USB集線器選購理論與實戰 – a-GOOD USB3.0 + 2.0 HUB 開箱與測試 @ MEDGAZER

近日筆電市場吹起了一股輕薄風，對於只用電腦進行文書、上網的族群自然是利多。先前需要桌機與行動分開作業，如今只要一台ultrabook或是搭載Windows 8的超級平板即可完美解決，可謂好不愜意。不過此類產品固然輕巧，談到擴充性時卻也犧牲不少－ultrabook唯二的USB插座僅是堪用，若像Surface Pro一般只剩一個，連對傳資料的機會都沒了。好在天無絕人之路，USB可分接的特性給了我們些許希望。但您知道USB集線器(HUB)的由來嗎? 集線器該怎麼選擇才符合需求? 就由本文來告訴您。

分接也有分兩種

在開始介紹USB集線器選購前，本人先來與各位探討一個最基本的問題：

“為什麼USB可以分接?”

這個問題看似簡單，卻至關緊要。以Macbook Pro/Air上常見的thunderbolt而言，若想同時使用多個採用thunderbolt介面傳輸的設備，各位只會看到這些設備可能(不是”一定”)會預留一個thunderbolt插槽用以擴充，如下圖：

這是Apple Thunderbolt Display背部的介面區，可看到其中thunderbolt插槽只有一個

至於”一個thunderbolt插槽分接成多個thunderbolt插槽”的產品則從未問世過。相對應的產品在USB上則多不勝數－那就是USB HUB(集線器)

為什麼?

答案在於兩者的傳輸協定有根本上的差異

Tiered Star (星狀拓樸)

當電腦上的插槽需要擴充時，最直觀的想法就是”一個分接成多個”，如下圖：

介面經由集線器(HUB)擴充後連接多個設備(引用來源)

由於經由集線器擴充後連接多個設備的樣子如同星狀(Star)，因此這樣的擴充方式又稱為”星狀拓樸(Tiered Star Topology)”。將上圖的設備以圖示簡化之後，我們可以得到下方的示意圖：

USB使用示意圖 (引用來源)

各位可看到上圖中有三個腳色，詳述如下：

Host (controller & hub)

控制下方所有設備的”靈魂人物”，以使用情境而言，Host通常為”電腦上未經分接的USB插槽”

Hub

集線器，負責將多個設備(device)的訊號一同傳送至上級。

須注意的是集線器下方依然可連接集線器，但有層數的限制(後述)

Device

終端設備。上圖中可看到終端設備也可以跟hub共存於同個裝置中，造成部分USB產品上還有USB插槽可供分接的現象。

目前採用星狀拓樸傳輸的介面自然是以USB(Universal Serial Bus, 通用序列匯流排)為最大宗。而根據USB傳輸協定，星狀拓樸的規模有以下限制：

1. 單一控制器(controller)連接的設備數最大為127個

2. 集線器連接的層數最大為5層(因此不可無限制的以集線器串接集線器)

在這邊列出來僅供各位參考，實際上應該不會有人接這麼多設備吧(笑)

Daisy Chain (菊花鏈)

這就是真，菊花鏈

另一種介面擴充的形式則是設備一個接一個，形成一條長鏈。這種鏈狀的型態與用編織手環或花冠時使用的菊花鏈(Daisy Chain)相當類似，因而有這樣的稱呼。相較於星狀拓樸一口氣連接多個設備的擴充方式，此種擴充形式的優缺點如下：

優勢

線材排列較美觀

電源可由前一個設備的電源供應器供應，較不會有電力不足的問題

傳輸訊號品質更好，較容易達到速度理論值

缺點

價格昂貴(每個設備都需要加裝插槽與供訊號串流之晶片)

產品體積有先天劣勢(插槽占掉體積)

連接數量限制較多－舉例而言，Thunderbolt介面以菊花鏈形式最多僅能連接6個裝置

Thunderbolt連接示意圖(圖片來源：Promise官網)

基於以上特點，採用菊花鏈傳輸的介面大多是以高速且穩定的傳輸為主要考量，價格方面則較USB裝置昂貴許多。

目前已推出，採用菊花鏈傳輸的介面標準如下：

SCSI (Small Computer System Interface) - 該介面已作古許久

IEEE 1394a (FireWire 400) – 2000年推出，頻寬為400Mb/sec

IEEE 1394b (FireWire 800) – 2002年推出，頻寬為800Mb/sec

Thunderbolt – 2011年發布，頻寬為10Gb/sec

Thunderbolt 2 – 2013年發布，頻寬提升為20Gb/sec

看完以上解說後，相信各位對各式外接介面的原理與優缺點皆有相當的認識。接下來就讓我們進入本次的重點－USB HUB(集線器)採購吧!

USB HUB怎麼買?

正如同股票老師的理論－好的HUB可以讓你爽爽用，爛的HUB則可能讓你七竅生煙。但市面上的HUB如此之多，怎樣才能買到理想的產品呢? 本人將選購心法濃縮為以下要點給各位參考：

需要幾個USB3.0?

現今ultrabook至少都會搭載一個USB3.0的介面。基於速度上的優勢，各位買的USB HUB想必得接在USB3.0。但不是每個分接出的USB都能享有3.0的高速。

Aibo所推出的13 Port USB分接器

像是上圖這款支援USB3.0的HUB，仔細看可發現只有正面下方2個，以及左側下方2個USB的插座是藍色的，其他則是白色的。其代表雖然這個USB HUB有13個插槽，但

只有4個(正面2個，左側2個)插槽支援USB3.0 (最大速度5Gbps)

其他白色的插槽共有9個，只支援USB2.0 (最大速度480Mbps)

“就算只有4個也很夠用啊” 或許您會這麼想。但在某些產品中，本人還看過4 port，號稱是USB3.0 HUB，但其中只有1個插槽支援USB3.0的產品。

因此，本人強烈建議各位購買之前一定要睜大眼睛，看清產品標示，或是數一下支援USB3.0的插槽數，才知道HUB中支援高速的插槽數(通常會以藍色標示，內有兩排接點，共9個接點)是否符合自己的需求。

是否會接無線設備?

看完上方的敘述之後，相信不少人心中會盤算”反正只要買全數插槽皆支援USB3.0的產品就可以了”。對於一般人而言這樣的想法並沒有錯，但若您會外接使用2.4GHz的無線設備就不一定囉。

由於現行的USB3.0傳輸速度為5Gbps，其傳輸時所使用的差動訊號為2.5GHz，再加上為了避免傳輸時溢散的電磁波干擾其他電器，USB3.0在傳輸時還使用了展頻技術(擴大頻率範圍，降低各頻率分布的能量)，進而讓傳輸時溢散的電磁波涵蓋到目前最常使用的無線通訊頻段：2.412~2.462 GHz

既然有涵蓋到，代表干擾無可避免。對於使用2.4GHz進行無線傳輸的設備而言，插在USB3.0的插槽時輕則影響表現(傳輸距離變短、速度變慢等)，重則使其頻頻斷線，無法使用。因此除非該裝置本身支援USB 3.0(例如支援802.11ac的無線網卡，內部應已做好屏蔽雜訊的對策)，否則本人依然建議將此類設備插在USB2.0插槽。