Foto: USB‑IF.

Den nya heta standarden i hemelektronikvärlden 2016 stavas USB Type‑C, eller kortare USB‑C. I denna artikel gör jag ett försök att guida både den oinsatte läsaren och den härdade entusiasten genom det träsk som denna nya anslutning visar sig vara. Målet har hela tiden varit att texten ska vara fri från oklarheter och grundlösa påståenden, varför den under arbetets gång vuxit i längd och blivit präglad av en teknisk karaktär. Är man inte intresserad av de tekniska förklaringarna utan bara deras betydelse i praktiken räcker avsnitten Sammanfattning och Vanliga frågor långt.

Bakgrund

USB‑C. Det vändbara lilla kontaktdonet har sedan det introducerades för ett par år sedan haussats och prisats som lösningen på Allt™: Nu kan vi kasta ut USB, HDMI, DisplayPort, Ethernet, proprietära laddningskablar och alla andra kontaktdon och helt enkelt använda samma portar och kablar till allt – i teorin …

Huvudfokus för denna artikel ligger på anslutning av skärmar via USB‑C. Det är inte svart magi, utan bygger på befintlig DisplayPort-teknik enligt vad som officiellt kallas DisplayPort Alt Mode for USB Type-C och beskrivs så här av organisationen bakom, VESA:

Detta innebär i praktiken att en USB‑C-port kan vara en DP-port om en skärm ansluts till den. Även HDMI/DVI och VGA ska gå att få ut via "Adapters and Adapter cables, as defined in the DisplayPort Alt Mode for USB Type-C Standard". USB‑C ska alltså kunna användas till att ansluta alla typer av skärmar, vilket – åtminstone i teorin – gör det till en extremt versatil och lämplig anslutning på framförallt tunna enheter som Ultrabooks.

USB‑C är också det fysiska kontaktdon som används för Thunderbolt 3 (där tidigare versioner använde Mini DisplayPort-kontakten), vilket kan användas för PCI Express, USB och DisplayPort samtidigt, i upp till (sammanlagt) 40 Gbit/s.

DisplayPort över USB‑C i praktiken

Med ovanstående som bakgrund kunde undertecknad inte bärga sig att sätta den hajpade anslutningen på prov i verkliga livet, händelsevis på en Asus ZenBook UX330CA, som beställdes på Black Friday och levererades alldeles för många långa dagar senare.

Asus UX330CA. Foto: Prisjakt.

Min tanke var att om jag köper Deltacos adapter från USB‑C till DisplayPort kanske jag kan ansluta min Asus ROG Swift PG278Q (som bara har DP) till min nya laptop. Trots mycket letande på nätet lyckades jag dock inte hitta definitiva svar på följande frågor:

1. Kan jag överhuvudtaget använda en sådan adapter för att ansluta en DP-skärm (närmare bestämt min PG278Q) till en UX330CA?

2. Är det vanligt att en dator inte kan skicka ut DP över USB‑C? Hur vet man om den kan det?

3. Enligt Asus hemsida är USB‑C-porten begränsad till 5 Gbit/s. 2560x1440 @ 60 Hz kräver minst ca 5,3 Gbit/s + overhead. Kan jag köra till exempel 50 Hz?

Deltacos adapter från USB‑C till DisplayPort. Foto: Deltaco.

Med tanke på hur USB‑C presenterats som Den Enda Anslutningen som ska "fungera till allt" ligger det – särskilt för en okunnig – nära till hands att utgå från att USB‑C-portar på datorer har stöd för DisplayPort över USB‑C. Rent empiriskt måste man dock konstatera att sådana antaganden kring standarder och kompatibilitet är vanskliga att göra, därav fråga 2 ovan. I VESA:s FAQ om DisplayPort står följande att läsa:

Någon DisplayPort-logga syns inte till på UX330CA, och specifikationerna på Asus hemsida ser ut som följer:

Det nämns alltså ingenting alls om DisplayPort över USB‑C. Detta är tyvärr inte unikt för UX330CA: Lenovo IdeaPad Y900, bara för att ta ett exempel, har lika lite information på den punkten. Asus ROG G752VT har inte heller helt tydlig information, vilket jag återkommer till.

Asus om UX330CA:s USB‑C-port

Innan jag hade fått hem datorn ringde jag Asus kundservice och frågade om det skulle fungera att ansluta en DP-skärm som jag hade tänkt. Svaret jag fick där var till min förvåning att det skulle fungera om skärmen också hade USB‑C, men inte om den bara hade vanlig DisplayPort.

Jag skapade också en tråd i Asus subforum här på SweClockers och fick följande svar på mina tre frågor:

Dessutom kontaktade jag Asus internationella support och frågade vilka av deras datorer som stöder DisplayPort Alt Mode:

Test: DisplayPort över USB‑C med UX330CA

Asus ROG Swift PG278Q

Nåväl, jag köpte Deltacos adapter efter att först ha försäkrat mig om att öppet köp gällde även om jag hade provat den. Utan alltför stora förhoppningar pluggade jag in min Swift i adaptern och adaptern i laptopen. Omedelbart dök följande felmeddelande upp:

Try improving the USB connection
DisplayPort connection might not work. Try using a different cable.

Jag kunde inte heller se Swiften någonstans i Device Manager eller i Display settings, även efter omstart.

Så här skriver Microsoft:

Philips 241S6QYMB

Kunde problematiken ha sina rötter i min Swifts relativt höga upplösning och uppdateringsfrekvens? Jag besökte Webhallens butik i Nordstan och fick hjälp att prova min laptop mot en Philips 241S6QYMB (1920x1080 @ 60 Hz). Det som då hände var att man först fick följande felmeddelande:

USB device not recognized
The last USB device you connected to this computer malfunctioned and Windows does not recognize it.

Sedan fick man Try improving the USB connection som ovan.

Då återstod alltså att försäkra sig om att adaptern fungerade som den skulle innan jag bortom rimligt tvivel skulle kunna konstatera att det inte går att ansluta en DP-skärm till UX330CA.

Test: USB‑C till DisplayPort med Deltacos adapter

Då jag inte hade en hög datorer med USB‑C liggande tog jag mig till Webhallens butik på Ekelundsgatan i Göteborg, där de lämpligt nog hade ett antal speldatorer från Asus och ett par ROG Swift PG279Q (2560x1440 @ 144 Hz; upp till 165 Hz med överklockning) uppställda. En av dessa, en G752VT (som jag nämnde tidigare), hade till min glädje USB‑C, så jag skred till verket och anslöt den ena Swiften via min adapter.

Asus ROG Swift PG279Q ansluten till Asus ROG G752VT via Deltacos adapter från USB‑C till DisplayPort.

Efter lite mixtrande med alternativ för flera bildskärmar (klona/expandera/visa endast på x) dök bilden upp på Swiften – i fruktansvärda 24 Hz. Det fanns ingen annan uppdateringsfrekvens att välja. Jag ville inte starta om datorn eftersom den kunde vara lösenordslåst, så jag provade att skapa 2560x1440 @ 60 Hz som en custom resolution i Nvidias kontrollpanel. Det fungerade utmärkt!

Jag försökte då med 120 Hz, men det gick inte alls. Inte heller 75, 62 eller någon annan uppdateringsfrekvens högre än 60 Hz kunde jag få att fungera. Jag grejade lite fram och tillbaka med att koppla i och ur skärmen, starta om skärmen och klicka runt i Nvidias kontrollpanel, och helt plötsligt fanns 2560x1440 @ 144 Hz (och alla andra frekvenser PG279Q har officiellt stöd för) som standardval. Det fungerade därefter helt smärtfritt. (Jag provade även att aktivera överklockning i skärmen och gav mig på 165 Hz, men lyckades inte få bild i det läget.)

Nu var det alltså fastslaget att adaptern fungerade precis som den skulle. Felet låg alltså i UX330CA, som tydligen helt enkelt inte har stöd för DisplayPort Alt Mode.

Olika USB-specifikationer

USB-versioner

Ibland kanske man hör att "USB‑C är dubbelt så snabbt som vanlig USB" eller något i den stilen. Denna typ av missförstånd är förståeliga med tanke på hur specifikationerna för USB ser ut idag.

SuperSpeed+ är bara en av en drös olika märkningar relaterade till USB‑C. Foto: USB‑IF.

Alla som inte bott under en sten de senaste åren är bekanta med USB 3.0, som klarar 5 Gbit/s. År 2013 specades uppföljaren USB 3.1, som skulle klara 10 Gbit/s. Denna har organisationen bakom USB, USB Implementers Forum, sedan retroaktivt döpt om till "USB 3.1 Gen 2", samtidigt som USB 3.0 blivit "USB 3.1 Gen 1". Så istället för USB 3.0 med 5 Gbit/s och USB 3.1 med 10 Gbit/s har vi nu följande uppsättning:

• USB 3.0 med 5 Gbit/s

• USB 3.1 Gen 1 med 5 Gbit/s

• USB 3.1 Gen 2 med 10 Gbit/s

Tack så mycket, USB‑IF. Klart, tydligt och logiskt. Givetvis är också tillverkare av USB-utrustade produkter noggranna med att speca vilken "generation" av USB 3.1 deras produkt har stöd för så att inga missförstånd kan uppstå …

Vän av ordning noterar även att USB‑IF verkligen lever som de lär i sina Language Usage Guidelines för USB 3.1 …

Ja, tänk om man hade stannat vid USB 3.0 (5 Gbit/s) och USB 3.1 (10 Gbit/s). Det hade ju varit helt obegripligt. Tur att man bytte till ett bättre system.

USB-portar

Förutom den vansinniga namngivningen kring USB 3.0 och 3.1 behöver man förstå att de är protokoll som specar bandbredd. De säger ingenting om den fysiska utformningen av porten. Ändå ser man ibland "USB 3.0" och "USB 3.1" beteckna just olika fysiska portar. Detta är helt felaktigt. Såväl USB 3.0 (USB 3.1 Gen 1) som USB 3.1 Gen 2 kan köras över såväl den vanliga hederliga USB (Type A)- som USB‑C-porten.

Notera även att Asus i specifikationerna för UX330CA använder den felaktiga benämningen "USB-C Gen 1".

USB‑C-portens bandbredd

Med de torra USB-specifikationerna avklarade kan vi gå tillbaka till min tredje fråga ovan, om bandbreddsbegränsningen på USB‑C-porten kontra videosignalens bandbredd. Var mitt resonemang giltigt? Jag kunde ju köra 2560x1440 @ 144 Hz över USB‑C på Asus G752VT, i vars specifikationer det endast står "USB 3.1":

Oavsett om den har stöd för Gen 1 eller Gen 2 – och trots att DisplayPort inte nämns explicit i specifikationen – kunde jag köra en DP-signal som krävde

2560 × 1440 pixlar × 24 bitar/pixel × 144 Hz ≈ 12,8 Gbit/s

bara för de pixlar som faktiskt syns på skärmen.

I verkligheten tillkommer overhead dels i form av så kallad blanking (pixlar som inte syns men som måste skickas ändå) och dels pga 8b/10b-kodning (som innebär att det behövs 10 bitar för att föra över 8 bitar pixeldata). Därmed kräver en sådan signal enligt SweClockers ca 14 Gbit/s (584 Mpixel/s × 24 bitar/pixel) för själva datan inklusive blanking och totalt ca 17,5 Gbit/s inklusive overhead från 8b/10b-kodning. Jag kunde alltså skicka långt mer än vad både USB 3.1 Gen 1 och Gen 2 är specade att klara.

Asus ROG G752VT med USB‑C-porten till vänster i bild. Foto: Prisjakt.

Det viktiga att förstå är att en USB‑C-port är begränsad till antingen 5 eller 10 Gbit/s – om man kör USB över den. Kör man DisplayPort Alt Mode kommer signalen från en helt annan källa, en DisplayPort-signalkrets. Det är alltså inte själva porten, utan signalkretsen för USB-data, som är begränsad till 5 eller 10 Gbit/s. (DisplayPort 1.2 har för referens en total maximal bandbredd på 21,6 Gbit/s och Thunderbolt 3, som körs över USB‑C, klarar upp till 40 Gbit/s.)

Läser man specifikationerna igen ser man att G752VT har Thunderbolt, närmare bestämt Thunderbolt 3, vilket säger mer än man kanske tror.

Thunderbolt 3

Thunderbolt 3 använder USB‑C-kontaktdonet, men är mycket snabbare och mer avancerat än USB-protokollet. Det klarar upp till 40 Gbit/s och har inbyggt stöd för native DisplayPort (och PCI Express). Det behöver alltså inte nödvändigtvis explicit stå att en dator har stöd för DisplayPort över USB‑C för att man ska kunna veta det; står det att den har Thunderbolt 3 (eller något om USB‑C med Thunderbolt) är det grönt.

Logotypen för Thunderbolt. Foto: Wikimedia Commons.

Thunderbolt 3 har stöd för två stycken DisplayPort 1.2-strömmar, så över en sådan port kan man köra två stycken daisychainade 4K-upplösta Thunderbolt-skärmar i 60 Hz, eller två vanliga 4K-upplösta DisplayPort-skärmar i 60 Hz genom en Thunderbolt 3-docka. Specifikationen för Thunderbolt 3 medger dock inte stöd för DP 1.3 (men det gör DisplayPort Alt Mode – iallafall på pappret).

Att ansluta en vanlig DP-skärm till en Thunderbolt 3-port är inga problem enligt Thunderbolt Technology Community, som står bakom Thunderbolt (och det fungerade utmärkt när jag gjorde det på en G752VT):

Vill man köra två "vanliga" 4K-skärmar (alltså ej Thunderbolt-skärmar) över en Thunderbolt 3-port skulle jag rekommendera det säkra kortet, en Thunderbolt 3-dockningsstation, men jag vågar inte svära på att det är ett krav.

Det bör i sammanhanget noteras att Apples adapter från Thunderbolt 3 (USB‑C) till Thunderbolt 2 (samma fysiska kontaktdon som Mini DisplayPort) enligt Apple själva inte går att använda för att ansluta en vanlig (Mini) DisplayPort-skärm, utan endast Thunderbolt-skärmar och -tillbehör.

Sammanfattning

USB‑C är framtidens anslutning, särskilt för bärbara enheter, och det är helt klart vettigt att hoppa på tåget om man ska köpa laptop nu. Jag måste dock höja flera varnande fingrar.

Även om en dator har USB‑C är det till att börja med inte säkert att den överhuvudtaget har stöd för någonting utöver USB, som DisplayPort. Det finns inget krav som säger att något av de så kallade Alternate Modes måste finnas.

USB över en USB‑C-port kan vara begränsat till "USB 3.1 Gen 1" (5 Gbit/s) – och här måste jag rikta en fet känga mot alla som var delaktiga i den namngivningen – så man kan inte utgå från att en USB‑C-port klarar USB i 10 Gbit/s. Vill man ha den bandbredden är det USB 3.1 Gen 2 (ibland SuperSpeed+) man är ute efter (och specifikationerna är ofta extremt otydliga).

DisplayPort över USB‑C lyder dock inte under bandbreddsbegränsningen för USB, eftersom DP-signalen inte kommer från USB-signalkretsen. Så om en USB‑C-port har stöd för DisplayPort Alt Mode kan man generellt utgå från att DisplayPort-bandbredd inte kommer vara ett problem. Man bör dock notera att jag inte lyckades få överklockning till 165 Hz att fungera på en PG279Q ansluten till en G752VT via Deltacos adapter (men jag la inte särskilt mycket energi på att försöka heller).

Thunderbolt 3 har alltid stöd för DisplayPort 1.2 och USB 3.1 Gen 2, och mer därtill om en Thunderbolt 3-enhet ansluts. Min generella rekommendation är därför att välja en dator med Thunderbolt 3 (vilket brukar framgå tydligt i specifikationerna) om man vill vara säker på att kunna köra "allt" över USB‑C.

Vanliga frågor

För framtida referens vill jag även sammanfatta mina erfarenheter i form av frågor potentiella USB‑C-spekulanter kan tänkas ställa sig.

Kan jag koppla en DisplayPort-skärm till en USB‑C-port?

Det är inte säkert. En del USB‑C-portar har stöd för DisplayPort Alt Mode, andra inte. Har du tur framgår det i enhetens specifikationer.

Om USB‑C-porten har stöd för Thunderbolt kan du alltid koppla en DisplayPort-skärm till den. (Se även Thunderbolt då? nedan.)

Kan jag koppla en HDMI-skärm till en USB‑C-port?

Ja, om porten har stöd för DisplayPort Alt Mode eller HDMI Alt Mode. VESA skrev så här år 2014:

HDMI Alt Mode är i skrivande stund nyss presenterat och ska börja komma ut på marknaden 2017 enligt HDMI Licensing. Man utlovar stöd för HDMI 1.4b, men inte 2.0, vilket innebär 3840x2160 i högst 30 Hz.

Därför är det tur att DisplayPort Alt Mode som sagt redan finns i vissa existerande datorer och att det går utmärkt att omvandla DP till HDMI (med aktiv signalomvandling). Sådana omvandlare strömförsörjs direkt genom USB‑C-porten och ett exempel är Accells USB‑C to HDMI 2.0 Adapter. Se bara till att välja en omvandlare som klarar 3840x2160 @ 60 Hz och inte en som är begränsad till 30 Hz om det står 4K på menyn.

Undertecknad misstänker att det, när HDMI Alt Mode börjar bli vanligt, ofta kommer vara svårt att utifrån specifikationer avgöra om en adapter från USB‑C till HDMI är en passiv adapter för HDMI Alt Mode (max 30 Hz i 4K) eller en aktiv omvandlare för DisplayPort Alt Mode (upp till 60 Hz i 4K för HDMI 2.0). Ytterligare en fallgrop att se upp för, alltså.

Vad betyder USB 3.1?

Det finns USB 3.1 Gen 1 (tidigare USB 3.0), som klarar 5 Gbit/s, och USB 3.1 Gen 2 (tidigare USB 3.1), som klarar 10 Gbit/s. Står det bara USB 3.1 kan man inte säkert veta om tillverkaren gått efter den "gamla" betydelsen av "USB 3.1" (10 Gbit/s), eller om man använt den "nya" betydelsen (5 eller 10 Gbit/s) men utelämnat "generationen" för att framställa produkten som bättre än den egentligen är.

Kan jag köra 2560x1440 @ 144 Hz över USB‑C?

Om du kan köra DisplayPort över en USB‑C-port är det såvitt jag vet GPU:n som avgör vilken bandbredd du kan köra. Det spelar ingen roll om USB‑C-porten är specad som USB 3.1 Gen 1 eller USB 3.1 Gen 2, för du ska inte köra USB över den. Om GPU:n är specad att klara minst DP 1.2 (vilket i princip alla moderna GPU:er är) är alltså svaret på frågan ja.

Kan jag köra 3840x2160 @ 60 Hz över USB‑C?

Ja, om du kan köra DisplayPort 1.2 över den. Se svaret på föregående fråga.

Hur vet jag vilka videosignaler jag kan köra?

Det avgörande är vilken bandbredd signalen kräver. Om en GPU till exempel klarar 3840x2160 @ 60 Hz vet du att den klarar

3840 × 2160 pixlar × 24 bitar/pixel × 60 Hz ≈ 12 Gbit/s

plus blanking- och 8b/10b-overhead. Då kan du lugnt räkna med att den klarar till exempel 2560x1440 @ 120 Hz, eftersom det kräver

2560 × 1440 pixlar × 24 bitar/pixel × 120 Hz ≈ 10,6 Gbit/s

plus overhead. Vidare är DisplayPort-specifikationerna tydligt definierade (om än tekniskt komplicerade): DP 1.2 klarar 21,6 Gbit/s inklusive 8b/10b-overhead, vilket lämnar 17,28 Gbit/s till synlig videosignal och blanking.

Overhead för blanking ligger baserat på data från SweClockers generellt mellan 10 och 15 % (där högre uppdateringsfrekvens ger större overhead), så dessa 17,28 Gbit/s kan användas till att överföra åtminstone 15 Gbit/s synlig bilddata. Därmed fungerar även 2560x1440 @ 144 Hz.

För DisplayPort 1.3, som DisplayPort Alt Mode åtminstone på pappret har stöd för, finns 25,92 Gbit/s till synlig videosignal och blanking, vilket alltså ger åtminstone 22 Gbit/s synlig bilddata.

Fungerar G‑Sync och FreeSync över USB‑C?

Det borde de göra. Jag har dock inte provat.

Thunderbolt då?

Det går alltid att ansluta en vanlig DP-skärm till en Thunderbolt 3-port och köra 3840x2160 @ 60 Hz eller 2560x1440 @ 144 Hz. Det går att köra två 4K-skärmar över en Thunderbolt 3-port, men då kanske man behöver vara noggrann med hur man ansluter dem. Mer detaljerad information finns i avsnittet Thunderbolt 3 ovan.

USB-skärmar då?

Tekniken DisplayLink skickar video över USB-protokollet på ett speciellt proprietärt sätt. Det är något helt annat än DisplayPort Alt Mode, vilket är standard DisplayPort över en USB-kabel.

En DisplayLink-skärm går alltid att koppla till en USB‑C-port; här finner vi alltså förklaringen till Asus svar om att skärmar med USB‑C fungerar med UX330CA, men inte DP-skärmar. Observera dock att en skärm kan ha USB‑C-ingång för video utan att ha stöd för DisplayLink (exempelvis Thunderbolt-skärmar). Asus svar var alltså inte helt korrekt.

Går det alltid att ladda datorn genom USB‑C?

Nej, när detta skrivs finns det många datorer med USB‑C som inte kan laddas genom USB‑C.

Mer läsning

• Frequently Asked Questions – Thunderbolt Technology Community

• Total Nightmare: USB-C and Thunderbolt 3 – Stephen Foskett

• Thunderbolt (interface) – Wikipedia

• About Thunderbolt ports and displays – Apple

• DisplayPort Technical Overview – VESA

Tack till

• Thomas Ytterberg, för viktig expertiskunskap och verifiering av denna text.

• Webhallen, för att de sålde en adapter på öppet köp och för att jag fick all hjälp jag behövde för att kunna testa den i deras butiker.

• Alla källor där jag hittat matnyttig information.

Varför sätta in en USB-krets med 3.1 Gen 2 när man får 3.1 Gen 1 (3.0) gratis direkt från PCH:n? Man kan fortfarande skriva USB 3.1 i specifikationerna och de flesta konsumenter har ingen aning om att det är exakt samma sak som USB 3.0; de kan rentav (med fog) tro att USB 3.1 är "det där som är dubbelt så snabbt som USB 3.0" – vilket det var innan namnbytet.

USB-IF har blod på sina händer.