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Solución:
5 metros es el cable USB máximo. Puede llegar más lejos conectando concentradores USB en serie (máximo de 5 concentradores encadenados de esta manera). No puede simplemente usar cables de extensión USB debido a problemas de sincronización.
De las preguntas frecuentes sobre USB:
P1: ¿Qué longitud de cable puedo usar para conectar mi dispositivo?
R1: En la práctica, la especificación USB limita la longitud de un cable entre dispositivos de velocidad completa a 5 metros (un poco menos de 16 pies y 5 pulgadas). Para un dispositivo de baja velocidad, el límite es de 3 metros (9 pies 10 pulgadas).P2: ¿Por qué no puedo usar un cable de más de 3 o 5 m?
R2: El diseño eléctrico de USB no lo permite. Cuando se diseñó USB, se tomó la decisión de manejar la propagación de campos electromagnéticos en las líneas de datos USB de una manera que limitara la longitud máxima de un cable USB a algo en el rango de 4 m. Este método tiene una serie de ventajas y, dado que el USB está diseñado para un entorno de escritorio, las limitaciones de rango se consideraron aceptables. Si está familiarizado con la teoría de la línea de transmisión y desea obtener más detalles sobre este tema, consulte la sección de señales USB de las Preguntas frecuentes de los desarrolladores.P3: ¿A qué distancia de una PC puedo colocar un dispositivo USB?
A3: Con un máximo de 5 concentradores conectados con cables de 5 my un cable de 5 m que va a su dispositivo de velocidad completa, esto le dará 30 m de cable (consulte la sección 7.1.19 para obtener más detalles). Con un dispositivo de baja velocidad, podrá obtener un alcance de hasta 27 m, dependiendo de la longitud del cable del dispositivo. Con una ruta de cable sencilla, probablemente podrá alcanzar unos 25 metros desde la PC.P4: Necesito poner un dispositivo USB a una distancia X de mi PC. ¿Qué debo hacer?
A4: Si X mide menos de 25 m aproximadamente (consulte la pregunta anterior), compre un montón de concentradores y conéctelos en serie con cables de 5 m. Si necesita ir más lejos que eso, coloque otra PC, o tal vez una computadora portátil, donde necesita que esté el dispositivo y conecte en red con la primera PC usando algo que esté destinado a ser una conexión de largo alcance, como Ethernet o RS. -485. Si no necesita usar nada más que USB, considere usar adaptadores Ethernet basados en USB para conectar las PC.
Todas las respuestas son incorrectas si OP significa que el enlace funciona a una velocidad de comunicación USB 2.0 de alta velocidad (480 Mbit / s).
La longitud de un enlace de comunicación USB está limitada por la arquitectura USB de tener cinco concentradores en el enlace. El protocolo USB requiere que los dispositivos USB envíen paquetes de protocolo de enlace como ACK, NAK, NRDY, etc. Estas respuestas deben volver al host dentro de un tiempo de espera especificado, que se establece en 1,7 µs. El hardware del controlador de host establecería una bandera / interrupción si la respuesta no se recibe a tiempo después de 1-2-3 intentos, lo que significaría la falla del enlace.
Ahora bien, ¿cuál fue la base de esta limitación de 1,7 µs? Se basa en un viaje de ida y vuelta en el peor de los casos de paquetes de protocolo de enlace. Todo se explica en las especificaciones de USB 2.0, Sección 7.1.19.2. Hay tres factores:
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Integridad física de la señal sobre un diferencial de par trenzado para cables fabricables de manera realista (adaptación de impedancia, uniformidad del cable, pérdida de señal). Esto resultó como un límite de longitud de cable de 5 m por segmento. Un cable de 5 m tiene un retardo de propagación unidireccional estimado de 26 ns según las especificaciones de USB. Los seis cables tendrán un retardo de ida y vuelta de aproximadamente 300 ns.
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Retardo de propagación de la señal digital a lo largo de la ruta del repetidor del concentrador, que está limitado por la arquitectura sugerida a tiempos de bits de 40 HS, que son aproximadamente 80 ns por concentrador unidireccional. Cinco hubs tendrán un retraso de ida y vuelta de aproximadamente 800 ns.
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Un dispositivo USB puede responder en tiempos de 192 bits, que son 400 ns.
Entonces, el tiempo de respuesta total es de 1500 ns. La especificación permite cierta holgura y extiende el tiempo de espera a 1700 ns.
Por lo tanto, el límite para el tiempo de propagación de los medios es 1700 ns – 400 ns = 1300 ns, o 650 ns en un sentido. Si puede fabricar un cable que tenga una pérdida tan baja de más de 650 ns de propagación de onda que pueda ofrecer una plantilla de extremo lejano USB de encuentro visual de señal abierta, un host con un solo dispositivo USB puede trabajar con él. Tomando 26 ns por 5 m, se reduce a 125 m de cable. Este es el límite teórico máximo.
Me encantaría ver si se puede hacer este tipo de cable. Personalmente, tuve un buen enlace sin errores con un cable de 40 pies (12 m) hecho de Cat 5e. Pero depende de la calidad / sensibilidad de los receptores en ambos extremos de un enlace.
ADICIÓN: La respuesta anterior es válida solo para el protocolo de comunicación USB HS general. Sin embargo, existe otra limitación funcional en la longitud máxima del cable en USB: está relacionada con la función de desconexión de alta velocidad. La desconexión HS en USB se basa en la idea de que un cable desconectado reflejaría la señal de regreso, por lo que la reflexión se suma al voltaje impulsado que conduce a duplicar la amplitud de la señal en el transmisor. Tal como se diseñó, el host HS envía marcadores de microcuadros (llamados SOF) cada 125 us. Para el propósito de la detección de desconexión de cable, el paquete SOF tiene un final de paquete alargado, ~ 83 ns de largo (el EOP normal es de 16.6ns de largo).
Si el cable USB está desconectado en el puerto host, no hay problema. Pero si un dispositivo (con su terminación) se desconecta en el extremo más alejado de un cable largo, la reflexión debe regresar dentro de los 83 ns, la amplitud se duplicará y un comparador especial en el receptor PHY registrará la condición de “desconexión HS” . Esto establece el límite del cable de tener un retardo de propagación unidireccional de 41,5 ns. Suponiendo una velocidad de propagación de 6 “por 1 ns, esto requiere que el cable tenga menos de 250” de largo, o aproximadamente 6,5 m de largo.
Esta limitación tiene lugar solo si desea sentir una desconexión limpia y rápida. Con un cable más largo, el puerto del host eventualmente se desactivará debido a un error de protocolo, por lo que no habrá muchos problemas al final.
De acuerdo con las especificaciones USB, los cables de más de 5 metros causarían un retraso de propagación de señal demasiado grande para funcionar.
Pero me las arreglé para construir un cable de extensión USB 2.0 pasivo de 10 m / 30 pies que funcionó bien. Todo lo que hice fue usar un cable FTP Cat 5e AWG24 de 100 ohmios con un par trenzado para datos (D + y D-; usé el par verde), y los otros tres pares trenzados para energía (V + y V-; en paralelo sólido a sólido y raya a raya).
No he tenido ningún problema al utilizar ningún dispositivo USB a través de este cable. Una prueba rápida con un dispositivo de almacenamiento USB midió ~ 292 Mbps, lo mismo que cuando se conecta sin el cable de extensión.
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