Belkin の Thunderbolt 4 アクティブケーブルを買ったら、相性が出た話

事の発端

INNOCN 27M2V という、光の表現にすぐれたディスプレイを買いました。
MacBook Air (M2, 2022) から映像出力しようと思いましたが、付属の 1m ケーブルではデスク下のサイドテーブルに置いた MacBook まで届かず。
2m のケーブルはないかと思い、「Thuderbolt 4 ケーブルならアクティブケーブルでも USB 3.2 対応しているから問題ないよ」という記述をどこかで見かけたので Belkin CONNECT Thunderbolt 4 ケーブル 2m (INZ002bt2MBK) を買いました。
いざ接続してみると、MacBookからは 4K 30Hz のディスプレイとして見えるではありませんか……。それをどうにかした記録。

検証しようとしたら……映らない!

先ほどの Thunderbolt 4 ケーブルが届いたので接続するも、ディスプレイを認識しない！USBハブ部分しか認識しない……。
ケーブルを付属の USB-C Full-featured cable に替えても映らないので INNOCN のサポートに連絡して交換することに。
本国のほうからメールが飛んできてて、「はて OneDrive for Business に動画アップロードして共有したんだけど、GFW下でも見えるもんなんだなあ」と思ったのは別の話。
なんやかんやあって、別の個体に交換してもらい検証したところ、確かに付属ケーブルだと 4K 60Hz で映る。でもやっぱり Belkin の Thunderbolt 4 アクティブケーブルでは 4K 30Hz 止まりになる。

Thunderbolt 4 ケーブルは最強ケーブルだったはずでは……?

でも、現に相性問題と思われる事象が起きている……。
※以下は推測です。

• 27M2V の USB-C は Thunderbolt 非対応なので、以下のいずれか

  • USB 3.2 10Gbps 上り下り1レーンずつ + DisplayPort 2レーン

  • USB 2.0 480Mbps + DisplayPort 4レーン

USBハブ部の挙動から、おそらく後者(4レーン)と思われる。

4K 60Hz 8bit で 12.54Gbps, 10bit で 15.68Gbps
4K 30Hz 8bit で 6.18Gbps, 10bit で 7.73Gbps
DisplayPort HBR (1.1以前) 4レーンで実効 8.64Gbps, 2レーンで実効 4.32Gbps
DisplayPort HBR2 (1.2) 4レーンで実効 17.28Gbps, 2レーンで実効 8.64Gbps
DisplayPort HBR3 (1.3-1.4) 4レーンで実効 25.92Gbps, 2レーンで実効 12.96Gbps
つまり、4K 60Hz 出すためには HBR3 で伝送される必要がある。

Thunderbolt 4 ケーブルは一般に

• Thunderbolt 4 ケーブル

• USB4 ケーブル

• USB 3.2 ケーブル

という情報をケーブル内蔵のチップ(eMarker)から返すようにできている。※仕様書あとで読むｗ
※AVHzY CT-3 で eMarker 読む限り、USB 3.2 2m パッシブケーブルという情報が見えた
27M2V は USB 3.2 2m パッシブケーブルだと品質が担保できないから DisplayPort で最低レートの HBR で伝送しようとするので、映像ソース機器(MacBook)に渡す EDID には 4K 30Hz しか載せないものと思われる。※Windowsマシン等、EDID読める機器持ってないのでまだ推測

そうれ、もう1本

Cable Matters の同等品を買ったんですが、そいつもダメでした。こいつは今は USB 3.2 10 5Gbps ケーブルとしてスマホとメインのデスクトップPCを接続する用途で使われております……(マザーボード側の USB-C ポートは 5Gbps 止まりだそうです……Ryzen 5 3600X の USB 3.2 は 10Gbps 対応なのでもしかすると 10Gbps 動作いけるのかもしれませんが)。

そして……伝説へ……。

サンワサプライ KU30-CCP320 を使うと、4K 60Hz のみならず 4K 120Hz までいけてしまいました。5Gbps ケーブルなのに HBR3 の伝送に耐えるとは、USB-IF 認証かつ DisplayPort Alt Mode 対応を謳うだけあるわ……。

Appendix: Vconn に 1W 供給できない USB-C ポートの話

BelkinのThunderbolt4ケーブル(2m)は本当に万能なのか？ #USB - Qiita
読んだよ。
そんな残念なポートは Vconn に 1W 供給できないから eMarker くらいはなんとかなってもアクティブケーブルのリピーターICは動かせないんだろうね……。えっ？eMarker読まない DFP があるんﾃﾞｨｽか？(´・ω・`)知らんがな ※ちな、うちの ASUS TUF B450-PRO GAMING は大丈夫だよ。
そんでもって、Vconn の供給は通常 Source/DFP 側から実施するとのことなので、DFPを持つMacBook側が供給すれば問題ない気はするんだけど、謎ですね
あと、VBUS からリピーターICとかの電源取るケーブルは焼け死んで、どうぞ

ちなみに、私だったらこういう感じでケーブルを選びますね

• Thunderbolt 接続したければ Thunderbolt ケーブル

• USB 接続したければ USB ケーブル

  • 今後、Thunderbolt 接続も使うなら Thunderbolt 4 アクティブケーブル (Thunderbolt 認定済み)

  • そうでなければ、USB-IF 認証の USB4 20Gbps ケーブル ※40Gbps 接続が必要なら 40Gbps 対応ケーブル

  • 映像伝送目当てなら、DisplayPort Alt Mode 対応をうたう サンワサプライ KU30-CCP320 みたいなやつを選ぶかもだが、他の用途に使わない前提だろうなあ

やはり USB-IF の理想は見果てぬ夢

なんでもできる USB-C ポートは、実装者が何をしたいのか、ということをはっきりしないとなんにもできないって、はっきりわかんだね
とはいえ、きちんと実装されていない USB-C ポートと、それになんとか対応しようとするケーブルと、そういうのを見分ける方法、どうにかならんもんかね。ケーブルの方は USB-IF 認証があるからいいけど、USB機器のほうはどうにもならん……。

参考文献

• はじめてのUSB [USB Type-C™ 及び Power Delivery規格入門] | テクニカルスクエア | 丸文株式会社 https://www.marubun.co.jp/technicalsquare/10483/

• 【USB】第6回 USB充電を大きく変える新規格、USB PDとは？：ITの教室（3/3 ページ） - ＠IT https://atmarkit.itmedia.co.jp/ait/articles/1812/14/news027_3.html