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Was ist ein USB-Hub? Wie funktioniert ein USB-Hub?

Was ist ein USB-Hub? Wie funktioniert ein USB-Hub?

USB-Hubs sind mittlerweile weit verbreitet und werden in vielen Bereichen verwendet, um die Konnektivität für einen einzelnen USB-Anschluss zu erweitern. Insbesondere USB-Hubs werden mit Laptops verwendet, bei denen häufig ein begrenzter Konnektivitätsgrad bereitgestellt wird und die Konnektivität erweitert werden muss.

Insbesondere erweitert ein USB-Hub einen einzelnen Port auf mehrere, sodass mehr USB-Ports mit dem Host verbunden werden können. Viele USB-Hubs bieten nicht nur USB-Konnektivität, sondern auch Verbindungen für HDMI, Ethernet, VGA, SD und andere Speicherkarten usw. Auf diese Weise ermöglicht der USB-Hub dem Computer die Verbindung zu einer Vielzahl anderer Schnittstellen sowie zu USB Dies ermöglicht eine Vielzahl von Konnektivitäten.

Heutzutage sind USB-Hubs für viele Laptop-Benutzer ein wesentlicher Bestandteil, da einige Laptops nur USB-C-Konnektivität bieten, jedoch über HDMI, Breitband über Ethernet, Kopfhörer über eine Buchsenbuchse, Festplatten über USB oder Firewire usw. An Bildschirme angeschlossen werden müssen Moderne USB-Hubs bieten all diese Konnektivität und mehr.

Die meisten neuen USB-Hubs sind USB 3-fähig, und bald wird es USB 4-fähige Hubs geben. Glücklicherweise sind die Hubs abwärtskompatibel, da es viele ältere USB-Geräte gibt, sodass die neuesten Geräte und Hubs mit älteren Geräten arbeiten können.

USB-Hubs: die Grundlagen

Wenn Sie mit USB-Hubs nicht vertraut sind, ist es durchaus legitim zu fragen: Was genau ist ein USB-Hub, um zu verstehen, was ein USB-Hub ist, welche Funktion er hat und wie er verwendet werden kann.

USB Hub Definition:

Ein USB-Hub ist ein Gerät, das einen einzelnen Universal Serial Bus- und USB-Anschluss auf mehrere erweitert, sodass mehr Anschlüsse zum Anschließen von Geräten an ein Hostsystem verfügbar sind. Für viele der neuesten USB-Hubs wird es auf zusätzliche USB-Verbindungen sowie andere Verbindungsformen wie Ethernet, HDMI, SD-Karte usw. erweitert.

Da viele Laptops nur begrenzte Verbindungen haben, um Platz zu sparen, wird die Verwendung von USB-Hubs zunehmend erforderlich.

USB-Hubs können auch mit anderen Geräten verwendet werden, einschließlich Tablets und dergleichen.

Tatsächlich hat der USB-Hub eine Verbindung zum Host-Gerät, z. den Computer und mehrere andere Anschlüsse für andere Peripheriegeräte. Der Hub erkennt das Vorhandensein der Verbindung, informiert den Host und ermöglicht die Weiterleitung der relevanten Daten zum und vom Peripheriegerät.

Wenn Sie sich die Verbindungsdaten auf dem Computer ansehen, wird der USB-Hub nicht als Gerät angezeigt, aber die angeschlossenen Peripheriegeräte wie der USB-Speicherstick und andere Verbindungen wie die zu externen Mikrofonen, Lautsprechern usw. können gesteuert und entsprechend ausgewählt werden.

Um dies zu erreichen, enthält der USB-Hub einige hochentwickelte elektronische Schaltkreise, mit denen er die erforderlichen Funktionen ausführen kann. In einigen Fällen kann dies bedeuten, dass der Hub eine angemessene Menge an Strom verbraucht und sich sehr warm anfühlt. Das ist ganz normal.

Einige USB-Hubs unterstützen möglicherweise Stromversorgungs- und Ladefunktionen, wenn sie über eine eigene Stromversorgung verfügen und zertifiziert sind. Angesichts der zusätzlichen Komplexität und Raffinesse einiger der Top-End-Hubs werden sie möglicherweise als einfache Dockingstationen bezeichnet.

USB-Hub-Betrieb

Per Definition hat ein USB-Hub einen sogenannten "Upstream-Port", d. H. Den zum Host, und mehrere "Downstream-Ports" - diese sind mit weiteren Hubs oder Peripheriegeräten / -verbindungen verbunden.

Während des Betriebs der meisten Systeme sind die Hubs transparent und erscheinen auf keiner sichtbaren Systemzuordnung. Daten, die vom Upstream-Port, d. H. Vom Host, empfangen werden, werden an alle Geräte gesendet, die an die Downstream-Ports angeschlossen sind. Daten von einem Downstream-Port werden jedoch nur an den Upstream-Port und den Host weitergeleitet.

Mit der Einführung von USB 3 wurde eine Funktion des Punkt-zu-Punkt-Routings eingeführt, bei der eine im Datenpaket-Header gesendete Routing-Zeichenfolge es dem Host ermöglicht, die Daten an einen einzelnen Zielport zu leiten. Dies verringert die Datenmenge im USB-Netzwerk und dient auch zur Reduzierung des Stromverbrauchs.

Ein zusätzlicher Vorteil der Verwendung eines USB-Hubs besteht darin, dass dadurch die Länge des Systems erhöht werden kann. USB-Kabel sind für langsame USB 1.1-Geräte usw. auf 3 Meter begrenzt. Ein Hub kann als aktiver USB-Repeater verwendet werden, um die Kabellänge um jeweils bis zu 5 Meter zu verlängern.

USB Hubs & Stromversorgung

USB-Hubs können mit oder ohne Strom versorgt werden. Mit dem USB-Standard können Geräte ihre Stromversorgung über die USB-Verbindung beziehen. Dies bedeutet, dass Strom benötigt wird und von irgendwoher geliefert werden muss.

Geräte mit hohem Stromverbrauch wie Drucker, Scanner usw. verfügen über eigene interne Netzteile und müssen keine Stromversorgung über die USNB-Verbindung beziehen, Geräte mit geringem Stromverbrauch wie Mäuse, Tastaturen, Flash-Speichersticks und dergleichen beziehen ihre Stromversorgung über die Bus.

Außerdem benötigen USB-Hubs selbst Strom, leiten aber auch Strom vom Host an die zusätzlichen Downstream-Ports am Hub selbst weiter. Es gibt jedoch Leistungsbeschränkungen, da der Host keine unbegrenzte Leistung bereitstellen kann und daher jeder einzelne Downstream-Port Leistungsbeschränkungen aufweisen muss. Dies muss beachtet werden, wenn eine große Anzahl von Peripheriegeräten an einen USB-Hub angeschlossen wird.

Die Stromversorgung über einen USB 1- oder USB 2-Anschluss beträgt maximal 500 mA pro Anschluss und 900 mA für einen USB 3-Anschluss an einem Typ A-Anschluss (USB C-Anschlüsse können mehr liefern). Dies bedeutet, dass ein kompatibler Hub mit Busversorgung, d. H. Ein Hub, der seine Stromversorgung vom Host-Port bezieht, nicht mehr als vier Downstream-Ports haben kann und Downstream-Geräten insgesamt nicht mehr als vier 100-mA-Stromeinheiten bieten kann. Es muss beachtet werden, dass der Hub Strom für sich selbst benötigt und dementsprechend eine Einheit zugewiesen wird, d. H. 100 mA.

Wenn zusätzliche Energie benötigt wird, kann der Hub über eine eigene externe Stromversorgung verfügen. Diese selbstversorgenden oder aktiven Hubs können die vollen 500 mA für jeden Port bereitstellen und sie können mehr als vier Ports haben.

Beachten Sie, dass es auf dem Markt viele nicht konforme USB-Hubs gibt, die möglicherweise nicht den Leistungsbeschränkungen entsprechen. Wenn Sie sie verwenden und zu viel Strom ziehen, kann dies zu schwer zu lösenden Stromproblemen führen. Benutzer sollten sich daher bewusst sein.

Bei Verwendung eines USB-Hubs zu beachtende Punkte

USB-Hubs sind normalerweise Plug-and-Play-fähig und funktionieren sofort. Sie wurden zu einem Stadium entwickelt, in dem es normalerweise wenig zu tun gibt, sie einzurichten und zu verwenden.

Bei der Verwendung sind jedoch einige nützliche Hinweise zu beachten, um sicherzustellen, dass die beste Leistung erzielt wird.

  • Verwenden Sie den Hub mit der höchsten USB-Version, wenn Geschwindigkeit wichtig ist: Oft sind Hochgeschwindigkeitsverbindungen über den USB-Hub erforderlich. In einigen Fällen kann beispielsweise eine Ethernet-Verbindung zum Internet über den Hub oder ein Festplattenlaufwerk mit großer Kapazität hergestellt werden. Diese Verbindungen sollten über den schnellsten verfügbaren USB-Hub hergestellt werden. Verwenden Sie hierfür USB 3 anstelle von USB 2. Es kann einen Fall geben, in dem ein USB 2-Hub und ein USB 3-Hub verfügbar sind, oder es gibt eine Auswahl an USB 2- und USB 3-Anschlüssen an einem Hub. Verwenden Sie immer die schnellsten Ports, wenn hohe Geschwindigkeit erforderlich ist, und verwenden Sie die langsameren Ports für Maus- oder Tastaturverbindungen usw.

  • Peripheriegeräte mit höherer Leistung erfordern möglicherweise einen dedizierten USB-Steckplatz: In einigen Fällen benötigen Peripheriegeräte eine angemessene Leistung. Es kann Fälle geben, in denen das Peripheriegerät nicht über den USB-Hub funktioniert, sondern eine direkte Verbindung oder die Verwendung eines USB-Hubs mit Stromversorgung benötigt. Wenn USB-Geräte wie CD / DVD-Laufwerke von Festplatten nicht über den Hub funktionieren, prüfen Sie, ob sie über eine direkte Verbindung funktionieren.

  • Einige Hubs können warm werden: Aufgrund des Funktionsumfangs einiger der komplizierteren USB-Hubs sind große Verarbeitungsmengen erforderlich. Dies bedeutet, dass die Hubs Strom verbrauchen und ziemlich warm werden. Beachten Sie, dass einige USB-Hubs sehr warm laufen können und daher ausreichend belüftet sein sollten, um zu verhindern, dass sie zu heiß werden.

  • Schließen Sie den Hochgeschwindigkeits-USB-Anschluss des Computers an: Einige Computer verfügen über Typ-A-Anschlüsse - dies können USB 2 oder USB 3 sein. Stellen Sie am besten sicher, dass der USB-Hub an einen Hochgeschwindigkeitsanschluss angeschlossen ist, damit die beste Leistung erzielt wird. Wenn der Hub an einen USB 2-Anschluss angeschlossen ist, wird die Leistung auf die von USB 2 beschränkt. Schließen Sie ihn an einen USB 3-Anschluss an, um die USB 3-Leistung zu ermöglichen.

  • USB-Anschlüsse können verkettet werden: Da es auf vielen Geräten häufig begrenzte Anschlüsse gibt und einige USB-Hubs nur begrenzte Anschlüsse haben, können sie verkettet werden, d. H. Einen Hub an einen anderen anschließen. Beachten Sie jedoch die Leistungsbeschränkungen, da es sehr schnell möglich ist, die Verfügbarkeit von Strom zu überlasten.

Wenn Sie einige dieser Punkte kennen, können Sie sicherstellen, dass die Leistung maximiert wird und dass alle Merkmale offensichtlich werden, bevor sie verwendet werden.

USB-Hubs werden zunehmend verwendet, da Elemente wie Laptops und andere mobile Computergeräte eine erhöhte Konnektivität benötigen, während die Anzahl der Anschlüsse an den Geräten verringert wird, um sie schlank und übersichtlich zu halten. Die Funktionen dieser Hubs werden erweitert, sodass sie über USB hinaus an viele Standards angeschlossen werden können, sodass sie wie kleine Zusatzcomputer aussehen. Einige werden sogar zu kleinen Docking-Geräten. Durch die Einführung von USB C und USB 3 oder USB 4 konnten die für moderne Computer erforderlichen Datengeschwindigkeiten erreicht werden.

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