Historia y evolución del USB


Desde su nacimiento hacia la mitad de la última década del siglo 20, y su masificación absoluta a comienzos del nuevo siglo, la tecnología USB se ha convertido en el tipo de conector más usado, por lejos, en todo el mundo, incluso llegando a desplazar a otras tecnologías, que tras el éxito de USB se hundieron en el olvido. En este sentido, la posibilidad de usar un único tipo de conector estándar en lugar de un cable y conector específico para cada dispositivo fue la clave de la rápida y masiva implementación de este protocolo.

Además de esta obvia razón, también existen otros motivos para la popularización de USB, entre ellos su facilidad de uso y transparencia, pero por sobre todas las cosas, su estandarización, lo que nos permite conectar toda clase de dispositivos tales como impresoras, cámaras digitales, smartphones, discos duros externos, pendrives, ratones, reproductores de MP3, tablets, escáneres, teclados, lectores de tarjetas y miles de ejemplos más, no sólo en el ámbito hogareño, sino también en la oficina y en la industria.

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En este post podremos conocer en forma detallada los secretos del estándar USB, lo que nos permitirá disponer de una base que nos puede ser de mucha utilidad en casos concretos, ya que encontraremos abundante información acerca de USB,  su funcionamiento y principales características técnicas.

Un poco de historia

No hace muchos años, no todo el mundo podía abrir una PC y meter mano adentro, ya que ponerla en funcionamiento o cambiar alguno de sus componentes requería saber un cantidad de datos como que jumpers había que puentear para establecer la IRQ correctamente para que no se solapara con la usada por otra placa, y en el caso de los conectores, no era demasiado claro para qué servía cada cual. Además los fabricantes de hardware, cada vez que agregaban un nuevo modelo de placa al mercado, contemplaba el uso de un conector distinto, lo que complicaba aún más el asunto.

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Es por ello, que a mediados de la década del 90, un consorcio de empresas conformado por Northern Telecom, Microsoft, Intel, NEC, IBM y Apple, entre otras, lanzaron al mercado la primer especificación del estándar USB, 1.0, a las que le siguieron USB 1.1 en el año 1998, USB 2.0, lanzada al mercado en abril de 2000 y USB 3.0, desembarcada en noviembre de 2008 y finalmente USB 3.1 en agosto de 2013,siendo esta la última versión de la especificación al momento.

Se podría decir que el estándar USB (Universal Serial Bus) recién fue adoptado masivamente por los principales fabricantes gracias a la introducción en el mercado de la especificación 1.1, de allí en más la adopción y uso por parte de los usuarios fue absoluta, y se ha convertido en el protocolo de comunicaciones más extendido y utilizado de todo el mundo, desplazando estándares más viejos y menos completos como el SCSI o las conexiones Serie.

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Esto fue precisamente debido a ciertas capacidades que puede ofrecer el estándar tales como la compatibilidad plena entre dispositivos, que garantiza la interoperabilidad entre los diferentes aparatos que conformen una cadena, además de la nada desdeñable posibilidad de conectar diferentes dispositivos al mismo puerto a través de uno de los llamados Hubs, asimismo, la condición de Plug and Play de esta especificación nos permite conectarlos y desconectarlos a nuestro antojo sin necesidad de reiniciar la PC como teníamos que hacerlo con otros sistemas de conexión.

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Principales ventajas del estándar USB

Como mencionamos, la principal razón que llevó a la creación del estándar USB fue la necesidad de facilitar la conexión de dispositivos entre sí de forma sencilla y transparente a través de la estandarización de los conectores, lo que se logró de forma magnífica, pero además se obtuvieron una serie de ventajas muy interesantes.

Una de las más importantes es que mediante USB, no es necesario que el dispositivo enchufado al puerto se encuentre conectado a una fuente externa de energía, salvo en contados casos como el de discos duros y otros dispositivos que consumen mucha energía. Asimismo, nos posibilita cargar la batería de tablets y teléfonos mientras los tenemos conectados al mismo.

Otra magnífica ventaja de USB es que es posible conectar hasta 127 dispositivos simultáneamente, aunque la velocidad de transferencia podría verse afectada. También ofrecen la capacidad “Plug & Play”, es decir que una vez conectada al puerto son reconocidos inmediatamente por el sistema operativo, y en la mayoría de los casos, estar listos para su uso.

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También el protocolo permite la utilización de cables de hasta 5 metros de largo, pudiéndose aumentar la longitud mediante hubs o extensores, sin duda algo especialmente útil cuando tenemos que cubrir superficies amplias.

Por último, otra de las características más significativas de USB es que resulta extremadamente compatible con múltiples plataformas de hardware y sistemas operativos, ya que podemos encontrar implementaciones de dispositivos USB tanto en Windows, Mac o Linux, pero además podemos observarlos en la actualidad en televisores, radios, y muchos otros tipos de dispositivos.

En el caso de que desees obtener muchas más información acerca de la tecnología USB, puedes hacerlo consultando el buscador de Informática-Hoy, en donde te espera una excelente colección de artículos referidos al tema.

Evolución de USB a través de los años

Como los demás estándares, USB tuvo que evolucionar para adaptarse a los cambios en la tecnología que se ofrecía al consumidor, cada vez más rápida y demandante de capacidad de transmisión. Es por ello que en las diferentes versiones del protocolo se han mejorado sus tasas de transferencia, el aspecto más importante en este punto.

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En este sentido, la velocidad de transmisión de datos en las primeras versiones de USB no era particularmente alta, 1.5 Mb/s en la versión de la especificación 1.0 llegando hasta los 12 Mb/s en la versión 1.1. Sin embargo más velocidad en ese momento no era necesaria, ya que el estándar era utilizado mayormente en implementaciones de HID (Human Interface Device), es decir ratones, teclados y cámaras web, por ejemplo.

Pero al crecer la demanda, y los dispositivos eran cada vez más veloces y necesitaban más ancho de banda para intercambiar datos entre ellos, se requirió una nueva versión, más adecuada a los tiempos modernos.

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Es por ello que USB 2.0 vio la luz, llevando la capacidad de transferencia hasta los 480 Mb/s, una cifra sustancialmente superior a lo que hasta entonces ofrecía, lo que le permitía a los usuarios disponer de ancho de banda suficiente para absolutamente todos los dispositivos que poseyera. Además, es retrocompatible, lo que significa que cualquier aparato diseñado para USB 1.0 también podía ser utilizado por otras variantes de USB sin problemas, obviamente respetando la velocidad de transferencia menor. Tan extendido está esta versión de USB que todavía es la más utilizada en el mundo, aun cuando ya se encuentra implementada desde hace tiempo la versión 3.0.

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Con respecto a USB 3.0, es la versión actualmente en uso, dada a conocer en 2008 puede alcanzar hasta los 600 Mb/s, y es retrocompatible con las versiones 1.0 y 2.0. Además ofrece una mayor potencia de alimentación: 900 miliamperios, lo que mejora significativamente los tiempos de carga de los dispositivos que se conecten a él. En la actualidad el estándar USB 3.0 se encuentra en plena expansión, y son cada vez más los dispositivos que aprovechan toda la velocidad de transmisión de datos que es capaz de ofrecer USB 3.0, del cual hablaremos más extensamente más adelante en este mismo post.

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La última revisión del protocolo es la 3.2, que puede llegar hasta unos increíbles 20 Gb/s de transferencia. Aunque todavía no fue lanzada al mercado, una de sus más interesantes características es que vendrá provistos de puertos reversibles, lo que significa que no tendremos que preocuparnos por equivocarnos al momento de enchufar un dispositivo en ellos, dado que acepta ambos sentidos del conector.

USB 3.0: ¿Qué es y en qué nos puede ayudar?

Hace apenas un par de años, nuestra mayor necesidad al momento de traspasar archivos a una unidad de almacenamiento externo pasaba por copiar a un pendrive o disco externo alguna película o un álbum de música en formato WAV, lo que podíamos hacer de forma más o menos cómoda, pero siempre tomándonos un poco de tiempo. En la actualidad, este escenario ha cambiado mucho, ya que cualquier usuario de tecnología tiene entre sus pertenencias una notebook, un teléfono inteligente o una tablet, entre muchos otros dispositivos, todos ellos capaces de reproducir contenidos en HD como películas, videos y series, además de procesar tareas que impliquen trabajar con archivos realmente muy grandes.

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Esto nos lleva a pensar en cómo hacer para transportar tanta información, y la respuesta que encontramos es que cada vez, las unidades de almacenamiento disponibles en el mercado son más grandes. En la actualidad, una unidad de almacenamiento externa pueden llegar hasta los 3 Tb. de capacidad en el caso de los discos, y hasta 512 Gb. o más en el caso de los pendrives, lo que nos lleva directamente a una reflexión: ¿Cuánto tiempo es necesario esperar para que el sistema termine de traspasar  tamaño cantidad de datos? La respuesta más corta es muchísimo, por lo menos si esa tarea la realizamos interconectando nuestros dispositivos a través de USB 2.0.

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USB 3.0 al rescate

Conforme va creciendo la capacidad de los dispositivos de cómputo, y la calidad de los datos que procesamos mediante ellos, es necesario disponer de más espacio de almacenamiento, esto es fácilmente comprobable con la diferencia de tamaño existente entre un disco DVD y un disco Blu-Ray: 4.7 Gb el primero contra los 25 Gb. del segundo, capacidades que aumentan significativamente los tiempos necesarios de espera para manipular los datos contenidos en su interior.

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Precisamente por ello se creó la norma USB 3.0, la cual es capaz de transferir datos hasta 10 más rápido que las versiones anteriores de la especificación. Mientras que USB 2.0 es capaz de transferir información a 60 Mb. por segundo, USB 3.0 logra unos impresionantes 600 Mb por segundo. También se ha podido saber que se encuentra en estudio la implementación de una mejora a esta norma, lo que le permitiría obtener una velocidad de transferencia de 1.25 Gb. por segundo, sin duda un número bastante impresionante.

Características técnicas y tipos de conectores del estándar USB 3.0

La especificación USB 2.0 requiere que el cable que sirva de conexión entre los diferentes dispositivos cuente con 4 hilos o cables internos, uno de alimentación, masa, y los dos restantes para datos, lo que le permite alcanzar una velocidad de transferencia de datos de hasta 60 Mb. por segundo. En cambio, la especificación USB 3.0, además de estos cuatro cables, incorpora 5 más, sumando nueve en total.

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Este incremento en la cantidad de cables internos, permite aumentar la velocidad de trasferencia de datos hasta los 600 Mb. por segundo, ya que mientras dos cables se utilizan para enviar datos, otros dos son usados para recibir, siendo el quinto cable el encargado de suministrar energía al dispositivo. De esta manera el tráfico es bidireccional, una técnica conocida como Full dúplex.

Tipos de conectores USB 3.0

Antes de conocer cuáles son las diferencias más importantes entre los conectores USB 2.0 y USB 3.0, primero tendremos que repasar un poco sobre la anatomía de la especificación en general. Básicamente existen sólo dos tipos de conectores USB: los que se conectan a la PC y los que se conectan con periféricos como impresoras, cámaras, smartphones o tablets, reproductores de mp3 y otros.

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Los conectores que se enchufan a la PC son conocidos como Tipo A, e incluyen tanto conectores macho como conectores hembra. Los conectores del Tipo B, también macho y hembra, son aquellos que se enchufan a los periféricos y gadgets. Este último tipo de conector, B, tiene la particularidad de contar con tres subtipos de conector: conexión estándar, Mini USB (variantes de 5 y 8 pines) y Micro USB.

Ahora, el nuevo estándar USB 3.0 introduce algunas variantes significativas, de las cuales la más importante es que es compatible con el conector Tipo A pero no con el Tipo B, ya que estos cambian drásticamente su forma física. El USB 3.0 de Tipo B introduce 5 pines adiciones, los cuales se han dispuesto por sobre el emplazamiento tradicional de los pines. En el caso de los conectores del Tipo A, estos mantienen su forma, con lo que se mantiene la compatibilidad con las normas anteriores, pero también introduce 5 pines nuevos para lograr el más arriba mencionado Full Duplex o tráfico bidireccional continuo, el principal actor en el aumento de la velocidad de la norma.

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Si bien podemos apostar a que la norma USB 3.0 es el futuro de la transferencia de datos, su adopción por los fabricantes es lenta, ya que la gran cantidad de dispositivos que aún se fabrican y fabricarán en torno a la especificación USB 2.0 es demasiado importante como para finalizar con su ciclo de vida de forma tan repentina, a pesar de las incuestionables ventajas de USB 3.0.

Por el momento son pocos los dispositivos que podemos encontrar en el mercado que sean compatibles con USB 3.0, algunas motherboards, discos externos y sistemas de backup en su mayoría, pero con el correr del tiempo seguramente podremos gozar de toda la velocidad ofrecida por USB 3.0 en cada uno de nuestros gadgets y dispositivos.

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WUSB: El USB sin cables

El estándar USB ha estado prestándonos valiosos servicios desde hace muchos años, y a pesar de sus múltiples capacidades, y la evolución en términos de velocidad y estabilidad que ha ido sufriendo a lo largo del tiempo, lo cierto es que todavía sigue teniendo un gran problema, el necesitar de cables para llevar a cabo una conexión, lo que quizás para este mundo súper portable y convergente de hoy sea un problema, ya que nadie quiere transportar nada que no sea realmente útil a cada momento, y vaya si un cable USB lo es cuando no lo estamos usando.

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Si tenemos en cuenta como otras tecnologías de conexión como Wi-Fi y Bluetooth se popularizan rápidamente gracias a su capacidad de comunicarse sin necesidad de cables, podríamos pensar que USB tiene los días contados, ya que salvo por la velocidad de conexión que ésta puede ofrecer, las mencionadas BT y Wi-Fi tienen todas las ventajas necesarias para no preocuparnos por la sincronización de los datos entre todos nuestros dispositivos. Sin embargo USB tiene por delante una brillante carrera gracias a WUSB, la versión inalámbrica de USB que pronto podremos disfrutar en nuestros dispositivos.

Wireless Universal Serial Bus (WUSB): USB Inalámbrico

Nacida de las cenizas del disuelto consorcio WiMedia Alliance ‘s Ultra-Wideband (UWB) en 2004, el USB inalámbrico, es decir el USB sin cables, vio la luz de la mano del Wireless USB Promoter Group, asociación conformada por importantes empresas del sector como HP, Intel, Microsoft, Agere Systems NEC, Philips y Samsung, entre otras, quienes trabajaron en forma conjunta para poder lanzar la primera especificación de la norma en 2005.

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Básicamente, este grupo definió las especificaciones para el nuevo estándar de USB sin cables para que ofreciera una velocidad de transferencia de hasta 480 Mbps dentro del rango de alcance de los 3 metros, y a partir de este límite, bajar la tasa de transferencia hasta los 110 Mbps. El rango de frecuencias con que operará la norma es entre 3,1 Ghz y 10,6 Ghz, es decir que corresponde a la banda UWB (Ultra Wide Band).

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Cómo funciona WUSB y retrocompatibilidad con USB

Con respecto al modo de operación de WUSB, la arquitectura soporta hasta 127 dispositivos conectados a un host en forma directa, al igual que USB, pero como no está contemplada la utilización de cables, y por lo tanto de puertos a donde conectarlos, ya no hay necesidad de usar hubs, lo que aporta una ventaja más en términos de comodidad y flexibilidad de uso.

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Afortunadamente, la salida al mercado de WUSB no significa la lenta muerte de USB, ya que ambos estándares podrán ser utilizados en forma conjunta gracias a adaptadores llamados “Hubs WUSB”, los cuales permitirán dotar a equipos sin capacidad de USB inalámbricos de esta ventaja, convirtiendo cualquier dispositivo USB 2.0 existente en inalámbrico mediante la conexión con un host WUSB.

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Asimismo, en el caso de que deseemos dotar a nuestras computadoras con la capacidad de USB inalámbrica, podremos hacerlo fácilmente mediante el añadido de un host adaptador (HWA). Este adaptador básicamente es un dispositivo USB 2.0 que se puede conectar a una computadora de escritorio o computadora portátil a través de un puerto USB, con lo que se obtiene la deseada capacidad de USB inalámbrica. Cabe destacar que en el caso de las computadoras portátiles podremos conectarla a la interfaz MiniCard de la misma para evitarnos el problema físico de tener “colgando” este dispositivo, lo que puede ser peligroso.