USB-C 도킹 스테이션은 단순히 포트를 확장하는 장치가 아닙니다 . 여러 컨트롤러가 병렬로 작동하는 능동형 인터페이스 시스템입니다.

• USB 브리지 칩셋 - 하위 데이터(USB, 이더넷, 저장 장치)를 통합합니다.

• DisplayPort/Thunderbolt 리타이머 및 멀티플렉서 - 고속 비디오 레인을 관리합니다.

• 독립 전력 공급(PD) 컨트롤러 - 도킹 스테이션과 호스트 간의 전압 및 전류를 협상합니다.

도킹 스테이션의 실제 성능(디스플레이 해상도, 데이터 처리량 및 충전 안정성)은 USB-C 커넥터 자체가 아니라 USB-C 포트를 통해 협상되는 호스트 측 프로토콜 에 의해 결정됩니다.

이것이 바로 겉보기에 똑같아 보이는 두 개의 부두가 실제로는 매우 다르게 작동하는 이유입니다.

USB-C는 커넥터이지 성능 표준이 아닙니다.

동일한 물리적 USB-C 포트가 서로 다른 프로토콜로 작동할 수 있습니다.

• USB 3.2 1세대

• USB 3.2 2세대

• USB4

• 썬더볼트 3

• 썬더볼트 4

각 프로토콜은 자체적인 차선 할당 규칙을 정의하며, 이는 다음과 같은 사항에 직접적인 영향을 미칩니다.

• 최대 디스플레이 해상도 및 주사율

• 사용 가능한 USB 데이터 대역폭

• 동시 비디오 및 데이터 부하 시 안정성

전문적인 워크플로우에 적합한 도킹 스테이션을 선택할 때는 이러한 규칙을 이해하는 것이 필수적입니다.

차선 배정 기본 사항

USB-C 케이블은 4개의 고속 차등 레인을 제공합니다. 이 레인들이 어떻게 할당되는지는 전적으로 협상된 프로토콜에 따라 결정됩니다.

USB-C 도킹 스테이션이 부하 시 속도가 느려지는 이유는 무엇일까요?

썬더볼트 USB-C 도크가 아닌 경우, DisplayPort Alt Mode를 활성화하면 USB 데이터 전송에 할당되던 두 개의 레인이 비디오 전송에 재할당됩니다. 이러한 대역폭 손실은 구조적인 문제이며 펌웨어와는 무관합니다.

물리적 계층에서 비디오 트래픽의 우선순위가 지정되는데, 그 이유는 다음과 같습니다.

• 고해상도 디스플레이가 작동 중일 때 USB SSD 속도가 저하됩니다.

• 동영상 재생 중 이더넷 성능이 저하됩니다.

• 오디오 및 카메라 장치는 부하가 걸리면 떨림 현상이 발생합니다.

썬더볼트 3와 썬더볼트 4의 실제 차이점은 무엇일까요?

썬더볼트 4는 순수 대역폭을 40Gbps 이상으로 늘리는 것이 아니라 , 더 엄격한 최소 요구 사항을 적용합니다.

• 스토리지용 PCIe 대역폭 보장

• 듀얼 4K 또는 싱글 8K 디스플레이 지원 필수

• 썬더볼트 허브 지원 (단순 데이지 체인 연결뿐만 아니라)

• 향상된 DMA 보안

이러한 보장은 썬더볼트 3 생태계의 일부에 존재했던 모호한 구성 문제를 해결합니다.

여러 대의 디스플레이와 고속 주변기기를 동시에 사용하는 사용자에게 Thunderbolt 4는 속도뿐 아니라 예측 가능성도 제공합니다.

전력 공급(PD) 아키텍처

전력 공급은 USB 데이터 및 비디오 경로와는 독립적으로 작동하는 전용 PD 컨트롤러 에 의해 처리됩니다.

버스 전원 방식 충전 도크 vs. 패스스루 방식 충전 도크

• 버스 전원 도크

  • 호스트 노트북에서 전원을 공급받으세요.

  • 하류 전력은 7.5~15W로 제한됩니다.

  • 고부하 주변기기에는 적합하지 않습니다.

• 패스스루 전원 공급식 도크

  • 외부 DC 전원 또는 USB-C 전원 입력을 지원합니다.

  • 호스트에 대한 상류 전력 공급 협상

  • 디스플레이 및 저장 장치의 안정적인 성능을 위해 필요합니다.

PD 협상 논리

• PD 3.0 : 최대 20V × 5A (100W)

• PD 3.1(EPR) : 28V, 36V 또는 48V 프로파일을 사용하여 최대 240W까지 지원

협상 순서 :

1. 노트북(싱크대)은 전력 요구 사항을 광고합니다.

2. Dock(소스)은 기능을 검증합니다.

3. 데이터 레인이 완전히 초기화되기 전에 전력 계약이 체결됩니다.

PD 헤드룸이 부족하면 부하 시 CPU 또는 GPU 성능 저하(스로틀링)가 발생할 수 있으며, 이는 종종 발열 문제로 오해됩니다.

비디오 신호 전송: DP Alt 모드 및 MST

DisplayPort Alt 모드 제약 조건

DisplayPort Alt Mode는 네이티브 DP 신호를 USB-C 레인을 통해 전송합니다. 최대 해상도는 다음 요소에 따라 달라집니다.

• GPU 지원 DP 버전

• 비디오에 할당된 레인 수

• 디스플레이 스트림 압축(DSC) 지원

USB-C 도크의 HDMI 포트 중 상당수는 네이티브 HDMI 출력이 아닙니다 . 이러한 포트는 DP-to-HDMI 변환 칩에 의존하는데, 이로 인해 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다.

• 추가 지연 시간

• HDMI 2.0 이후 호환성 제한

• 높은 새로 고침률에서 신뢰성이 저하됨

MST(다중 스트림 전송)

MST는 대역폭을 시간 분할하여 여러 디스플레이가 단일 DisplayPort 링크를 공유할 수 있도록 합니다.

• Windows 및 Linux에서 지원됩니다.

• DP Alt 모드를 통해 지원됩니다.

• macOS에서는 표준 USB-C 또는 Thunderbolt 디스플레이 경로를 지원하지 않습니다.

macOS는 별도의 디스플레이 파이프라인을 필요로 하므로 Apple 시스템에서 듀얼 외부 디스플레이를 사용하려면 일반적으로 별도의 디스플레이 컨트롤러가 내장된 Thunderbolt 도킹 스테이션이 필요합니다.

일반적인 대역폭 병목 현상

대부분의 실제 실패 사례는 예측 가능한 패턴을 따릅니다.

1. 고해상도 디스플레이는 고정 대역폭을 사용합니다.

2. SSD 또는 이더넷 부하 시 남은 USB 레인이 포화 상태가 됩니다.

3. 등시성 장치(오디오, 카메라)에서 연결 끊김 현상이 발생합니다.

해결책은 더 높은 등급의 케이블이나 펌웨어 업데이트가 아닙니다 . 해결책은 워크로드 프로필에 맞는 호스트 프로토콜을 사용하는 도킹 스테이션을 선택하는 것입니다.

결론

USB-C 도킹 스테이션의 성능은 호스트 시스템과 협상된 프로토콜에 따라 결정됩니다. 레인 할당, 전력 공급 협상, MST 동작 및 썬더볼트 적용 수준은 아키텍처적 제약 조건이지 마케팅 특징이 아닙니다.

wfyear 는 실제 프로토콜 동작을 기반으로 도킹 스테이션을 설계하여 Windows, macOS 및 Linux 플랫폼 전반에서 안정적인 디스플레이, 일관된 데이터 처리량 및 신뢰할 수 있는 충전을 보장합니다.

적합한 부두를 선택하는 것은 공학적인 결정이며, 구조를 이해하는 것이 매우 중요합니다.