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Tecnologías USB: HUB Multi-TT vs HUB con TT único
Enviado el 22/09/03 a las 02:00 por Noticias

Agalisa

USB es ya un estándar en un altísimo número de dispositivos cotidianos. Por desgracia, mucha gente cree erróneamente que el USB 2.0 ha convertido a la falta de rendimiento en algo del pasado.

Una y otra vez los usuarios se han encontrado con serios problemas debido a que sus hubs USB 1.1 sólo disponen de un ancho de banda de 12 mbit/s, el cual se tiene que repartir entre todos sus dispositivos. Cabe pensar que la solución es tan simple como cambiarse a un hub USB 2.0, que funciona a 480 mbit/s. Razonando así, podemos suponer que, si conectamos cuatro dispositivos USB 1.1, el hub repartirá todo ese ancho de banda entre ellos y cada uno podrá disponer de 12 mbit/s para sí mismos, y aún sobraría ancho de banda para conectar otros dispositivos. ¿Simple, verdad?

Desgraciadamente esto no tiene por qué ser así, pues los distintos hubs no emplean el mismo sistema para empaquetar las señales de 12 mbit/s de cada dispositivo dentro del flujo de 480 mbit/s disponible entre el hub y el ordenador. La inserción es responsabilidad de unas unidades especiales internas al hub denominadas transaction translators (traductores de transacciones), o TTs para abreviar. Un TT no puede trabajar con varios dispositivos simultáneos, lo que crea un cuello de botella cada vez que se conectan varios dispositivos USB 1.1 a la vez.

Universal Serial Bus: el ABC

Los dos estándares USB difieren principalmente en su tasa de transferencia. USB 1.1, que lleva en el mercado desde hace varios años, permite transferencias de hasta 12 mbit/s. USB 2.0, que lleva tan solo 18 meses, está ganando popularidad gracias a su tasa de transferencia de hasta 480 mbit/s.

Puesto que el estándar USB fue pensado para ser un interfaz para distintos tipos de periféricos, se decidió desde el principio que los dispositivos se conectarían a través de hubs USB. Todo lo que hay que hacer es conectar el hub a un puerto USB del ordenador y ¡voila! El número de puertos disponibles ha aumentado. La ventaja de este sistema es que se pueden conectar más cantidad de dispositivos que número de conectores disponibles en el ordenador. Sin embargo, tiene el inconveniente de que el ancho de banda del puerto se divide entre el total de dispositivos conectados, lo que puede dar problemas cuando se emplean dispositivos que consuman un gran ancho de banda.

Para entender por qué los problemas de rendimiento son muy comunes, es preciso saber algo sobre el protocolo USB. Los dispositivos USB pueden acceder a través de cuatro posibles sub-protocolos: bulk, control, interrupt e isocronous. Esto ayuda a ajustar el "periodo de atención" (léase "ancho de banda") que cada dispositivo necesita.

Sea como sea la configuración, el 10% del ancho de banda está reservado para el protocolo de control, que dirige todas las transferencias. Los dispositivos de audio o de vídeo, como webcams o altavoces USB, trabajan en modo isócrono ("en tiempo real"), porque necesitan siempre un mínimo de ancho de banda para ellos solos. La mayoría de los dispositivos externos de almacenamiento emplean el protocolo bulk ("en masa"), mientras que los teclados y ratones USB emplean el protocolo interrupt (el cual permite al ordenador saber cuando se produce un evento, como una pulsación de tecla o un movimiento de ratón, sin necesidad de estar comprobando periódicamente el puerto USB).

Probablemente hayas encontrado el problema: siempre que se conecten dos dispositivos USB que trabajen con el protocolo isócrono y necesiten una cierta cantidad de ancho de banda, quedará muy poco disponible para el resto de los dispositivos. USB emplea el sistema FCFS (First-Come-First-Served, el primero en llegar es el primero en ser servido), por lo que si conectas un tercer o cuarto dispositivo al hub, es probable que el sistema no disponga de suficiente ancho de banda para que funcione.

TT único o Multi-TT

Una forma de resolver el problema es aumentar el ancho de banda total conectando los dispositivos USB 1.1 a un hub USB 2.0.

Todos los hubs USB 2.0 tienen al menos un TT integrado, para garantizar la compatibilidad hacia atrás. El TT reconoce automáticamente que tipo de dispositivo está conectado a cada puerto, y traduce cualquier señal USB 1.1 a USB 2.0. Hay un problema: al haber un único TT para todos los puertos, el ancho de banda disponible para todos los dispositivos USB 1.1 sigue siendo de 12 mbit/s.

Se puede evitar este problema si se emplean hubs de mayor calidad, que dispongan de tantos TTs como puertos. De esta forma los dispositivos ya no tienen que esperar su turno para conseguir algo de ancho de banda; los TTs integran de forma óptima todos los flujos de datos dentro del flujo USB 2.0.

Hub estándar con un único TT: DLink DUB-H4

El DUB-H4 es un modelo bastante común en muchos países. Admite hasta cuatro dispositivos, y se anuncia como compatible USB 1.1, pero gracias a un único TT.

Hay varias situaciones en las que es preferible emplear el hub sin conectar a la red: durante un viaje, o cuando no hay tiempo para enchufarlo en el enchufe de pared. Por desgracia, la página de DLink no indica cuanta potencia puede entregar el hub en cada puerto en este caso. Si se conecta el transformador que viene con el hub, sin embargo, permitirá un consumo de hasta 500 mA por puerto.

Las medidas del hub son de tan sólo 10x6x2'5 cm. Es agradable comprobar que el cable de conexión al puerto USB del ordenador es un cable estándar (las soluciones propietarias son la opción más común en estos casos). Además, la longitud del cable (1'5 metros) permite conectar el hub no solo al portatil, sino también al PC situado debajo de la mesa.

Hub multi-TT: LinXcel USB 2.0

El hub LinXcel, al disponer de múltiples TTs, es capaz de integrar de forma transparente en el flujo USB 2.0 a cualquier dispositivo USB 1.1.

La primera cosa que atrae la vista es el tamaño del hub: a pesar de tener cuatro puertos, es más pequeño que una caja de cigarrillos. La única desventaja es la conexión propietaria entre el puerto USB y el hub.

Según el manual, el hub puede entregar hasta 100 mA por puerto cuando no está conectado a un enchufe, y hasta 500 mA cuando se usa el transformador externo.

Prueba de rendimiento

Para las pruebas se emplearon los siguientes dispositivos USB: un disco duro externo de ValuePlus denominado SPIO (USB 2.0) y un llavero USB de memoria (USB 1.1). Las pruebas se realizaron con cuatro configuraciones distintas:

  • Prueba de velocidad simple, con el dispositivo conectado directamente al puerto USB y sin otros periféricos simultáneos.
  • Prueba de un dispositivo (por ejemplo, el SPIO) mientras se graban datos en el segundo dispositivo (p.ej. el llavero USB).
  • Prueba de un dispositivo mientras se usa, simultáneamente, una webcam USB 1.1.
  • Prueba de un dispositivo mientras la webcam está activa y se graban datos en el segundo dispositivo.

Las diferentes configuraciones crean distintas situaciones de carga que fácilmente pueden darse durante un uso normal, y con el que el hub USB tiene que poder lidiar.

Conclusión: multi-TT para grandes cargas

La primera cosa que llama la atención es que cuantos más dispositivos USB se tienen conectados, más baja el rendimiento general. Por ejemplo, el rendimiento en lectura para la unidad SPIO (USB 2.0) baja de 23 a unos 20 MB/s cuando se tiene funcionando a la vez la webcam y el llavero USB. La caída es aún más pronunciada en el rendimiento de escritura.

Lo mismo ocurre, aunque con un final más trágico, cuando se espera un buen rendimiento de un dispositivo USB 1.1 como el llavero USB. En cuanto la cámara comienza a enviar imágenes y el SPIO comienza a enviar datos a través del puerto USB 2.0, sólo dispone de una pequeña fracción de los 900 KB/s originales.

Y es justo aquí en donde el hub multi-TT de LinXcel brilla: cuando se emplean varios dispositivos USB 1.1 en un hub 2.0 y al menos uno de esos dispositivos emplea el protocolo isócrono del bus USB. Si no hay múltiples TTs en el hub, la caída de rendimiento es muy grande.

Así pues, si empleas varios dispositivos USB 1.1, compensa el usar un hub multi-TT. Desgraciadamente, puede haber problemas para identificar estos hubs, pues rara vez se indica en la caja o en el manual.

Fuente: Tom's Hardware (en inglés).


 
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