¿Por qué USB 3.1 solo usa dos de las cuatro líneas de datos disponibles?

Al observar las especificaciones para USB-C, noto que hay cuatro pares diferenciales SuperSpeed ​​para la transferencia de datos, como se ve en https://en.wikipedia.org/wiki/USB-C#Specifications . El artículo de Wikipedia también dice que solo dos de estos pares se usan en modo USB 3.1, lo que me parece muy extraño.

En esta pregunta ( ¿Por qué Thunderbolt 3 en cable de cobre es más rápido que USB 3.1? ) Que pregunté recientemente, Ali Chen respondió que Thunderbolt 3 a través de USB-C usa ambos pares, pero USB 3.1 no. Sé que es posible ejecutar Thunderbolt 3 sobre cualquier cable USB-C de alta calidad, por lo que deben tener todos los cables necesarios. ¿Por qué el USB 3.1 estándar sobre el Tipo C no usa ambos pares, para duplicar la transferencia de datos?

USB 3.1 Gen 2 (SuperSpeed ​​+, 10 Gbps) fue diseñado para funcionar tanto con cables USB 3.0 existentes (los que tienen 5 contactos adicionales) como con cables USB Tipo C.

Dado que los cables USB 3.0 existentes (los que tienen conectores Tipo A y B, así como las variantes micro A y B) solo contienen un par de pares de súper velocidad (par Tx y par Rx), USB 3.1 Gen 2 solo podría usa ese par de pares y aún funciona con los cables USB 3.0 existentes. Entonces, incluso cuando ejecuta USB 3.1 Gen 2 a través de un cable con conectores Tipo C, solo utiliza un par de pares de súper velocidad. Esto también hace posible tener cables con capacidad USB 3.0 / 3.1 con un conector Tipo C en un extremo y los conectores USB Tipo A, B, micro A o micro B anteriores en el otro extremo.

Ahora puede hacer una pregunta de seguimiento: "¿Por qué el Foro de implementadores de USB (USB-IF, el consorcio de estándares de USB) no definió un sabor del protocolo USB incluso más rápido que 10 Gbps, que utiliza ambas velocidades? pares de pares en el conector tipo C? " Esa es una pregunta válida, pero no estoy dispuesto a especular. Sin duda, habría sido una desviación mayor de los diseños anteriores de USB PHY, ya que tendría dos flujos de datos de envío y recepción separados que tendrían que coordinarse. En efecto, sería una especie de interfaz paralela, mientras que el USB tradicionalmente ha sido nominalmente serial.

La forma en que hizo su pregunta expuso algunos posibles malentendidos que me gustaría abordar aquí:

Sé que es posible ejecutar Thunderbolt 3 sobre cualquier cable USB-C de alta calidad.

Eso no es del todo cierto. Hay muchos cables de alta calidad compatibles con USB Tipo C que no son adecuados para Thunderbolt 3. Thunderbolt 3 está limitado a ≤ 0.5m de longitud de cable si tiene un cable pasivo. Para ir más allá de eso (como 2 m), necesita un cable activo más costoso (un cable con chips IC especiales para ayudar en el manejo de la señal).

¿Por qué el USB-C estándar no usa ambos pares?

USB-C no es un protocolo. USB Tipo C es el nombre de un conector y especificación de cableado; No es el nombre de los protocolos que se utilizan sobre esos conectores y cables. Al hacer protocolos USB sobre cables Tipo C, está haciendo USB 3.1 Gen 2 (10Gbps "SuperSpeed ​​+"), o versiones anteriores de USB.

USB 3.1 usa un carril (par Tx y par Rx) porque es un estándar USB, para usar solo un Rx + Tx. Todos los conectores USB originales (A, B, microAB) tienen solo un par de contactos SS (SuperSpeed), y toda la arquitectura del hardware USB se centra solo en un diseño de un solo carril.

Para usar más carriles en paralelo, debe haber elementos arquitectónicos adicionales en la tubería de datos de hardware sobre cómo lidiar con la sincronización de carriles y otros problemas asociados con la gestión de la capa de enlace individual, los intercambios de crédito de búfer y la recuperación de errores, la capacitación del enlace y la optimización eléctrica del canal individual. Una vez que haces todo esto, se convierte en "Thunderbolt". O algo así como MIPI .

El conector tipo C es un nuevo estándar para CONNECTOR, que debía tener una aplicabilidad más amplia que el USB solo. La necesidad de Tipo-C fue impulsada en gran medida por el diseño del sistema, para adaptarse a factores de forma más pequeños de la electrónica portátil. En cierto sentido, no tiene nada que ver con USB, y su solicitud de reutilizar todos los carriles de supervelocidad disponibles para cambiar la arquitectura USB estándar es infundada.