Longueur maximale d'un câble USB ?

5 mètres est le maximum du câble USB. Vous pouvez aller plus loin en connectant des hubs USB en série (maximum de 5 hubs enchaînés de cette façon). Vous ne pouvez pas utiliser uniquement des rallonges USB pour des raisons de timing.

From the USB FAQ :

Q1 : Quelle longueur de câble puis-je utiliser pour connecter mon appareil ? A1 : En pratique, la spécification USB limite la longueur d'un câble entre les appareils à pleine vitesse à 5 mètres (un peu moins de 16 pieds 5 pouces). Pour un appareil à faible vitesse, la limite est de 3 mètres.

Q2 : Pourquoi ne puis-je pas utiliser un câble de plus de 3 ou 5 mètres ? A2 : La conception électrique de l'USB ne le permet pas. Lors de la conception de l'USB, il a été décidé de gérer la propagation des champs électromagnétiques sur les lignes de données USB de manière à limiter la longueur maximale d'un câble USB à quelque chose de l'ordre de 4m. Cette méthode présente un certain nombre d'avantages et, puisque l'USB est destinée à un environnement de bureau, les limitations de portée ont été jugées acceptables. Si vous êtes familier avec la théorie des lignes de transmission et que vous souhaitez obtenir plus de détails sur ce sujet, consultez la section sur les signaux USB de la FAQ développeurs .

Q3 : À quelle distance d'un PC puis-je placer un dispositif USB ? R3 : Avec un maximum de 5 concentrateurs connectés avec des câbles de 5m et un câble de 5m allant à votre dispositif à pleine vitesse, cela vous donnera 30m de câble (voir section 7.1.19 pour les détails). Avec un appareil à faible vitesse, vous pourrez obtenir une portée allant jusqu'à 27m, selon la longueur du câble de l'appareil. Avec un câble simple, vous pourrez probablement atteindre une portée d'environ 25m depuis le PC.

Q4 : Je dois mettre un périphérique USB à une distance X de mon PC. Que dois-je faire ? R4 : Si X est inférieur à 25m environ (voir question précédente), achetez un tas de hubs et connectez-les en série avec des câbles de 5m. Si vous devez aller plus loin, placez un autre PC, ou peut-être un ordinateur portable, là où vous voulez que l'appareil soit et mettez-le en réseau avec le premier PC en utilisant quelque chose qui est censé être une connexion longue portée, comme Ethernet ou RS-485. Si vous n'avez besoin que d'une connexion USB, envisagez d'utiliser des adaptateurs Ethernet à base USB pour relier les PC entre eux.

Toutes les réponses sont incorrectes si OP signifiait que la liaison fonctionnait à la vitesse de communication USB2.0 à haut débit (480 Mbit/s).

La longueur d'une liaison de communication USB est limitée par l'architecture USB qui comporte cinq concentrateurs dans la liaison. Le protocole USB exige que les dispositifs USB renvoient des paquets de poignée de main sous forme de ACK, NAK, NRDY, etc. Ces réponses doivent revenir à l'hôte dans un délai spécifié, qui est fixé à 1,7 µs. Le matériel du contrôleur de l'hôte mettrait un drapeau/interruption si la réponse n'est pas reçue à temps après 1-2-3 tentatives, ce qui signifierait l'échec de la liaison.

Maintenant, quelle était la base de cette limitation de 1,7 µs ? Elle est basée sur un aller-retour de paquets de poignée de main dans le pire des cas. Tout est expliqué dans les spécifications de l'USB 2.0, section 7.1.19.2. Il y a trois facteurs :

1. L'intégrité physique du signal sur un différentiel à paires torsadées pour un câble pouvant être fabriqué de manière réaliste (adaptation d'impédance, uniformité du câble, perte de signal). Il en ressort une limite de longueur de câble de 5 m par segment. Un câble 5 m a un délai de propagation unidirectionnel estimé à 26 ns selon les spécifications de l'USB. Les six câbles auront un délai de propagation aller-retour d'environ 300 ns.

2. Le délai de propagation du signal numérique le long du trajet du répéteur du concentrateur, qui est limité par l'architecture proposée à 40 temps de bits HS, soit environ 80 ns par concentrateur unidirectionnel. Cinq concentrateurs auront un délai aller-retour d'environ 800 ns.

3. Un périphérique USB est autorisé à répondre en 192 bits, soit 400 ns.

Le temps de réponse total est donc de 1500 ns. La spécification autorise un certain relâchement et étend le délai d'attente à 1700 ns.

Par conséquent, la limite du temps de propagation du média est de 1700 ns - 400 ns = 1300 ns, ou 650 ns dans un sens. Si vous pouvez fabriquer un câble qui a une perte tellement faible sur 650 ns de propagation d'onde qu'il peut fournir un signal ouvert répondant au modèle USB de fin de ligne, un hôte avec un seul dispositif USB peut travailler avec lui. En prenant 26 ns par 5 m, cela revient à 125 m de câble. C'est la limite maximale théorique.

J'aimerais bien voir si ce genre de câble peut être fabriqué. Personnellement, j'ai eu une bonne liaison sans erreur avec 40 ft (12 m) de câble en Cat 5e. Mais cela dépend de la qualité/sensibilité des récepteurs aux deux extrémités d'une liaison.

SUPPLÉMENT : La réponse ci-dessus n'est valable que pour le protocole de communication global USB HS. Cependant, il existe une autre limitation fonctionnelle à la longueur maximale du câble en USB : elle est liée à la fonction de déconnexion à grande vitesse. La déconnexion HS en USB est basée sur l'idée qu'un câble déconnecté réfléchirait le signal, de sorte que la réflexion s'ajoute à la tension d'entraînement, ce qui conduit à un doublement de l'amplitude du signal au niveau de l'émetteur. Tel que conçu, l'hôte HS envoie des marqueurs de micro-trames (appelés SOF) tous les 125 us. Pour la détection de déconnexion de câble, le paquet SOF a une fin de paquet allongée, d'une longueur d'environ 83 ns (la longueur normale d'un EOP est de 16,6 ns).

Si le câble USB est déconnecté au niveau du port hôte, aucun problème. Mais si un dispositif (avec sa terminaison) est déconnecté à l'extrémité d'un long câble, la réflexion doit revenir dans les 83 ns, l'amplitude doublera, et un comparateur spécial dans le récepteur PHY enregistrera la condition “HS disconnect”. Cela fixe la limite du câble à 41,5 ns de délai de propagation unidirectionnel. En supposant une vitesse de propagation de 6" par 1 ns, cela nécessite que le câble ait une longueur inférieure à 250", soit environ 6,5 m.

Cette limitation n'a lieu que si vous voulez sentir une déconnexion propre et rapide. Avec un câble plus long, le port hôte sera éventuellement désactivé en raison d'une erreur de protocole, donc pas de problème à la fin.

Selon les spécifications de l'USB , des câbles de plus de 5 mètres de long provoqueraient un délai de propagation du signal trop important pour fonctionner.

Mais j'ai réussi à construire une rallonge USB passive de 10 m/30 ft qui a très bien fonctionné. Tout ce que j'ai fait, c'est utiliser un câble FTP Cat 5e AWG24 100 ohm avec une paire torsadée pour les données (D+ et D- ; j'ai utilisé la paire verte), et les trois autres paires torsadées pour l'alimentation (V+ et V- ; en parallèle solide à solide et bande à bande).

Je n'ai eu aucun problème à utiliser un périphérique USB sur ce câble.