什么叫买不到 10 米长的 USB 线？我拿延长线硬接过去不行吗？｜图文

谁刚毕业时不是穷得铃儿响叮当？我当年囊中羞涩，买了一个没有蓝牙功能的山寨游戏手柄。为了把它接到电视旁的电脑上打游戏，我需要一根 很长很长 的 micro-USB 线...... 结果发现根本 买不到 ～ 人家网线随便就能买到几十米的，你就不能把线加长点吗？这有什么难的？你不卖算了，大不了我用延长线硬接过去！ 但在采取行动之前，我还是决定先研究一下： 把线做 长真的很 难吗？ 结果发现，原来线材背后隐藏着许多门道，并 不是想加长就能加长的 。为什么呢？ 从这个问题开始，我们得以进入线材的世界～ 视频 版 ↓↓ 看完这个视频就知道了 ↓↓ ↑↑ 信我，真的超级好看 ↑↑ 图文版 把 USB 线做长，最容易想到的问题是： 电阻 。 USB 线内部基本都是铜线。上过中学的朋友都知道， 导线越细、越长，电阻越大，回到这接收端供电不足 。 但这个问题很好解决啊：大力出奇迹， 换成更粗的线 不就行了？大不了改装成这样： 确实，如果只是要 远距离供电 的话，网上一些 加粗的 USB 线 就能实现。 但打游戏、连设备时，USB 线不光要供电，还得 传数据 啊。这才是真正的难点： 我当时脑子里的数据线，就如同一根水管：数据像水从一头流进去，再从另一头流出来，这不就完事儿了？ 其实， 完全不是这样 ...... USB、HDMI 等铜线，主要是通过 两根信号线间电压差 异 的变化 ，来传递信息的。 可以想象一个极其简化的例子：假如它要发送 010101，那就可以用高电压代表 1，低电压代表 0，不断变化。接收端只要把这些电压变化，再解码成二进制数据，信息就传过去了。 而所有信号在长距离传输时，都要面对两个问题： 延迟 ，和 电压波形变化 。 那 USB 线是怎么处理的呢？这就要看看它的诞生背景了～ 20 世纪 90 年代末，世界处于阴暗混沌之中：电脑接口五花八门，互不兼容，插拔设备甚至要重启电脑。 英特尔们说：要有一种 通用、支持热插拔、体积又小的接口 。 于是，就有了 USB 。 USB 最初面向各种 桌面设备 ，不需要很长的线。那到底能做多长呢？这跟它的传输速度有关。 英特尔工程师给 USB 1.0 规划的最高传输速度是 12Mbps，相当于每秒传 1.5MB 数据——相对应地，就是发射端需要 每隔 83.3ns 就发送一个比特 。 由于当年一些电气设计方面的问题，发射出的信号到达接收端后还会反射回来，必须等它不会干扰后面的信号后，才能发下一个信号。再扣除掉信号切换的时间、两端接口电路板所需要的时间等，最后留给外部线缆传输的时间 不能超过 26ns 。 在铜线中，电信号传播速度大约为 2×10^8 m/s ，所以最终数据线的长度 不能超过 5 米 ——这个限制，明确写进了 USB 1.0 的协议里。 而低速线的长度甚至更低：这是为了进一步 降低线材成本 ，适配鼠标等低速设备，快速推广新接口～ 再往后，最长 5 米的标准就变成了一个像“ 两匹马的屁股宽度 ” 一样的存在，决定了 “铁轨”的规格： 英特尔们在设计 USB 接口时，就希望它是一个 向后兼容 的协议，所以 USB 2.0 仍保留了“线长 5 米”的要求 。如果非要加长，就可能无法满足协议规范。 比如 USB 2.0 是 半双工传输 ：意思就是说发射端和接收端只能轮流发射信号，不能同时传输。而许多事务又要求设备必须在规定时间内返回数据或握手。 像电脑向 USB 2.0 的 U 盘传输数据时，U 盘需要在规定时间内回复 “收到了”；如果线材太长，回复来得太晚，就会判定为传输失败～ 当然，如果你非要问： 自己做一根长线，真的就不能用吗？ 也能用，但不完全能用。 比如柴司策划小卡上学时做过一次活动。当时台上的演讲人要用翻页笔控制 PPT，而播放 PPT 的控制台电脑离讲台有几十米。他们情急之下，剪断了一根 USB 延长线， 把两端分别接在一根超长网线的两端 ，手搓出了一根近百米长的“USB 延长线”，连接了电脑和翻页笔，居然也把整场活动顺利办完了...... 类似的案例还有很多：不少人拿手搓的超长 USB 线连接摄像头、U 盘、打印机等设备，有人成功，有人失败。 总之就是能用，但不完全能用。 为啥呢？ 因为长距离传输不光有延迟，还要解决信号质量问题。 我们刚才说过，USB 线是通过两根信号线之间不断变化的电压差来传递数据的。而信号在铜线中传输时，可能受到 其他线路和外界电磁波的干扰 ；随着距离变长，信号还会逐渐衰减和失真。 你发过去的时候，数字信号的波形长这样；等到达接收端之后，它可能就变成这样了。 而且 传输速度越快 ，就意味着 信号频率更高 ，也就是 0 和 1 的交替变化越来越快；同时接收端也要在更短的时间内，判断传来的信号是 0 是 1，所以对信号质量的要求也越高。 而 信号频率越高，