USB(Universal Serial Bus)란 무엇인가?

USB(Universal Serial Bus)

USB(Universal Serial Bus)는 PC와 외부 장치 간의 데이터 전송과 전원 공급을 위한 표준 인터페이스이다. USB는 컴팩(Compaq), DEC, IBM, 인텔(Intel), 마이크로소프트(Microsoft), NEC, 노텔(Nortel) 등의 기업들이 1994년에 공동으로 설계한 것이다. USB는 기존의 병렬 포트, 직렬 포트, PS/2 커넥터, 게임 포트 등의 인터페이스를 대체하기 위해 개발되었다. USB는 USB 컨트롤러가 존재하는 Host와 그 반대(주변기기)인 Guest를 구분할 수 있도록 디자인되었다. 이를 위해 단자는 Host(PC 쪽)인 Type-A와 Guest(전자 기기 쪽)인 Type-B로 나누어졌고, USB 케이블의 한쪽은 Type-A 단자가, 다른 쪽은 Type-B 단자가 달려있게 되었다.

USB의 주요 특징

다양한 종류 - USB는 여러 종류의 커넥터를 포함하고 있는데, 대표적으로 USB A, USB B, USB C, USB Micro 등이 있다. 
플러그 앤 플레이 - USB는 플러그 앤 플레이 기능을 지원하여 장치를 연결하면 자동으로 인식하고 드라이버를 설치하지 않아도 사용할 수 있다.
고속 데이터 전송 - USB는 초기 버전인 USB 1.0부터 최신 버전인 USB 3.1 및 USB 3.2까지 다양한 전송 속도를 지원한다. USB 3.0부터는 데이터 전송 속도가 이전 버전에 비해 크게 향상되었다.
전원 공급 - USB는 장치에 전원을 공급할 수 있는 기능을 가지고 있어서 USB로 전원을 공급받는 장치들은 별도의 전원 어댑터 없이도 작동할 수 있다.

USB의 형태에 따른 종류

USB의 종류는 모양에 따라 크게 USB Type-A, USB Type-B, USB Type-C로 나눌 수 있는데 이는 커넥터의 모양과 용도에 따라 구분되는 것이다.

USB Type-A

USB 호스트 컨트롤러와 연결되는 커넥터(연결 단자)로, 일반적으로 컴퓨터나 노트북의 USB 포트에 사용되고 사각형 모양을 가지고 있다. USB Type-A는 일반적으로 가장 흔히 볼 수 있는 연결 방식이다. 이 연결 방식은 직사각형 모양을 가지며, 수십 년 동안 널리 사용되어 왔다. 공식적인 유에스비 규격에서는 "표준-A"로 알려져 있다. USB Type-A 연결 방식은 대부분의 컴퓨터, 노트북, 게임 콘솔(플레이스테이션, 엑스박스, 닌텐도 스위치 등), 스마트 TV, 스트리밍 미디어 플레이어 및 기타 장치에서 찾아볼 수 있다.  USB Type-A 단자의 크기는 보통 가로 16mm, 세로 8mm 정도이고 USB 1.1, USB 1.0부터 USB 3.0, USB 3.1 및 USB 3.2까지 모든 USB 버전과 호환된다. 그러나 단점도 가지고 있는데 단자 모양을 확인하지 않고 한 번에 제대로 기기에 꽂기 어려운 디자인을 가지고 있어서 매우 불편하다는 점이다.

USB Type-A

요약하자면, 유에스비 타입 A는 가장 일반적인 USB 연결 방식 중 하나로, 다양한 컴퓨터 및 주변 기기에서 사용되며 다양한 속도 및 버전과 호환된다. 

 

USB Type-B 

주변 기기(Guest)와 연결되는 커넥터로 외부 장치에 사용되는 USB의 커넥터 형식 중 하나이고 정사각형 모양이며, 크기에 라 Standard, Mini, Micro로 나누어지며 주로 프린터, 스캐너, 외장 하드 드라이브 등과 같은 기기에 연결되어 사용된다. usb Type B 커넥터는 일반적으로 호스트(Host)인 컴퓨터나 허브(Hub)의 포트에 연결되며, 데이터 전송과 전원 공급이 이루어집니다. USB Type B 커넥터는 다양한 버전의 USB에서 사용되는데 예를 들어, USB 1.x에서는 Type B 커넥터를 사용하는 USB 1.1 또는 USB 1.0이 있고, USB 2.0에서는 Type B 커넥터를 사용하는 USB 2.0이 있고, USB 3.x에서는 Type B 커넥터를 사용하는 USB 3.0, USB 3.1 Gen 1, USB 3.2 Gen 1, USB 3.1 Gen 2, USB 3.2 Gen 2가 있다.

왼쪽은 standard usb Type B; 오른쪽은 micro usb Type B

USB Type-C 

최신 USB 커넥터로, 양쪽이 같은 모양이므로 어느 방향으로나 연결할 수 있다. USB Type-C는 데이터 전송 속도와 전력 공급 능력이 뛰어나며, 다양한 장치에 사용된다. 또한, USB PD(Power Delivery)를 지원하여 고출력 장치의 충전에도 사용된다. USB Type-C는 USB의 커넥터 형식 중 하나로, 2014년에 USB-IF(USB Implementers Forum)에 의해 도입된 새로운 커넥터이다. USB Type-C는 이전에 사용되던 Type-A, Type-B 커넥터와는 다른 형태를 가지며, 양쪽을 동일한 방향으로 연결할 수 있는 장점을 가지고 있다. USB Type-C는 데이터 전송, 전원 공급, 비디오 출력 등 다양한 기능을 지원할 수 있으며, USB 3.1 이상의 버전에서는 높은 전송 속도와 전력 공급 기능을 제공한다. USB Type-C는 기존의 USB 커넥터와 비교하여 전력 공급 및 데이터 전송 속도의 개선, 사용 편의성의 향상 등을 목표로 개발되었고 많은 디지털 기기에서 USB Type-C를 지원하고 있으며, 스마트폰, 태블릿, 노트북, 주변 기기 등 다양한 장치에서 찾아볼 수 있다.

USB Type-C

USB의 버전(version)에 따른 종류

USB 1.0

USB 1.0은 1996년에 처음 출시된 USB 표준의 주요 버전 중 하나로 Low-Speed USB(저속)와 Full-Speed USB(고속) 두 가지 전송 속도를 지원한다. Low-Speed USB의 전송 속도는 1.5Mbps이며, Full-Speed USB의 전송 속도는 12 Mbps이다. USB 1.0은 초기 USB 표준이지만, 광범위한 장치에서 사용되었으며, 핫스왑(hot-swapping) 및 자동 구성(self-configuration)과 같은 편리한 기능을 제공하기도 한다. USB 1.0은 현재의 USB 표준과 비교하면 상대적으로 낮은 전송 속도를 가지고 있지만, 초기 USB 표준의 기반이 되었으며, 이전의 직렬 포트, 병렬 포트, 게임 포트 및 ADB 포트와 같은 다양한 인터페이스를 대체하기 위해 개발되었다.

USB 1.1

USB 1.1은 1998년에 출시된 USB 표준 중 하나이고 "Full Speed USB"라고도 불리며, 1.5 Mbps의 Low Bandwidth 또는 12 Mbps의 Full Bandwidth에서 동작할 수 있는 두 가지 "속도"를 지원한다.
다른 표준에 비해 USB 1.1의 전송 속도는 상대적으로 느리며, 특히 USB4 2.0의 80 Gbps, USB 3.0의 5,120 Mbps, USB 2.0의 480 Mbps와 비교하면 그 차이가 크다. USB 1.1은 초기 USB 표준인 USB 1.0의 문제점을 개선하고 보완한 버전으로, USB 2.0 이전의 기기에서 널리 사용된 표준이다. USB 1.1은 USB Type A 및 USB Type B와 같은 커넥터를 사용하는데, USB 1.1은 현재의 USB 표준과 비교하면 상대적으로 낮은 전송 속도를 가지고 있으며, USB 2.0, USB 3.0 및 USB4와 같은 더 최신의 표준에 비하면 많이 느리다. USB 2.0은 이 버전은 이전의 USB 버전들보다 더 빠른 전송 속도를 제공한다.

왼쪽부터 USB 1.0, 1.1  A ,B type

USB 2.0

 

USB 2.0은 USB의 표준 중 하나이고 거의 모든 USB 기능을 갖춘 장치와 거의 모든 USB 케이블에서 지원된다. USB 2.0은 이전의 USB 1.1 표준보다 데이터 전송 속도가 최대 480 Mbps로 더 빠르며, 새로운 USB 4 표준보다는 훨씬 느리다. USB 2.0은 2000년 4월에 출시되었고  "Hi-Speed USB"라고도 불린다. USB 2.0의 커넥터로는 USB Type A, USB Type B,
USB Micro-A, USB Micro-B, USB Mini-A, USB Mini-B 사용한다.

USB 2.0은 이전의 USB 1.1 장치 및 케이블과 대부분 물리적으로 호환되지만 USB 2.0의 최대 속도인 480 Mbps를 활용하려면 USB 2.0 기기와 케이블을 함께 사용해야 한다.

USB 2.0 커넥터의 여러 가지 모양

USB 3.0

USB 3.0은 USB의 세 번째 주요 버전 중 하나이다. USB 3.0은 컴퓨터 및 전자 기기와의 인터페이스를 위한 USB 표준로 2008년 11월에 출시되었다. USB 3.0 사양은 SuperSpeed라는 새로운 아키텍처와 프로토콜을 정의하였으며, 새로운 신호 인코딩 방식(8b/10b 기호, 5 Gbps)을 위한 새로운 레인을 포함했다. 이를 위해 이전의 USB 2.0 아키텍처와 프로토콜을 유지하면서 USB 2.0과의 하위 호환성을 유지하기 위해 추가적인 5개의 선과 핀이 필요하다. 총 9개의 선(커넥터 인터페이스에는 9개 또는 10개의 핀이 있으며, ID 핀은 배선되지 않음)을 사용한다. "SuperSpeed USB"라고도 불리는 이 새로운 전송 속도는 5 Gbps의 최대 전송 속도를 지원하며, 인코딩 오버헤드를 고려하면 명목적인 데이터 전송률은 약 500 MB/s이다. 이는 이전의 USB 2.0 (최대 USB 2.0 표준에 따른 속도인 480 Mbps)보다 약 10배 빠른 속도이다. USB 3.0 커넥터의 종류
는 USB Type-A, USB Type-B, USB Micro-A, USB Micro-B 등이 사용된다. USB 3.0 커넥터는 일반적으로 파란색을 사용하여 흰색이나 검은색인 USB 2.0과 구별하는 것이 권장되지만 필수적인 요구사항은 아니다. 

USB 3.1

USB 3.1 은 USB 3.0 사양을 완전히 대체하는 후속 사양이며, USB 3.2는 USB 3.1의 업데이트 버전이다. USB 3.2는 이론적으로 최대 속도를 20 Gbps로 증가시키고, USB 3.1은 최대 속도를 10 Gbps로 제공한다. USB 3.0, USB 3.1 및 USB 3.2는 구식 명칭이며, 공식적으로는 각각 USB 3.2 Gen 1, USB 3.2 Gen 2 및 USB 3.2 Gen 2x2로 수정 되었지만 제품 이름에는 보통 구식 명칭이 그대로 사용되기도 한다. 

USB 3.1은 컴퓨터 및 주변 기기에서 가장 흔히 볼 수 있는 USB 포트 중 하나이고 USB 3.2, USB 3.0과 마찬가지로 버전 번호에 "3"이 표시되는 USB 포트 중 하나이다. USB 3.1은 다양한 세대 및 속도를 나타내기 위해 버전 번호 뒤에 세대 번호가 붙는 경우도 있다. 예를 들어, USB 3.1 Gen 1, USB 3.1 Gen 2, 심지어 USB 3.1 Gen 2x2가 있다. USB 3.1 Gen 1은 이전의 USB 3.0과 동일한 속도인 5 Gbps로 작동합니다. USB 3.1 Gen 2는 10 Gbps의 속도를 지원한다. USB 3.1 Gen 2x2는 20 Gbps의 속도를 지원하며, 이는 USB 3.1 Gen 2의 두 배에 해당합니다. 각 버전은 다양한 커넥터 유형을 지원하며, 일반적으로 Type-A, Type-C, Type-B 및 MicroUSB 커넥터가 사용된다.

 

USB 3.2

USB 3.2는 USB의 한 버전으로, USB 3.2 명세에 따라 동작하는 호스트 및 장치들을 의미하며 이전 버전의 USB와 비교하여 더 높은 전송 속도를 지원하기 위해 개발되었다. USB 3.2는 USB 3.0, USB 3.1과 마찬가지로 컴퓨터 및 주변 기기에서 사용되는 USB 포트 중 하나이고 USB 3.2는 USB 3.x 시리즈의 사양을 통합한 것으로, 전송 속도에 대한 새로운 요구를 충족시키기 위해 더 높은 전송 속도를 제공한다. USB 3.2 사양은 새로운 USB 3.2 호스트 및 장치를 위한 다중 레인 동작을 정의하며, 최대 두 개의 10Gbps 레인을 사용하여 20 Gbps의 데이터 전송 속도를 실현할 수 있다. USB 3.2는 이전에 설계된 USB 호스트 및 장치가 단일 레인 솔루션으로 디자인된 것과 달리, 확장 가능한 성능을 위한 경로를 보장하기 위해 USB Type-C 케이블이 다중 레인 동작을 지원하도록 설계되었다. USB 3.2 사양은 20 Gbps, 10 Gbps 및 5 Gbps의 세 가지 전송 속도를 구분한다. USB 3.2는 기존 USB 물리 계층 데이터 속도와 인코딩 기술을 계속 사용하며, 허브 사양의 작은 업데이트를 통해 단일 레인 및 이중 레인 동작 사이의 원활한 전환을 보장한다. 더 효율적인 데이터 전송을 위한 개선된 데이터 인코딩을 제공하여 더 높은 처리량과 향상된 입출력 전력 효율성을 실현하며 모든 기존 USB 제품과의 하위 호환성을 유지하며, 가장 낮은 공통 속도로 작동한다. 

USB 4

 

USB 4는 최신 연결 기술인 USB의 새로운 표준이다. USB 4는 USB Implementers Forum (USB-IF)에서 2019년 8월 29일에 발표된 기술이다. USB 4는 Thunderbolt 3 프로토콜 명세를 기반으로 하고 있으며, Thunderbolt 4 명세와 일치하도록 조정되었다. USB 4 아키텍처는 하나의 고속 링크를 여러 하드웨어 엔드포인트와 동적으로 공유하여 각 전송을 데이터 유형과 응용프로그램에 가장 적합하게 처리할 수 있도록 지원한다. USB 4는 이전 USB 프로토콜 표준과는 달리 Type-C 커넥터와 USB Power Delivery (USB-PD) 명세의 전용 사용을 강제화한다. USB 4 제품은 20 Gbps의 처리량을 지원해야 며, 40 Gbps의 처리량도 가능하지만, 터널링을 통해 USB 4는 USB 3.2와 비교하여 혼합 데이터를 전송할 때 실제 데이터 전송률이 더 높을 수 있다. 또한, USB 4는 DisplayPort와 PCI Express의 터널링을 허용한다. USB 4 명세서는 2022년 10월 18일에 USB Implementers Forum에 의해 업데이트되어 새로운 80 Gbps 양방향 모드와 120 Gbps 비대칭 모드를 추가했다. USB 4는 빠른 전송 속도, 비디오 대역폭의 효율적인 관리, Thunderbolt 3과의 호환성 등 여러 가지 이점을 제공한다. USB 4는 Type-C 포트를 사용하며, 구식의 Type-A 포트가 있는 USB 4 장치나 허브는 찾아보기 어렵고 Thunderbolt 3과 호환될 수도 있지만, 이는 선택 사항이다. USB 4 는 아직 많이 보급되어 사용되지는 않지만 그 장점으로 인하여 시간이 지나면 많이 보급될 수 있을 것이다. 

USB의 역사적인 변화는 초기 버전인 USB 1.0에서부터 지금까지 이어져왔다. 이전에는 병렬 포트나 시리얼 포트 등이 사용되었지만, USB의 등장으로 다양한 외부 장치와의 연결이 편리해졌고 USB의 속도와 전력 공급 능력도 계속해서 향상되어 현재는 고속 데이터 전송과 충전이 가능한 USB가 보편화되어 있다.

 

USB는 컴퓨터와 다른 전자 기기를 연겨하는데 매우 편리한 방법을 제공하므로 앞으로 그 사용이 점점 증가할 것이며 USB 의 장점을 이용하여 많은 정보전달이 이루어질 것이고 더 빠른 전송 속도와 더 많은 데이터를 전송하기 위한 기술 개발이 끊임없이 이루어질 것이 확실하다.