouleversement fondamental pour l’USB appelé Alternate Mode. Grosso modo, il s’agit de pouvoir se servir de certaines broches du connecteur USB Type C pour faire transiter autre chose que des données, de l’audio ou de l’image par exemple. Et cela risque de réellement devenir le bazar quand il faudra deviner si le port USB Type C d’une carte mère peut véhiculer autre chose que de la donnée.
A cela s’ajoute la possibilité de chainer les éléments comme pour le Thunderbolt 3, qui adopte d’ailleurs lui aussi une connectique de type USB Type C désormais! Par exemple, un PC pourrait voir son affichage se faire sur un écran Ultra HD alimenté par le même câble USB que pour la transmission du flux vidéo. Et cet écran pourrait à son tour recharger votre smartphone. Le tout en deux câbles là où il en aurait fallu habituellement 4.

Vers le meilleur des mondes ?

Au final il va falloir ouvrir l’œil, au moins les premières années, le temps que tout ça se tasse et en espérant que les constructeurs de périphériques jouent le jeu. L’USB 3.1 et l’USB Type C sont de vrais bon changements mais ils arrivent avec leur lot d’incertitudes : est-ce que ce port USB type C est en USB 3.1 ? Permet-il de charger rapidement mon téléphone ? Est-il juste USB ou bien fait-il aussi DipslayPort/Thunderbolt ? Et cette clé USB simplement labélisée USB 3.1 est-elle Gen1 ou Gen2 ?

Les spécifications de l’USB Type C
Les spécifications de la technologie Power delivery

  • radioman

    Avant c’était simple ???

    http://hpics.li/471af83

  • Christophe.C

    Nan mais c’était pour dire que si déjà avant vous étiez perdu avec simplement la connectique, désormais il faudra compter avec les protocoles !
    Avant un câble correspondait peu ou prou à un usage, mais le futur de l’USB Type C se décline à toutes les sauces : données (USB3.0, USB3.1, Thunderbolt 3), image et son (Displayport), alimentation électrique (USB 3.1, Thunderbolt 3).
    Mais ne boudons pas notre plaisir ; Une fois que l’USB dominera le monde et qu’on pourra même connecter sa télé à son lave-linge, pour que le cycle essorage ne s’active que durant les scènes d’action, le monde sera beau (et sentira le frais) (^__^)

  • NoOneIsInnocent

    Hugh,

    C’est un problème de nomenclature aussi. le coup du gen 1 gen 2 usb type-C 3.0 ou 3.1… Cette confusion devrait faire les beaux jours des fabricants/vendeurs de périphériques et adaptateurs et le malheur des consommateurs non avertis. Ils seraient pas un peu tombé sur la tête les gens du consortium USB ?

    • Christophe.C

      C’est un peu ce que j’essaie de soulever avec ce billet. Même si je pense que les intentions du consortium ne sont pas mauvaises, je pense que c’est le timing qui rend la chose compliquée. Et malgré tout il est compliqué des les attaquer sur ce point.
      Je préfère largement un joyeux bazar pendant 2-3 ans que le fait d’avoir l’impression qu’on me vend chaque année une évolution pour me faire racheter tout mon matos.
      C’est ce que je disais en conclusion va falloir être vigilant un petit moment, mais ceux qui feront l’effort, seront (je l’espère) récompensés par une connectique qui tiendra plus longtemps la route et offrira nettement plus de possibilité.

  • heaven7

    Je me demande s’il ne subsiste pas une confusion dans votre explication. Vous dites que « L’USB 3.1 Gen2 offre lui 100W », mais c’est aussi le cas de l’USB 3.1 Gen 1.

    Tout le monde a écrit que l’USB 3.0= l’USB 3.1 Gen 1, mais il y a pourtant une subtilité qu’on peut résumer de cette façon :
    USB 3.0 : 5Gb/s – pas de Power Delivery 2.0
    USB 3.1 gen 1 : 5Gb/s – Power Delivery 2.0
    USB 3.1 gen 2 : 10gb/s – Power Delivery 2.0

    En fait, l’USB 3.1 c’est une nouvelle gestion de l’alimentation avec un maximum de 20V et 5A quelque soit la génération, contrairement aux générations plus anciennes (3.0 et antérieur). C’est l’évolution la plus intéressante de l’USB selon moi, car tout alimenter dans tous les sens, c’est hyper pratique !

    D’ailleurs, les commerçants jouent réellement le jeu en pratique car on voit bien souvent écrit « USB 3.1 à 5gb/s » (et pas tellement Gen 1, sauf peut-être sur materiel.net !).

    Je me demande par contre si les signaux vidéo/audio/ethernet et compagnie passe de la même façon en USB 3.1 gen 1 et gen 2 (si le signal n’est pas supérieur à 5gb/s), avez-vous une réponse ?

    • Christophe.C

      Bonjour Heaven7,

      La subtilité est même plus pointue que ça. Le Power Delivery 1.0 (que je vais raccourcir en PD 1.0) permettait déjà d’atteindre les 100W et était compatible avec la norme USB 3.0 et USB 2.0. Il fallait cependant des câbles répondant à certains profils. Le PD 1.0 a été ratifié en juillet 2012, mais depuis je n’ai pas l’impression qu’on ai croisé beaucoup de périphérique USB 3.0 ou 2.0 pouvant pomper 100W, c’est sans doute ce qui donne l’impression que la puissance est une nouveauté issue du PD 2.0.
      PD 2.0, USB 3.1, et USB Type C, sont vraiment trois normes différentes, évoluant plus ou moins ensemble certes, mais je ne suis pas certains qu’on puisse les lier intimement au point de dire que L’USB 3.0 est différent de l’USB 3.1 Gen1. J’ai vraiment l’impression qu’à partir de maintenant il va falloir faire la distinction entre le port, le bus, et l’alimentation, là ou auparavant les trois paraissaient aller de pair.

      Concernant la dénomination « USB 3.1 Gen1 / Gen2 » c’est la dénomination officielle (http://www.usb.org/developers/ssusb). Mais quand je vois mes filtres sur la catégorie carte mère, je réalise qu’une mise à jour s’impose vu que je parle encore d’USB 3.0 et 3.1. Donc si vous jugez plus confortable d’indiquer en plus la bande passante je pense pouvoir y remédier. Merci pour cette remarque.

      Concernant le dernier point, en fait vous vous posez la mauvaise question. Un signal vidéo ou audio sera transmis via Displayport et non via USB, il empruntera certes un port USB Type C mais sur les différents périphériques à relier il faudra surtout que la fonction Alternate Mode soit disponible. Là par contre je manque encore de recul pour avoir plus de certitudes, déjà que trouver des périphériques USB Type C n’est pas forcement ce qu’il y a de plus simple, alors des écrans ou des amplis avec cette connectique c’est encore de la science fiction (^__^). J’en parlerai à mes collègues, si jamais on a l’occasion de tester on fera un papier dessus.

      • heaven7

        Merci pour ces précisions ! J’ai retrouvé l’article qui me faisait dire ça : http://www.lesnumeriques.com/informatique/tout-qu-faut-savoir-usb-type-c-usb-3-1-a2049.html
        Il manque donc un bout de l’histoire. C’est vrai qu’avant j’ignorais l’existence de norme « dans l’USB » comme le PD 1.0 (2.0 maintenant). Mais si je comprends bien, l’ USB 2.0 et 3.0 n’allait pas de paire avec le PD 1.0 (même si c’était possible) alors que le PD 2.0 va de paire avec l’USB 3.1 ?

        Concernant l’appellation, je vois que vous précisez désormais les deux (Gen et débits ; quelle réactivité !). Je pense que c’est préférable. Certes les constructeurs consciencieux vont parler de Gen 1 et Gen 2 explicitement, mais justement je trouve ces termes plutôt opaques. Parler de 5gb/s ou 10gb/s est tout de suite identifiable même si l’on ne connaît pas la subtilité du problème. J’ai aussi remarqué que certains constructeurs inscrivaient sur le port USB « SS » pour SuperSpeed 5gb/s et « SS 10 » pour SuperSpeed 10gb/s. D’autres utilisent des couleurs différentes mais on trouve aussi bien du bleu claire que du rouge pour l’USB 3.1 Gen 2. On peut dire que la diversité règne encore à l’heure actuelle !

        Merci pour l’explication du dernier point, c’est plus simple à comprendre comme ça !
        C’est vrai que c’est un joli bazar tout ça.

        • Christophe.C

          Je n’en ai pas parlé dans l’article mais en fait nous sommes (enfin le consortium USB) rendu à la version 3.0 du Power Delivery, depuis fin mars dernier.
          Je ne vous ferez pas l’affront de vous proposer de vous farcir les quelques 500 pages du cahier, mais en substance voici ce que ça dit :

          « This specification describes the architecture, protocols, power supply behavior, connectors and cabling necessary for managing power delivery over USB at up to 100W. This specification is intended to be fully compatible and extend the existing USB infrastructure. »

          Puis

          « USB Power Delivery is designed to operate independently of the existing USB bus defined mechanisms used to negotiate power which are : USB 2.0, USB 3.1, USBBC 1.2, USB Type-C 1.2. »

          J’ai simplifié un peu la fin, mais on remarque que le Power Delivery n’est pas lié à un bus en particulier, du coup non le PD 2.0 n’est pas lié à l’USB 3.1. On remarque aussi qu’ils mélangent sans souci bus et connecteur.
          Il semble cependant que l’USB Type C soit désormais le type de connectique privilégiée pour les périphériques qui nécessiteront plus de puissance électrique.
          Donc dans le pire des cas on peut imaginer voir arriver un boitier externe sans alimentation pour 10 disques durs en USB 2.0 avec un connecteur USB Type C. Ça serait stupide certes, mais possible.

          • heaven7

            Merci c’est très intéressant !
            N’hésitez pas à approfondir ces questions à travers d’autres articles ! 🙂

  • NoOneIsInnocent

    Hugh,

    Merci pour ces précisions. je suis étonné d’apprendre que certains sites précisent le 5 gb/s alors que la plupart des constructeurs communiquent en gen 1 gen 2. Quand je parlais de problème de nomenclature… De ce que je sais seul le gen 2 est capable de transférer un flux 4K (image et son, pour l’Ethernet je sais pas)voir même deux d’après certaines fiches techniques constructeurs.

  • elmacho

    Très sympa cet article sur l’USB : une bonne aide pour mieux comprendre tous ces changements. Merci !

  • gvaudan

    un petit schéma pour eSpliquer USB-Connecteur VS Usb-Norme serait bienvenue

  • Shimaran

    Vivement le sans-fil pour tout !