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オルタネートモード（Alt Mode）USB 3.2

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USBの**オルタネートモード（Alt Mode）**は、USB Type-Cコネクタの柔軟性を活かして、USB本来のデータ転送以外の信号（DisplayPortやThunderboltなど）を直接流す仕組みのことです。

USB4の「トンネリング」がデータをパケット化して混ぜ合わせるのに対し、Alt Modeは**「物理的な配線を丸ごと切り替える」**のが特徴です。

1. 仕組み：配線の「乗っ取り」

USB Type-Cケーブルの中には、高速信号を通すための**4つの差動ペア（TX1/RX1, TX2/RX2）**があります。Alt Modeが起動すると、これらの配線がUSBデータ用から、別の規格専用の配線へと切り替わります。

  • USB 3.2モード: 全ての線を使ってデータ転送（10Gbps or 20Gbps）を行う。

  • DisplayPort Alt Mode: 一部（または全部）の線をDisplayPortの映像信号用に割り当てる。

2. 主なオルタネートモードの種類

現在、実用化されている主なAlt Modeは以下の通りです。

規格名 用途 特徴
DisplayPort Alt Mode モニター出力 最も普及している。4K/8K出力が可能。
Thunderbolt Alt Mode 高速転送・拡張 Thunderbolt 3搭載機器で、最大40Gbpsの帯域を使用。
MHL Alt Mode スマホからTV出力 モバイル機器向けの映像出力（現在は減少傾向）。
HDMI Alt Mode HDMI出力 HDMI信号を直接流すが、対応機器は少ない。

3. なぜ「映像を出品しながら充電」ができるのか

USB Type-Cには、高速信号線の他にも「USB 2.0用」の配線や「電力供給用（Power Delivery）」の配線が独立して存在しています。

  • 高速線: 映像（DisplayPort）に使用。

  • USB 2.0線: マウスやキーボードの操作に使用。

  • CC線: 機器同士の通信と充電（PD）制御に使用。

これにより、ドッキングステーション一つで「画面出力」「USBメモリ接続」「PCへの給電」が同時に行えるのです。

4. コンプライアンステストの重要ポイント

Alt Modeの設計・テストにおいては、以下の点が非常に重要です。

  • CCラインの通信（PDコントローラ）: デバイスを挿した瞬間に、双方が「Alt Modeをサポートしているか？」を確認し合うプロトコル（VDM：Vendor Defined Message）のやり取りが正しく行われる必要があります。

  • 信号品質の切り替え: USB 3.2としての波形品質だけでなく、DisplayPortとしての波形品質（ジッタや振幅）も同時にクリアしなければなりません。

  • 物理スイッチの挙動: 内部の高速マルチプレクサ（Switch IC）が、ノイズを乗せずに正しく配線を切り替えているかをデバッグします。

5. USB4（トンネリング）との違い（再掲）

Alt Modeとトンネリングはよく混同されますが、以下のようにイメージすると分かりやすいです。

  • Alt Mode: 「専用の直通道路」を作る。道路を占有するので、他の車（USBデータ）は通れなくなるか、道幅が狭くなる。

  • トンネリング (USB4): 「巨大なトンネル」を作り、その中に映像パケットやデータパケットを混載したトラックを効率よく走らせる。

 

 

 

 

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