อัตราความเร็วต่ำ 1.5 Mbit/s (187.5 kB/s) ถูกกำหนดโดย USB 1.0 เช่นกัน มันคล้ายกับการทำงานที่ความเร็วเต็มที่มาก ยกเว้นว่าแต่ละบิตจะใช้เวลาในการส่งนานกว่า 8 เท่า มีจุดมุ่งหมายเพื่อประหยัดต้นทุนใน Human Interface Devices (HID) แบนด์วิธต่ำเป็นหลัก เช่น คีย์บอร์ด เมาส์ และจอยสติ๊ก
อัตราความเร็วสูง (USB 2.0) ที่ 480 Mbit/s (60 MB/s) เปิดตัวในปี 2544 อุปกรณ์ความเร็วสูงทั้งหมดสามารถกลับไปทำงานที่ความเร็วสูงสุดได้หากจำเป็น
อัตราข้อมูลการทดลอง:
อัตรา SuperSpeed (USB 3.0) 5.0 Gbit/s (625 MB/s) ข้อมูลจำเพาะ USB 3.0 ได้รับการเผยแพร่โดย Intel และพันธมิตรในเดือนสิงหาคม 2551 ตามรายงานเบื้องต้นจากข่าว CNET ผลิตภัณฑ์ที่ใช้ข้อกำหนด 3.0 มีแนวโน้มที่จะมาถึงในปี 2009 หรือ 2010
สัญญาณ USB จะถูกส่งผ่านสายเคเบิลข้อมูลคู่บิดเกลียวที่มีความต้านทาน 90Ω ±15% โดยมีป้ายกำกับว่า D+ และ Dâˆ' สิ่งเหล่านี้ใช้การส่งสัญญาณที่แตกต่างกันแบบฮาล์ฟดูเพล็กซ์ร่วมกันเพื่อต่อสู้กับผลกระทบของสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าบนสายที่ยาวกว่า ระดับสัญญาณที่ส่งคือ 0.0–0.3 โวลต์สำหรับต่ำและ 2.8–3.6 โวลต์สำหรับสูงในโหมดความเร็วเต็ม (FS) และความเร็วต่ำ (LS) และ -10–10 mV สำหรับต่ำและ 360–440 mV สำหรับสูงในโหมดความเร็วสูง (HS) ในโหมด FS สายไฟจะไม่ถูกตัดออก แต่โหมด HS มีการสิ้นสุดที่ 45Ω ถึงกราวด์ หรือส่วนต่าง 90Ω เพื่อให้ตรงกับอิมพีแดนซ์ของสายเคเบิลข้อมูล
การเชื่อมต่อ USB จะอยู่ระหว่างโฮสต์หรือฮับที่ปลายตัวเชื่อมต่อ "A" เสมอกับพอร์ตอัปสตรีมของอุปกรณ์หรือฮับที่ปลายอีกด้าน โฮสต์ประกอบด้วยตัวต้านทานแบบดึงลง 15 kΩ บนแต่ละบรรทัดข้อมูล เมื่อไม่มีอุปกรณ์ใดเชื่อมต่ออยู่ ระบบจะดึงสายข้อมูลทั้งสองเส้นให้ต่ำลงจนอยู่ในสถานะที่เรียกว่า "ศูนย์ปลายเดียว" (SE0 ในเอกสารประกอบ USB) และระบุถึงการรีเซ็ตหรือการเชื่อมต่อที่ถูกตัดการเชื่อมต่อ
อุปกรณ์ USB จะดึงสายข้อมูลเส้นใดเส้นหนึ่งให้สูงด้วยตัวต้านทาน 1.5 kΩ สิ่งนี้จะเอาชนะตัวต้านทานแบบพูลดาวน์ตัวใดตัวหนึ่งในโฮสต์ และปล่อยให้สายข้อมูลอยู่ในสถานะไม่ได้ใช้งานที่เรียกว่า "J" การเลือกสายข้อมูลบ่งบอกถึงการรองรับความเร็วของอุปกรณ์ อุปกรณ์ความเร็วเต็มจะดึง D+ สูง ในขณะที่อุปกรณ์ความเร็วต่ำจะดึง Dâˆ' สูง
ข้อมูล USB ถูกส่งโดยการสลับสายข้อมูลระหว่างสถานะ J และสถานะ K ที่อยู่ตรงข้าม USB เข้ารหัสข้อมูลโดยใช้แบบแผน NRZI 0 บิตถูกส่งโดยการสลับสายข้อมูลจาก J ถึง K หรือในทางกลับกัน ในขณะที่ 1 บิตถูกส่งโดยปล่อยสายข้อมูลไว้เหมือนเดิม เพื่อให้แน่ใจว่ามีความหนาแน่นของการเปลี่ยนสัญญาณขั้นต่ำ USB จะใช้การบรรจุบิต จะมีการแทรก 0 บิตพิเศษลงในสตรีมข้อมูลหลังจากปรากฏ 1 บิตติดต่อกันหกครั้ง 1 บิตต่อเนื่องกันเจ็ดครั้งมักมีข้อผิดพลาด
เฟรม USB เริ่มต้นด้วยลำดับการซิงโครไนซ์ 8 บิต 00000001 นั่นคือหลังจากสถานะไม่ได้ใช้งานเริ่มต้น J สายข้อมูลจะสลับ KJKJKJKK 1 บิตสุดท้าย (สถานะ K ซ้ำ) ทำเครื่องหมายจุดสิ้นสุดของรูปแบบการซิงค์และจุดเริ่มต้นของเฟรม USB ที่เหมาะสม
ส่วนท้ายของเฟรม USB เรียกว่า EOP (ส่วนท้ายของแพ็กเก็ต) จะถูกระบุโดยตัวส่งสัญญาณที่ขับ SE0 2 บิต (D+ และ D- ต่ำกว่า Vil max ทั้งคู่) และเวลา 1 บิตของสถานะ J หลังจากนี้ เครื่องส่งจะหยุดขับเคลื่อนเส้น D+/Dâˆ' และตัวต้านทานที่กล่าวมาข้างต้นจะคงไว้ในสถานะ J (ไม่ได้ใช้งาน) ผู้รับอาจใช้เวลาเพิ่มเติมในการถอดรหัสสถานะ SE0 และจะเห็นเวลาบิตแรกเป็นการซ้ำซ้อนของบิตข้อมูลสุดท้าย เนื่องจากเฟรม USB มีความยาวเป็นทวีคูณของ 8 บิตเสมอ ดังนั้น "dribble bit" พิเศษนี้จึงสามารถตรวจพบและละเว้นได้
บัส USB ถูกรีเซ็ตโดยใช้สัญญาณ SE0 ที่ยืดเยื้อ (10 ถึง 20 มิลลิวินาที)
อุปกรณ์ USB 2.0 ใช้โปรโตคอลพิเศษระหว่างการรีเซ็ต ซึ่งเรียกว่า "การส่งเสียงร้อง" เพื่อเจรจาโหมดความเร็วสูงกับโฮสต์/ฮับ อุปกรณ์ที่มีความสามารถ HS จะเชื่อมต่อเป็นอุปกรณ์ FS ก่อน (ดึง D+ ไว้สูง) แต่เมื่อได้รับการรีเซ็ต USB (ทั้ง D+ และ D-driven LOW โดยโฮสต์เป็นเวลา 10 ถึง 20 mS) อุปกรณ์จะดึง D-line สูง หากโฮสต์/ฮับสามารถรองรับ HS ได้ เสียงจะส่งเสียงบี๊บ (ส่งคืนสถานะ J และ K สลับกันบนเส้น D- และ D+) เพื่อแจ้งให้อุปกรณ์ทราบว่าฮับจะทำงานที่ความเร็วสูง
ความทนทานต่อสัญญาณนาฬิกาคือ 480.00 Mbit/s ±500 ppm, 12.000 Mbit/s ±2500 ppm, 1.50 Mbit/s ±15000 ppm
แม้ว่าอุปกรณ์ Hi-Speed โดยทั่วไปจะเรียกว่า "USB 2.0" และโฆษณาว่า "สูงสุด 480 Mbit/s" แต่อุปกรณ์ USB 2.0 บางรุ่นอาจไม่เป็นแบบ Hi-Speed USB-IF รับรองอุปกรณ์และมอบใบอนุญาตให้ใช้โลโก้ทางการตลาดพิเศษสำหรับ "ความเร็วพื้นฐาน" (ต่ำและเต็ม) หรือความเร็วสูง หลังจากผ่านการทดสอบการปฏิบัติตามข้อกำหนดและชำระค่าธรรมเนียมใบอนุญาต อุปกรณ์ทั้งหมดได้รับการทดสอบตามข้อมูลจำเพาะล่าสุด ดังนั้นอุปกรณ์ความเร็วต่ำที่เข้ากันได้เมื่อเร็วๆ นี้จึงเป็นอุปกรณ์ 2.0 เช่นกัน
ปริมาณงานจริงในปัจจุบัน (พ.ศ. 2549) [อัปเดต] ที่ได้รับจากอุปกรณ์จริงคือประมาณสองในสามของอัตราการถ่ายโอนข้อมูลจำนวนมากตามทฤษฎีสูงสุดที่ 53.248 MB/s อุปกรณ์ USB ความเร็วสูงทั่วไปทำงานที่ความเร็วต่ำกว่า โดยทั่วไปประมาณ 3 MB/s บางครั้งอาจสูงถึง 10–20 MB/s