Een USB-C-dockingstation is geen passieve poortverlenger. Het is een actief interfacesysteem dat is opgebouwd rond meerdere controllers die parallel werken:

• USB-brugchipset – aggregeert downstream-gegevens (USB, Ethernet, opslag)

• DisplayPort/Thunderbolt-retimer en -multiplexer – beheert snelle videokanalen.

• Onafhankelijke stroomvoorzieningscontroller (PD-controller) – onderhandelt over spanning en stroom tussen dockingstation en host.

De daadwerkelijke prestaties van een dockingstation – schermresolutie, gegevensdoorvoer en laadstabiliteit – worden bepaald door het protocol aan de hostzijde dat via de USB-C-poort wordt onderhandeld, niet door de USB-C-connector zelf.

Dit is de reden waarom twee dokken die er aan de buitenkant identiek uitzien, zich in de praktijk heel verschillend kunnen gedragen.

USB-C is een connector, geen prestatiestandaard.

Dezelfde fysieke USB-C-poort kan onder verschillende protocollen werken:

• USB 3.2 Gen 1

• USB 3.2 Gen 2

• USB4

• Thunderbolt 3

• Thunderbolt 4

Elk protocol definieert zijn eigen regels voor de toewijzing van rijstroken , die direct van invloed zijn op:

• Maximale schermresolutie en verversingsfrequentie

• Beschikbare USB-databandbreedte

• Stabiliteit bij gelijktijdige video- en databelasting

Het begrijpen van deze regels is essentieel bij het kiezen van een dockingstation voor professionele workflows.

Basisprincipes van rijstrooktoewijzing

Een USB-C-kabel biedt toegang tot vier differentiële hogesnelheidslijnen . Hoe deze lijnen worden toegewezen, hangt volledig af van het overeengekomen protocol.

Waarom USB-C-docks trager worden onder belasting

Bij USB-C-docks zonder Thunderbolt-aansluiting zorgt het activeren van DisplayPort Alt Mode ervoor dat twee bandbreedtekanalen van USB-data naar video worden herverdeeld. Deze afweging van bandbreedte is structureel en niet firmware-gerelateerd.

Videoverkeer krijgt prioriteit op de fysieke laag, wat verklaart waarom:

• De snelheid van USB SSD's neemt af wanneer beeldschermen met een hoge resolutie actief zijn.

• De Ethernet-prestaties verslechteren tijdens het afspelen van video's.

• Audio- en camera-apparaten vertonen trillingen onder belasting.

Thunderbolt 3 versus Thunderbolt 4: Wat is er nu eigenlijk veranderd?

Thunderbolt 4 verhoogt de pure bandbreedte niet boven de 40 Gbps. In plaats daarvan stelt het strengere minimumvereisten:

• Gegarandeerde PCIe-bandbreedte voor opslag

• Verplichte ondersteuning voor twee 4K-schermen of één 8K-scherm

• Ondersteuning voor Thunderbolt-hubs (niet alleen doorlussen)

• Verbeterde DMA-beveiliging

Deze garanties maken een einde aan de onduidelijke configuraties die in delen van het Thunderbolt 3-ecosysteem bestonden.

Voor gebruikers die meerdere beeldschermen en snelle randapparatuur tegelijk gebruiken, biedt Thunderbolt 4 niet alleen snelheid, maar ook voorspelbaarheid.

Power Delivery (PD) Architectuur

De stroomvoorziening wordt verzorgd door een speciale PD-controller , die onafhankelijk werkt van de USB-data- en videopaden.

Busgevoede versus doorvoerlaadstations

• Door bussen aangedreven dokken

  • Haal de stroom van de host-laptop.

  • Beperkt tot 7,5–15 W stroomafwaarts.

  • Niet geschikt voor randapparatuur met een hoge belasting.

• Doorvoer-aangedreven dokken

  • Accepteert externe gelijkstroom- of USB-C-voeding.

  • Onderhandel over de levering van elektriciteit aan de stroomleverancier.

  • Vereist voor stabiele prestaties met beeldschermen en opslagapparaten.

PD-onderhandelingslogica

• PD 3.0 : Tot 20 V × 5 A (100 W)

• PD 3.1 (EPR) : Tot 240 W met 28 V, 36 V of 48 V profielen

Onderhandelingsvolgorde :

1. Laptop (gootsteen) geeft stroomvereisten aan

2. Dock (bron) valideert de functionaliteit

3. Het stroomcontract wordt tot stand gebracht voordat de datakanalen volledig zijn geïnitialiseerd.

Een te kleine PD-headroom veroorzaakt vaak throttling van de CPU of GPU onder belasting, wat vaak ten onrechte wordt aangezien voor thermische problemen.

Videosignaaloverdracht: DP Alt-modus en MST

DisplayPort Alt-modusbeperkingen

DisplayPort Alt Mode tunnelt native DP-signalen over USB-C-kanalen. De maximale resolutie is afhankelijk van:

• GPU-ondersteunde DP-versie

• Aantal kanalen toegewezen aan video

• Ondersteuning voor Display Stream Compression (DSC)

Veel HDMI-poorten op USB-C-docks zijn geen native HDMI-uitgangen . Ze maken gebruik van DP-naar-HDMI-conversiechips, wat de volgende problemen kan veroorzaken:

• Extra latentie

• Compatibiliteitsbeperkingen voorbij HDMI 2.0

• Verminderde betrouwbaarheid bij hoge verversingsfrequenties

MST (Multi-Stream Transport)

MST maakt het mogelijk dat meerdere beeldschermen één DisplayPort-verbinding delen door de bandbreedte in tijdsegmenten te verdelen.

• Ondersteund op Windows en Linux

• Ondersteuning via DP Alt-modus

• Niet ondersteund door macOS voor standaard USB-C- of Thunderbolt-beeldschermaansluitingen.

macOS vereist aparte beeldschermpipelines, daarom hebben Apple-systemen voor twee externe beeldschermen doorgaans Thunderbolt-dockingstations met aparte beeldschermcontrollers nodig.

Veelvoorkomende bandbreedteknelpunten

De meeste mislukkingen in de praktijk volgen een voorspelbaar patroon:

1. Schermen met hoge resolutie verbruiken een vaste bandbreedte.

2. De resterende USB-poorten raken verzadigd onder belasting door een SSD of Ethernet-aansluiting.

3. Isochrone apparaten (audio, camera) ondervinden uitval.

De oplossing zit hem niet in kabels met een hogere classificatie of firmware-updates. De oplossing is het kiezen van een dockingstation waarvan het hostprotocol overeenkomt met het werkprofiel .

Conclusie

De mogelijkheden van een USB-C-dockingstation hangen af ​​van het protocol dat met het hostsysteem is overeengekomen. Lane-toewijzing, Power Delivery-onderhandeling, MST-gedrag en Thunderbolt-handhavingsniveaus zijn architectonische beperkingen, geen marketingtrucs.

Bij wfyear ontwerpen we dockingstations op basis van het daadwerkelijke protocolgedrag om stabiele beeldschermen, consistente gegevensoverdracht en betrouwbaar opladen te garanderen op Windows-, macOS- en Linux-platformen.

De juiste aanlegsteiger kiezen is een technische beslissing, en inzicht in de architectuur maakt daarbij een wereld van verschil.