Aprenda a desenredar USB y Thunderbolt

Una de las frases menos emocionantes del mundo es: «¡Hablemos de estándares tecnológicos!». Pero te prometo que no voy a profundizar en esquemas de cableado, diagramas de pines y descripciones de protocolos de 1.000 páginas. Más bien, quiero ayudarte a ponerte al día sobre cómo funcionan el USB y el Thunderbolt por separado y juntos para que sepas cómo puedes utilizarlos mejor, y solucionar los problemas cuando surjan incompatibilidades.

El camino a seguir se basa en los últimos estándares: Thunderbolt 4 y USB4. Aunque no son perfectamente compatibles entre sí, casi lo son. Lo más importante es que los dos estándares han convergido en un único tipo de cable que se puede comprar y utilizar casi universalmente con Thunderbolt 3 o 4, y USB 3.1, 3.2 y USB4 a través de USB-C.

El siguiente es un extracto editado del libro de Glenn Fleishman, » Tome el control para desenredar las conexiones ,» una guía sobre conexiones y resolución de problemas de USB, Thunderbolt, DisplayPort, HDMI, Ethernet y vídeo, disponible en Libros de control .

USBLa única y futura norma universal

El USB fue en su momento la gran esperanza del futuro: ¡Universal! ¡Serial! ¡Bus! Las tres palabras apuntaban en la dirección correcta. En lugar de muchos conectores y buses serie (e incluso algunos puertos paralelos), el USB unificaría muchos tipos de propósitos en un solo controlador con un conjunto limitado de tomas y enchufes diseñados para diferentes propósitos. Todos los dispositivos USB podrían conectarse a cualquier puerto USB, con el cable adecuado.

Una idea encantadora, pero que se arruinó por la gran cantidad de tipos de conectores USB que surgieron. Actualmente hay nueve tipos de conectores USB. Pero ese no es el único problema: aunque usted esté más familiarizado con el enchufe y la clavija rectangulares del USB tipo A, un cable USB no puede tener un enchufe tipo A en ambos extremos ya sea de tamaño normal, Mini o Micro.

En un gráfico de La extensa entrada de Wikipedia sobre el USB Como se muestra a continuación, los ocho tipos de conectores USB recorren la parte superior y el lateral. Cabe destacar los siguientes puntos:

• El tipo A no puede conectarse con el tipo A: se anota como «Propietario, peligroso» (los cuadrados rojos pálidos) ya que es así de peligroso y malo.
• La profusión de cuadrados rojos con la leyenda «No» también ayuda a contar la historia sobre la falta de opciones de «me gusta» e incluso de «no me gusta».
• En la parte superior, se puede ver que el Tipo-A fue una vez el más compatible, conectándose a todos los tipos B (cuatro de ellos) y luego al USB-C.

Sin embargo, la última columna revela la verdad y la evolución: El USB-C puede conectarse a la mayoría de los formatos, sobre todo a sí mismo. (Los formatos Mini-A y Micro-A son tan raros que no es un verdadero eslabón perdido que el USB-C no pueda funcionar con ellos). Volveré a hablar del USB-C en un momento.

Evolución de los estándares de USB

A medida que los tipos de conectores USB proliferaban, la norma técnica subyacente también evolucionaba. La evolución impulsó los nuevos formatos de conexión. Los USB de la versión 1.0 a la 3.0, y de 1,5 Mbps/12 Mbps a 5 Gbps, se basaban generalmente en el mismo conector rectangular de tipo A. El USB 1.1 (1998) se generalizó y fue especialmente útil para teclados, ratones y otros dispositivos de entrada. El USB 2.0 (2000) ofrecía 480 Mbps, una velocidad adecuada para los discos duros externos, y compitió durante unos años con FireWire 400 y 800 (la elección de Apple). Pero el USB se impuso.

Su asociación de estándares, el Foro de Implementadores de USB (USB-IF), lanzó el USB 3.0 en 2008, disparando la velocidad de datos a 5 Gbps. Comercializado como SuperSpeed, también aumentó el flujo de energía de 150 miliamperios (mA) a 900 mA, permitiendo la carga de dispositivos móviles y periféricos alimentados por bus.

No fue hasta 2014 cuando el conector USB-C debutó con el USB 3.1. Los conectores tipo A estaban limitados a 5 Gbps, pero el USB 3.1 Gen 2, como se denominó, podía alcanzar los 10 Gbps con ordenadores y periféricos equipados con el hardware adecuado. En 2017, esto volvió a aumentar con el USB 3.2. Un conector 3.2 Tipo-A puede ofrecer 5 o 10 Gbps; un conector USB-C, 10 o 20 Gbps. El USB-IF también cambió los nombres de sus estándares, pasando a ser SuperSpeed USB 5 Gbps, 10 Gbps y 20 Gbps.

Aquí es donde te pido que te agarres a los calcetines y quites el espacio entre USB y un dígito. El USB4 (véase, sin espacio) solo permite conectores USB-C y es una implementación de… Thunderbolt 3 ¡! El USB4 puede funcionar a 20 Gbps o a 40 Gbps; en esta última forma, se comercializa y etiqueta como SuperSpeed USB 40 Gbps.

Por lo tanto, la evolución del USB se alejó de la profusión y se dirigió hacia el tipo de conector/enchufe único USB-C, que podría funcionar en todas partes, ¡por fin universal!

La aparición del USB-C

Por último, un único tipo de conexión que se utilizaba en los dos extremos de un cable, reversible en 180º como clavija insertada en un jack por su extremo largo, tenía un factor compacto y podía transportar hasta 100 W de potencia (y, más adelante, hasta 240 W). El flujo de energía podía ir en ambos sentidos: un portátil o un ordenador de sobremesa podía cargar un dispositivo móvil o una mochila eléctrica, o viceversa.

Con la adopción por parte de Intel del USB-C a partir de Thunderbolt 3 y la convergencia casi total de los estándares USB en Thunderbolt, todo es perfecto, ¿no?

Pues no. En primer lugar, la gente había invertido mucho en equipos que tenían conectores USB Tipo-A. Los primeros ordenadores con conectores USB-C tendían a escatimar, y los docks con muchos puertos USB Tipo-A escaseaban. Desde 2015 hasta al menos 2019, la gente se quejó sin cesar -y en gran medida con razón- de tener que comprar y tener a mano una gran variedad de cables, adaptadores y mini-docks. En 2020, la situación parecía haberse calmado: los periféricos pasaron a ser USB-C o incluían un cable o adaptador, los docks menos caros estaban ampliamente disponibles y los fabricantes de ordenadores -en particular Apple- decidieron incluir más y diferentes tipos de conectores para reducir las molestias.

Second, during the awkward Thunderbolt 3, USB 3.1, USB 3.2, Thunderbolt 4, and USB4 transition, you could wind up buying a USB-C cable that wouldn’t properly connect two devices with USB-C ports, wouldn’t connect them at the highest possible data rate (dropping to 10 Gbps, say, instead of 40 Gbps), or would only pass 15 W or 60 W of power instead of 100 W. That problem still hasn’t gone away, but it has decreased and will improve even more in the near future.

En tercer lugar, como el USB ha pasado de 3.1 a 3.2 y a 4, y ha añadido opciones de alimentación ofrecidas por los puertos y transportadas por los cables, la profusión de marcas se ha vuelto más que barroca.

Thunderbolt no sustituye al USB, pero su convergencia con el USB ayuda a despejar parte de la maleza, como explico a continuación.

El estándar Thunderbolt

Intel introdujo Thunderbolt bajo el nombre de Light Speed en 2010 y Apple -entonces un entusiasta usuario de las CPU de Intel- ayudó a establecer la dirección adoptada en todos sus ordenadores. La versión original de Thunderbolt ofrecía lo que entonces eran 10 Gbps de datos simultáneos en ambas direcciones, tan rápidos que superaban a la mayoría del almacenamiento y otro hardware de la época.

Consciente de la escasez de puertos en los ordenadores de la época, Thunderbolt se construyó desde el principio con soporte para la conexión en cadena, similar en concepto al anterior estándar SCSI, y algo que tenía sentido para encadenar una serie de unidades ópticas de alto rendimiento, discos duros o matrices de unidades en una sola caja (RAID). Se podían encadenar hasta seis dispositivos Thunderbolt.

El Thunderbolt original también permitía el paso de DisplayPort por la misma conexión, y podía proporcionar al menos 10 W de potencia.

Intel duplicó el rendimiento a 20 Gbps en 2013 con Thunderbolt 2 y luego volvió a hacerlo a un máximo de 40 Gbps en 205 con Thunderbolt 3.

La primera generación de Thunderbolt y Thunderbolt 2 se basaba en un estilo de conector/jack idéntico al Mini DisplayPort. Esto era convenientemente lo que Apple ya había adoptado unos años antes para las conexiones de vídeo externas, lo que facilitó la transición, al menos dentro de ese segmento de clientes.

Con Thunderbolt 3, Intel adoptó el factor de forma USB-C de forma totalmente estándar. Thunderbolt 3 aportó varias características y opciones al estándar de comunicación. Esto es lo que deberías esperar de cualquier puerto Thunderbolt 3 en cualquier ordenador o dispositivo:

• 40 Gbps (sólo en el conector): Thunderbolt 2 tiene un máximo de 20 Gbps; todos los puertos Thunderbolt 3 tienen que soportar 40 Gbps. Sin embargo, dependiendo del cable, es posible que solo alcances 20 Gbps; consulta las capacidades de Thunderbolt en Enlazar dispositivos con cables.
• Pantallas 4K: Each Thunderbolt 3 controller must support at least a single 4K display at 60 Hz using DisplayPort 1.2. However, later versions of Thunderbolt 3 controllers could optionally incorporate DisplayPort 1.4 and handle up to two 4K displays at 60 Hz, one 4K display at 120 Hz, or one 5K display at 60 Hz. (The 5K option initially required a controller unique to Apple’s computers.)
• Potencia mínima de 15 W: Mientras que Thunderbolt y Thunderbolt 2 tenían que suministrar hasta 10 W, Thunderbolt 3 empieza con 15 W, más apropiado para cargar una generación posterior de smartphones y tabletas.
• Redes de pares: Thunderbolt permite que los ordenadores se conecten en cadena y alcancen hasta 10 Gbps, como si estuvieran conectados por Ethernet de 10 Gbps. (Véase Utilizar Thunderbolt de 10 Gbps de igual a igual).
• Entrega de energía USB opcional: Gracias a la compatibilidad con USB Power Delivery, un puerto Thunderbolt 3 puede enviar opcionalmente hasta 100 W de potencia a un dispositivo compatible, como un portátil.
• Cubos opcionales: Thunderbolt 3 podía permitir concentradores Thunderbolt de hasta cuatro puertos. Esta característica no fue soportada generalmente hasta que Thunderbolt 4 estuvo disponible.

Thunderbolt 4 amplía un poco las cosas aumentando los requisitos mínimos o haciendo que las funciones opcionales de Thunderbolt 3 sean obligatorias en Thunderbolt 4.

Los dos cambios más importantes que podrían afectarte directamente son las mejoras en los cables y la compatibilidad. En primer lugar, los cables Thunderbolt 4 de hasta 6,6 pies (2 m) no tienen el requisito de circuito «activo» que era necesario en Thunderbolt 3 para alcanzar los 40 Gbps independientemente de la longitud del cable. En segundo lugar, las tomas de Thunderbolt 4 deben ser totalmente compatibles con USB 3.1/3.2 de 10 Gbps como mínimo, pero pueden soportar hasta 40 Gbps de USB4.

El resultado es el eliminación de la mayor compatibilidad entre host/cable/periférico que ha perseguido a Thunderbolt. Con un conector Thunderbolt 4 y un cable Thunderbolt 4:

• Cualquier cable que conecte una toma Thunderbolt 4 a un puerto periférico USB 3/USB4 a través de USB-C siempre funcionará y siempre ofrecerá al menos una velocidad de datos de 10 Gbps.
• Según los estudios de mercado realizados hasta ahora, cualquier cable Thunderbolt 4 es también totalmente compatible con USB4. Al conectar dos tomas Thunderbolt 4, USB 3.x o USB4 con un cable de este tipo, siempre se alcanzará la máxima velocidad de datos común.

Este cambio, por sí solo, debería suponer un gran alivio para el desorden de los cables, la confusión de los estándares y la frustración por las bajas velocidades de datos o la incompatibilidad. Pero hay más. Esto es lo que puedes esperar de Thunderbolt 4:

• Siempre 40 Gbps: Thunderbolt 4 no acepta compromisos. Todos los conectores y cables deben soportar 40 Gbps.
• Dos pantallas 4K: Thunderbolt 3 podía manejar opcionalmente hasta dos pantallas externas 4K a 60 Hz; ese es ahora el requisito mínimo para Thunderbolt 4.
• Requiere una potencia de 100 W en un host: Cualquier ordenador con Thunderbolt 4 debe tener al menos un conector que suministre hasta 100 W.
• Soporte mínimo de USB: Como se ha señalado anteriormente, todas las tomas Thunderbolt 4 deben soportar USB 3.2 Gen 2×1 y 1×2 (10 Gbps), pero opcionalmente pueden soportar hasta USB4 (20 Gbps y 40 Gbps).
• Despierta del sueño: Aunque no es una característica destacada, Thunderbolt 4 requiere que un ordenador anfitrión supervise el puerto para una señal de «despertar del sueño». Esto permite que un periférico despierte al host. Una característica similar se añadió a Ethernet en 1996, llamada Wake-from-LAN .
• Puertos Thunderbolt en la base: En lugar de ser una opción, los sistemas operativos y las tomas deben permitir hasta cuatro puertos Thunderbolt 4 externos en una base.

Compatibilidad con USB y Thunderbolt

La mayor confusión de puertos y cables que encuentro es la matriz de compatibilidad entre las generaciones de USB y Thunderbolt. Es natural estar confundido: los dos han convergido, pero ¿en qué sentido?

A continuación, las formas más sencillas de distinguir las capacidades de USB4 y Thunderbolt 4:

• Thunderbolt 4 es casi en su totalidad un superconjunto de USB4: Thunderbolt 4 tiene soporte para la especificación USB Power Delivery sólo hasta 100 W. Algunos controladores de Thunderbolt 4 podrían no soportar 20 Gbps y 40 Gbps de USB4, lo que hace imposible que un periférico o host basado en USB4 supere los 10 Gbps entre dos dispositivos.
• USB4 es un superconjunto de Thunderbolt 3, que no incluye los elementos obligatorios de Thunderbolt 4: USB4 requiere un mínimo de solo 20 Gbps, no 40 Gbps, lo que hace que un controlador USB4 en un host o periférico sea potencialmente más lento que un par de dispositivos Thunderbolt 4. Puede suministrar hasta 240 W de potencia.

Estas diferencias se aplican en gran medida si tienes un entorno de alto rendimiento en el que la diferencia entre el rendimiento de 10, 20 y 40 Gbps es crucial. Para la mayoría de la gente, tener un ordenador con un puerto Thunderbolt 4 y comprar un dispositivo USB 3.x o USB4 de 10 Gbps no tendrá un gran impacto.

Pero también hace que la elección de cables y periféricos sea mucho más sencilla que en el pasado.

En primer lugar, al comprar nuevos periféricos comprueba las capacidades de tu ordenador o dispositivo móvil. Si sólo admite USB 3.0, 3.1 o 3.2, puede optar por lo que suele ser un periférico sólo USB 3 mucho más barato, como un SSD, que un modelo Thunderbolt 3 o 4. En el caso de los usuarios de Mac, a menudo se puede elegir entre USB 3.x y Thunderbolt 3 o 4 en función del rendimiento y el coste, ya que Apple ofrece Thunderbolt 3 y USB 3.1 desde todos los nuevos Mac a partir de 2016.

En segundo lugar, al comprar un nuevo cable, su mejor opción es casi siempre un cable Thunderbolt 4/USB4. Mientras que los cables Thunderbolt 3 eran bastante caros en relación con los de sólo USB, una nueva generación de cables Thunderbolt 4/USB4 de muchos fabricantes cuestan entre 25 y 60 dólares desde medio pie hasta dos metros. Estos cables son universalmente compatibles entre USB 3.1 y posteriores y Thunderbolt 3 y posteriores, y funcionan con adaptadores con estándares más antiguos.

En tercer lugar, evita dos tipos de cables: Los cables USB-C «solo de carga», que ofrecen hasta 100 W de potencia pero solo 480 Mbps de datos; Apple sigue enviando uno de estos con algunos de sus modelos de portátiles; y los cables Thunderbolt 3 «activos» si trabajas con una mezcla de hardware USB 3.x y Thunderbolt. Un cable Thunderbolt 3 activo también estrangula el USB a 480 Mbps; un cable Thunderbolt 4/USB4 funciona a la velocidad completa de 5 Gbps a 40 Gbps disponible entre el USB 3.0 y el USB4.

La mayoría de las confusiones de compatibilidad, el desorden de cables y los desajustes de puertos del pasado han desaparecido con los nuevos estándares y cables. Mantente informado para obtener los mejores resultados con los equipos heredados, pero puedes esperar un futuro sencillo.

Este es un extracto editado del nuevo libro de Glenn Fleishman, » Tome el control para desenredar las conexiones ,» una guía sobre conexiones y resolución de problemas de USB, Thunderbolt, DisplayPort, HDMI, Ethernet y vídeo, disponible en Libros de control .