همه‌چیز درباره USB-C، فراگیرترین درگاه شارژ در دنیا

USB-C تنها چند سال پس از تولد، به محبوبیت و کاربرد گسترده در دنیای فناوری رسید. امروزه اکثر تولیدکننده‌های گوشی و دیگر محصولات الکترونیکی از این کانکتور در محصولات خود استفاده می‌کنند. USB-C صرفاً کانکتوری برای شارژ بهتر دستگاه‌ها محسوب نمی‌شود و کاربران برای اتصال لوازم جانبی گوناگون هم از آن استفاده می‌کنند.

تقریباً تمامی دستگاه‌های الکترونیکی پرمصرف و مهم امروزی، به درگاه یو اس بی سی مجهزند؛ از سیستم‌های دسکتاپ گرفته تا گوشی و هارد اکسترنال و لپ تاپ و بسیاری از محصولات دیگر. USB-C درحال‌حاضر به‌عنوان استاندارد جهانی شناخته می‌شود.

آخرین به‌روزرسانی استاندارد در حال تکامل USB در سال ۲۰۱۹ با نام USB4 ارائه شد. قبل از USB4، شاهد رونمایی USB 3.1 در سال ۲۰۱۳ بودیم؛ در همان سال، کانکتور جدید، یعنی USB Type-C یا همان USB-C هم به دنیای فناوری آمد؛ کانکتوری که در گذر زمان به استاندارد اکثر دستگاه‌های الکترونیکی تبدیل شد.

اپل با عرضه‌ی مک بوک ۱۲ اینچ که فقط به پورت USB-C مجهز بود، روند استفاده از کانکتور جدید را شروع کرد. کوپرتینویی‌ها در لپ‌تاپ موردنظر این پورت را نه‌تنها برای اتصال لوازم جانبی، بلکه برای شارژ دستگاه هم ارائه کردند. آن‌ها درادامه در دستگاه‌های دیگر خود نیز از پورت USB-C با هدف باریک‌تر کردن طراحی بهره بردند.

گوشی‌های اندرویدی خیلی زودتر از آیفون به استقبال USB-C رفتند و اپل تغییر درگاه آیفون به USB-C را تا سال ۲۰۲۳ انجام نداد. امروزه اکثر دستگاه‌ها و لوازم جانبی موجود در بازار، به این درگاه مجهزند.

اکثر کاربران در شناسایی و درک تفاوت‌ استانداردهای USB مشکلات زیادی دارند. البته نام‌گذاری‌های اخیر انجمن مجریان USB یا USB-IF هم در مبهم‌کردن شرایط بی‌تأثیر نبوده است.

به بیان ساده، آنچه امروزه به‌نام USB 3.0 و USB 3.1 و USB 3.2 می‌شنویم، همگی نسخه‌های متعدد USB 3.2 هستند. انجمن USB-IF ادعا می‌کند در جهت کاهش ابهام نام‌گذاری‌ها حرکت خواهد کرد؛ اما شاید هنوز بسیاری از کاربران تفاوت این استانداردها را درک نکنند.

به‌عنوان اولین نکته درباره‌ی USB-C باید بدانید که این کانکتور، استانداردی جدید مانند USB1.1 و USB 2.0 و USB 3.0 نیست. استانداردهای مذکور روی قابلیت‌های اتصال ازلحاظ سرعت و موارد دیگر تمرکز می‌کنند؛ درحالی‌که USB-C فقط به جزئیات کانکتور می‌پردازد و در دسته‌بندی شبیه به microUSB و miniUSB قرار می‌گیرد.

تفاوت اصلی USB-C با دو پورت مذکور در هدف آن برای جایگزینی و تغییر هر دو سوی کابل‌های اتصال دیده می‌شود که در بخش‌های بعدی به آن خواهیم پرداخت.

در جریان توسعه و گسترش استفاده از USB-C، یک خبر بیش از همه تأثیر مثبت داشت؛ استفاده‌ی تاندربولت ۳ از این پورت، خبر مهمی بود که اینتل در سال ۲۰۱۵ اعلام کرد. این شرکت در آن زمان اعلام کرد در آخرین نسخه از پورت اتصالی خود از USB-C استفاده خواهد کرد.

رویکرد جدید اینتل دشواری‌های خاص خود را داشت. تاندربولت ۳ برای کارایی بهتر به مدارسازی در داخل خود کابل نیاز دارد؛ در نتیجه، پیاده‌سازی آن با USB-C دشوار بود. به‌هرحال، امروزه استاندارد تاندربولت ۳ هم از پورت USB-C استفاده می‌کند.

پورت‌های تاندربولت ۳ عموماً با طراحی و نشانه‌ی کمی متفاوت با USB-C عادی در دستگاه‌ها استفاده می‌شوند و با دستگاه‌های دیگر USB-C و نسخه‌های قبلی استاندارد تاندربولت هماهنگ هستند.

همان‌طورکه اشاره کردیم، USB-C با هدف جایگزینی هر دو سوی کابل‌های اتصالی معرفی شد. برای درک بهتر این ساختار باید تفاوت‌ میان استانداردهای قدیمی با یکدیگر و تفاوت‌ کانکتورهای نوع A و B را نیز با پورت USB-C بشناسید.

عامل اساسی در تدوین استاندارد USB، به حداکثر سرعت قابل‌ پشتیبانی آن مربوط می‌شود. البته حداکثر توان و برخی عوامل دیگر هم در ایجاد تفاوت مؤثر هستند. ازلحاظ نظری، استانداردهای USB را می‌توان روی هر شکلی از پورت اتصالی پیاده کرد؛ به‌شرطی که کامپیوتر یا هر دستگاه مقصد دیگر، هماهنگی‌های لازم را با پورت و اتصال داشته باشد.

اولین نسخه از استاندارد، یعنی USB 1.0، هیچ‌گاه به بازار راه پیدا نکرد؛ درنتیجه اولین استانداردی که کاربران استفاده کردند، USB 1.1 نام داشت. این استاندارد توانایی ارسال و دریافت داده با سرعت حداکثر ۱۲ مگابیت‌برثانیه و جریان ۱۰۰ میلی‌آمپر را دارد.

نسخه‌ی دوم استاندارد در آوریل ۲۰۰۰ معرفی شد و پیشرفتی قابل‌توجه در حداکثر سرعت انتقال داده داشت. حداکثر سرعت در USB 2.0 به ۴۸۰ مگابیت‌بر‌ثانیه رسید. به‌علاوه، جریان قابل‌پشتیبانی هم در این استاندارد، ۱٫۸ آمپر در ۲٫۵ ولت بیان شد.

سومین نسخه‌ی کاربردی از استاندارد USB با تغییرات بزرگی همراه بود. انواع جدید کانکتورها با این استاندارد به بازار معرفی شدند که سرعت و جریان برق بیشتر را ارائه می‌کردند. به‌علاوه، رنگ آبی هم به کانکتورهای جدید اضافه شد تا ابزاری برای متمایز کردن سرعت و توان بیشتر در مقایسه با نسل‌های قبلی باشد.

USB 3.0 توانایی انتقال داده تا ۵ گیگابیت‌برثانیه را دارد و جریان ۱٫۸ آمپر ۵ ولتی برقرار می‌کند. نسخه‌ی سوم یو اس بی در سال ۲۰۰۸ معرفی شد.

در سال ۲۰۱۳، نسخه‌ای جدید از استاندارد USB معرفی شد که حداکثر سرعت را به ۱۰ گیگابیت‌برثانیه رساند. به‌علاوه، جریان ۲ آمپر ۵ ولتی هم با این استاندارد ممکن شد. جریان‌های ۵ آمپر ۱۲ ولتی و ۲۰ ولتی هم در استاندارد جدید پشتیبانی می‌شوند.

اتصال USB-A همان نسخه‌ی سنتی USB محسوب می‌شود که اکثر ما با آن آشنا هستیم؛ طراحی مربعی که به‌نوعی نقش پورت انقلابی را در دنیای فناوری برعهده گرفت و هنوز هم به‌عنوان استاندارد اصلی در سمت پورت میزبان اتصال شناخته می‌شود.

پورت نوع A از زمان معرفی تاکنون، تغییرهای متعددی تجربه کرده است تا از نسخه‌های جدید استاندارد پشتیبانی کند. به‌عنوان مثال، پین‌های اتصالی جدید به این پورت اضافه شدند تا قابلیت پشتیبانی از سرعت‌های بسیار زیاد USB 3.0 را داشته باشد. طراحی اساسی پورت تغییر چندانی نداشت؛ اما امروزه تقریباً تمامی پورت‌های USB-A از جدیدترین استانداردهای انتقال داده پشتیبانی می‌کنند.

علاوه‌بر طراحی مرسوم، نسخه‌های متعدد دیگری هم از USB-A عرضه شد. از میان آن‌ها می‌توان به Mini Type-A و Micro Type-A اشاره کرد که البته با استقبال مناسب در بازار روبه‌رو نشدند. درواقع، نگرانی از افزایش تعداد پورت‌های USB-A، از به‌کارگیری پورت‌های مینی و مایکرو جلوگیری و به‌نوعی آن‌ها را منسوخ کرد.

کابل‌هایی با دو پورت اتصال USB-A کاربردهای متنوعی دارند. سر USB-B کابل عموماً به دستگاه کلاینت متصل می‌شود و به‌‌دلیل تنوع این دستگاه‌ها، تنوع در طراحی و ابعاد سوکت‌ها و پورت‌های USB-B را شاهد هستیم.

نسخه‌ی اصلی USB-B پورت‌های مربعی بلند با گوشه‌های بیرونی اریب دارند که عموماً در پرینترها می‌بینیم. پورت‌های مذکور در نمونه‌های جدید با استاندارد USB 3.0 هم هماهنگ شده‌اند.

پورت‌های مینی و مایکرو USB که در گجت‌های هوشمند متعدد مشاهده می‌کردیم، همگی انواعی از پورت USB-B محسوب می‌شوند. انواع متعدد USB-B به‌صورت گسترده در محصولات الکترونیکی استفاده شد و به‌‌دلیل نیاز آن‌ها به ابعاد متفاوت، شاهد نمونه‌های کوچک‌تر در دستگاه‌ها بودیم.

استاندارد USB 4.0 (یا با نوشتار درست‌تر، USB4) در سال ۲۰۱۹ در دسترس قرار گرفت. این استاندارد مبتنی‌بر پروتکل تاندربولت ۳ است و داده‌ها را با سرعت حداکثر ۴۰ گیگابیت‌برثانیه انتقال می‌دهد و به‌لطف Power Delivery 3.1 از توان حداکثر ۲۴۰ وات پشتیبانی می‌کند. تاندربولت ۳ در سال ۲۰۱۵ توسط اینتل توسعه داده شد.

استاندارد USB 4.0 به کانکتور جدید نیاز ندارد و به‌طور کامل با USB-C سازگار است. این استاندارد همچنین با نسخه‌های قبلی استاندارد USB سازگاری دارد.

پس از شناخت پورت‌ها و استانداردهای متعدد در دنیای USB، به پورت انقلابی USB-C می‌رسیم که با هدف جایگزینی هر دو سمت کابل طراحی و معرفی شد. طراحی جدید تا حد امکان کوچک انجام شد تا دیگر به عرضه‌ی نمونه‌‌‌های مینی و مایکرو نیازی نباشد. در نهایت، استفاده از پورت کوچک‌تر به‌مرور طراحی پورت اتصال را در هر دو سمت میزبان و کلاینت متحول می‌کند.

برای پیاده‌سازی چنین رویکردی، کانکتورهای مبتنی‌بر USB-C نیازمند مدارسازی هم هستند (شبیه اتصال لایتنینگ) تا جهت اتصال و چگونگی انتقال داده را هم تعریف کنند؛ ازاین‌رو، کابل‌های امروزی کمی هوشمندتر شده‌اند.

اتصال USB-C براساس جدیدترین استاندارد USB طراحی و ساخته می‌شود؛ در نتیجه تمامی امکانات جدید موردنیاز برای بهترین و سریع‌ترین اتصال هم دراختیار کاربر قرار می‌گیرد. همچنین، USB-C با نسخه‌های قبلی هماهنگ است؛ اما قطعاً کاربران برای اتصال به نسخه‌های قبلی باید از آداپتورهای مخصوص استفاده کنند.

استانداردهای قبلی پورت USB فقط برای شارژ کردن دستگاه‌های الکترونیکی کوچک مانند گوشی‌های هوشمند مناسب بودند، بااین‌حال یو اس بی سی شرایط را تغییر داد.

USB-C با نسخه‌ای جدید از قابلیت‌های انتقال قدرت عرضه شد که خروجی‌های تا ۱۰۰ وات را پشتیبانی می‌کند؛ بنابراین، با استفاده از اتصال مذکور تقریباً می‌توان تمامی انواع لپ‌تاپ‌ها را شارژ کرد؛ بااین‌حال هنوز دستگاه‌های بسیار قدرتمند با اتصال USB-C شارژ نمی‌شوند. علاوه‌براین، اتصال اینترنت و امکان ارتباط با دستگاه‌های خارجی متعدد همچون نمایشگر و ایستگاه‌های اتصالی هم با USB-C ارائه می‌شود.

مزیت مهم اتصال USB-C در سرعت انتقال داده تعریف می‌شود. سرعت کانکتور USB-C به عوامل مختلف وابسته است. از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به ظرفیت‌های سخت‌افزاری اشاره کرد که از پورت مذکور استفاده می‌کند. اکثر کانکتورهای USB-C از سرعت‌های حداکثر ۱۰ گیگابیت‌برثانیه پشتیبانی می‌کنند؛ البته پورت‌های قدیمی احتمالاً به سرعت ۵ گیگابیت‌برثانیه محدود هستند.

پشتیبانی USB-C از انواع پروتکل‌های اتصالی همچون HDMI و DisplayPort نیاز به پورت‌های متعدد را در کامپیوترهای شخصی و دیگر دستگاه‌ها از بین می‌برد. چنین رویکردی بیش از همه برای لپ‌تاپ‌های باریک مناسب خواهد بود و با یک پورت USB-C می‌توان دستگاه‌های متعدد را به کامپیوتر وصل کرد.

به‌علاوه، دستگاه با استفاده از همان پورت به داک‌های کاربردی گوناگون هم متصل می‌شود. به‌عنوان مثال، داک می‌تواند به‌عنوان ایستگاه شارژ لپ‌تاپ استفاده شود و نقش رابط را برای اتصال به نمایشگرهای متعدد HDMI و کیبورد و ماوس و اتصال اترنت گیگابیتی بازی کند.

کاربران دارای دستگاه‌های الکترونیکی قدیمی به‌ویژه کامپیوترهای شخصی، برای استفاده از USB-C راهکارهای متعددی دارند. به‌عنوان مثال، آن‌ها می‌توانند از آداپتورهای تبدیل USB-A به USB-C استفاده کنند تا کابل‌های USB-C گجت‌های جدید به کامپیوترشان متصل شود. افزون‌براین، کابل‌های مستقیم تبدیل USB-A به USB-C هم در بازار وجود دارند.

برای اضافه‌ کردن USB-C به کامپیوترهای رومیزی، می‌توان از کارت‌های PCIe هم استفاده کرد که به مادربرد متصل می‌شوند. ناگفته نماند برای بهره‌برداری بیشتر از این کارت‌ها، باید جدیدترین محصولات مجهز به USB-C را خرید.

اتصال USB-C با وجود تمام مزایایش، هنوز مشکلات متعددی تا پیاده‌سازی نهایی و استفاده‌ی تمام جامعه دارد. برخی کارشناسان معتقدند محصولات کنونی توانایی برطرف‌کردن نیازهای همه‌ی کاربران را در حوزه‌های ادعاشده ندارند. آن‌ها مشکلات بی‌شماری را مطرح می‌کنند که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به تداخل استانداردها اشاره کرد. در ادامه، به برخی از محدودیت‌های و مشکلات USB-C به‌صورت مختصر اشاره می‌کنیم

بررسی‌های متعدد نشان می‌دهد پورت USB-C در ارائه‌ی مهم‌ترین دستاورد و قابلیت خود، یعنی شارژ دستگاه‌ها، با معضل مهمی روبه‌رو است. تغییر شارژر و کابل دستگاه مجهز به USB-C، به تغییر سرعت شارژ منجر می‌شود و حتی در ولتاژ و جریان مشابه هم شاهد تغییر سرعت هستیم.

علاوه‌براین، استفاده از کابل متفرقه‌ی USB-C به‌جای کابل‌های عموماً کوتاهی که با گجت‌ها ارائه می‌شوند، سرعت شارژ را کاهش می‌دهد.

آزمایش روی برخی از گوشی‌های هوشمند نشان می‌دهد درصورت استفاده از شارژرهای متفرقه، قابلیت شارژ سریع به‌صورت کامل از بین می‌رود. البته در نمونه‌های دیگر کاربر هنوز شارژ سریع‌تر از حالت‌های سنتی را دریافت می‌کند؛ اما بازهم با هر شارژر و کابل، سرعت متفاوتی به‌ دست خواهد آمد. این مشکل در گذر زمان کم‌رنگ‌تر شده اما همچنان در برخی نمونه‌ها دیده می‌شود.

نمودارهایی که در این قسمت مشاهده کردید، تفاوت سرعت شارژ چند گوشی هوشمند را با ترکیب شارژر و کابل‌های گوناگون نشان می‌دهد.

همان مشکلاتی که در بخش شارژ و تفاوت سرعت شارژ در دستگاه‌های گوناگون وجود داشت، در سرعت انتقال داده هم مشاهده می‌شود. آداپتورهای USB سرعت‌های چندبرابر و حتی سرعت تاندربولت را برای پورت‌های متنوع پشتیبانی می‌کنند؛ اما برای کاربری بهینه باید کابل‌ها نیز به‌صورت اختصاصی برای هماهنگی با نیازهای سرعت زیاد هماهنگ باشند.

شاید بزرگ‌ترین مشکل پورت USB-C را بتوان در کمبود تعداد آن در دستگاه‌ها، به‌ویژه گوشی‌های هوشمند، مشاهده کرد. امروزه، بسیاری از تولیدکننده‌ها پورت ۳٫۵ میلی‌متری صدا را حذف کرده‌اند و بسیاری از هدفون ها با کانکتور USB-C عرضه می‌شود. همین رویکرد مشکلات متعددی در استفاده‌ی هم‌زمان از هدفون و شارژر برای کاربر ایجاد می‌کند.

تولیدکننده‌های لپ‌تاپ نیز هم‌سو با جریان بازار، به‌سمت کاهش پورت‌های اتصالی پیش رفته‌اند. آن‌ها پورت شارژ را با یک پورت USB-C جایگزین کرده‌اند؛ ازاین‌رو، کاربر در زمان شارژ با محدودیت استفاده از لوازم‌جانبی روبه‌رو می‌شود. در چنین وضعیتی، کاربران به خرید لوازم جانبی جدید مانند داک‌ مجبورند.

طراحی فیزیکی USB-C یکی دیگر از مواردی است که نگرانی کاربران و کارشناسان را به‌دنبال دارد. رابط پورت مذکور با طراحی سوراخ‌دار کمی شکننده به‌نظر می‌رسد. به‌علاوه، در بخش سوکت نیز شاهد قطعه‌ای میانی هستیم که آن هم مقاومت اتصال را کاهش می‌دهد. اپل در پورت لایتنینگ و در بخش کابل از قطعه‌ی فلزی محکمی استفاده می‌کند که پایداری و مقاومت بیشتری دارد.

انجمن USB-IF برای حل مشکل گفته‌شده پروتکل جدیدی ارائه کرد که امکان بررسی اعتبار دستگاه یا کابل متصل‌شده را به دستگاه میزبان می‌دهد؛ در نتیجه، پیش از دریافت هرگونه شارژ یا داده، اعتبار کلاینت بررسی می‌شود.

ایده‌ی اولیه‌ی USB-C، یعنی یک پورت و یک کابل برای استفاده در دستگاه‌های متعدد، ارزشمند و کاربردی به‌نظر می‌رسد؛ بااین‌حال محدودیت‌های ذکرشده در این مقاله و مشکلات متعدد کاربران، همواره دردسرساز بوده‌اند.

علاوه‌بر کاربران، تولیدکننده‌های انواع دستگاه‌های الکترونیکی هم با مشکلات متعددی در تولید دستگاه روبه‌رو هستند. پشتیبانی از تمامی قابلیت‌های متعدد USB-C پروژه‌ی مهندسی پیچیده‌ای محسوب می‌شود. افزون‌براین، افزایش تعداد قطعات در پورت اتصالی و کابل‌ها هم هزینه‌های ساخت و پیاده‌سازی را افزایش می‌دهد.

کارشناسان اعتقاد دارند تولیدکننده‌های صنعت الکترونیک و انجمن استاندارد USB باید رویکردی کارآمدتر در پیش بگیرند تا USB-C از وضعیت موجود خارج شود. آن‌ها باید مسیر کنونی را بیش‌ازپیش به‌سمت راحتی کاربران هدایت کنند. از ساده‌ترین راهکارها می‌توان به ذکر شفاف‌تر مشخصات محصول و حتی نام‌گذاری بهتر اشاره کرد تا کاربر در خرید و انتظارات خود آگاهی بیشتری داشته باشد.

راهکارهایی همچون رنگ‌آمیزی کابل‌ها و پورت‌ها، مانند رویکردی که در USB 3.0 انجام شد، راهکار ساده و کاربردی دیگری خواهد بود؛ البته چنین روش‌هایی با هدف اصلی USB-C، یعنی طراحی مناسب برای کاربردهای متنوع، تداخل پیدا می‌کند.