USBケーブルやポートなどに記載されている「USB 2.0」や「USB 3.2」といったUSB規格が何を意味しているのかを理解していないという人も多いはず。USBに関連する用語が何を意味しており、どのように理解すればいいのか、エンジニアのファビエン・サングラード氏がまとめています。

USB Cheat Sheet

https://fabiensanglard.net/usbcheat/index.html

以下はUSBの世代と転送速度を示した早見表。USB 3.0・USB 3.1 Gen1・USB 3.2 Gen1は転送速度としては同じ「5Gbps」の規格で、名称だけが何度も変更されています。

マーケティング名別名最大転送速度(Mbps)理論転送速度(MiB/s)内部配線数最大ケーブル長USB 1.1全速12Mbps1.5 MiB/s44mUSB 2.0高速480Mbps60 MiB/s44mスーパースピードUSB 5GbpsUSB 3.0
USB 3.1
USB 3.2
USB 3.1 Gen 1
USB 3.2 Gen 15000 Mbps625 MiB/s83mSuperSpeedPlus USB 10GbpsUSB 3.1
USB 3.2
USB 3.1 Gen 2
USB 3.2 Gen 210000 Mbps1250 MiB/s82mSuperSpeedPlus USB 20GbpsUSB 3.2
USB 3.2 Gen 2x220000 Mbps2500 MiB/s121mUSB4 20GbpsUSB4 Gen 2×2
USB420000 Mbps2500 MiB/s120.8mUSB4 40GbpsUSB4 Gen 3×2
USB440000 Mbps5000 MiB/s120.8m

USB 1.1およびUSB 2.0ケーブルには4本の内部配線があり、給電を担う「VBUS」、データ通信の「D+」「D−」、アース(0V)の「GND」で構成されています。USB 3.0では高速通信専用のTX/RX差動ペアが追加され、USB 2.0用4本を含めて内部配線が増加します。そのためUSB 2.0ケーブルより太く硬いものが多くなります。信号線12本を備えるUSB-Cケーブルでは、片面だけでなく上下両方向に対応する高速通信レーンを備えるため、より高速な通信が可能になります。

また以下は、USB 3.2およびUSB4の世代とレーン数ごとの対応表。「USB 3.2 Gen 1×1」は、USB 3.2 Gen 1(5Gbps)のレーンを1本使用するという意味です。

名称信号速度合計信号速度エンコーディング実効速度(bit)実効速度(Byte)実際の転送速度USB 3.2 Gen 1×15,000Mbps5,000Mbps8b/10b4,000Mbps500MiB/s400MiB/sUSB 3.2 Gen 1×25,000Mbps10,000Mbps8b/10b8,000Mbps1,000MiB/s800MiB/sUSB 3.2 Gen 2×110,000Mbps10,000Mbps128b/132b9,696Mbps1,212MiB/s780MiB/sUSB 3.2 Gen 2×210,000Mbps20,000Mbps128b/132b19,392Mbps2,424MiB/s1,600MiB/sUSB4 Gen 2×210,000Mbps20,000Mbps128b/132b19,392Mbps2,424MiB/s1,600MiB/sUSB4 Gen 3×220,000Mbps40,000Mbps128b/132b38,787Mbps4,848MiB/s2,700MiB/s

その他、コネクターの種類についてもまとめられています。USB-AおよびUSB-Bの場合はタイプAとタイプBにそれぞれ4線式と8線式があります。



USB-Cコネクターは24ピンを備えており、内部では12種類の端子構成が上下対称に配置されています。以下の画像では、古いUSB 2.0互換用の配線「D+」「D−」が緑と無地、USB 3以降で追加された高速通信専用の「TX」「RX」を水色、電力を供給するための「VBUS」と「GND(アース)」を赤と黒、USB-C特有のケーブルの向き判定やAlternate Mode制御などを行う「CC」を黄色で色分けしています。また、マゼンタで示されている「SBU」は通常のUSBデータ通信では使用しない補助信号線です。なお、USB-Cはコネクター形状の名称であり、USB 2.0、USB 3.2、USB4などの通信規格とは別物です。同じUSB-C端子でも、対応する速度や給電能力は製品によって異なります。



以下はケーブルの種類ごとの充電レートをまとめた表。USB-C PDの出力は強力で、対応したスマートフォンやノートパソコンでは、USB-Cケーブル1本で高速充電が可能です。

仕様最大電圧最大電流最大電力USB 2.05V500mA2.5WUSB 3.0 / USB 3.15V900mA4.5WUSB Battery Charging（BC）1.25V1.5A7.5WUSB-C Current Mode（非PD）5V3A15WUSB-C / Power Delivery（PD 1/2）20V5A100WUSB-C PD 3.1（EPR）48V5A240W

サングラード氏は最後に、USBの歴史をまとめています。USB 1.0が登場したのは1996年1月、その後1998年9月にUSB 1.1が登場し、2000年4月にはUSB 2.0に世代が交代。USB 3.0は2008年11月、USB 3.1は2013年7月、USB 3.2は2017年9月、USB4は2019年8月に登場しています。