ฮับ ​​USBเป็นอุปกรณ์ที่ขยาย พอร์ต Universal Serial Bus (USB) เดียวให้เป็นหลายพอร์ต เพื่อให้มีพอร์ตมากขึ้นสำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์กับระบบโฮสต์ คล้ายกับปลั๊กพ่วงอุปกรณ์ทั้งหมดที่เชื่อมต่อผ่านฮับ USB จะใช้แบนด์วิดท์ร่วมกันของฮับนั้น^{[ 1 ]}

ฮับ ​​USB ที่แยกจากกันทางกายภาพมี รูปแบบที่หลากหลายตั้งแต่กล่องภายนอก (ที่มีลักษณะคล้ายกับฮับอีเธอร์เน็ตหรือฮับเครือข่าย ) ไปจนถึงดีไซน์ขนาดเล็กที่สามารถเสียบเข้ากับพอร์ต USB ได้โดยตรง (ดูภาพ "ดีไซน์กะทัดรัด") ฮับ "สายสั้น" มักใช้สายยาว 6 นิ้ว (15 ซม.) ในตัว เพื่อให้ฮับขนาดเล็กอยู่ห่างจากความแออัดของพอร์ตทางกายภาพ และเพิ่มจำนวนพอร์ตที่มีให้ใช้งานได้

แล็ป ท็อป รุ่นใหม่เกือบทั้งหมดมีพอร์ต USB แต่ฮับ USB ภายนอกสามารถรวมอุปกรณ์ที่ใช้บ่อยหลายอย่าง (เช่น เมาส์ คีย์บอร์ด หรือเครื่องพิมพ์) ไว้ในฮับเดียว ทำให้สามารถเสียบและถอดอุปกรณ์ทั้งหมดได้ในขั้นตอนเดียว

ฮับ ​​USB บางตัวอาจรองรับการจ่ายไฟ (PD) เพื่อชาร์จแบตเตอรี่แล็ปท็อป หากเป็นแบบจ่ายไฟเองและได้รับการรับรองให้ทำเช่นนั้น แต่อาจถูกเรียกว่าสถานีเชื่อมต่อ แบบธรรมดา เนื่องจากมีลักษณะคล้ายกันคือต้องการเพียงการเชื่อมต่อเดียวเพื่อชาร์จแบตเตอรี่และเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่อพ่วง ฮับอาจมีสวิตช์เปิดปิดสำหรับแต่ละพอร์ตเพื่อให้สามารถรีสตาร์ทอุปกรณ์ที่ไม่ตอบสนองได้ อย่างสะดวก ^{[ 2 ]}

เครือข่าย USB สร้างขึ้นจากฮับ USB ที่เชื่อมต่ออยู่ด้านล่างของพอร์ต USB ซึ่งตัวพอร์ต USB เองอาจมาจากฮับ USB ฮับ USB สามารถขยายเครือข่าย USB ได้สูงสุดถึง 127 พอร์ต ข้อกำหนดของ USB กำหนดว่าฮับที่ใช้พลังงานจากบัส (แบบพาสซีฟ) จะต้องไม่เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับฮับที่ใช้พลังงานจากบัสอื่นๆ^{[ 2 ]}

ขึ้นอยู่กับผู้ผลิตและการออกแบบ พอร์ต USB มักจะอยู่ใกล้กันมาก ดังนั้น การเสียบอุปกรณ์เข้ากับพอร์ตหนึ่งอาจไปปิดกั้นพอร์ตข้างเคียง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อปลั๊กไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของสายเคเบิล แต่เป็นส่วนประกอบของอุปกรณ์ เช่นแฟลชไดรฟ์ USBการจัดเรียงซ็อกเก็ตในแนวนอนอาจทำได้ง่าย แต่ก็อาจทำให้ใช้งานได้เพียงสองในสี่พอร์ตเท่านั้น (ขึ้นอยู่กับความกว้างของปลั๊ก)

โดยทั่วไปแล้ว แผงพอร์ตที่มีทิศทางการวางพอร์ตตั้งฉากกับทิศทางการวางแผงจะมีปัญหาการกีดขวางน้อยกว่า ฮับภายนอกแบบ "Octopus" หรือ "Squid" (โดยแต่ละซ็อกเก็ตอยู่ที่ปลายสายเคเบิลสั้นมาก มักยาวประมาณ 2 นิ้ว (5 ซม.)) หรือฮับแบบ "ดาว" (โดยแต่ละพอร์ตหันไปในทิศทางที่แตกต่างกัน ดังภาพ) จะช่วยหลีกเลี่ยงปัญหานี้ได้อย่างสมบูรณ์

สาย USB สำหรับอุปกรณ์ USB 1.1 ความเร็วต่ำนั้นมีความยาวจำกัดที่ 3 เมตร (10 ฟุต) ฮับสามารถใช้เป็นตัวขยายสัญญาณ USB แบบแอคทีฟเพื่อเพิ่มความยาวสายได้สูงสุดถึง 5 เมตร (16 ฟุต) ในแต่ละครั้งสายแบบแอคทีฟ (ฮับแบบพอร์ตเดียวที่มีขั้วต่อแบบพิเศษ) ทำหน้าที่เดียวกัน แต่เนื่องจากใช้พลังงานจากบัสโดยตรง จึงอาจจำเป็นต้องใช้ฮับ USB ที่มีแหล่งจ่ายไฟภายนอกสำหรับบางส่วน

ฮับหลายตัวสามารถทำงานได้ทั้งแบบ ใช้พลังงาน จากบัสหรือแบบใช้พลังงานจากตัวอุปกรณ์เอง กำลังไฟฟ้าเท่ากับแรงดันไฟฟ้าคูณด้วยกระแสไฟฟ้า พอร์ต USB ที่ใช้กระแสไฟฟ้า 500 มิลลิแอมป์ (0.5 แอมป์) ที่แรงดัน 5 โวลต์ จะใช้พลังงาน 2.5 วัตต์

ในฮับ USB ที่ใช้พลังงานจากบัส แต่ละพอร์ต USB สามารถจ่ายไฟและถ่ายโอนข้อมูลได้ ในขณะที่ฮับแบบใช้พลังงานในตัวจะรับพลังงานจาก แหล่ง จ่ายไฟ ภายนอก จึงสามารถจ่ายไฟได้เต็มที่ (สูงสุด500 mA)ให้กับทุกพอร์ต โดยทั่วไปแล้วฮับแบบใช้พลังงานในตัวจะมีราคาแพงกว่าฮับ USB ที่ไม่มีแหล่งจ่ายไฟภายนอก

ฮับ ​​USB แบบมีแหล่งจ่ายไฟในตัวสามารถจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง เช่น ลำโพง เครื่องพิมพ์ และเครื่องสแกนได้ โดยทั่วไปแล้ว ฮับ USB แบบมีแหล่งจ่ายไฟในตัวจะมีขนาดใหญ่กว่าและมีราคาแพงกว่าฮับ USB แบบใช้ไฟจากพอร์ต USB

มีฮับที่ไม่เป็นไปตามมาตรฐานจำนวนมากในท้องตลาด ซึ่งแจ้งให้โฮสต์ทราบว่าใช้พลังงานจากแหล่งจ่ายไฟภายในตัวเอง ทั้งที่จริงแล้วใช้พลังงานจากพอร์ต USB ในทำนองเดียวกัน มีอุปกรณ์ที่ไม่เป็นไปตามมาตรฐานจำนวนมากที่ใช้กระแสไฟมากกว่า 100 มิลลิแอมป์โดยไม่แจ้งให้ทราบ ฮับและอุปกรณ์เหล่านี้ช่วยให้มีความยืดหยุ่นในการใช้พลังงานมากขึ้น (โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อุปกรณ์หลายชิ้นใช้กระแสไฟน้อยกว่า 100 มิลลิแอมป์ และพอร์ต USB หลายพอร์ตสามารถจ่ายกระแสไฟได้มากกว่า 500 มิลลิแอมป์ก่อนที่จะตัดการทำงานเนื่องจากโอเวอร์โหลด) แต่ก็มีแนวโน้มที่จะทำให้การวินิจฉัยปัญหาเกี่ยวกับพลังงานทำได้ยากขึ้น

ฮับแบบมีแหล่งจ่ายไฟในตัวบางรุ่นจ่ายไฟไม่เพียงพอที่จะจ่ายกระแสไฟ 500 mA ในทุกพอร์ต ตัวอย่างเช่น ฮับเจ็ดพอร์ตหลายรุ่นมีแหล่งจ่ายไฟ 1 A ในขณะที่ความเป็นจริงแล้วเจ็ดพอร์ตสามารถดึงกระแสไฟได้สูงสุด7 * 0.5 = 3.5  A บวกกับพลังงานสำหรับตัวฮับเอง นักออกแบบสันนิษฐานว่าผู้ใช้ส่วนใหญ่จะเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่ใช้พลังงานต่ำจำนวนมาก และมีเพียงหนึ่งหรือสองอุปกรณ์เท่านั้นที่ต้องการกระแสไฟเต็ม 500 mA ในทางกลับกัน บรรจุภัณฑ์ของฮับแบบมีแหล่งจ่ายไฟในตัวบางรุ่นระบุอย่างชัดเจนว่ามีกี่พอร์ตที่สามารถจ่ายกระแสไฟเต็ม 500 mA ได้พร้อมกัน ตัวอย่างเช่น บรรจุภัณฑ์ของฮับเจ็ดพอร์ตอาจระบุว่ารองรับอุปกรณ์ที่จ่ายกระแสไฟเต็มได้สูงสุดสี่เครื่อง

ตัวอย่างวิธีการคำนวณการใช้พลังงาน (วัตต์) สำหรับฮับ USB แบบหลายพอร์ตที่มีพอร์ต USB PD และพอร์ต HDMI ที่เชื่อมต่อกับสมาร์ทโฟนและสาย HDMI:

ฮับแบบใช้ไฟจากพอร์ต USB จะดึงพลังงาน ทั้งหมดจาก พอร์ต USB ของคอมพิวเตอร์จึงไม่จำเป็นต้องมีการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟแยกต่างหาก อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์หลายอย่างต้องการพลังงานมากกว่าที่วิธีนี้สามารถให้ได้ และจะไม่สามารถใช้งานร่วมกับฮับประเภทนี้ได้ อาจเป็นที่พึงปรารถนาที่จะใช้ฮับแบบใช้ไฟจากพอร์ต USB กับฮาร์ดดิสก์ภายนอกแบบมีแหล่งจ่ายไฟในตัว เนื่องจากฮาร์ดดิสก์อาจไม่หยุดหมุนเมื่อคอมพิวเตอร์ปิดเครื่องหรือเข้าสู่โหมดสลีปขณะใช้ฮับแบบมีแหล่งจ่ายไฟในตัว เนื่องจากตัวควบคุมฮาร์ดดิสก์จะยังคงมองเห็นแหล่งจ่ายไฟบนพอร์ต USB อยู่

พอร์ต USB ทุกพอร์ตทำงานที่แรงดัน 5 โวลต์ แต่ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ดึงหรือจ่ายอาจแตกต่างกันไป

กระแสไฟฟ้าของ USB จะถูกจัดสรรเป็นหน่วย 100 มิลลิแอมป์ โดยมีกระแสไฟฟ้ารวมสูงสุด 500 มิลลิแอมป์ต่อพอร์ต ดังนั้น ฮับที่ใช้พลังงานจากบัสที่ได้มาตรฐานจึงมีพอร์ตดาวน์สตรีมได้ไม่เกินสี่พอร์ต และไม่สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้ารวมให้กับอุปกรณ์ดาวน์สตรีมได้มากกว่าสี่หน่วย (หน่วยละ 100 มิลลิแอมป์) (เนื่องจากฮับต้องการกระแสไฟฟ้าหนึ่งหน่วยสำหรับตัวเอง) หากอุปกรณ์ใดต้องการกระแสไฟฟ้ามากกว่าที่พอร์ตที่เสียบอยู่สามารถจ่ายได้ระบบปฏิบัติการมักจะแจ้งให้ผู้ใช้ทราบ

ฮับแบบไดนามิกที่ใช้พลังงานต่างกัน คือฮับที่สามารถทำงานได้ทั้งแบบใช้พลังงานจากบัสและแบบใช้พลังงานจากแหล่งจ่ายไฟภายนอก โดยจะสลับโหมดการทำงานโดยอัตโนมัติ ขึ้นอยู่กับว่ามีแหล่งจ่ายไฟแยกต่างหากหรือไม่ แม้ว่าการสลับจากโหมดใช้พลังงานจากบัสไปเป็นโหมดใช้พลังงานจากแหล่งจ่ายไฟภายนอกจะไม่จำเป็นต้องทำการเจรจาใหม่กับโฮสต์ทันที แต่การสลับจากโหมดใช้พลังงานจากแหล่งจ่ายไฟภายนอกไปเป็นโหมดใช้พลังงานจากบัสอาจทำให้การเชื่อมต่อ USB ถูกรีเซ็ต หากอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อก่อนหน้านี้ร้องขอพลังงานมากกว่าที่มีอยู่ในโหมดใช้พลังงานจากบัส

เพื่อให้ อุปกรณ์ USB Hi-Speed ​​(USB 2.0) ทำงานในโหมดที่เร็วที่สุด ฮับทั้งหมดระหว่างอุปกรณ์และคอมพิวเตอร์จะต้องเป็นความเร็วสูง อุปกรณ์ความเร็วสูงควรเปลี่ยนไปใช้USB Full-Speed ​​(USB 1.1) เมื่อเสียบเข้ากับฮับแบบ Full-Speed ​​(หรือเชื่อมต่อกับพอร์ตคอมพิวเตอร์แบบ Full-Speed ​​รุ่นเก่า) แม้ว่าฮับความเร็วสูงจะสามารถสื่อสารได้ที่ความเร็วของอุปกรณ์ทุกระดับ แต่การรับส่งข้อมูลความเร็วต่ำและความเร็วเต็มจะถูกรวมและแยกออกจากการรับส่งข้อมูลความเร็วสูงผ่านตัวแปลธุรกรรม ตัวแปลธุรกรรมแต่ละตัวจะแยกการรับส่งข้อมูลความเร็วต่ำไปยังกลุ่มของตนเอง ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเป็นการสร้างบัสความเร็วเต็มเสมือน การออกแบบบางแบบใช้ตัวแปลธุรกรรมตัวเดียว (STT) ในขณะที่การออกแบบอื่นๆ มีตัวแปลหลายตัว (MTT) การมีตัวแปลหลายตัวเป็นประโยชน์อย่างมากเมื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ความเร็วเต็มที่มีแบนด์วิดท์สูงหลายตัว^{[ 3 ]}

สิ่งสำคัญที่ควรพิจารณาคือ ในภาษาทั่วไป (และบ่อยครั้งในการทำการตลาดผลิตภัณฑ์) USB 2.0 มักถูกใช้เป็นคำพ้องความหมายกับความเร็วสูง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากข้อกำหนด USB 2.0 ซึ่งเป็นมาตรฐานที่แนะนำความเร็วสูงนั้น ได้รวมเอาข้อกำหนด USB 1.1 ไว้ด้วย ทำให้ไม่จำเป็นต้องให้อุปกรณ์ USB 2.0 ทำงานที่ความเร็วสูงเสมอไป ดังนั้น อุปกรณ์ใดๆ ที่ทำงานที่ความเร็วปกติหรือความเร็วต่ำตามมาตรฐานก็อาจยังคงถูกระบุว่าเป็นอุปกรณ์ USB 2.0 ได้ ดังนั้น ฮับ USB 2.0 ทุกตัวจึงไม่ได้ทำงานที่ความเร็วสูงเสมอไป

เมื่อมีการนำ มาตรฐาน USB 3.0 มา ใช้ ผู้ผลิตควรแนะนำให้แยกแยะขั้วต่อ USB 3.0 ออกจากขั้วต่อ USB 2.0 โดยใช้สีน้ำเงิน (Pantone 300C)) ^{[ 4 ]}สำหรับเต้ารับและปลั๊กมาตรฐาน A และใช้โลโก้รูปสามง่าม USB SuperSpeed ^{​​[ 5 ]}

แต่ละฮับจะมีพอร์ตอัปสตรีมเพียงพอร์ตเดียวและพอร์ตดาวน์สตรีมจำนวนหนึ่ง พอร์ตอัปสตรีมเชื่อมต่อฮับ (โดยตรงหรือผ่านฮับอื่น) กับโฮสต์ ฮับหรืออุปกรณ์อื่นๆ สามารถเชื่อมต่อกับพอร์ตดาวน์สตรีมได้ ในระหว่างการส่งข้อมูลตามปกติ ฮับจะโปร่งใสโดยพื้นฐาน: ข้อมูลที่ได้รับจากพอร์ตอัปสตรีมจะถูกส่งกระจายไปยังอุปกรณ์ทั้งหมดที่เชื่อมต่อกับพอร์ตดาวน์สตรีม (อธิบายเป็นภาพในข้อกำหนด USB 2.0 ในรูปที่ 11–2 การเชื่อมต่อสัญญาณฮับ) โดยทั่วไปแล้ว ข้อมูลที่ได้รับจากพอร์ตดาวน์สตรีมจะถูกส่งต่อไปยังพอร์ตอัปสตรีมเท่านั้น ด้วยวิธีนี้ สิ่งที่ส่งโดยโฮสต์จะได้รับโดยฮับและอุปกรณ์ทั้งหมด และสิ่งที่ส่งโดยอุปกรณ์จะได้รับโดยโฮสต์แต่ไม่ได้รับโดยอุปกรณ์อื่นๆ (ยกเว้นการส่งสัญญาณดำเนินการต่อ) การกำหนดเส้นทางดาวน์สตรีมได้รับการเปลี่ยนแปลงใน USB 3.0 ด้วยการเพิ่มการกำหนดเส้นทางแบบจุดต่อจุด: สตริงเส้นทางที่ส่งในส่วนหัวของแพ็กเก็ตช่วยให้โฮสต์ USB 3.0 สามารถส่งแพ็กเก็ตดาวน์สตรีมไปยังพอร์ตปลายทางเดียวเท่านั้น ซึ่งช่วยลดความแออัดและการใช้พลังงาน^{[ 6 ]}

ฮับจะไม่โปร่งใสเมื่อต้องรับมือกับการเปลี่ยนแปลงสถานะของพอร์ตปลายทาง เช่น การเสียบหรือถอดอุปกรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หากพอร์ตปลายทางของฮับเปลี่ยนสถานะ การเปลี่ยนแปลงนี้จะถูกจัดการผ่านการโต้ตอบระหว่างโฮสต์และฮับนั้น โดยฮับใดๆ ที่อยู่ระหว่างโฮสต์และ "ฮับที่เปลี่ยนแปลงสถานะ" จะทำงานอย่างโปร่งใส

เพื่อจุดประสงค์นี้ ฮับแต่ละตัวจะมีเอนด์พอยต์ขัดจังหวะเดียว "1 IN" (เอนด์พอยต์แอดเดรส 1 ทิศทางจากฮับไปยังโฮสต์) ใช้สำหรับส่งสัญญาณการเปลี่ยนแปลงสถานะของพอร์ตดาวน์สตรีม เมื่อมีคนเสียบอุปกรณ์ ฮับจะตรวจจับแรงดันไฟฟ้าบน D+ หรือ D− และส่งสัญญาณการเสียบไปยังโฮสต์ผ่านเอนด์พอยต์ขัดจังหวะนี้ เมื่อโฮสต์ตรวจสอบเอนด์พอยต์ขัดจังหวะนี้ โฮสต์จะทราบว่ามีอุปกรณ์ใหม่เข้ามา จากนั้นโฮสต์จะสั่งให้ฮับ (ผ่านทางท่อควบคุมเริ่มต้น) รีเซ็ตพอร์ตที่เสียบอุปกรณ์ใหม่ การรีเซ็ตนี้ทำให้อุปกรณ์ใหม่มีแอดเดรสเป็น 0 และโฮสต์สามารถโต้ตอบกับอุปกรณ์ได้โดยตรง การโต้ตอบนี้จะส่งผลให้โฮสต์กำหนดแอดเดรสใหม่ (ไม่ใช่ศูนย์) ให้กับอุปกรณ์^{[ 7 ] [ 8 ]}

ฮับ ​​USB 2.0 ใดๆ ที่รองรับมาตรฐานที่สูงกว่า USB 1.1 (12 Mbit/s) จะทำการแปลงระหว่างมาตรฐานที่ต่ำกว่าและมาตรฐานที่สูงกว่าโดยใช้สิ่งที่เรียกว่าตัวแปลงธุรกรรม (TT) ตัวอย่างเช่น หากอุปกรณ์ USB 1.1 เชื่อมต่อกับพอร์ตบนฮับ USB 2.0 ตัวแปลงธุรกรรมจะรับรู้และแปลงสัญญาณ USB 1.1 เป็น USB 2.0 บนลิงก์อัปโดยอัตโนมัติ อย่างไรก็ตาม การออกแบบเริ่มต้นคืออุปกรณ์มาตรฐานที่ต่ำกว่าทั้งหมดใช้ตัวแปลงธุรกรรมเดียวกัน ทำให้เกิดคอขวดซึ่งเป็นการ กำหนดค่าที่เรียกว่า ตัวแปลงธุรกรรมเดี่ยว ดังนั้นจึงมีการสร้าง ตัวแปลงธุรกรรมหลายตัว (Multi-TT) ขึ้นมา ซึ่งมีตัวแปลงธุรกรรมมากขึ้นเพื่อหลีกเลี่ยงคอขวด^{[ 9 ]}โปรดทราบว่าเนื่องจากลักษณะของฮับ USB 3.0 จึงมีตรรกะแยกต่างหากสำหรับข้อมูล USB 3.0 และ 2.0 ดังนั้นจึงรายงานอุปกรณ์ HUB สำหรับทั้งสองโปรโตคอล

ฮับ ​​USB ส่วนใหญ่ใช้ตัวควบคุมแบบรวม (IC) อย่างน้อยหนึ่งตัว ซึ่งมีการออกแบบหลายแบบจากผู้ผลิตต่างๆ ส่วนใหญ่รองรับระบบฮับสี่พอร์ต แต่ฮับที่ใช้ตัวควบคุมฮับ 16 พอร์ตก็มีจำหน่ายในอุตสาหกรรมเช่นกัน^{[ 10 ]}บัส USB อนุญาตให้มีพอร์ตเรียงซ้อนกันได้เจ็ดระดับ ฮับหลักเป็นระดับแรก และอุปกรณ์สุดท้ายจะอยู่ในระดับที่เจ็ด ทำให้มีฮับห้าระดับคั่นกลาง จำนวนอุปกรณ์ของผู้ใช้สูงสุดจะลดลงตามจำนวนฮับ หากต่อฮับ 50 ตัว จำนวนสูงสุดคือ127 − 50 = 77 ^{[ 11 ]}

• USB พกพา

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับ ฮั บUSB