TG Test: USB-hubs & input lag; nog steeds merkbaar in 2019?

﻿Editorial: USB-hubs & input lag
Gesponsord door;

Sitecom CN-084 - USB 3.0 Hub 7 Port

Sitecom CN-085 - USB 3.0 Fast Charging Hub 4 Port

Sitecom MD-394 - USB 3.0 Hard Drive Docking Station SATA 2,5″/3,5″

Getest met;

Toshiba TransMemory U301 (32 GB) USB 3.0 drive

Crucial MX300 (275 GB) SSD

Sinds de introductie van de USB-standaard in 1995 hebben we de nodige veranderingen meegemaakt. Van USB 1.0 en 1.1 tot aan 2.0, 3.0 en 3.1. Oh, en dan hebben we ook nog versie 3.2, die in 2020 op moederborden moet verschijnen. Waar versie 1.0 slechts 1,5 Mbit/s aan doorvoer bood, voor apparaten met een lagere snelheid, zal de 3.2-variant een theoretische snelheid van 16 Gbit/s bieden. Dat is een verbetering van meer dan 10.000 maal de oorspronkelijke standaard. Zeer indrukwekkend te noemen.

De vooruitgang op het gebied van doorvoer ging vaak gepaard met verbeteringen in communicatie. De USB 2.0-standaard, die in 2000 werd onthuld, kon namelijk een onderscheid maken tussen verkeer van lage en hoge snelheden. Dit dankzij de zogeheten transaction translator (TT). Het is dankzij de integratie van meerdere TT’s, in apparaten zoals USB-hubs, dat aangesloten hardware te allen tijde gebruik kon maken van de HighSpeed-standaard die USB 2.0 neerzette. Ofwel, dat hoge snelheidsapparaten voldoende bandbreedte kregen.

Deze focus op bandbreedte zette zich nog altijd voort bij de ontwikkeling van USB 3.0. Deze opvolgende standaard implementeerde extra connecties en kabels voor een hogere bandbreedte, terwijl er nog altijd compatibiliteit moest zijn met USB 2.0. Naast een theoretische doorvoer van 4,8 Gbit/s, tienmaal het maximale van een toppresterend USB 2.0-apparaat, was USB 3.0 ook stukken efficiënter te noemen. De extra connectoren maakten het makkelijker om aangesloten apparaten van stroom te voorzien, zoals draadloze adapters en USB-hubs.

Na een korte geschiedenisles komen we met die laatstgenoemde uit bij het onderwerp van deze editorial. In de jongere jaren van de USB-standaard resulteerden goedkopere USB-hubs, zonder de HighSpeed-standaard van USB 2.0, nog weleens in verwarring of slecht presterende hardware. Neem je een kijkje naar de zoekgeschiedenis van “USB hub lag" via Google, dan wordt een trend vanaf 2007 zichtbaar en blijft deze nog altijd actief. Dit brengt ons naar een vraag die wij als redactie zijnde vaker krijgen. Hebben USB-hubs nog altijd een merkbare invloed op de bandbreedte en input lag van USB-apparaten? Dat is wat we vandaag nader bekijken.

Het onder de loep nemen van dit onderwerp is dan ook mogelijk dankzij de aanlevering van een tweetal USB-hubs door Sitecom; de USB 3.0 Hub 7 Port en USB 3.0 Fast Charging Hub 4 Port. In een reeks aan testen met deze hubs wordt gekeken naar een vertraging in respons en vermindering in bandbreedte. De kenners onder ons kunnen allicht inschatten welke resultaten er te verwachten zijn, maar het antwoord zou velen kunnen verrassen. Alvorens we dat onthullen, werpen we eerst een blik op de hardware waarmee we gaan werken.

Het mag dus een tweetal USB-hubs van Sitecom zijn dat vandaag in de spotlight staat. De beestjes zijn al enkele jaren verkrijgbaar op de markt, maar dat neemt niet weg van de mogelijkheid om ze te testen. Beide hubs worden geleverd in een witte doos, met daarin een handleiding, een USB 3.0 micro B-kabel en een adapter voor de stroomvoeding. Naast de mogelijkheid om stroom te trekken via de USB-poort van een pc kunnen de hubs van extra stroom voorzien worden. Voor de ietwat hongerige apparaten is dit een cruciale toevoeging.

Verder kijkende naar de inhoud, komen we aan bij het uiterlijk van de USB-hub zelf. De variant op onderstaande foto is de USB 3.0 Hub 7 Port, waarin een stijlvol Sitecom-logo is vormgegeven.

De testmethodes voor het meten van bandbreedte en input lag zijn vrij simpel. Op het gebied van hardware is gebruik gemaakt van een Toshiba TransMemory 32GB USB-stick en een Crucial MX300 275 GB SSD. Voor laatstgenoemde is de Sitecom USB 3.0 Hard Drive Docking Station gebruikt. Dit in combinatie met typerende software, waaronder CrystalDiskMark 6 (64 bit) en AS SSD Benchmark. Beide programma’s laten schrijf- en leessnelheden zien, waarbij AS SSD Benchmark ook nog de access time kan tonen. Zeer belangrijk voor het meten van input lag.

Daarnaast zijn de programma’s uitgevoerd met een Intel Core i7 4770K, de USB-controller van de MSI Z87-GD65 Gaming en de eerder genoemde USB-hubs van Sitecom. De vergelijking is tussen een directe aansluiting op het I/O en beide USB-hubs in een kettingreeks. In die reeks vinden we als eerste de 4-poort-hub en daarop aangesloten de 7-poort-hub. Het “daisy chainen" van apparaten op die manier vond ik een realistisch gebruik van de USB-hubs én de beste manier om te testen. De USB-stick en het docking station zijn tijdens de tests dus aangesloten op het verste punt in de kettingreeks; de 7-poort-variant. Laten we eens kijken wat voor resultaten dat op heeft geleverd.

Bandbreedte

Het eerste gebied van de benchmarks kijkt naar de bandbreedte van de geteste apparaten. Zodoende is er in CrystalDiskMark een tweetal tests uitgevoerd, waarbij als eerste een bescheiden en praktische instelling van slechts 50 MB. Het eerste resultaat is afkomstig van de USB-controller van het moederbord; het tweede resultaat van de verste punt in de reeks aan USB-hubs, zoals beschreven bij de testmethode.

De resultaten spreken direct voor zichzelf. Een merkbaar verschil in bandbreedte, bij een instelling van 50 MB, is absoluut niet te bespeuren. De kleine verschillen in de resultaten zijn dan ook af te schrijven als willekeurigheid, wat volkomen normaal is bij benchmarks van deze aard. Dit scenario zal in het geval van een USB-stick het meest voorkomende zijn, waarbij je veelal muziek, documenten of dergelijke bestanden verplaatst van en/of náár de stick.

Vervolgens komen we uit bij een flinkere test en dat is de transfer van 1 GB. Ook in dit geval zien we geen merkbaar verschil in de bandbreedtemogelijkheden. Bij het langdurig schrijven van data had ik allicht een klein verschil verwacht, maar de resultaten spreken wederom voor zichzelf. Dit betekent dus dat je tijdens het kopiëren van grote bestanden geen verschil zou moeten zien in de tijdsduur daarvan. Zelfs wanneer de data voorbij twee USB-hubs gaat.

De laatste test op het gebied van bandbreedte, met de SSD via het docking station, gaat redelijk gelijk op. Echter zien we een merkbaar verschil bij het schrijven van data via de USB-hub. Deze ligt, verrassend genoeg, hoger dan bij een directe aansluiting op de I/O van het moederbord. Een verklaarbare reden voor dit resultaat heb ik absoluut niet. Ter bevestiging heb ik de benchmark veelvuldig laten draaien en elke keer bleek de schrijfsnelheid bij de USB-hub hoger te liggen. Een geval apart dus.

Input lag

Als laatste hebben we AS SSD Benchmark en dit stukje software is zéér handig om te kijken naar de access time van je apparaten. In dit geval wilde ik een merkbaar verschil meten bij de SSD, want dat kan een flinke impact hebben op laadtijden. Mocht een SSD dat namelijk niet ondervinden, dan zou ik durven stellen dat kleinere USB-apparaten dat al helemaal niet dienen te ervaren…

…en in de praktijk blijkt dat zeker het geval te zijn. De access time is in beide benchmarks vrijwel hetzelfde, met enkel een verschil van 0,001 ms. Wat daarentegen wederom opvalt, is het verschil in schrijfsnelheid tussen de I/O-aansluiting en de USB-hubs. En nee, de benchmarks zijn niet per ongeluk omgedraaid; de USB-hubs doen werkelijk beter presteren op schrijfgebied. Aan het einde van de dag resteert er dan één vraag; wat is de conclusie die hier getrokken kan worden?

De limitaties van USB 3.0

Om dat te beantwoorden, dienen we te kijken naar de limitaties van USB 3.0. Volgens de officiële specificaties is tot drie meter de volledige, theoretische snelheid van 4,8 Gb/s te verwachten. Daarna kan deze doorvoer niet langer gegarandeerd worden. Bij opvallende lezers zal dit een logische vraag naar boven brengen; hoe werkt dit in het geval van USB-hubs? Als de afstand tussen USB-hubs kleiner is dan drie meter, dan zou het signaal geen degradatie moeten oplopen. Dit omdat USB-hubs dienen als een versterker van het signaal.

Zodoende zijn er zelfs zogeheten actieve USB-kabels, die het signaal eveneens kunnen versterken. Afhankelijk van de kwaliteit van je kabel kunnen resultaten dus ietwat uiteenlopen, met name voorbij de drie meter. In de testsetup voor deze editorial is de afstand tussen de USB-hubs een welgetelde 1,8 meter vanaf de pc en vervolgens 1 meter van de eerste USB-hub naar de tweede hub. Zelfs als de hubs niet zouden optreden als versterkers, zou de kwaliteit van het signaal bewaard moeten blijven.

Waar we echter wel een verschil zien, is in het willekeurig wegschrijven en lezen van data via USB 3.0. Deze standaard maakt het mogelijk om deze taken tegelijkertijd uit te oefenen, maar ten opzichte van een interne SATA 600-aansluiting legt USB 3.0 het toch echt af. Hieronder is een snel voorbeeld daarvan te zien, met mijn intern aangesloten Crucial MX500 van 1 TB. Hierbij zien we ook nog een flink verschil in access time, kortom, dat is waar de limitaties van USB 3.0 eindelijk beginnen te zien.

Omdat het apparaat in gebruik is tijdens het testen daarvan, is het meten van de acces time op leesgebied niet zichtbaar. Gelukkig zijn de verschillen in bandbreedte en toegang gewoon merkbaar en dat is bij een SSD het belangrijkste onderdeel. De reden dat een SSD zo verschrikkelijk snel is, mag het vlotjes ophalen van gegevens zijn. Bij een USB-connectie verlies je die mogelijkheid, omdat de kabels daar niet voor gemaakt zijn.

Videotest op hoge snelheid

Als laatste is het belangrijk om aan te halen dat de uitgevoerde tests niet de enige methodes zijn voor het meten van input lag. Zo hebben fervente gebruikers op het internet de nodige tests uitgevoerd met hogesnelheidscamera’s. Een uitstekend voorbeeld daarvan, dat ik graag wil delen aan lezers van dit artikel, is de uitgebreide test van YouTuber Battle(non)sense.

Binnen de gamingwereld staat deze geleerde Duitser reeds bekend om zijn testmethodes én onderbouwde resultaten. Wat we vandaag hebben ondervonden vanuit een softwarematige omgeving heeft Battle(non)sense eveneens gemeten in zijn cameratests. Dat er geen groot verschil mag zijn in bandbreedte en toegangstijd hebben we met onze tests ook aan het licht kunnen brengen.

Aan de hand van onze resultaten, én die van de personen die dit onderwerp reeds hebben verkend, mag er een conclusie zijn. Moderne USB-hubs, in ieder geval de kwalitatieve varianten, zouden geen (merkbare) invloed moet uitoefenen op de inputsnelheid én directe bandbreedte van een USB-apparaat. Zoals genoemd in de inleiding mag dit geen verrassing zijn. De transaction translators van USB 2.0 en verbeterde connecties en extra kabels van USB 3.0 maken dit mogelijk.

Het enige scenario waarin een groot verschil opvalt, blijkt in een directe vergelijking met SATA 600. De Crucial MX300 laat de limitaties van USB 3.0 duidelijk zien op het gebied van random writes en reads. Een verrassing dient dit voor de kenners niet te zijn. Als het gaat om realistisch gebruik van een docking station, dan zou het echter geen problemen moeten opleveren. Voor het spelen van games of benaderen van bestanden voldoet USB 3.0 gewoon.

Kortom, mocht je in het hedendaagse tijdperk gebruik maken van een USB-hub voor je randapparatuur, dan dien je geen zorgen te maken. In vrijwel alle omstandigheden zal je hardware naar behoren functioneren en dat is wat ik vanuit een subjectief standpunt al jarenlang ervaar. Mocht je om een of andere reden getransporteerd worden naar het jaar 2000 en gebonden zijn aan een paar goedkope USB 1.1-hubs van Chinese aard, tja, dan is dat allicht een scenario waarin je merkbare verschillen ziet.