USB 3.0と3.1、3.2を比較: それぞれの違いは何ですか？

USBは1996年からケーブルを通じた電力供給とコンピューター接続の標準として利用されてきました。近年のUSBの進化により、データ集約型のコンピューターニーズに応じて、電力供給とデータ転送速度が向上しました。

USB 3.2、USB 3.1、USB 3.0の違いを理解することで、デバイスとアプリケーションを十分な電力とデータ帯域幅でマッチさせることができます。現代のUSBバージョンは、HDビデオストリーミングに必要な高速データ転送を提供します。

最新のUSB 3.2仕様は、20Gbpsでの高解像度リアルタイムデータ伝送を可能にし、将来のデバイスに備えています。USB 3.0、USB 3.1、USB 3.2の性能の違いを見てみましょう。

USBの進化 – USB 3.0、3.1、3.2

USB 1.0（低速モード）やUSB 2.0（フルスピードモード）といったUSB規格は、60Mbpsまでの転送速度で外部デバイスへのシンプルなアクセスを提供しました。

次に、2008年にUSB 2.0の後継としてUSB 3.0が登場し、5Gbpsでのデータ転送が可能となり、エネルギー効率も向上しました。この基盤の上に2013年に確立されたUSB 3.1は、電力供給と速度をさらに向上させました。USB 3.1 Gen 1は、USB 3.0と同じ5Gbpsの転送速度を持ちますが、USB 3.1 Gen 2は、より高度なエンコーディング技術を使用して最大10Gbpsの速度を実現します。

USB 3.1が大幅な性能向上をもたらしたものの、USB 3.2仕様はさらにそれを上回ろうとしています。2017年に登場したUSB 3.2は、USB 3.1 Gen 1とGen 2をSuperSpeed USBに再分類し、追加の効率化により最大20Gbpsの転送速度を実現しました。これにより、2つの通信チャンネルを利用し、スループットを倍増させ、将来の高性能デバイスにも対応できます。

USB 3.0 vs. USB 3.1 vs. USB 3.2: 技術的な違い

USB 3.0、3.1、3.2の各バージョンとその主な仕様を見てみましょう:

仕様	データ転送速度	主な特徴
USB 3.0	最大5Gbps	●    スーパー スピード USB ●   フルデュプレックス通信 ●    電力効率の向上
USB 3.1 Gen 1	最大5Gbps	●    新しいブランド化によるオリジナルUSB 3.0仕様 ●  USB 3.0と同じ特徴
USB 3.1 Gen 2	最大10Gbps	●    スーパー スピード + 転送モード ●  効率的なデータエンコーディング
USB 3.2 Gen 1	最大5Gbps	●  USB 3.1 Gen 1の機能向上
USB 3.2 Gen 2	最大10Gbps	●  USB 3.1 Gen 2の機能向上 ● 2レーン動作で20Gbpsを実現

性能の洞察：速度と帯域幅の比較

それぞれの性能を見てみましょう：

1. USB 3.0

USB 3.0は最大5Gbpsの転送速度を持ち、前世代の帯域幅を約10倍に向上させ、理論上の帯域幅を大幅に超えています。高性能ストレージデバイスに実装された場合、USB 3.0の速度は通常400MB/秒を超え、大容量ファイルや高ビットレートの動画を高速で転送することが可能です。とは言え、デバイスの制約や追加のオーバーヘッドにより、効率は低下します。それでも、速度向上は帯域幅を多く必要とする周辺機器の普及に道を開きました。

また、USB 3.1 Gen 1は新しい名称規則のもとで、USB 3.0の5Gbpsのデータ転送速度を超えました。つまり、USB 3.1 Gen 1はUSB 3.0の新しい名称です。

用途: USB 3.0またはUSB 3.1 Gen 1は、高解像度のイメージングや高速フレームレートを必要とする組み込みカメラに最適なUSB規格です。これらは、品質管理、検査、監視業務、機械視覚、医療画像処理など、産業オートメーションに広く使用されています。

2. USB 3.1 Gen 2

USB 3.1 Gen 2はSuperSpeed+モードを追加し、帯域幅を10Gbpsに倍増しました。第2世代は、データエンコーディングの効率向上により、実効速度約1GB/秒を達成します。これにより、4Kビデオの未圧縮伝送が可能になり、高速転送が必要な将来のゲーム周辺機器をサポートします。

用途: USB 3.1 Gen 2 SuperSpeed USB 10 Gbpsは、USB 3.0の2倍の転送速度を提供するため、超高解像度のイメージングや高速ビデオ撮影の組み込みカメラに最適な規格です。監視、画像解析、ターゲットトラッキングなどに適しています。

3. USB 3.2

USB 3.2は、ピークデータ転送速度20Gbpsを可能にするため、前世代の2レーン機能を拡張し、USB 3.1 Gen 2の性能を実質的に倍増させました。また、USB 3.2ではプロトコルがさらに更新され、遅延と帯域幅のオーバーヘッドに対処できるようになりました。USB 3.2は、この速度をフルに活用できるデバイスはまだ登場していないものの、今後登場する高速周辺機器や膨大なデータスループットを必要とするユースケースとの互換性を保証し、ストレージとディスプレイの両方に統一された接続性を提供します。

用途: 

USB 3.2またはSuperSpeed USB 20 Gbpsは、高速モーション分析や高スループット画像システムを必要とするアプリケーションに最適です。組み込みカメラは、高度なロボット工学において、複数のセンサーの統合やリアルタイム制御・フィードバックを可能にします。

e-con Systems: USBカメラソリューションの革命

e-con Systemsは、組み込みカメラ業界の市場リーダーとしての地位を確立しています。私たちは、最新のUSB接続技術を活用して、厳しいイメージング要件に応える先端的なカメラソリューションの多様な選択肢を提供しています。

MIPIカメラモジュール、GMSLカメラ、およびUSB 3.1 Gen 1カメラ は、e-conの提供する中核製品です。これらはUSB 3.1などの規格を利用してリアルタイムでの高解像度ビデオ伝送を実現しています。私たちのUSB 3.1およびUSB 3.2 Gen 1のラインナップは、最大5Gbpsの速度で純粋なフルHDビデオの伝送を可能にし、ビデオ会議やスマートビジョンに最適です。

1. See3CAM_CU31: 3MP 120dB HDR Sony® ISX031ベースのUSBカメラは、印象的な120dB HDRパフォーマンスと車載用LEDフリッカー抑制技術（LFM）機能を備えており、困難な照明条件でも優れたイメージング品質を保証します。このUVC準拠のUSBカメラは、30fpsで3MP解像度のビデオデータをストリーミングするように設計されています。See3CAM_CU31は5:4のアスペクト比で撮影し、水平の詳細を犠牲にすることなくより多くの垂直カバレッジを提供します。このような包括的な機能を持つこのカメラは、知能交通システム（ITS）、国境管理およびセキュリティ、小売キオスク、駐車場管理などのさまざまな用途に理想的なソリューションです。

2. See3CAM_24CUG: AR0234CSフルHDカラーグローバルシャッターカメラは、すべての必須ファームウェアを内蔵し、UVC標準に対応しています。外部トリガーのサポートにより、複数のカメラを同期させる必要があるステレオビジョンアプリケーションに最適です。グローバルシャッターと高フレームレート（HDで120fps、フルHDで60fps）により、ジェスチャー認識、バーコードスキャナー、工場自動化、交通監視システムなどのアプリケーションに最適です。

3. See3CAM_50CUG: Sony® Pregius IMX264モノクロ/カラーUSB 3.0カメラシリーズの一部で、高速移動する被写体の歪みのない正確な画像を提供し、モーションブラーや高い信号対雑音比を持ちます。IMX264 CMOSセンサーは、大きなピクセルサイズ3.45µmを特徴としており、詳細な画像を撮影します。このカメラは、カスタムROIのために最大2000fpsの高速フレームレートをサポートするグローバルシャッター効率をサポートします。

まとめ

USB規格は、日々増大するデータ駆動の世界に対応するために進化を続ける中、USB 3.1やUSB 3.2のような高速インターフェースを採用することは、リアルタイムで大量の情報を移動させるための鍵となります。

8K解像度に迫るビデオストリームや、数十億のオペレーションを必要とする機械学習の要求に応えるために、e-con Systemsのソリューション（MIPI、GMSL、USB 3.1およびUSB 3.2 Gen 2カメラなど）は、明日のイノベーション（革新）のための十分な帯域幅を活用するのに理想的です。

e-con Systemsにお問い合わせいただき、最新世代のインターフェースがあなたのアプリケーションで達成できることを拡張する方法を評価しましょう。