El Bus Serie Universal (Universal Serial Bus), conocido por la sigla USB, es un bus de comunicaciones que sigue un estándar que define los cables, conectores y protocolos usados en un bus para conectar, comunicar y proveer de alimentación eléctrica entre computadoras, periféricos y dispositivos electrónicos.
Su desarrollo partió de un grupo de empresas del sector que buscaban unificar la forma de conectar periféricos a sus equipos, por aquella época poco compatibles entre sí, entre las que estaban Intel, Microsoft, IBM, Compaq, DEC, NEC y Nortel. La primera especificación completa 1.0 se publicó en 1996, pero a partir del 23 de septiembre de 1998 con la especificación 1.1 comenzó a usarse de forma masiva.
El USB es utilizado como estándar de conexión de periféricos como teclados, ratones, memorias USB, palancas de mando, controladores de videojuegos, escáneres, cámaras digitales, cámaras web, teléfonos móviles, reproductores multimedia, impresoras, impresoras multifunción, sistemas de adquisición de datos, módems, tarjetas de red, tarjetas de sonido, tarjetas sintonizadoras de televisión, grabadoras de DVD externas, discos duros externos y disqueteras externas. Su éxito ha sido total y ha desplazado a conectores como el puerto serie, el puerto paralelo, el puerto de juegos, el Apple Desktop Bus y el PS/2 a mercados-nicho o a la consideración de dispositivos obsoletos a eliminar de las computadoras, o bien usar adaptadores, aunque muchos de ellos pueden sustituirse por dispositivos USB que implementen esos conectores.
Reseña miniaturadeimagen|Puertos USB-A 3.1 Gen 1 El USB se diseñó para economizar y normalizar la conexión de periféricos.
Se desarrolló a mediados de los años 1990. En 1996, el Foro de Implementadores de Universal Serial Bus (USB Implementers Forum, USB-IF) lanzó la impopular primera especificación «USB 1.0» y el 23 de septiembre de 1998 lanzó la especificación USB 1.1.
Desde 2004, aproximadamente 6000 millones de dispositivos se encuentran en el mercado global y alrededor de 2000 millones se venden cada año.
Uso El campo de aplicación del USB se extiende en la actualidad a cualquier dispositivo electrónico o con componentes, desde los automóviles (las radios de automóvil modernas van convirtiéndose en reproductores multimedia con conector USB o iPod) a los reproductores de disco Blu-ray y los modernos juguetes como Pleo. Se han implementado variaciones para su uso industrial e incluso militar. Donde más se nota su influencia es en los teléfonos inteligentes (Europa ha creado una norma por la que todos los teléfonos inteligentes, tabletas, dispositivos PDA y videoconsolas deberán tener un cargador USB-C) donde ha reemplazado a conectores propietarios casi por completo.
Algunos dispositivos requieren una potencia mínima, así que se pueden conectar varios sin necesitar fuentes de alimentación extra y para ello existen concentradores (llamados USB hubs) que incluyen fuentes de alimentación para aportar energía a los dispositivos conectados a ellos; pero algunos dispositivos consumen tanta energía que necesitan su propia fuente de alimentación. Los concentradores con fuente de alimentación pueden proporcionar corriente eléctrica a otros dispositivos sin quitar corriente al resto de la conexión (dentro de ciertos límites).
En el caso de los discos duros (mayo de 2020), el USB se volvió un estándar como conexión nativa y es la conexión solo 3.0. Incluso existen cajas externas y cunas que implementan conectores eSATA y USB, incluso USB 3.0. Estas y las mixtas USB/FireWire han expulsado del mercado de discos externos SCSI y las conexiones por puerto paralelo.
Versiones previas El estándar USB evolucionó a través de varias versiones antes de su lanzamiento oficial en 1996: USB 0.7: lanzado en noviembre de 1994. USB 0.8: lanzado en diciembre de 1994. USB 0.9: lanzado en abril de 1995. USB 0.99: lanzado en agosto de 1996. USB 1.0 Release Candidate: lanzado en noviembre de 1996.
Velocidades de transmisión
Los dispositivos USB se clasifican en seis tipos según su velocidad de transferencia de datos:
Baja velocidad (1.0): Tasa de transferencia de hasta 1,5 Mbit/s (188 kB/s). Utilizado en su mayor parte por dispositivos de interfaz humana (Human Interface Device, en inglés) como los teclados, los ratones (mouse), las cámaras web, etc. Velocidad completa (1.1): Tasa de transferencia de hasta 12 Mbit/s (1,5 MB/s) según este estándar, pero se dice en fuentes independientes que habría que realizar nuevamente las mediciones. Esta fue la más rápida antes de la especificación USB 2.0. Estos dispositivos dividen el ancho de banda de la conexión USB entre ellos, basados en un algoritmo de impedancias LIFO. 200px|thumb|Logotipo del USB 2.0 Alta velocidad (2.0): Tasa de transferencia de hasta 480 Mbit/s (60 MB/s), pero con una tasa real práctica máxima de 280 Mbit/s (35 MB/s). El cable USB 2.0 dispone de cuatro líneas: un par para datos y otro par para alimentación. thumb|Logotipo del USB 3.0 Velocidad superalta (3.0): Tiene una tasa de transferencia de hasta 4,8 Gbit/s (600 MB/s). La velocidad del bus es diez veces más rápida que la del USB 2.0 debido a que se han incluido 5 contactos adicionales y se ha desechado el conector de fibra óptica propuesto inicialmente. Es compatible con los estándares anteriores. En octubre de 2009 la compañía taiwanesa ASUS lanzó la primera placa base que incluía puertos USB 3.0. Tras ella, muchas otras le han seguido y actualmente se ve cada vez más en placas base y portátiles nuevos conviviendo con el USB 2.0.Shankland, Stephen. USB 3.0 brings optical connection in 2008. CNET News.com. Retrieved on 2007-09-19.Demerjian, Charlie. Gelsinger demos USB 3.0, PICe 3.0 and other new toys. The Inquirer. Consultado el 2007-09-19. Velocidad superalta + (3.1): SuperSpeed+ duplica la velocidad máxima de transferencia de datos a 10 Gbit/s (1.25 GB/s). Velocidad superalta + (3.2): SuperSpeed+ duplica la velocidad máxima de transferencia de datos a 20 Gbit/s (2.5 GB/s).
Las señales del USB se transmiten por un cable de par trenzado con impedancia característica de 90 Ω ± 15% cuyos hilos se denominan D+ y D-. Estos, cojuntamente, utilizan señal diferencial en half dúplex; es decir, los 2 cables se utilizan tanto para transmitir como para recibir pero no simultáneamente. El USB 3.0 utiliza un segundo par de hilos, también con señal diferencial, para realizar una comunicación en full dúplex, por lo que permite la comunicación bidireccional simultáneamente. La razón por la cual se realiza la comunicación en modo diferencial es simple: reduce el efecto del ruido electromagnético en enlaces largos. D+ y D- funcionan en conjunto y no son conexiones independientes. Los niveles de transmisión de la señal varían de 0 a 0,3 V para bajos (ceros) y de 2,8 a 3,6 V para altos (unos) en las versiones 1.0 y 1.1 y en ±400 mV en alta velocidad (2.0). En las primeras versiones, los cables de datos (D+ y D-) no están conectados a tierra, pero en el modo de alta velocidad se tiene una terminación de 45 Ω a tierra o un diferencial de 90 Ω para acoplar la impedancia del cable. Este puerto solo admite la conexión de dispositivos de bajo consumo, es decir, que tenga un consumo máximo de 100 mA; sin embargo, en caso de que estuviese conectado un dispositivo que permite 4 puertos por cada salida USB (extensiones de máximo 4 puertos), entonces la energía del USB se asignará en unidades de 100 mA hasta un máximo de 500 mA por puerto.
Con la primera fabricación de un PC con USB 3.0 en 2009, ahora tenemos 1 A (un amperio) por puerto, lo cual da 5 W (cinco vatios) en lugar de 0,5 A (500 mA, 2,5 W) como máximo.
Comparativa de velocidades thumbnail|Mini ventiladores USB Conexiones de dispositivos externos Firewire 400: 400 Mb/s (50 MB/s) Firewire 800: 800 Mb/s (100 MB/s) Firewire s1600: 1.6 Gb/s (200 MB/s) Firewire s3200: 3.2 Gb/s (400 MB/s) USB 1.0: 1.6 Mb/s (200 KB/s) USB 1.1: 12 Mb/s (1.5 MB/s) USB 2.0: 480 Mb/s (60 MB/s) Tasa real práctica máxima de 280 Mb/s (35 MB/s) USB 3.0 Gen 1: 4.8 Gb/s (600 MB/s) USB 3.1 Gen 2: 10 Gb/s (1.2 GB/s) Conexiones de dispositivos externos de alta velocidad e-SATA: 2.4 Gb/s (300 MB/s) USB 3.0: 4.8 Gb/s (600 MB/s) USB 3.1 Gen 2: 10 Gb/s (1.2 GB/s) Thunderbolt: 10 Gb/s (1.2 GB/s)Thunderbolt 3. El puerto más potente y versátil que existe Thunderbolt 2: 20 Gb/s (2.5 GB/s) Thunderbolt 3: 40 Gb/s (5 GB/s) Conexiones para tarjetas de expansión
PCI Express 1.x (x1): 250 MB/s PCI Express 2.0 (x1): 500 MB/s PCI Express 3.0 (x1): 1 GB/s PCI Express 1.x (x8): 2 GB/s PCI Express 2.0 (x8): 4 GB/s PCI Express 3.0 (x8): 8 GB/s PCI Express 1.x (x16): 4 GB/s PCI Express 2.0 (x16): 8 GB/s PCI Express 3.0 (x16): 16 GB/s Conexiones de almacenamiento interno ATA: 100 MB/s (UltraDMA 5) PATA: 133 MB/s (UltraDMA 6) SATA I: 1.5 Gb/s (187.5 MB/s) SATA II: 3 Gb/s (375 MB/s) SATA III: 6 Gb/s (750 MB/s) SATA 3.2: 16 Gb/s (2 GB/s)
USB 3.0
Características de USB 3.0
A diferencia del USB 2.0, esta tecnología (USB 3.0 Super Speed), es casi diez veces más rápida al pasar de los 480 Mbit/s a los 5 Gbit/s, unos 600 MB/s. También cuenta con soporte para dispositivos HD externos, lo que aumenta su rendimiento. Otra de las características de este puerto es su «regla de inteligencia»: los dispositivos que se enchufan y después de un rato quedan en desuso, pasan inmediatamente a un estado de bajo consumo.
Principales diferencias entre los puertos: A la vez, la intensidad de la corriente se incrementa de los 500 a los 900 miliamperios, que sirve para abastecer a un teléfono móvil o un reproductor audiovisual portátil en menos tiempo. Por otro lado, aumenta la velocidad en la transmisión de datos, ya que en lugar de funcionar con tres líneas, lo hace con cinco. De esta manera, dos líneas se utilizan para enviar, otras dos para recibir, y una quinta se encarga de suministrar la corriente. Así, el tráfico es bidireccional (Full-dúplex).
A finales de 2009, fabricantes como Asus o Gigabyte presentaron placas base con esta nueva revisión del bus. La versión 3.0 de este conector universal es 10 veces más rápida que la anterior. Aquellos que tengan un teclado o un ratón de la versión anterior no tendrán problemas de compatibilidad, ya que el sistema lo va a reconocer al instante, aunque no podrán beneficiarse de los nuevos adelantos de este puerto USB.
En la feria Consumer Electronics Show (CES), que se desarrolló en Las Vegas, Estados Unidos, se presentaron varios aparatos que vienen con el nuevo conector. Tanto Western Digital como Seagate anunciaron discos externos equipados con el USB 3.0, mientras que Asus, Fujitsu y HP anunciaron que tendrán modelos portátiles con este puerto.
Principales diferencias entre USB 2.0 y 3.0 La principal diferencia apreciable, es la velocidad de transferencia de datos, que es muy superior en el estándar USB 3.0. El soporte de formatos HD es casi nulo en USB 2.0, pero es ampliamente soportado por USB 3.0. Los dispositivos USB 3.0 se pueden conectar en conectores USB 2.0 y viceversa, si es de tipo A. Si es de tipo B o micro-B, los dispositivos USB 2.0 se pueden conectar en conectores USB 3.0, pero no al revés.
USB 3.1 con conectores Tipo-C reversibles
miniaturadeimagen|Estructura del conector USB-C