यूएसबी हब

यूएसबी हब एक ऐसा उपकरण है जो एकल यूनिवर्सल सीरियल बस (यूएसबी) पोर्ट को कई पोर्टों में विस्तारित करता है, जिससे उपकरण को होस्ट सिस्टम से संयोजित करने के लिए पावर स्ट्रिप के समान अधिक पोर्ट उपलब्ध हों। यूएसबी हब के माध्यम से जुड़े सभी उपकरण उस हब के लिए उपलब्ध बैंडविड्थ को साझा करते हैं। भौतिक रूप से पृथक यूएसबी हब विभिन्न प्रकार के रूप कारकों में आते हैं: बाह्य बॉक्स (ईथरनेट हब या नेटवर्क हब के समान दिखने वाले) से लेकर, छोटी संरचनाओं तक, जिन्हें सीधे यूएसबी पोर्ट में प्लग किया जा सकता है ("सघन संरचना" चित्र देखें)। "लघु केबल" हब सामान्यतः एक छोटे से हब को भौतिक पोर्ट संकुलन से थोड़ी दूर करने और उपलब्ध पोर्टों की संख्या में वृद्धि करने के लिए एक अभिन्न 6-इंच (15 सेमी) केबल का उपयोग करते हैं। लगभग सभी आधुनिक लैपटॉप/नोटबुक कंप्यूटर यूएसबी पोर्ट से सुसज्जित हैं, लेकिन एक बाह्य यूएसबी हब कई दैनिक उपकरणों (जैसे माउस, कीबोर्ड या प्रिंटर) को एक ही हब में समेकित कर सकता है, जिससे सभी उपकरणों को एक-चरण में जोड़ा और निष्कासित किया जा सके।

कुछ यूएसबी हब स्व-संचालित और आवेशित करने के लिए प्रमाणित होने पर लैपटॉप बैटरी को आवेशित करने के लिए विद्युत वितरण (पीडी) का समर्थन कर सकते हैं, लेकिन बैटरी को आवेशित करने और बाह्य उपकरणों को संयोजित के लिए केवल एक संयोजन की आवश्यकता के समान प्रकृति के कारण इसे साधारण डॉकिंग स्टेशन के रूप में संदर्भित किया जा सकता है। हब में अलग-अलग पोर्टों के लिए विद्युत-शक्ति स्विचों की सुविधा उपलब्ध हो सकती है, जिससे अनुत्तरदायी उपकरणों को आसानी से विद्युत-शक्ति चक्रण की अनुमति मिल सके।

भौतिक अभिविन्यास
यूएसबी नेटवर्क को यूएसबी पोर्ट से डाउनस्ट्रीम में जुड़े यूएसबी हब से बनाया गया है, जो यूएसबी हब से स्वयं उत्पन्न हो सकता है। यूएसबी हब, एक यूएसबी नेटवर्क को अधिकतम 127 पोर्ट तक बढ़ा सकते हैं। यूएसबी विनिर्देश के लिए यह आवश्यक है कि बस-संचालित (निष्क्रिय) हब, अन्य बस-संचालित हबों से श्रेणी में संयोजित न हों।

विक्रेता और संरचना के आधार पर, यूएसबी पोर्ट प्रायः एक-दूसरे के समीप होते हैं। परिणामस्वरूप, उपकरण को एक पोर्ट में प्लग करने से एक आसन्न पोर्ट भौतिक रूप से अवरुद्ध हो सकता है, विशेषतया जब प्लग केबल का हिस्सा तो नहीं है, लेकिन यूएसबी फ्लैश ड्राइव जैसे उपकरण का अभिन्न अंग है। क्षैतिज सॉकेटों की एक क्षैतिज सरणी का निर्माण आसान हो सकता है, लेकिन चार में से केवल दो पोर्ट उपयोग करने योग्य (प्लग की चौड़ाई के आधार पर) हो सकते हैं।

ऐसी पोर्ट सरणियों में अवरोध की समस्या सामान्यतः कम होती है, जिसमें पोर्ट की अनुस्थिति (ओरिएंटेशन) सरणी की अनुस्थिति के लंबवत होती है। बाह्य "ऑक्टोपस" या "स्क्वीड" हब (एक अत्यंत छोटी केबल के अंत में प्रत्येक सॉकेट के साथ प्रायः लगभग 2 इंच (5 सेमी) लंबा), या "स्टार" हब (चित्र के आधार पर, प्रत्येक पोर्ट का मुख एक अलग दिशा में है) इस समस्या को पूर्णतः परिवर्जित करते हैं।

लंबाई सीमाएँ
निम्न-गति वाले यूएसबी 1.1 उपकरणों के लिए यूएसबी केबल 3 मीटर (10 फीट) तक सीमित है। एक समय में केबल की लंबाई को 5 मीटर (16 फीट) तक बढ़ाने के लिए हब का उपयोग एक सक्रिय यूएसबी आवर्ती के रूप में किया जा सकता है। सक्रिय केबल (विशेष संयोजक-अंतर्निहित एक-पोर्ट हब) एक ही कार्य करते हैं, लेकिन चूँकि ये कड़ाई से बस-संचालित हैं, कुछ सेगमेंट के लिए बाहरी रूप से संचालित यूएसबी हब की आवश्यकता होगी।

विद्युत-शक्ति
एक बस-संचालित हब (निष्क्रिय हब) एक हब है जो होस्ट कंप्यूटर के यूएसबी इंटरफ़ेस से अपनी सारी विद्युत शक्ति खींचता है। इसके लिए अलग से बिजली कनेक्शन की जरूरत नहीं है। हालाँकि, कई उपकरणों को इस विधि से अधिक शक्ति की आवश्यकता होती है और इस प्रकार के हब में काम नहीं करेगा। स्व-संचालित बाहरी हार्ड-डिस्क के साथ बस-संचालित हब का उपयोग करना वांछनीय हो सकता है, क्योंकि हार्ड डिस्क नियंत्रक के बाद से स्व-संचालित हब का उपयोग करते समय हार्ड-डिस्क स्पिन नहीं हो सकती है जब कंप्यूटर बंद हो जाता है या स्लीप मोड में प्रवेश करता है। यूएसबी पोर्ट पर पावर स्रोत दिखाई देना जारी रहेगा।

सभी यूएसबी पोर्ट 5 वोल्ट पर काम करते हैं, लेकिन अलग-अलग मात्रा में विद्युत प्रवाह खींच या आपूर्ति कर सकते हैं।

एक यूएसबी का विद्युत प्रवाह 100 mA की इकाइयों में अधिकतम 500 mA प्रति पोर्ट तक आवंटित किया जाता है। इसलिए, एक आज्ञाकारी बस संचालित हब में चार से अधिक डाउनस्ट्रीम पोर्ट नहीं हो सकते हैं और डाउनस्ट्रीम उपकरणों के लिए कुल मिलाकर चार 100 mA यूनिट से अधिक की पेशकश नहीं कर सकते हैं (चूंकि हब को अपने लिए एक इकाई की आवश्यकता होती है)। यदि किसी उपकरण को उस पोर्ट की तुलना में करंट की अधिक यूनिट की आवश्यकता होती है, जो आपूर्ति करने में सक्षम है, तो ऑपरेटिंग सिस्टम सामान्यतः उपयोगकर्ता को इसकी सूचना देता है। इसके विपरीत, एक स्व-संचालित हब (सक्रिय हब) बाहरी बिजली आपूर्ति इकाई से अपनी शक्ति लेता है और इसलिए प्रत्येक पोर्ट को पूर्ण शक्ति (500 mA तक) प्रदान कर सकता है। कई हब या तो कंप्यूटर बस संचालित या स्वयं संचालित हब के रूप में काम कर सकते हैं। पावर वोल्टेज के वर्तमान के बराबर है। एक यूएसबी पोर्ट जो 5 वोल्ट पर 500 mA (0.5 A) खींचता है, 2.5 वाट बिजली खींच रहा है।

हालांकि, बाजार में कई गैर-अनुपालन केंद्र हैं जो वास्तव में बस-संचालित होने के बावजूद खुद को मेजबान के रूप में स्वयं-संचालित होने की घोषणा करते हैं। समान रूप से, बहुत सारे गैर-अनुपालन उपकरण हैं जो इस तथ्य की घोषणा किए बिना 100 mA से अधिक का उपयोग करते हैं। ये हब और उपकरण बिजली के उपयोग में अधिक लचीलेपन की अनुमति देते हैं (विशेष रूप से, कई उपकरण 100 एमए से कम का उपयोग करते हैं और कई यूएसबी पोर्ट ओवरलोड शट-ऑफ में जाने से पहले 500 एमए से अधिक की आपूर्ति कर सकते हैं), लेकिन वे बनाने की संभावना है बिजली की समस्याओं का निदान करना कठिन है।

कुछ स्व-संचालित हब प्रत्येक बंदरगाह पर 500 एमए लोड चलाने के लिए पर्याप्त बिजली की आपूर्ति नहीं करते हैं। उदाहरण के लिए, कई सात बंदरगाह हबों में 1 ए बिजली की आपूर्ति होती है, जबकि वास्तव में सात बंदरगाह अधिकतम $7 * 0.5 = 3.5$, साथ ही हब के लिए बिजली खींच सकते हैं। डिजाइनरों का मानना ​​​​है कि उपयोगकर्ता बहुत कम बिजली वाले उपकरणों को कनेक्ट करेगा और केवल एक या दो को पूर्ण 500 एमए की आवश्यकता होगी। दूसरी ओर, कुछ स्व-संचालित हब के लिए पैकेजिंग स्पष्ट रूप से बताती है कि कितने पोर्ट एक बार में 500 mA का पूर्ण भार चला सकते हैं। उदाहरण के लिए, सात-पोर्ट हब पर पैकेजिंग अधिकतम चार पूर्ण-लोड उपकरणों का समर्थन करने का दावा कर सकती है।

डायनेमिक-पावर्ड हब ऐसे हब हैं जो बस-संचालित के साथ-साथ स्व-संचालित हब के रूप में काम कर सकते हैं। अलग से बिजली की आपूर्ति उपलब्ध है या नहीं, इसके आधार पर वे स्वचालित रूप से मोड के बीच स्विच कर सकते हैं। जबकि बस-संचालित से स्व-संचालित संचालन में स्विच करने के लिए मेजबान के साथ तत्काल पुनर्निमाण की आवश्यकता नहीं होती है, स्व-संचालित से बस-संचालित संचालन में स्विच करने से यूएसबी कनेक्शन रीसेट हो सकते हैं यदि कनेक्टेड उपकरण पहले बस में उपलब्ध से अधिक बिजली का अनुरोध करते हैं- संचालित मोड।

गति


हाई-स्पीड (यूएसबी 2.0) उपकरण को उनके सबसे तेज़ मोड में काम करने की अनुमति देने के लिए, उपकरण और कंप्यूटर के बीच के सभी हब हाई-स्पीड होने चाहिए। हाई-स्पीड उपकरण को फुल-स्पीड हब (या पुराने फुल-स्पीड कंप्यूटर पोर्ट से कनेक्ट) में प्लग करने पर वापस फुल-स्पीड (यूएसबी 1.1) पर आ जाना चाहिए। जबकि हाई-स्पीड हब सभी उपकरण गति पर संचार कर सकते हैं, कम- और पूर्ण-गति ट्रैफ़िक को संयुक्त किया जाता है और लेनदेन अनुवादक के माध्यम से उच्च-गति वाले ट्रैफ़िक से अलग किया जाता है। प्रत्येक लेन-देन अनुवादक कम गति वाले ट्रैफ़िक को अपने स्वयं के पूल में अलग करता है, अनिवार्य रूप से एक आभासी पूर्ण-गति वाली बस बनाता है। कुछ डिज़ाइन एकल लेनदेन अनुवादक (एसटीटी) का उपयोग करते हैं, जबकि अन्य डिज़ाइनों में एकाधिक अनुवादक (एमटीटी) होते हैं। जब कोई एक से अधिक उच्च-बैंडविड्थ पूर्ण-गति उपकरणों को जोड़ता है, तो कई अनुवादकों का होना एक महत्वपूर्ण लाभ है।

यह एक महत्वपूर्ण विचार है कि सामान्य भाषा (और प्रायः उत्पाद विपणन) में, यूएसबी 2.0 का उपयोग उच्च गति के पर्याय के रूप में किया जाता है। हालाँकि, क्योंकि यूएसबी 2.0 विनिर्देश, जिसने उच्च-गति पेश की, यूएसबी 1.1 विनिर्देश को शामिल करता है, जैसे कि यूएसबी 2.0 उपकरण को उच्च गति पर संचालित करने की आवश्यकता नहीं है, किसी भी पूर्ण-गति या कम-गति वाले उपकरण को अभी भी एक के रूप में लेबल किया जा सकता है। यूएसबी 2.0 उपकरण। इस प्रकार, सभी यूएसबी 2.0 हब उच्च गति से संचालित नहीं होते हैं।

यूएसबी 3.0 कंप्यूटर और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को इंटरफेस करने के लिए यूनिवर्सल सीरियल बस (यूएसबी) मानक का तीसरा प्रमुख संस्करण है। अन्य सुधारों में, यूएसबी 3.0 में नई अंतरण दर शामिल है जिसे सुपरस्पीड यूएसबी (एसएस) कहा जाता है जो 5 जीबी/एस (625 एमबी/एस) तक डेटा स्थानांतरित कर सकता है, जो यूएसबी की तुलना में लगभग 10 गुना तेज है। 2.0 मानक। यह अनुशंसा की जाती है कि निर्माता नीले रंग (पैनटोन 300C) का उपयोग करके यूएसबी 3.0 कनेक्टर्स को अपने यूएसबी 2.0 समकक्षों से अलग करें। मानक-ए पात्र और प्लग के लिए, और शुरुआती एसएस द्वारा।

यूएसबी 3.1, जुलाई 2013 में जारी किया गया, उत्तराधिकारी मानक है जो यूएसबी 3.0 मानक को प्रतिस्थापित करता है। यूएसबी 3.1 मौजूदा सुपरस्पीड ट्रांसफर दर को संरक्षित करता है, इसे नया लेबल यूएसबी 3.1 Gen 1 देता है, जबकि एक नया सुपरस्पीड + ट्रांसफर मोड परिभाषित करता है, जिसे यूएसबी 3.1 Gen 2 कहा जाता है, जो 10 Gbit तक डेटा ट्रांसफर कर सकता है। /s मौजूदा यूएसबी-टाइप-ए और यूएसबी-सी कनेक्टर्स पर (1250 एमबी/एस, यूएसबी 3.0 की दोगुनी दर)।

यूएसबी 3.2, सितंबर 2017 में जारी किया गया, यूएसबी 3.1 मानक की जगह लेता है। यह मौजूदा यूएसबी 3.1 सुपरस्पीड और सुपरस्पीड+ डेटा मोड को संरक्षित करता है और 10 और 20 Gbit/s (1250 और 2500 MB/s) की डेटा दरों के साथ टू-लेन ऑपरेशन का उपयोग करके यूएसबी-C कनेक्टर पर दो नए सुपरस्पीड+ ट्रांसफर मोड पेश करता है।

प्रोटोकॉल
प्रत्येक हब में ठीक एक अपस्ट्रीम पोर्ट और कई डाउनस्ट्रीम पोर्ट होते हैं। अपस्ट्रीम पोर्ट हब (सीधे या अन्य हब के माध्यम से) को होस्ट से जोड़ता है। अन्य हब या उपकरण को डाउनस्ट्रीम पोर्ट से जोड़ा जा सकता है। सामान्य संचरण के दौरान, हब अनिवार्य रूप से पारदर्शी होते हैं: इसके अपस्ट्रीम पोर्ट से प्राप्त डेटा को इसके डाउनस्ट्रीम पोर्ट से जुड़े सभी उपकरणों पर प्रसारित किया जाता है (चित्र 11–2, हब सिग्नलिंग कनेक्टिविटी में यूएसबी 2.0 विनिर्देश में चित्रित किया गया है)। डाउनस्ट्रीम पोर्ट से प्राप्त डेटा आम तौर पर अपस्ट्रीम पोर्ट को ही अग्रेषित किया जाता है। इस तरह, जो होस्ट द्वारा भेजा जाता है वह सभी हब्स और उपकरणों द्वारा प्राप्त किया जाता है, और उपकरण द्वारा जो भेजा जाता है वह होस्ट द्वारा प्राप्त किया जाता है लेकिन अन्य उपकरणों द्वारा नहीं (अपवाद रिज्यूमे सिग्नलिंग है)। पॉइंट टू पॉइंट रूटिंग के साथ डाउनस्ट्रीम रूटिंग को यूएसबी 3.0 में बदल दिया गया है: पैकेट हेडर में भेजा गया रूट स्ट्रिंग यूएसबी 3.0 होस्ट को केवल एक डाउनस्ट्रीम पैकेट को सिंगल डेस्टिनेशन पोर्ट पर भेजने की अनुमति देता है, जिससे कंजेशन और बिजली की खपत कम होती है।

डाउनस्ट्रीम बंदरगाहों की स्थिति में परिवर्तन, जैसे उपकरणों को सम्मिलित करना या हटाना, के साथ काम करते समय हब पारदर्शी नहीं होते हैं। विशेष रूप से, यदि किसी हब का डाउनस्ट्रीम पोर्ट स्थिति बदलता है, तो इस परिवर्तन को होस्ट और इस हब के बीच की बातचीत में निपटाया जाता है; मेजबान और "परिवर्तित हब" के बीच पारदर्शी के रूप में कार्य करने वाले किसी भी केंद्र के साथ।

इस उद्देश्य के लिए, प्रत्येक हब में डाउनस्ट्रीम बंदरगाहों की स्थिति में परिवर्तन को संकेत देने के लिए उपयोग किया जाने वाला एकल इंटरप्ट एंडपॉइंट "1 IN" (एंडपॉइंट एड्रेस 1, हब-टू-होस्ट दिशा) होता है। जब कोई उपकरण में प्लग करता है, तो हब D+ या D- पर वोल्टेज का पता लगाता है और इस इंटरप्ट एंडपॉइंट के माध्यम से होस्ट को सम्मिलन का संकेत देता है। जब होस्ट इस इंटरप्ट एंडपॉइंट को पोल करता है, तो उसे पता चलता है कि नया उपकरण मौजूद है। यह तब हब (डिफ़ॉल्ट नियंत्रण पाइप के माध्यम से) को उस पोर्ट को रीसेट करने का निर्देश देता है जहां नया उपकरण प्लग किया गया था। यह रीसेट नए उपकरण को पता 0 मान लेता है, और होस्ट इसके साथ सीधे बातचीत कर सकता है; इस इंटरैक्शन के परिणामस्वरूप होस्ट उपकरण को एक नया (गैर-शून्य) पता निर्दिष्ट करेगा।

लेन-देन अनुवादक
कोई भी यूएसबी 2.0 हब जो यूएसबी 1.1 (12 Mbit/s) की तुलना में उच्च मानक का समर्थन करता है, निम्न मानक और उच्च मानक के बीच अनुवाद करेगा जिसे लेनदेन अनुवादक (TT) कहा जाता है। उदाहरण के लिए, यदि यूएसबी 1.1 उपकरण यूएसबी 2.0 हब पर पोर्ट से जुड़ा है, तो TT स्वचालित रूप से यूएसबी 1.1 सिग्नल को अपलिंक पर यूएसबी 2.0 में पहचान और अनुवाद करेगा। हालाँकि, डिफ़ॉल्ट डिज़ाइन यह है कि सभी निम्न-मानक उपकरण समान लेन-देन अनुवादक को साझा करते हैं और इस प्रकार एक अड़चन बनाते हैं, एक कॉन्फ़िगरेशन जिसे एकल लेनदेन अनुवादक के रूप में जाना जाता है। नतीजतन, बहु लेनदेन अनुवादक (मल्टी-टीटी) बनाए गए, जो अधिक लेनदेन अनुवादक प्रदान करते हैं जैसे कि बाधाओं से बचा जाता है। ध्यान दें कि यूएसबी 3.0 हब वर्तमान में[16] यूएसबी 2.0 उपकरणों के लिए सुपर-स्पीड में लेनदेन अनुवाद नहीं करते हैं।

इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन
अधिकांश यूएसबी हब एक या अधिक एकीकृत नियंत्रकों (ICs) का उपयोग करते हैं, जिनमें से कई डिज़ाइन विभिन्न निर्माताओं से उपलब्ध हैं। अधिकांश चार-पोर्ट हब सिस्टम का समर्थन करते हैं, लेकिन 16-पोर्ट हब नियंत्रकों का उपयोग करने वाले हब भी उद्योग में उपलब्ध हैं। यूएसबी बस बंदरगाहों के सात कैस्केडिंग स्तरों की अनुमति देता है। रूट हब पहला स्तर है, और अंतिम उपकरण सातवें स्तर पर हैं, जिससे उनके बीच पांच स्तरों के हब की अनुमति मिलती है। हब की संख्या से उपयोगकर्ता उपकरणों की अधिकतम संख्या कम हो जाती है। 50 हब संलग्न होने के साथ, अधिकतम संख्या $127 − 50 = 77$ है।

यह भी देखें

 * यूएसबी ऑन-द-गो

इस पेज में लापता आंतरिक लिंक की सूची

 * बिजली की आपूर्ति

बाहरी संबंध
डी: यूनिवर्सल सीरियल बस#यूएसबी-हब