تطور الناقل التسلسلي العالمي “USB” مع التكنولوجيا وتم تجديد المعيار من خلال “USB 1″ و”USB1.1″ و”USB2” و”USB3″، وبعد ذلك “USB 3.1″ و”USB 3.2” و”USB 4″، حيث أضاف كل معيار “USB” متتالي المزيد إلى التكنولوجيا، ممّا أدى إلى تحسين الأداء وصقله، ومع كثرة استخدام “USB” على نطاق واسع يُعد التوافق مع الإصدارات السابقة قدر الإمكان أمراً مهماً للغاية إلى جانب مسار الترقية في المستقبل.
معايير USB السلكية:
تعتمد العديد من الأجهزة المحمولة، مثل الهواتف الذكية وكذلك الأجهزة اللوحية الصغيرة على الـ “USB” في المقام الأول للشحن، حيث أصبح شحن “USB” أمراً شائعاً لدرجة أنّه أصبح من السهل الآن العثور على منافذ كهربائية بديلة مع إنشاء منافذ “USB”، ممّا يلغي الحاجة إلى محول طاقة “USB”، كما يمكن لأجزاء النظام المتصل بـ “USB”، بما في ذلك المضيف مثل الكمبيوتر والكابل والجهاز، أن تدعم معايير “USB” المختلفة ما دام أنّها متوافقة فعلياً، ومع ذلك يجب أن تدعم جميع الأجزاء نفس المعيار إذا كنت تريد أن تحقق أقصى معدل ممكن للبيانات.
1- معيار “USB1.1”:
كان هذا هو الإصدار الأصلي من “USB” وتم إنتاجه في عام 1998م، بعد حل بعض المشاكل مع مواصفات “USB 1.0” التي تم إصدارها في 1996م، ولقد وفرت واجهة “Master / Slave” ونجمة متدرجة طوبولوجيا كانت قادرة على دعم ما يصل إلى “127 جهازاً” وستة مستويات أو محاور بحد أقصى، حيث عادةً ما يكون الجهاز الرئيسي أو “المضيف” عبارة عن جهاز كمبيوتر متصل بالأجهزة عبر الكابل.
كان أحد أهداف معيار “USB” هو تقليل المشاكل داخل الجهاز عن طريق السماح للمضيف من إجراء المعالجة ممّا يعني أنّ الأجهزة ستكون رخيصة ويمكن الوصول إليها بسهولة، حيث يتم تعريف معدلات نقل البيانات في “USB 1.1” على النحو التالي:
- السرعة المنخفضة: “1.5 ميجابت في الثانية”.
- السرعة الكاملة: “12 ميجابت في الثانية”.
- طريقة ترميز البيانات لهذا الإصدار من “USB” هي “Unicode”.
كما أنّ طول الكابل لـ “USB 1.1” محدد بـ “5 أمتار”، وتخصص مواصفات استهلاك الطاقة لكل جهاز أن يأخذ ما يصل إلى “500 مللي أمبير”، على الرغم من أنّ هذا يقتصر على “100 مللي أمبير” أثناء بدء التشغيل كما لا يسمح “USB 1.1” بكابلات التمديد أو إدراج شاشات المرور بسبب قيود التوقيت والطاقة.
2- معيار “USB 2.0”:
معيار “USB 2.0”: هو تطوير لـ “USB 1.1” الذي تم إصداره في 2000م، وكان الاختلاف الرئيسي عند مقارنته بـ “USB 1.1” هو زيادة سرعة نقل البيانات إلى معدل “عالي السرعة” يبلغ “480 ميجابت في الثانية”، ومع أنّه على الرغم من تسمية الأجهزة بـ “USB 2.0″، فقد لا تتمكن من تلبية سرعة النقل الكاملة، أمّا طريقة ترميز البيانات لهذا الإصدار من “USB” هي “Unicode”.
بالإضافة إلى التحسينات في قدرة البيانات، لقى “USB 2” زيادة في توفير الطاقة إلى “1.8 جول”، حيث مكّن هذا “USB” من توفير الشحن للهواتف الذكية التي يتم شحنها بشكل أسرع وأيضاً لمزيد من الأجهزة الطرفية المحتاجة للطاقة مثل محركات الأقراص الخارجية، وعند مقارنتها بـ “USB 1″، قدم هذا تحسيناً مطلوباً بشدة في القدرة الحالية.
3- معيار “USB 3.0”:
تم عرض معيار “USB3” لأول مرة في منتدى مطوري “Intel” في 2007م، والميزة الرئيسية هي ما يسمى بالناقلة “SuperSpeed”، والتي توفر وضع نقل رابع يوفر معدلات نقل بيانات تبلغ “4.8 جيجابت في الثانية” وعلى الرغم من أنّ معدل النقل الأولي لـ “USB3” هو “4 جيجابت في الثانية”، إلّا أنّ معدلات نقل البيانات تبلغ “3.2 جيجابت في الثانية” أي “0.4 جيجابايت في ثانية” أكثر بعد الحمل الزائد للبروتوكول تعتبر مقبولة ضمن المعيار، والمعيار متوافق أيضاً مع الإصدارات السابقة مع “USB 2.0”.
شهد الانتقال إلى “USB 3” تغييراً في ترميز البيانات من “Unicode” إلى ترميز “8b / 10b”، وغالباً ما تحتوي منافذ “USB” على أجهزة الكمبيوتر على رمز “USB” مضافاً إليه “SS” أي “SS USB”، حيث يشير “SS USB” إلى “USB 3” أي “Super Speed USB”.
4- معيار “USB 3.1”:
يُطلق على “USB 3.1” باسم “SuperSpeed +”، حيث يعمل استخدام “USB 3.1” على مضاعفة سرعة إرسال البيانات، حيث يتيح نقل بيانات خام بمعدل “10 جيجابت في الثانية”، كما أنّه يقلل من عبء ترميز الخط إلى “3%” فقط، حيث يقوم بذلك عن طريق تغيير نظام الترميز إلى “128b / 132b”، ويعمل “USB 3.1” أيضاً على زيادة قدرة الشحن إلى “20 فولت” أي “5 أمبير”، مع إمكانية تقليله إلى “5 فولت” حسب الاقتضاء، حيث يتيح ذلك للمستخدمين شحن الأجهزة الأكبر حجماً بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر المحمولة كما تعني كل هذه التطورات أنّه عند مقارنتها بالإصدارات السابقة، حيث يوفر “USB 3.1” زيادة كبيرة في السرعة والوظائف.
5- معيار “USB 3.2”:
تم إصدار هذا في عام 2017م، وهو يحتفظ بأوضاع بيانات” USB 3.1 SuperSpeed” و”SuperSpeed +” الحالية ولكنّه يقدم وضعي نقل “SuperSpeed +” جديدين عبر موصل “USB-C” بمعدلات بيانات “10 و20 جيجابت في الثانية” أي “1.25 و2.5 جيجابايت في الثانية”، حيث تأتي الزيادة في عرض النطاق الترددي نتيجةً للتشغيل متعدد المسارات على الأسلاك الحالية التي كانت مخصصة لإمكانيات التقليب لموصل “USB-C”.
كان الجانب الرئيسي الآخر من “USB 3.2” هو أنّ “USB-IF” قدم مخطط تسمية جديد للمتغيرات المختلفة بهدف تبسيط التسويق، حيث يوصى باستخدام “USB-IF” للعلامات التجارية الثلاثة مثل أوضاع نقل “5 و10 و20 جيجابت في الثانية” مثل “5 جيجابت في الثانية”، حيث يُطلق عليه غالباً “USB 3.2 Gen 1″ و”SuperSpeed USB” بسرعة 10 جيجابت في الثانية أي “USB 3.2 Gen 2″ و”SuperSpeed USB” بسرعة “20 جيجابت في الثانية” أي “USB 3.2 Gen 2×2”.
6- معيار “USB 4”:
قدم “USB-IF” مواصفات “USB4” في عام 2019م، حيث يوفر المعيار الجديد مزيداً من المرونة والوظائف حيث يعتمد على مواصفات بروتوكول “Thunderbolt 3” فهو يدعم نقل البيانات حتى “40 جيجابت في الثانية”، كما أنّه متوافق مع الإصدارات السابقة مع “USB 3.2” و”USB 2.0″، حيث سيستخدم “USB 4” موصل نوع “USB-C”؛ لأنّه يمتلك القدرة في الاعتماد على سرعة وطريقة تشغيل “USB 4″، ممّا يعني أنّ أي شخص لديه حالياً “USB 3” مع موصل “USB C” سيكون قادراً على استخدام منافذ “USB 4”.
الناقل التسلسلي العالمي اللاسلكي Wireless USB:
USB اللاسلكي: هو ناقل يوفر اتصالاً بدون أسلاك يمكن نقل البيانات عبره، حيث لم يتم اعتماد معيار “USB” هذا على نطاق واسع على الرغم من إصدار المعيار في عام2010م، كما يتم استخدام الاختصار “WUSB”، حيث يستخدم “USB” اللاسلكي ترددات في النطاق “3.1 – 10.6 جيجاهرتز” ويوفر نطاقاً ترددياً للبيانات من “53 إلى 480 ميجابت في الثانية” على مسافة تصل إلى “3 إلى 10 أمتا”، أمّا التعديل المستخدم هو “MB-OFDM”.
مع الحاجة المتزايدة باستمرار لمستويات أسرع وأكبر من إرسال البيانات بالإضافة إلى زيادة مستويات الملاءمة والقدرة تطور مفهوم “USB”، حيث أنّ مستويات الوظائف المتوفرة اليوم هائلة عند مقارنتها بالإصدار القياسي الأول في أواخر التسعينيات، كما تم تقديم عدد من الإصدارات الجديدة من معيار “USB” كل منها يوفر مستوى أعلى من الأداء.
- “USB” هي اختصار لـ “Universal Serial Bus”.
- “USB-IF” هي اختصار لـ “USB Implementers Forum”.
