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1995년 컴팩, DEC, IBM, 인텔, 마이크로소프트, NEC, 노텔의 7개 회사 그룹이 USB 개발을 시작했다. 목표는 PC 뒷면의 수많은 커넥터를 대체하고 기존 인터페이스의 사용성 문제를 해결하며 USB에 연결된 모든 장치의 소프트웨어 구성을 단순화하고 외부 장치에 더 높은 데이터 전송 속도와 플러그 앤 플레이 기능을 허용함으로써 외부 장치를 PC에 연결하는 것을 근본적으로 더 쉽게 만드는 것이었다. 1979년 아타리 SIO 직렬 버스, 8비트 아타리 컴퓨터, 1980년 IEEE-488 파생 코모도어 버스, 휴렛 팩커드의 HP-IL 버스의 개념이 이 접근 방식을 개척했다. 애플이 주도하고 소니, 파나소닉(마쓰시타), LG, 도시바, 히타치, 캐논, 필립스 전자, 컴팩, 톰슨, 텍사스 인스트루먼트가 참여한 컨소시엄은 1986년부터 IEEE 1394 파이어와이어 표준 및 특허 풀로 개념을 더욱 발전시켰다. 원래 아타리, 코모도어의 조셉 C. 데큐어는 아타리 SIO 공통 버스의 설계자였으며, 마이크로소프트의 USB 프로젝트에 참여하여 관련 미국 특허 중 하나를 획득했다. 아자이 바트와 그의 팀은 인텔에서 표준 작업을 진행했다. USB를 지원하는 최초의 집적 회로는 1995년 인텔에서 생산되었다.
USB 1."x".
1996년 1월 출시된 USB 1.0은 1.5 Mbit/s ("저대역폭" 또는 "저속") 및 12 Mbit/s ("풀 스피드")의 신호 속도를 지정했다. 타이밍 및 전원 제한으로 인해 연장 케이블은 허용되지 않았다. 1998년 8월 USB 1.1이 출시될 때까지 USB 장치는 거의 시장에 나오지 않았다. USB 1.1은 널리 채택된 가장 초기 개정판이었으며, 마이크로소프트가 "레거시 프리 PC(Legacy-free PC)"라고 명명한 제품으로 이어졌다.
USB 1.0과 1.1 모두 표준 Type A 또는 Type B보다 작은 커넥터 디자인을 지정하지 않았다. 많은 소형 Type B 커넥터 디자인이 다양한 주변 장치에 나타났지만, 소형 커넥터가 있는 주변 장치를 테더링 연결(즉, 주변 장치 끝에 플러그나 리셉터클이 없는)처럼 취급했기 때문에 USB 1."x" 표준과의 호환성이 방해되었다. USB 2.0 (개정 1.01)이 도입되기 전까지는 알려진 소형 Type A 커넥터가 없었다.
USB 2.0.
USB 2.0은 2000년 4월에 출시되었으며, USB 1."x"의 "풀 스피드" 신호 속도인 12 Mbit/s (최대 이론 데이터 처리량 1.2 MByte/s) 외에 480 Mbit/s (최대 이론 데이터 처리량 53 MByte/s)의 더 높은 최대 신호 속도를 추가했으며, 이를 "고속" 또는 "고대역폭"이라고 명명했다.
USB 사양은 ECN(설계 변경 통지)를 통해 수정되었다. 이 ECN 중 가장 중요한 것들은 USB.org에서 제공하는 USB 2.0 사양 패키지에 포함되어 있다.
USB 3."x".
USB 3.0 사양은 2008년 11월 12일에 출시되었으며, 관리는 USB 3.0 프로모터 그룹에서 USB-IF로 이전되었고 2008년 11월 17일 SuperSpeed USB 개발자 회의에서 발표되었다.
USB 3.0은 "SuperSpeed"라는 새로운 아키텍처 및 프로토콜과 이와 관련된 하위 호환 플러그, 리셉터클 및 케이블을 추가한다. SuperSpeed 플러그 및 리셉터클은 고유한 로고와 표준 형식 리셉터클의 파란색 삽입물로 식별된다.
SuperSpeed 아키텍처는 기존 세 가지 작동 모드 외에 5.0 Gbit/s 속도의 작동 모드를 제공한다. 효율성은 물리적 심볼 인코딩 및 링크 레벨 오버헤드를 포함한 여러 요소에 따라 달라진다. 8b/10b 인코딩을 사용하는 5 Gbit/s 신호 속도에서 각 바이트는 전송에 10비트가 필요하므로 원시 처리량은 500 MB/s이다. 흐름 제어, 패킷 프레임 및 프로토콜 오버헤드를 고려하면 원시 처리량의 약 3분의 2 또는 330 MB/s가 애플리케이션으로 전송되는 것이 현실적이다. SuperSpeed 아키텍처는 전이중이다. USB 1-2의 모든 이전 구현은 호스트에 의해 중재되는 반이중이다.
저전력 및 고전력 장치는 이 표준에서도 작동하지만, SuperSpeed를 구현하는 장치는 150 mA 및 900 mA 사이에서 150 mA 단위로 증가된 전류를 제공할 수 있다.
USB 3.0은 또한 BOT(대량 전용 전송) 프로토콜보다 일반적으로 빠른 전송 속도를 제공하는 USB Attached SCSI 프로토콜(UASP)을 도입했다.
USB 3.1은 2013년 7월에 출시되었으며 두 가지 변형이 있다. 첫 번째는 USB 3.0의 "SuperSpeed" 아키텍처 및 프로토콜을 보존하며 작동 모드는 "USB 3.1 Gen 1"으로 새로 명명되었다.
두 번째 버전은 독특하게 새로운 "SuperSpeedPlus" 아키텍처 및 프로토콜을 도입했으며, 두 번째 작동 모드는 "USB 3.1 Gen 2" (때로는 USB-IF 권장 사항과 달리 "SuperSpeed+ USB"로 마케팅됨)로 명명되었다. 이는 최대 신호 속도를 10 Gbit/s로 두 배 증가시켰고(나중에 "SuperSpeed USB 10Gbps", 그 다음에는 간단히 "USB 10Gbps"로 마케팅됨), 인코딩 방식을 128b/132b로 변경하여 선 인코딩 오버헤드를 3%로 줄였다.
2017년 9월에 출시된 USB 3.2는 기존 USB 3.1의 "SuperSpeed" 및 "SuperSpeedPlus" 아키텍처와 프로토콜 및 각각의 작동 모드를 보존하지만, 10 및 20 Gbit/s의 결합 신호 속도(원시 데이터 속도 1212 및 2424 MB/s)를 가진 두 가지 추가 작동 모드( "USB 3.2 Gen 1×2" 및 "USB 3.2 Gen 2×2")를 도입한다. 대역폭 증가는 모든 Full-Featured USB‑C 케이블에 포함된 추가 와이어를 통한 2레인 작동의 결과이다.
명명 체계.
USB 3.2 사양부터 USB-IF는 새로운 명명 체계를 도입했다. USB-IF는 다른 작동 모드의 브랜딩을 돕기 위해 5, 10, 20 Gbit/s 기능을 각각 "SuperSpeed USB 5Gbps", "SuperSpeed USB 10Gbps", "SuperSpeed USB 20Gbps"로 브랜딩하도록 권장했다.
2023년에는 "SuperSpeed"를 삭제하고 "USB 5Gbps", "USB 10Gbps", "USB 20Gbps"로 다시 대체되었으며, 새로운 "패키징" 및 "포트" 로고가 추가되었다.
USB4.
USB4 사양은 2019년 8월 29일 USB Implementers Forum에서 발표했다.
USB4 2.0 사양은 2022년 9월 1일 USB Implementers Forum에서 발표했다.
USB4는 선더볼트 3 프로토콜을 기반으로 한다. 40 Gbit/s 처리량을 지원하며, 썬더볼트 3와 호환되며 USB 3.2 및 USB 2.0과 하위 호환된다. 이 아키텍처는 단일 고속 링크를 여러 최종 장치 유형과 동적으로 공유하여 유형 및 애플리케이션에 따라 데이터 전송에 가장 적합한 방법을 정의한다.
CES 2020에서 USB-IF와 인텔은 모든 선택적 기능을 지원하는 USB4 제품을 썬더볼트 4 제품으로 허용할 의사를 밝혔다.
80 Gbit/s 속도의 USB4 2.0은 2022년 11월에 공개될 예정이었다. 추가 기술 세부 사항은 2022년 11월로 예정된 두 번의 USB 개발자 회의에서 공개될 예정이었다.
USB4 사양은 다음 기술이 USB4에 의해 지원되어야 한다고 명시한다.
2022년 9월 명명 체계.
이전의 혼란스러운 명명 체계 때문에 USB-IF는 다시 한 번 변경하기로 결정했다. 2022년 9월 2일 현재, 마케팅 이름은 "USB "x"Gbps" 구문을 따르며, 여기서 "x"는 Gbit/s 단위의 전송 속도이다. 업데이트된 이름과 로고의 개요는 인접한 표에서 볼 수 있다.
작동 모드 USB 3.2 Gen 2×2 및 USB4 Gen 2×2 – 또는: USB 3.2 Gen 2×1 및 USB4 Gen 2×1 –는 상호 교환 가능하거나 호환되지 않는다. 모든 참여 컨트롤러는 동일한 모드로 작동해야 한다.
시스템 설계.
USB 시스템은 하나 이상의 다운스트림 포트(DFP)를 가진 호스트와 여러 주변 장치로 구성되어 계층적 스타 토폴로지를 형성한다. 추가 USB 허브를 포함할 수 있으며, 최대 5단계까지 허용된다. USB 호스트는 여러 컨트롤러를 가질 수 있으며, 각 컨트롤러는 하나 이상의 포트를 가질 수 있다. 단일 호스트 컨트롤러에는 최대 127개의 장치를 연결할 수 있다. USB 장치는 허브를 통해 직렬로 연결된다. 호스트 컨트롤러에 내장된 허브는 "루트 허브"라고 불린다.
USB 장치는 "장치 기능"이라고 불리는 여러 논리적 하위 장치로 구성될 수 있다. "복합 장치"는 예를 들어, 내장 마이크(오디오 장치 기능)가 있는 웹캠(비디오 장치 기능)과 같이 여러 기능을 제공할 수 있다. 이에 대한 대안은 "복합 장치"로, 호스트가 각 논리 장치에 고유한 주소를 할당하고 모든 논리 장치가 물리적 USB 케이블에 연결되는 내장 허브에 연결된다.
USB 장치 통신은 "파이프"(논리 채널)를 기반으로 한다. 파이프는 호스트 컨트롤러를 장치 내의 논리적 엔티티인 "엔드포인트"에 연결한다. 파이프가 엔드포인트에 해당하기 때문에 이 용어들은 때때로 상호 교환적으로 사용된다. 각 USB 장치는 최대 32개의 엔드포인트(16개의 "입력" 및 16개의 "출력")를 가질 수 있지만, 그렇게 많은 수를 갖는 경우는 드물다. 엔드포인트는 초기화(물리적 연결 후 "열거"라고 불리는 기간) 중에 장치에 의해 정의되고 번호가 지정되므로 비교적 영구적이지만, 파이프는 열고 닫을 수 있다.
파이프에는 스트림과 메시지의 두 가지 유형이 있다.
호스트가 데이터 전송을 시작할 때, "(장치 주소, 엔드포인트 번호)"의 튜플로 지정된 엔드포인트를 포함하는 TOKEN 패킷을 보낸다. 전송이 호스트에서 엔드포인트로 향하는 경우, 호스트는 원하는 장치 주소와 엔드포인트 번호를 포함하는 OUT 패킷(TOKEN 패킷의 특수화)을 보낸다. 데이터 전송이 장치에서 호스트로 향하는 경우, 호스트는 대신 IN 패킷을 보낸다. 대상 엔드포인트가 제조업체가 지정한 방향이 TOKEN 패킷과 일치하지 않는 단방향 엔드포인트인 경우(예: 제조업체가 지정한 방향이 IN인데 TOKEN 패킷이 OUT 패킷인 경우), TOKEN 패킷은 무시된다. 그렇지 않으면 승인되고 데이터 트랜잭션이 시작될 수 있다. 반면에 양방향 엔드포인트는 IN 및 OUT 패킷을 모두 수락한다.
엔드포인트는 "인터페이스"로 그룹화되며, 각 인터페이스는 단일 장치 기능과 연결된다. 예외는 장치 구성에 사용되며 어떤 인터페이스와도 연결되지 않는 엔드포인트 제로이다. 독립적으로 제어되는 인터페이스로 구성된 단일 장치 기능을 "복합 장치"라고 한다. 복합 장치는 호스트가 단일 기능에만 장치 주소를 할당하므로 단일 장치 주소만 갖는다.
USB 장치가 USB 호스트에 처음 연결되면 USB 장치 열거 프로세스가 시작된다. 열거는 USB 장치에 재설정 신호를 보내는 것으로 시작된다. USB 장치의 신호 속도는 재설정 신호 중에 결정된다. 재설정 후 USB 장치의 정보는 호스트에 의해 읽히고 장치에는 고유한 7비트 주소가 할당된다. 장치가 호스트에 의해 지원되는 경우, 장치와 통신하는 데 필요한 장치 드라이버가 로드되고 장치는 구성된 상태로 설정된다. USB 호스트가 다시 시작되면 연결된 모든 장치에 대해 열거 프로세스가 반복된다.
호스트 컨트롤러는 장치로의 트래픽 흐름을 지시하므로, 호스트 컨트롤러의 명시적인 요청 없이는 어떤 USB 장치도 버스에서 데이터를 전송할 수 없다. USB 2.0에서는 호스트 컨트롤러가 일반적으로 라운드 로빈 방식으로 버스에서 트래픽을 폴링한다. 각 USB 포트의 처리량은 USB 포트 또는 포트에 연결된 USB 장치 중 느린 속도에 따라 결정된다.
고속 USB 2.0 허브에는 고속 USB 2.0 버스와 풀 및 저속 버스 간을 변환하는 트랜잭션 변환기라는 장치가 포함되어 있다. 허브당 또는 포트당 하나의 변환기가 있을 수 있다.
각 USB 3.0 호스트에는 두 개의 별도 컨트롤러가 있기 때문에 USB 3.0 장치는 해당 호스트에 연결된 USB 2.0 또는 이전 장치와 관계없이 USB 3.0 신호 속도로 데이터를 전송하고 수신한다. 이전 장치의 작동 신호 속도는 이전 방식으로 설정된다.
장치 클래스.
USB 장치의 기능은 USB 호스트에 전송되는 클래스 코드로 정의된다. 이를 통해 호스트는 장치용 소프트웨어 모듈을 로드하고 다른 제조업체의 새 장치를 지원할 수 있다.
장치 클래스는 다음과 같다.
USB 대용량 저장소 / USB 드라이브.
USB 대용량 저장 장치 클래스 (MSC 또는 UMS)는 저장 장치에 대한 연결을 표준화한다. 처음에는 자기 및 광 드라이브용으로 의도되었지만, 플래시 드라이브 및 SD 카드 리더를 지원하도록 확장되었다. USB 어댑터와 함께 쓰기 잠금 SD 카드로 부팅할 수 있는 기능은 부팅 미디어의 무결성과 손상되지 않은 원래 상태를 유지하는 데 특히 유리하다.
2005년 초 이후 대부분의 개인용 컴퓨터는 USB 대용량 저장 장치에서 부팅할 수 있지만, USB는 컴퓨터 내부 저장소의 기본 버스로 의도된 것은 아니다. 그러나 USB는 핫 스왑을 허용하는 장점이 있어 다양한 종류의 드라이브를 포함한 모바일 주변 장치에 유용하다.
몇몇 제조업체는 외장 휴대용 USB 하드 디스크 드라이브 또는 디스크 드라이브용 빈 인클로저를 제공한다. 이들은 연결된 USB 장치의 수 및 유형과 USB 인터페이스의 상한에 의해 제한되지만, 내부 드라이브와 유사한 성능을 제공한다. 외장 드라이브 연결을 위한 다른 경쟁 표준으로는 eSATA, ExpressCard, FireWire (IEEE 1394), 그리고 가장 최근에는 Thunderbolt가 있다.
USB 대용량 저장 장치의 또 다른 용도는 호스트 컴퓨터에 설치할 필요 없이 웹 브라우저 및 VoIP 클라이언트와 같은 소프트웨어 응용 프로그램을 휴대용으로 실행하는 것이다.
미디어 전송 프로토콜.
Media Transfer Protocol (MTP)은 마이크로소프트가 USB 대용량 저장 장치보다 더 높은 수준의 장치 파일 시스템 접근을 허용하기 위해 설계한 것으로, 디스크 블록이 아닌 파일 수준에서 작동한다. 또한 선택적 DRM 기능을 가지고 있다. MTP는 포터블 미디어 플레이어와 함께 사용하도록 설계되었지만, 이후 안드로이드 운영 체제 4.1 젤리빈 버전부터 주 저장소 접근 프로토콜로 채택되었으며, 윈도우 폰 8 (윈도우 폰 7 장치는 MTP의 진화형인 Zune 프로토콜을 사용했음)에서도 사용되었다. 주된 이유는 MTP가 UMS와 달리 저장 장치에 대한 독점적인 접근을 요구하지 않아, 안드로이드 프로그램이 컴퓨터에 연결된 동안 저장소를 요청할 경우 발생할 수 있는 잠재적인 문제를 완화하기 때문이다. 주된 단점은 MTP가 윈도우 운영 체제 외부에서는 잘 지원되지 않는다는 점이다.
인간 인터페이스 장치.
USB 마우스 또는 키보드는 일반적으로 소형 USB-PS/2 어댑터를 사용하여 PS/2 포트가 있는 구형 컴퓨터에서 사용할 수 있다. 이중 프로토콜을 지원하는 마우스 및 키보드의 경우, 논리 회로가 없는 수동 어댑터를 사용할 수 있다. 키보드 또는 마우스의 USB 하드웨어는 USB 또는 PS/2 포트에 연결되었는지 감지하고 적절한 프로토콜을 사용하여 통신하도록 설계되었다. USB 키보드 및 마우스를 PS/2 포트에 연결하는 능동형 변환기도 존재한다.
장치 펌웨어 업그레이드 메커니즘.
"장치 펌웨어 업그레이드"(DFU)는 USB 장치의 펌웨어를 제조업체가 제공하는 개선된 버전으로 업그레이드하기 위한 일반적인 메커니즘으로, (예를 들어) 펌웨어 버그 수정 사항을 배포하는 방법을 제공한다. 펌웨어 업그레이드 작업 중에 USB 장치는 작동 모드를 효과적으로 PROM 프로그래머로 변경한다. USB 장치의 모든 클래스는 공식 DFU 사양을 따르면 이 기능을 구현할 수 있다. 이렇게 하면 DFU 호환 호스트 도구를 사용하여 장치를 업데이트할 수 있다.
DFU는 때때로 USB 부트로더 기능이 내장된 마이크로컨트롤러에서 플래시 메모리 프로그래밍 프로토콜로 사용된다.
오디오 스트리밍.
USB 장치 워킹 그룹은 오디오 스트리밍 사양을 제시했으며, 마이크, 스피커, 헤드셋, 전화기, 악기 등 오디오 클래스 사용을 위한 특정 표준이 개발 및 구현되었다. 워킹 그룹은 오디오 장치 사양의 네 가지 버전을 발표했다. UAC 또는 ADC라고 불리는 USB Audio 1.0, 2.0, 3.0 및 4.0이다.
UAC 3.0은 주로 휴대용 장치를 위한 개선 사항을 도입한다. 예를 들어, 데이터를 버스트하고 저전력 모드에 더 자주 머무름으로써 전력 사용량을 줄이고, 장치의 다른 구성 요소에 대한 전력 도메인을 제공하여 사용하지 않을 때 전원을 끌 수 있도록 한다.
UAC 2.0은 고속 USB (풀 스피드 외에) 지원을 도입하여 멀티 채널 인터페이스를 위한 더 큰 대역폭, 더 높은 샘플 속도, 낮은 내재 지연, 및 동기 및 적응 모드에서 타이밍 해상도를 8배 향상시켰다. UAC2는 또한 클록 도메인 개념을 도입하여 호스트에게 어떤 입력 및 출력 터미널이 동일한 소스에서 클록을 파생하는지에 대한 정보를 제공하고, DSD와 같은 오디오 인코딩, 오디오 효과, 채널 클러스터링, 사용자 제어 및 장치 설명에 대한 향상된 지원을 제공했다.
그러나 UAC 1.0 장치는 플랫폼 간 드라이버 없는 호환성 때문에 여전히 흔하며, 부분적으로는 마이크로소프트가 출시 후 10년 이상 UAC 2.0을 구현하지 못했기 때문이기도 하다. 마이크로소프트는 2017년 3월 20일 크리에이터 업데이트를 통해 윈도우 10에 마침내 지원을 추가했다. UAC 2.0은 macOS, iOS, 리눅스에서도 지원되지만, 안드로이드는 UAC 1.0 사양의 하위 집합만 구현한다.
USB는 세 가지 등시성(고정 대역폭) 동기화 유형을 제공하며, 이 모든 유형은 오디오 장치에서 사용된다.
USB 사양은 원래 비동기 모드가 "저가형 스피커"에서 사용되고 적응 모드가 "고급 디지털 스피커"에서 사용된다고 설명했지만, 하이파이 세계에서는 그 반대의 인식이 존재하며, 비동기 모드가 기능으로 광고되고 적응/동기 모드는 나쁜 평판을 가지고 있다. 실제로는 모든 유형이 엔지니어링 및 응용 프로그램의 품질에 따라 고품질 또는 저품질일 수 있다. 비동기 방식은 컴퓨터의 클록에 종속되지 않는다는 장점이 있지만, 여러 소스를 결합할 때 샘플 레이트 변환이 필요하다는 단점이 있다.
커넥터.
USB 위원회가 지정한 커넥터는 USB의 기본 목표를 여러 가지로 지원하며, 컴퓨터 산업에서 사용된 많은 커넥터에서 얻은 교훈을 반영한다. 호스트 또는 장치에 장착된 암 커넥터를 "리셉터클"이라고 하고, 케이블에 부착된 수 커넥터를 "플러그"라고 한다. 공식 USB 사양 문서에서는 주기적으로 "male"을 플러그로, "female"을 리셉터클로 정의하기도 한다.
이 디자인은 USB 플러그를 리셉터클에 잘못 삽입하기 어렵게 만들려는 의도이다. USB 사양은 사용자가 올바른 방향을 인식할 수 있도록 케이블 플러그와 리셉터클에 표시를 해야 한다고 요구한다. 그러나 USB-C 플러그는 양면 사용이 가능하다. USB 케이블과 소형 USB 장치는 리셉터클의 그립력으로 고정되며, 일부 커넥터처럼 나사, 클립 또는 엄지 나사를 사용하지 않는다.
"A"와 "B" 커넥터의 구분은 USB에 내재된 방향성을 강제하기 위함이었다. 단일 "호스트"는 Type‑A 리셉터클을 가지며, 각 "주변 장치"는 단일 Type‑B 리셉터클을 갖는다. "허브"는 여러 개의 "다운스트림"을 향하는 Type‑A 리셉터클을 제공하며, 단일 Type‑B 리셉터클(2014년에 대체된 Micro‑AB 또는 2007년에 더 이상 사용되지 않는 Mini-AB) 또는 Type‑A 플러그가 있는 고정 케이블을 통해 호스트에 연결된다. 허브는 직접 또는 하나 이상의 추가 허브를 통해 호스트에 연결될 수 있다. Type‑C 이전에는 USB On-The-Go를 통해 스마트폰과 같은 장치가 "호스트" 또는 "주변 장치" 역할을 모두 수행할 수 있었으며, Type‑A 및 Type‑B 플러그를 모두 수용하는 단일 Type‑AB 리셉터클을 사용했다.
USB 커넥터 유형은 사양이 발전함에 따라 증가했다. 원래 USB 사양은 Standard‑A 및 Standard‑B 플러그와 리셉터클을 상세히 설명했다. 이들은 원래 단순히 "Type‑A" 및 "Type‑B"라고 불렸지만, Mini 및 이후 Micro 커넥터와 구별하기 위해 "Standard"로 이름이 변경되었다. Standard 플러그의 데이터 접점은 전원 및 접지 접점에 비해 들어가 있어 더 섬세한 데이터 통신 회로가 연결되기 전에 장치가 안전하게 전기적으로 연결되어 손상을 방지한다. 일부 장치는 데이터 연결이 이루어지는지에 따라 다른 모드로 작동한다. 간단한 전원 공급 장치에는 데이터 연결이 포함되지 않고 대신 데이터 접점을 함께 단락시키지만, 모든 가능한 USB 장치가 표준 USB 케이블을 통해 충전되거나 작동할 수 있도록 한다. 충전 케이블은 전원 연결은 제공하지만 데이터는 제공하지 않는다. 충전 전용 케이블에서는 장치 끝에서 데이터 와이어가 단락되어 있으며, 그렇지 않으면 장치가 충전기를 부적합하다고 거부할 수 있다.
케이블링.
USB 1.1 표준은 표준 케이블의 최대 길이를 풀 스피드(12 Mbit/s)로 작동하는 장치의 경우 , 저속(1.5 Mbit/s)으로 작동하는 장치의 경우 로 지정한다.
USB 2.0은 고속(480 Mbit/s)으로 실행되는 장치에 대해 최대 의 케이블 길이를 제공한다.
USB 3.0 표준은 최대 케이블 길이를 직접 지정하지 않고, 모든 케이블이 전기적 사양을 충족할 것을 요구한다. AWG 26 와이어를 사용하는 구리 케이블의 경우 최대 실제 길이는 이다.
USB 브리지 "케이블".
두 대의 컴퓨터(호스트)는 USB‑C 케이블을 통해 쉽게 연결할 수 있지만, Type‑C 이전에는 일반 USB 케이블로는 호스트끼리 연결할 수 없었다. USB 브리지 "케이블" 또는 데이터 전송 케이블은 시중에서 찾을 수 있으며, 직접 PC 대 PC 연결을 제공한다. 브리지 "케이블"은 실제로는 연결된 각 "호스트"에게 USB "주변 장치"로 나타나는 전자 장치로, 컴퓨터 간의 피어 투 피어 통신을 허용한다. 이러한 USB 브리지 케이블은 USB 포트를 통해 두 컴퓨터 간에 파일을 전송하는 데 사용된다.
마이크로소프트가 Windows Easy Transfer로 대중화한 이 유틸리티는 특수 USB 브리지 케이블을 사용하여 이전 버전의 윈도우를 실행하는 컴퓨터에서 최신 버전을 실행하는 컴퓨터로 개인 파일 및 설정을 전송했다. "Windows Easy Transfer" 소프트웨어 사용 맥락에서, 브리지 케이블은 때때로 "Easy Transfer cable"로 참조될 수 있다.
많은 USB 브리지/데이터 전송 케이블은 여전히 USB 2.0이지만, USB 3.0 전송 케이블도 다수 존재한다. USB 3.0이 USB 2.0보다 10배 빠르지만, USB 3.0 전송 케이블은 설계상 두세 배 정도만 빠르다.
USB 3.0 사양은 두 대의 PC를 연결하기 위한 전원 없는 A-to-A 크로스오버 케이블을 도입했다. 이들은 데이터 전송용이 아니라 진단 용도로 사용된다.
이중 역할 USB 연결.
USB 브리지 케이블은 USB 3.1 사양과 함께 도입된 USB 이중 역할 장치 기능으로 인해 중요성이 줄어들었다. 최신 사양에 따르면, USB는 Type-C 케이블을 사용하여 시스템을 직접 연결하는 대부분의 시나리오를 지원한다. 그러나 이 기능을 사용하려면 연결된 시스템이 역할 전환을 지원해야 한다. 이중 역할 기능은 시스템 내에 "두 개의" 컨트롤러와 "역할 컨트롤러"가 있어야 한다. 태블릿이나 휴대폰과 같은 모바일 플랫폼에서는 이를 예상할 수 있지만, 데스크톱 PC 및 랩톱은 이중 역할을 지원하지 않는 경우가 많다.
전원.
업스트림 USB 커넥터는 V_BUS 핀을 통해 다운스트림 USB 장치에 공칭 5 V DC 전원을 공급한다.
저전력 및 고전력 장치.
이 섹션에서는 전원 공급 (USB-PD) 이전의 USB 전원 분배 모델에 대해 설명한다. PD를 사용하지 않는 장치에서는 USB가 Type-A 및 Type-B 커넥터를 통해 최대 4.5 W, USB-C를 통해 최대 15 W를 제공한다. 모든 PD 이전 USB 전원은 5 V로 공급된다.
장치에 전원을 공급하는 호스트의 경우, USB에는 "단위 부하" 개념이 있다. 모든 장치는 하나의 단위 전력을 소모할 수 있으며, 장치는 이러한 개별 단계에서 더 많은 전력을 요청할 수 있다. 호스트가 요청된 전력을 제공할 의무는 없으며, 장치는 협상된 전력 이상을 소모할 수 없다.
하나의 단위 이하의 전력을 소모하는 장치를 "저전력" 장치라고 한다. 모든 장치는 구성되지 않은 상태에서 시작할 때 저전력 장치로 작동해야 한다. USB 2.0까지의 USB 장치의 단위 부하는 100 mA (또는 500 mW)인 반면, USB 3.0은 단위 부하를 150 mA (750 mW)로 정의한다. Full-featured USB-C는 단위 부하가 250 mA (또는 1250 mW)인 저전력 장치를 지원할 수 있다.
하나 이상의 단위를 소모하는 장치는 "고전력" 장치이다(예: 일반적인 2.5인치 하드 디스크 드라이브). USB 2.0까지는 호스트 또는 허브가 각 장치에 100 mA의 5단계로 최대 2.5 W를 제공할 수 있으며, SuperSpeed 장치(USB 3.x)는 호스트 또는 허브가 150 mA의 6단계로 최대 4.5 W를 제공할 수 있다.
USB-C는 더 큰 단위 부하(250 mA; 최대 7.5 W)로 USB 3.x의 이중 레인 작동을 허용한다. USB-C는 또한 USB BC를 대체하는 Type-C 전류를 허용하여 데이터 연결 없이도 전원 가용성을 간단한 방식으로 신호화할 수 있다.
배터리 충전 모드를 인식하기 위해 전용 충전 포트는 D+ 및 D- 단자 사이에 200 Ω을 초과하지 않는 저항을 배치한다. D+ 및 D- 단자 사이에 200 Ω 미만의 저항을 가진 단락되거나 거의 단락된 데이터 라인은 무한 충전 속도를 가진 전용 충전 포트(DCP)를 나타낸다.
표준 USB 외에도 1990년대에 개발된 PoweredUSB라는 독점적인 고전력 시스템이 있으며, 주로 금전 등록기 등의 판매 시점 단말기에서 사용된다.
신호 전송.
USB 신호는 특성 임피던스를 갖는 꼬임쌍선 데이터 와이어에서 차동 신호를 사용하여 전송된다. USB 2.0 및 이전 사양은 반이중(HDx)의 단일 쌍을 정의한다. USB 3.0 및 이후 사양은 USB 2.0 호환성을 위한 전용 쌍 하나와 데이터 전송을 위한 두 개 또는 네 개의 쌍을 정의한다. 단일 레인 ("×1") 변형의 경우 전이중(FDx)을 구현하는 두 개의 데이터 와이어 쌍에는 최소 SuperSpeed (SS) 커넥터가 필요하다. 두 레인 ("×2") 변형의 경우 전이중을 구현하는 네 개의 쌍에는 USB-C 커넥터가 필요하다.
USB4 Gen 4는 네 쌍 모두를 사용해야 하지만 비대칭 쌍 구성을 허용한다. 이 경우 한 데이터 와이어 쌍은 업스트림 데이터에 사용되고 다른 세 쌍은 다운스트림 데이터 또는 그 반대로 사용된다. USB4 Gen 4는 3개 레벨의 PAM-3를 사용하며, 전송된 보당 삼진수 정보를 제공한다. 12.8 GHz의 전송 주파수는 25.6 GBd의 전송 속도로 변환되며, 11비트-7삼진수 변환은 이론적으로 최대 40.2 Gbit/s 이상의 전송 속도를 제공한다.
USB 연결은 항상 A 끝(호스트 또는 허브의 다운스트림 포트)과 B 끝(주변 장치 또는 허브의 업스트림 포트) 사이에서 이루어진다. 역사적으로 이는 호스트가 Type-A 포트만 가지고 주변 장치가 Type-B 포트만 가지고 있으며 모든 호환 가능한 케이블에 Type-A 플러그와 Type-B 플러그가 하나씩 있다는 사실로 명확하게 드러났다. USB-C(Type-C)는 모든 레거시 Type-A 및 Type-B 커넥터를 대체하는 단일 커넥터이므로, 양쪽이 USB Type-C 포트가 있는 장비일 경우 어느 쪽이 호스트이고 어느 쪽이 장치인지 협상한다.
프로토콜 계층.
USB 통신 중 데이터는 패킷으로 전송된다. 초기에는 모든 패킷이 호스트에서 루트 허브를 거쳐 (아마도 더 많은 허브를 거쳐) 장치로 전송된다. 이 패킷 중 일부는 장치에게 응답으로 일부 패킷을 보내도록 지시한다.
트랜잭션.
USB의 기본 트랜잭션은 다음과 같다.
관련 표준.
미디어 불가분 USB.
USB Implementers Forum은 2015년 7월 29일 USB 프로토콜을 기반으로 한 Media Agnostic USB (MA-USB) v.1.0 무선 통신 표준을 도입했다. 무선 USB는 케이블 대체 기술이며, 최대 480 Mbit/s의 데이터 속도를 위해 초광대역 무선 기술을 사용한다.
USB-IF는 WiGig Serial Extension v1.2 사양을 MA-USB 사양의 초기 기반으로 사용했으며 SuperSpeed USB (3.0 및 3.1) 및 Hi-Speed USB (USB 2.0)와 호환된다. MA-USB를 사용하는 장치는 제품이 인증 프로그램을 통과하는 경우 "Powered by MA-USB"로 브랜딩된다.
인터칩 USB.
InterChip USB는 기존 USB에서 볼 수 있는 트랜시버를 제거한 칩 간 변형이다. HSIC 물리 계층은 USB 2.0에 비해 약 50% 적은 전력과 75% 적은 보드 면적을 사용한다. SPI 및 I²C의 대안 표준이다.
USB-C (공식 명칭 USB Type-C)는 새로운 커넥터와 몇 가지 새로운 연결 기능을 정의하는 표준이다. 이 중 대체 모드를 지원하여 USB-C 커넥터 및 케이블을 통해 다른 프로토콜을 전송할 수 있다. 이는 일반적으로 디스플레이포트 또는 HDMI 프로토콜을 지원하는 데 사용되며, 컴퓨터 모니터 또는 텔레비전과 같은 디스플레이를 USB-C를 통해 연결할 수 있게 한다.
다른 모든 커넥터는 USB 3.2에서 2레인 작동(Gen 1×2 및 Gen 2×2)이 불가능하지만, 1레인 작동(Gen 1×1 및 Gen 2×1)에는 사용할 수 있다.
디스플레이링크.
DisplayLink는 여러 디스플레이를 USB를 통해 컴퓨터에 연결할 수 있는 기술이다. 2006년경에 도입되었으며, USB-C를 통한 대체 모드 이전에 USB를 통해 디스플레이를 연결하는 유일한 방법이었다. 이는 독점 기술이며, USB Implementers Forum에서 표준화되지 않았고 일반적으로 컴퓨터에 별도의 장치 드라이버가 필요하다.
다른 연결 방식과의 비교.
파이어와이어 (IEEE 1394).
처음에는 USB가 파이어와이어 (IEEE 1394) 기술의 보완물로 간주되었다. 파이어와이어는 디스크 드라이브, 오디오 인터페이스, 비디오 장비와 같은 주변기기를 효율적으로 상호 연결하는 고대역폭 직렬 버스로 설계되었다. 초기 설계에서 USB는 훨씬 낮은 데이터 속도로 작동하고 덜 정교한 하드웨어를 사용했다. 키보드 및 포인팅 장치와 같은 소형 주변기기에 적합했다.
파이어와이어와 USB의 가장 중요한 기술적 차이점은 다음과 같다.
이러한 차이점들은 두 버스의 설계 목표가 달랐음을 반영한다. USB는 단순성과 저비용을 위해 설계된 반면, 파이어와이어는 특히 오디오 및 비디오와 같은 시간 민감 응용 프로그램에서 높은 성능을 위해 설계되었다. 이론적인 최대 신호 속도는 유사하지만, 파이어와이어 400은 USB 2.0 고대역폭보다 실제 사용에서 더 빠르다. 특히 외장 하드 드라이브와 같은 고대역폭 사용에서 그렇다. 새로운 파이어와이어 800 표준은 파이어와이어 400보다 두 배 빠르고 USB 2.0 고대역폭보다 이론적으로나 실제적으로 더 빠르다. 그러나 파이어와이어의 속도 이점은 DMA(Direct Memory Access)와 같은 저수준 기술에 의존하며, 이는 다시 DMA 공격과 같은 보안 취약점을 야기할 수 있다.
USB와 파이어와이어를 구현하는 데 사용되는 칩셋과 드라이버는 사양에 명시된 대역폭이 실제 세계에서 얼마나 달성되는지, 그리고 주변 기기와의 호환성에 결정적인 영향을 미친다.
이더넷.
IEEE 802.3af, 802.3at, 802.3bt Power over Ethernet (PoE) 표준은 전원 공급 USB보다 더 정교한 전원 협상 방식을 지정한다. 이더넷은 48 V DC에서 작동하며 USB 2.0(최대 케이블 길이 5 m에서 2.5 W 제공)에 비해 최대 100 m 케이블을 통해 더 많은 전력(802.3af의 경우 최대 12.95 W, 802.3at(PoE+)의 경우 25.5 W, 802.3bt(4PPoE)의 경우 71 W)을 공급할 수 있다. 이로 인해 PoE는 VoIP 전화, 보안 카메라, 무선 액세스 포인트, 건물 내 다른 네트워크 장치에 널리 사용되고 있다. 그러나 USB는 거리가 짧고 전력 수요가 적은 경우 PoE보다 저렴하다.
이더넷 표준은 네트워크 장치(컴퓨터, 전화 등)와 네트워크 케이블 간에 60초 동안 최대 1500 V AC 또는 2250 V DC의 전기적 절연을 요구한다. USB는 호스트 컴퓨터와 밀접하게 관련된 주변 장치를 위해 설계되었기 때문에 이러한 요구 사항이 없으며, 실제로는 주변 장치와 호스트 접지를 연결한다. 이로 인해 이더넷은 특정 오류 조건에서 위험한 전압을 가질 수 있는 외부 배선에 연결된 케이블 및 DSL 모뎀과 같은 주변 장치와 관련하여 USB보다 상당한 안전상의 이점을 제공한다.
MIDI 장치용 USB 장치 클래스 정의는 USB를 통해 음악 악기 디지털 인터페이스 (MIDI) 음악 데이터를 전송한다. MIDI 기능은 최대 16개의 동시 가상 MIDI 케이블을 허용하도록 확장되었으며, 각 케이블은 일반적인 MIDI 16채널과 클록을 전달할 수 있다.
USB는 저가형 및 물리적으로 인접한 장치에 대해 경쟁력이 있다. 그러나 Power over Ethernet 및 MIDI 플러그 표준은 긴 케이블을 사용할 수 있는 고급 장치에서 장점을 가진다. USB는 두 트랜시버의 접지 기준을 연결하기 때문에 장비 간에 접지 루프 문제를 일으킬 수 있다. 이와 대조적으로 MIDI 플러그 표준과 이더넷은 500 V 이상의 내장 절연 기능을 가지고 있다.
eSATA/eSATAp.
eSATA 커넥터는 외장 하드 드라이브 및 SSD 연결을 위해 고안된 더 견고한 SATA 커넥터이다. eSATA의 전송 속도(최대 6 Gbit/s)는 USB 3.0(최대 5 Gbit/s) 및 USB 3.1(최대 10 Gbit/s)과 유사하다. eSATA로 연결된 장치는 일반 SATA 장치로 나타나 내부 드라이브와 관련된 완전한 성능과 호환성을 제공한다.
eSATA는 외장 장치에 전원을 공급하지 않는다. 이는 USB와 비교하여 점점 더 큰 단점이다. USB 3.0의 4.5 W가 때때로 외장 하드 드라이브에 전력을 공급하기에 불충분하더라도 기술은 발전하고 있으며, 외장 드라이브는 점차 더 적은 전력을 필요로 하여 eSATA의 이점을 약화시킨다. eSATAp (전력 공급 eSATA, 일명 ESATA/USB)는 2009년에 도입된 커넥터로, 새로운 하위 호환 커넥터를 사용하여 연결된 장치에 전력을 공급한다. 노트북에서 eSATAp는 일반적으로 2.5인치 HDD/SSD에 전원을 공급하기 위해 5 V만 공급한다. 데스크톱 워크스테이션에서는 3.5인치 HDD/SSD 및 5.25인치 광 드라이브를 포함한 더 큰 장치에 전원을 공급하기 위해 추가로 12 V를 공급할 수 있다.
eSATAp 지원은 메인보드 SATA, 전원 및 USB 자원을 연결하는 브래킷 형태로 데스크톱 컴퓨터에 추가할 수 있다.
eSATA는 USB와 마찬가지로 핫 플러깅을 지원하지만, 이는 OS 드라이버 및 장치 펌웨어에 의해 제한될 수 있다.
선더볼트.
선더볼트는 PCI 익스프레스와 디스플레이포트를 새로운 직렬 데이터 인터페이스로 결합한다. 원래 선더볼트 구현은 각각 10 Gbit/s의 전송 속도를 가진 두 개의 채널을 가지며, 결과적으로 총 단방향 대역폭은 20 Gbit/s이다.
선더볼트 2는 링크 집계를 사용하여 두 개의 10 Gbit/s 채널을 하나의 양방향 20 Gbit/s 채널로 결합한다.
선더볼트 3 및 선더볼트 4는 USB-C를 사용한다. 썬더볼트 3은 두 개의 물리적 20 Gbit/s 양방향 채널을 가지며, 이를 통합하여 단일 논리적 40 Gbit/s 양방향 채널로 나타낸다. 썬더볼트 3 컨트롤러는 USB 3.1 Gen 2 컨트롤러를 통합하여 USB 장치와의 호환성을 제공할 수 있다. 또한 DisplayPort 대체 모드와 USB4 패브릭을 통한 DisplayPort를 제공할 수 있어 썬더볼트 3 포트의 기능이 USB 3.1 Gen 2 포트의 상위 집합이 된다.
DisplayPort Alternate Mode 2.0: USB4 (USB-C 필수)는 허브가 USB-C 대체 모드를 통해 DisplayPort 2.0을 지원해야 한다고 요구한다. DisplayPort 2.0은 HDR10 색상으로 60 Hz에서 8K 해상도를 지원할 수 있다. DisplayPort 2.0은 최대 80 Gbit/s를 사용할 수 있으며, 이는 USB 데이터에 사용 가능한 양의 두 배이다. 이는 모든 데이터를 한 방향(모니터로)으로 보내 모든 8개 데이터 와이어를 동시에 사용할 수 있기 때문이다.
사양이 로열티 없이 개방되고 썬더볼트 프로토콜의 관리 권한이 인텔에서 USB Implementers Forum으로 이전된 후, 썬더볼트 3는 USB4 사양에 효과적으로 구현되었다. (썬더볼트 3와의 호환성은 USB4 제품에 대해 선택 사항이지만 권장된다.)
상호 운용성.
USB 데이터 신호를 다른 통신 표준으로 변환하는 다양한 프로토콜 변환기를 사용할 수 있다.
보안 위협.
USB 표준의 보급률로 인해 USB 표준을 이용한 많은 익스플로잇이 존재한다. 오늘날 가장 큰 사례 중 하나는 USB 킬러로 알려진 장치로, 데이터 라인을 통해 고전압 펄스를 전송하여 USB 장치를 손상시킨다.
또 다른 보안 위협은 플래시 드라이브처럼 보이는 장치를 삽입하면 키보드처럼 작동하는 것이다. 이는 마이크로소프트 윈도우에서 장치가 설정된 시간 동안 기다린 다음 파워셸 또는 명령 프롬프트를 열고 악성 명령을 눈 깜짝할 사이에 입력하는 것과 같이 키보드만으로 호스트 컴퓨터에서 할 수 있는 모든 작업을 수행하는 데 사용될 수 있다. 이 공격은 BadUSB 공격이라고 불리며, 장치들은 일반적으로 동일한 명명법을 따른다.
윈도우 XP 이전 버전의 마이크로소프트 윈도우에서는 윈도우가 AutoRun을 통해 특정 장치(USB 대용량 저장 장치 포함)에서 스크립트(존재하는 경우)를 자동으로 실행하여 악성 소프트웨어를 포함할 수 있었다.
슈팅 게임( shooting game) 또는 슈터 게임()은 액션 게임의 대표적인 세부 장르로, 단순하게 총이나 대포를 쏘는 빠른 진행방식의 비디오 게임이다. 슈팅 게임의 주인공은 주로 비행기나 인물이다. 대표적인 슈팅 게임은 카운터-스트라이크가 있다. 카운터 스트라이크는 세부적으로 FPS(First-Person Shooter)장르에 속하는데, 이를 한글로 풀이하자면 1인칭 슈팅 게임이라 할 수 있다.
비행 시뮬레이터(flight simulator)는 조종사 훈련, 설계 또는 기타 목적을 위해 항공기 비행 및 비행 환경을 인위적으로 재현하는 장치이다. 여기에는 항공기가 비행하는 방식, 비행 조종 장치 적용에 대한 반응 방식, 다른 항공기 시스템의 영향, 그리고 공기 밀도, 난류, 윈드 시어, 구름, 강수량 등 외부 요인에 대한 항공기의 반응 방식을 제어하는 방정식 재현이 포함된다. 비행 시뮬레이션은 비행 훈련 (주로 조종사), 항공기 자체의 설계 및 개발, 항공기 특성 및 조종 핸들링 품질 연구 등 다양한 이유로 사용된다.
"비행 시뮬레이터"라는 용어는 일반 언어와 기술 문서에서 약간 다른 의미를 가질 수 있다. 과거 규정에서는 다양한 절차 및 비행 조건에서 항공기의 동작을 정확하게 모방할 수 있는 장치를 특별히 지칭했다. 최근 정의에서는 이를 "풀 플라이트 시뮬레이터"라고 명명했다. "비행 시뮬레이션 훈련 장치"(FSTD)라는 더 일반적인 용어는 다양한 종류의 비행 훈련 장치를 지칭하는 데 사용되며, 이는 일반 영어에서 "비행 시뮬레이터"라는 문구의 의미와 더 밀접하게 일치한다.
비행 시뮬레이션의 역사.
1910년, 프랑스 사령관 클롤루스(Clolus)와 라퐁(Laffont), 클라베나드(Clavenad) 중위의 주도로 군용 항공기를 위한 최초의 지상 훈련기가 제작되었다. 앙투아네트사가 만든 "토노 앙투아네트"(Antoinette barrel)는 비행 시뮬레이터의 전신으로 보인다.
제1차 세계 대전 (1914–1918).
훈련 분야 중 하나는 조종사 또는 전문 항공 총포 사수가 다루는 공중 사격이었다. 움직이는 목표물에 발사하려면 총알이 목표물 근처에 도달하는 데 필요한 시간을 고려하여 목표물보다 앞서 조준해야 한다(이것은 소위 선행 각도와 관련됨). 이를 때때로 "편향 사격"이라고도 하며 기술과 연습이 필요하다. 제1차 세계 대전 동안, 이 기술을 새로운 조종사에게 가르치기 위해 일부 지상 기반 시뮬레이터가 개발되었다.
1920년대와 1930년대.
가장 잘 알려진 초기 비행 시뮬레이션 장치는 에드윈 링크가 미국 빙엄턴에서 제작한 링크트레이너로, 1927년에 제작을 시작했다. 그는 나중에 자신의 설계를 특허냈으며, 1929년에 처음으로 판매되었다. 링크 트레이너는 일반적으로 잘 알려진 파란색으로 칠해진 기본적인 금속 프레임 비행 시뮬레이터였다. 이 초기 전쟁 시대 비행 시뮬레이터 중 일부는 여전히 존재하지만, 작동하는 예시를 찾기가 점점 더 어려워지고 있다.
빙엄턴에 있는 링크 가문의 회사는 자동 피아노와 오르간을 제조했으며, 에드 링크는 가죽 벨로우즈나 리드 스위치와 같은 부품에 익숙했다. 그는 또한 조종사이기도 했지만, 이용 가능한 실제 비행 훈련의 양에 불만을 품고 날씨나 항공기, 비행 교관의 가용성 제약 없이 그러한 훈련을 제공할 지상 기반 장치를 만들기로 결정했다. 그의 설계는 피치 및 롤 신호를 제공하는 팽창식 벨로우즈로 구동되는 공압식 모션 플랫폼을 특징으로 했다. 자동 피아노에 사용되는 것과 유사한 진공 모터가 플랫폼을 회전시켜 요우 신호를 제공했다. 작동하는 계기가 있는 일반적인 조종석 복제본이 모션 플랫폼에 장착되었다. 조종석이 덮였을 때 조종사는 안전한 환경에서 계기 비행을 연습할 수 있었다. 모션 플랫폼은 조종사에게 피치(기수 올리고 내리기), 롤(날개 올리고 내리기), 요우(기수 왼쪽 또는 오른쪽)의 실제 각운동에 대한 신호를 제공했다.
처음에 항공 비행 학교들은 "링크 트레이너"에 거의 관심을 보이지 않았다. 링크는 또한 미국 육군 항공대(USAAF)에 자신의 트레이너를 시연했지만 아무런 성과가 없었다. 그러나 상황은 1934년 육군 항공대가 우편물을 운송하는 정부 계약을 따내면서 바뀌었다. 여기에는 USAAF가 이전에 많은 훈련을 수행하지 않았던 악천후 및 좋은 날씨 비행이 포함되었다. 우편 서비스 초기 몇 주 동안 거의 12명의 육군 조종사가 사망했다. 육군 항공대 고위 관계자들은 에드 링크와 그의 트레이너를 기억했다. 링크는 뉴저지 뉴어크 비행장에서 그들을 만나러 비행했고, 그의 훈련 장치로 연습한 덕분에 시야가 좋지 않은 날에도 도착할 수 있는 능력에 감명을 받았다. 그 결과 USAAF는 6대의 링크 트레이너를 구매했고, 이는 세계 비행 시뮬레이션 산업의 시작을 알리는 계기가 되었다고 할 수 있다.
제2차 세계 대전 (1939–1945).
제2차 세계 대전 동안 사용된 주요 조종사 훈련기는 링크 트레이너였다. 연합국에서 온 50만 명의 신입 조종사를 훈련시키기 위해 약 10,000대가 생산되었으며, 이들 중 다수는 전투 임무를 수행하기 위해 유럽이나 태평양으로 돌아가기 전에 미국과 캐나다에서 훈련을 받았다. 거의 모든 미국 육군 항공대 조종사는 링크 트레이너에서 훈련을 받았다.
제2차 세계 대전의 또 다른 유형의 훈련기는 별을 이용하여 밤에 항해하는 데 사용되었다. 1941년의 천문 항해 훈련기는 높이 13.7m(45피트)였으며 폭격기 승무원의 항법 팀을 수용할 수 있었다. 이 훈련기는 투영된 밤하늘의 디스플레이에서 육분기를 사용하여 "별 관측"을 할 수 있도록 해주었다.
1945년부터 1960년대까지.
1954년 유나이티드 항공은 커티스-라이트(Curtiss-Wright)로부터 이전 모델과 유사하지만 시각, 소리, 움직임이 추가된 비행 시뮬레이터 4대를 3백만 달러에 구매했다. 이것은 오늘날 상업용 항공기를 위한 현대적인 비행 시뮬레이터의 첫 번째 사례였다.
헬리콥터 시뮬레이터는 "헬리콥터 훈련 비용 절감"을 위한 제이콥스 제이콥터(Jacobs Jaycopter)로 존재했다. 이 시뮬레이터는 나중에 1964-65년 뉴욕 세계 박람회에서 유원지 놀이기구로 판매되었다.
시뮬레이터 제조업체들은 통합되고 수직으로 통합되며, 비행 훈련은 두 자릿수 성장을 보인다. CAE는 2017년부터 2027년까지 255,000명의 새로운 항공기 조종사 (하루 70명)와 180,000명의 부기장이 기장으로 발전할 것으로 예측한다.
가장 큰 제조업체는 캐나다의 CAE Inc.로, 시장 점유율 70%와 연간 수익 28억 달러를 기록한다. 70년 동안 훈련 장치를 제조해왔지만, 2000년에 여러 인수를 통해 훈련 분야로 진출했다. 이제 CAE는 시뮬레이터 생산보다 훈련에서 더 많은 수익을 올린다.
크롤리(Crawley)에 본사를 둔 L3 CTS는 2012년 탈레스 트레이닝 &amp; 시뮬레이션의 개트윅 공항 근처 제조 공장을 인수하여 시장에 진입했다. 이곳에서 매년 최대 30대의 장치를 조립하고, 2015년에는 영국 CTC 훈련 학교, 2016년에는 플로리다주 샌포드(Sanford)의 Aerosim, 2017년 10월에는 포르투갈 아카데미인 G Air를 인수했다. Aerosim과 같은 글로벌 훈련 학교는 에어버스 A320과 같은 항공기별 시뮬레이터도 제공한다.
20%의 시장 점유율을 가진 장비는 여전히 L3 CTS의 수익 절반 이상을 차지하지만, 매년 1,600명의 상업용 조종사를 교육하며 매년 직업에 진입하는 22,000명의 7%를 차지하고 분열된 시장에서 10%를 목표로 하기 때문에 곧 역전될 수 있다.
세 번째로 큰 기업은 2014년 모회사 텍스트론 항공이 시뮬레이터를 Mechtronix, OPINICUS, ProFlight와 합병하여 설립된 TRU Simulation + Training이다. 이 회사는 시뮬레이터에 중점을 두고 737 MAX와 777X를 위한 최초의 풀 플라이트 시뮬레이터를 개발하고 있다.
네 번째는 FlightSafety International로, 일반 항공, 비즈니스, 지역 항공기에 중점을 둔다.
에어버스와 보잉은 자체 훈련 센터에 투자하여 항공기 제조보다 더 높은 마진을 목표로 하며, MRO와 같은 분야에서 공급업체인 CAE 및 L3와 경쟁한다.
2018년 6월 현재 운용 중인 상업용 항공 시뮬레이터는 1,270대였으며, 1년 동안 50대가 증가했다. 이 중 85%는 FFS였고 15%는 였다.
CAE가 설치된 기반의 56%를 공급했고, L3 CTS가 20%, FlightSafety International이 10%를 차지했으며, CAE의 훈련 센터가 13%의 점유율로 가장 큰 운영자였다.
북아메리카는 전 세계 훈련 장치의 38%를 차지하고, 아시아 태평양은 25%, 유럽은 24%를 차지한다.
보잉 기종은 모든 시뮬레이션된 항공기의 45%를 차지하며, 에어버스가 35%, 엠브라에르가 7%, 봄바디어가 6%, ATR가 3%를 차지한다.
조종사 훈련.
대부분의 비행 시뮬레이터는 주로 비행 훈련에 사용된다. 가장 간단한 시뮬레이터는 비상 점검표 처리와 같은 기본적인 조종석 절차를 연습하고 조종석에 익숙해지는 데 사용된다. 또한 계기 비행 훈련에도 사용되며, 이 경우 외부 시야는 덜 중요하다. 특정 항공기 시스템은 시뮬레이션될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있으며, 공기역학적 모델은 일반적으로 존재하더라도 매우 일반적이다. 인증 수준에 따라 실제 항공기에서 움직이는 지시기가 있는 계기는 디스플레이로 구현될 수 있다. 더 고급 디스플레이, 조종석 표현 및 모션 시스템을 통해 비행 시뮬레이터는 조종사 면허에 대해 다른 양의 비행 시간을 인정하는 데 사용될 수 있다.
특정 종류의 시뮬레이터는 초기 면허 취득 외에도 계기 비행 증명 재검증 또는 가장 일반적으로 특정 항공기 종류에 대한 형식 한정 취득과 같은 훈련에도 사용된다.
기타 용도.
항공기 설계 과정 동안 비행 시뮬레이터는 실제 비행 테스트를 수행하는 대신 사용될 수 있다. 이러한 "공학 비행 시뮬레이터"는 오류를 빠르게 찾아내어 개발 위험과 비용을 크게 줄일 수 있다. 또한, 이는 실제 항공기에 포함하기에는 너무 크거나 비실용적인 추가 측정 장비를 사용할 수 있게 한다. 설계 과정의 여러 단계에서 다양한 수준의 복잡성을 가진 다양한 공학 시뮬레이터가 사용된다.
비행 시뮬레이터는 조종사 외의 승무원을 위한 훈련 과제를 포함할 수 있다. 예를 들어 군용 항공기의 사수 또는 호이스트 조작원을 들 수 있다. 또한 물에 추락할 경우 항공기를 대피시키는 것과 같이 비행과 관련된 작업을 위해 별도의 시뮬레이터가 사용되기도 한다. 현대 항공기를 구성하는 많은 시스템의 높은 복잡성으로 인해, 항공기 정비 시뮬레이터는 점점 더 인기를 얻고 있다.
자격 및 승인.
절차.