USB-hubbar och dockningsstationer: strömförsörjda vs icke strömförsörjda

En hubb delar en USB-port i flera; en docka gör det och tillför videoutgångar, Ethernet och laddning genom en enda kabel. Skillnaden som avgör om dina enheter fungerar är ström: en icke strömförsörjd (bussdriven) hubb tar allt den behöver från värdporten, medan en strömförsörjd hubb har egen nätadapter och kan försörja varje enhet ordentligt. En docka är normalt en strömförsörjd hubb med extra funktioner inbyggda, vanligtvis över USB-C eller Thunderbolt.

Bussdrivna och strömförsörjda hubbar

En bussdriven hubb tar sin ström från värdporten. Den porten levererar 500 mA vid 5 V (2,5 W) på USB 2.0, eller 900 mA (4,5 W) på USB 3.x. Varje enhet på hubben delar den budgeten, så ett tangentbord och en mus är okej men en portabel disk plus en telefon som laddar är det inte. När summan överstiger vad porten kan ge, vägrar hubben antingen enheten eller så kopplas enheten bort mitt i en överföring.

En strömförsörjd hubb har egen nätadapter och tar inte sin driftström från värden. Varje nedströmsport kan då leverera sin märkström, och hubben fortsätter fungera när värdporten är nära sin gräns. Detta är den enda ändring som åtgärdar de flesta fall av “usb-hubb fungerar inte”: hubben hade fått driva enheter som den inte hade ström till.

Vad en docka tillför jämfört med en hubb

En docka tillför videoutgångar, Ethernet och laddning genom en kabel, vanligtvis över USB-C eller Thunderbolt. Videosidan är inte en USB-datafunktion i vanlig mening: det är DisplayPort Alt Mode som bärs över USB-C-kontakten, eller en Thunderbolt-länk som bär DisplayPort tillsammans med PCIe och USB. En vanlig USB-hubb kan inte skapa en videoutgång som värden inte redan tillhandahåller.

Thunderbolt 4 ger 40 Gbps, PCIe vid 32 Gbps, två 4K-skärmar eller en 8K, och laptop-laddning upp till 100 W på minst en port. Thunderbolt 5 ger 80 Gbps båda vägarna, upp till 120 Gbps i en riktning för skärmar, PCIe vid 64 Gbps och laddning upp till 240 W. USB4 körs vid 20 Gbps eller 40 Gbps, och USB4 Version 2.0 vid 80 Gbps, eller 120 Gbps i en riktning. USB4 är byggt på Thunderbolt 3-protokollet, som Intel bidrog med till USB-IF 2019, och Thunderbolt 4- och 5-kablar fungerar också som USB-C-kablar för data och laddning. Skillnaderna mellan de två familjerna finns i Thunderbolt 3, 4 och 5 vs USB4.

Laddning är där dockor och hubbar oftast missförstås. Varje USB-C till USB-C-kabel måste klara 3 A, alltså 60 W vid 20 V. Strömmar över 3 A kräver en 5 A-kabel med e-marker-chip: 100 W-kablar, och 240 W Extended Power Range-kablar. USB Power Delivery Standard Power Range går till 100 W (20 V vid 5 A) med fasta spänningar på 5 V, 9 V, 15 V och 20 V; PD 3.1 (2021) Extended Power Range går till 240 W (48 V vid 5 A), och lägger till 28 V, 36 V och 48 V. En docka som annonserar laptop-laddning behöver en kabel och en värdport som stöder effekten, inte bara en docka som listar den.

Delad bandbredd på en värdlänk

En hubb delar en uppströmslänk mellan alla sina enheter. Länkhastigheten bestäms av värdporten och hubben, inte av antalet portar på hubben. USB 2.0 är 480 Mbps; USB 3.0, även kallat USB 3.1 Gen 1, USB 3.2 Gen 1 eller USB 5Gbps, är 5 Gbps; USB 3.1 Gen 2, även kallat USB 3.2 Gen 2 eller USB 10Gbps, är 10 Gbps; USB 3.2 Gen 2x2 är 20 Gbps och är endast USB-C.

I praktiken innebär detta att en snabb SSD och en gigabit Ethernet-adapter på samma hubb konkurrerar om samma uppströms bandbredd. En enda 5 Gbps-länk är väl över vad en gigabit-adapter behöver, men två diskar som kopierar samtidigt får var och en mindre än länkens fulla hastighet. En docka med egen Thunderbolt- eller USB4-länk har mycket mer marginal, vilket är varför dockor snarare än hubbar används för video och lagring tillsammans.

Kabellängdsgränser som gäller hubbar och dockor

Specifikationen anger USB Type-C-kabellängder efter hastighet: USB 2.0 upp till 4 m (13 ft); USB 5Gbps upp till 2 m (6,6 ft); USB 10Gbps upp till 1 m (3,3 ft); passiv USB4 40Gbps upp till 0,8 m (2,6 ft). USB 2.0-kablar går upp till 5 m (16 ft) per segment, och med upp till 5 hubbar i en kedja, upp till 30 m (98 ft) totalt. Passiva USB 3.x-kablar med Type-A- eller Type-B-kontakter säljs vanligtvis upp till 3 m (10 ft); aktiva och optiska förlängningskablar går längre. Den fullständiga uppsättningen gränser finns i maximal USB-kabellängd.

En hubb lägger till ett segment, inte en gratis förlängning. Att kedja hubbar för att nå längre fungerar inom gränserna för segment och antal hubbar, men varje hopp lägger till en plats där ström och signal kan brista. För en lång körning till en enda enhet är en aktiv eller optisk förlängningskabel det renare svaret än en kedja av hubbar.

Varför en enhet kopplas bort från en hubb

De vanliga orsakerna, i den ordning de är värda att kontrollera:

• Ström. Enheten behöver mer ström än porten eller den bussdrivna hubben kan leverera. En strömförsörjd hubb eller en port på värden åtgärdar det.
• Fel kabel. En USB-C-kabel kan vara en USB 2.0-kabel (480 Mbps) eller klara 10, 20, 40 eller 80 Gbps. En laddningskabel har inga datapar alls. Att byta till en kabel som är klassad för hastigheten och effekten som används är ofta hela lösningen.
• En hubb som inte är strömförsörjd när enheten förväntar sig ström. Bussdrivna hubbar kan inte ladda en telefon med full effekt eller starta en disk pålitligt.
• Video-förväntningar. En dockas videoutgång beror på att värdporten stöder DisplayPort Alt Mode eller Thunderbolt. En port utan det behöver en aktiv adapter, och en hubb kan inte lägga till det.
• Drivrutins- och firmware-beteende. USB-till-seriella adaptrar innehåller ett omvandlarchip som behöver rätt drivrutin, och förfalskade chip kan blockeras av den äkta tillverkarens drivrutiner. Samma sak gäller vissa Ethernet-chip i dockor.

Hubbar, dockor och KVM-switchar tillsammans

En KVM-switch delar ett tangentbord, en skärm och en mus mellan datorer, och EDID-emulering gör att varje dator ser en skärm medan den är bortkopplad, så fönster inte arrangeras om. Många KVM-switchar har nu USB-C eller Thunderbolt, vilket innebär att dockan kan sitta på KVM-switchens enhetssida snarare än direkt på datorn. Kableringen och EDID-beteendet i det arrangemanget täcks i KVM-switchar: kablar, EDID och USB.

Att välja mellan en hubb och en docka

Välj en bussdriven hubb när enheterna är lågeffekt: tangentbord, mus, USB-minne, en skrivare med egen strömförsörjning. Den är liten, behöver ingen adapter och passar bra i laptopväskan.

Välj en strömförsörjd hubb när flera enheter körs samtidigt, när någon av dem är en disk eller en telefon som laddar, eller när värdporten redan är nära sin gräns. Adaptern är själva poängen med produkten.

Välj en docka när en kabel måste bära video, Ethernet, USB-enheter och laptop-laddning. Kontrollera tre saker innan du köper: värdportens kapacitet (USB-C med DisplayPort Alt Mode, Thunderbolt 4, Thunderbolt 5 eller USB4), laddningseffekten som dockan och kabeln kan överföra, och skärmupplösningen och uppdateringsfrekvensen som värden stöder. En docka kan inte överträffa vad värdporten tillhandahåller.

Vad som inte kommer att fungera

• En bussdriven hubb som kör en portabel disk och en laddande telefon samtidigt. Portens strömbudget delas och summan överstiger den.
• En laddnings-USB-C-kabel som överför data, eller en USB 2.0-kabel som överför en 10 Gbps-enhet med full hastighet.
• En passiv USB-C-adapter som driver HDMI från en port utan DP++ eller DisplayPort Alt Mode. Det behövs en aktiv adapter.
• En 100 W- eller 240 W-laddning över en kabel utan e-marker-chip. Över 3 A måste kabeln vara klassad och märkt för det.
• En passiv USB4 40Gbps-kabel längre än 0,8 m (2,6 ft) vid full hastighet.
• En dockas Ethernet eller video som fungerar när värdporten är en vanlig USB-dataport utan alternativt läge.
• En USB-till-parallell-adapter som driver en programmerare eller dongel. Dessa adaptrar fungerar med skrivare, där de visas som en USB-skrivare, men inte med andra parallellportsenheter.
• En USB-till-TTL-adapter som behandlas som RS-232. TTL/CMOS-seriell vid 3,3 V eller 5 V är inte RS-232, och att koppla ihop de två direkt kan skada lågspänningssidan.