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「USB4 」とは何ですか?

シノプシス 編集部

2022年6月29日 / 読了時間:2分

定義

2019年8月にUSB Implementers Forumが公開した仕様「USB4 」は、USB 3.xの高速版ではありません。むしろ、USB4 は、USB 3.x(DisplayPort )、PCIe®、およびオプションのホスト間トラフィックを1つのトランスポートでトンネル化します。USB4 のドックやデバイスは、必要に応じてトンネル化されたUSB、PCIe、またはDisplayPort のトラフィックを抽出します。

USB4  の実装オプション | シノプシス

ホスト間トンネリングにより、2台のUSB4 ホスト間で10Gbpsのネットワーク接続が可能になります。トンネリングされたPCIeにより、NVMeストレージ、外付けグラフィックカード、AIアクセラレータなどの「すぐに使える」PCIeデバイスを、任意のUSB4 ホストに簡単に接続できます。

USB4 Type-Cコネクタとケーブルを採用しており、電源、データ、映像、音声の伝送を1本のケーブルで同時に実現できるため、ノートPCなどのためのシンプルな「1本ケーブル」ドッキングステーションソリューションが可能になります。さらに、USB-Cコネクタを備えている、あるいは適切なアダプタケーブルを使用できる従来のUSB製品やDisplayPort 製品であれば、どのUSB4 ポートでも使用可能です。 

トンネル化プロトコル機能が有効になりました
USB 3.x標準のUSBデータ転送に対応
DisplayPortUSB-Cによる映像・音声出力の接続
PCIe®NVMe SSD、GPU、AIアクセラレータとの接続性
ホスト間USB4 ホスト間の10Gbpsダイレクト・ネットワーキング

USB4 はどのように機能するのでしょうか?

USB4 独自のプロトコルと誤り訂正機能を備えており、従来のトランスポートプロトコルに伴うオーバーヘッドの一部を排除することで、利用可能な帯域幅を拡大します。USB4 ホストルーターは、トンネル化されたさまざまなトラフィックの帯域幅要件を管理します。

USB4 複雑なデバイスツリーに対して、複数の階層やレイヤーを構成できます。USB4 デバイスルーターは、トンネル化されたトラフィックを適切な下流ポートにルーティングするとともに、必要に応じて自身の用途のためにトンネル化されたトラフィックを抽出します。 

10年以上にわたり成功裏に導入されてきたThunderboltテクノロジーを基盤とするUSB4 は、現在では中・ハイエンドのノートPCやデスクトップPCの多くにおいて主流となっています。 

メリットUSB4

USB4 電源、データ、映像、音声のすべてを1本のケーブル、1つの接続で実現します。この仕様の主な利点は以下の通りです:

  • これにより、USB4 のどのホストとも連携可能な、シンプルで標準化されたドッキングステーションが実現します 
  • ドッキングステーションとノートパソコンを「セット」で用意する必要がないため、大規模なIT部門におけるコストと複雑さを軽減できます
  • USB4 ドッキングステーションは長年にわたり使用でき、簡単に別の用途に転用できるため、電子廃棄物の発生を抑えることができます。
  • USB4-互換性のあるドッキングステーションは、その機能の複雑さによって価格帯がさまざまです。USB4 搭載のノートパソコンは、自宅では低価格のUSB/HDMI ミニドックに接続できるほか、オフィスではより高価で機能性の高いUSB4 ドッキングステーションにも接続できます。

USB4 USB、DisplayPort 、PCIe、およびオプションのホスト間トラフィックをトンネリングします。

  • トンネル化されたPCIeにより、NVMeストレージ、外部グラフィックス、AIアクセラレータなどとの接続が可能になります。これにより、USB4 ホストに、かさばるプラグインボードやPCIeスロットを設置する必要がなくなります。
  • 従来のDisplayPort シンクやモニターは、USB4 ポートに接続可能です。手頃な価格のDisplayPort-HDMI 変換ケーブルを使用すれば、あらゆるテレビやHDMI モニターをUSB4 ポートに接続できます。
  • 従来のUSBデバイスは、USB4 ポートに接続可能です。これにより、USB4 に対応していない既存のUSBデバイスであっても、すべて使用することができます。
  • ホスト間通信により、標準のUSB-Cケーブルを使用して2台のホスト間で10Gbpsのネットワーク接続が可能になります。接続の有効化や維持のために、高度なネットワークカードやドングルなどは必要なく、複雑な設定や管理も不要です。
メリット説明
シングルケーブルドッキング電源、データ、音声、映像を1本のケーブルで伝送
幅広い互換性USB-Cまたはアダプターケーブルを介して、従来のUSBおよびDisplayPort に対応しています
ITコストの削減標準化されたドッキングにより、ノートPC専用のドッキングステーションが不要になります
長いライフサイクルUSB4 ドックは再利用可能で将来性があり、電子廃棄物の発生を削減します
柔軟なデバイス・エコシステムNVMe、GPU、AIカード、HDMI モニターなどを、以下を通じてサポートしています。USB4
ネットワークの簡素化標準のUSB-Cケーブルを使用したホスト間10Gbpsネットワーク接続――NICやドングルは不要

USB4 そして シノプシス

シノプシス 準拠した USB4 PHY、USB4 ホストルーター、およびUSB4 デバイスルーターのIPを提供するとともに、USB4 検証IPUSB4 仕様の相互運用性と円滑な導入を確実に実現します。  

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