USB 3.2 und USB 4.0

USB (Universal Serial Bus) Schnittstelle ist allgemein bekannt. Sie dient vor allem dazu, die Peripheriegeräte an einen Host anzuschließen. Heutzutage ist eine Welt ohne USB kaum vorstellbar. Egal ob eine Kamera, Maus, Tastatur oder SSD Festplatte. Alles wird über USB angeschlossen.

Der USB Standard wurde 1996 eingeführt. Um die PC Schnittstellen zu vereinfachen und zu standardisieren. Zuvor gab es viele Verbindungs-Protokolle und Standards. Daher haben sich damalige big Players, wie IBM, Compaq und Microsoft zusammengesetzt.  Folglich ist der neue universelle Verbindungsstandard entstanden – USB.

Seit der ersten Version (USB 1.0) hat sich der Standard ständig weiterentwickelt. Der Version 1.0 folgten die Versionen 1.1, 2.0, 3.0, 3.1. Die Schnittstelle wurde immer schneller und konnte immer mehr Strom liefern. Allerdings gab es immer mehr unterschiedlichen Stecker. Folglich wurde es immer verwirrender. Heutzutage findet sich kaum jemand in diesem Dschungel zurecht.

Und die Geschichte wird nicht einfacher. Im Gegenteil. Mit der Einführung von USB 3.2 und USB 4.0 wird es nämlich noch verwirrender. In diesem Text wird es erklärt was die neue USB Standards mit sich bringen. Wie lang es dauert, bis sie sich etablieren. Und wozu braucht man das alles.


USB 3.2 Schnittstelle

Der USB 3.2 Standard wurde im Jahr 2017 definiert. Mittlerweile ist er schon da. Er verspricht (logischerweise) eine höhere Datenrate. Genaugenommen eine doppelte Geschwindigkeit im Vergleich zu USB 3.1. Und sogar vier mal schneller als USB 3.0. So weit so gut. Mehr Geschwindigkeit kann sicher keinem schaden.

Doch, das USB-IF Konsortium sorgt schon wieder für die Verwirrung. Falls du dich jetzt fragst, was eigentlich “schon wieder” bedeutet: Nein, es passiert nicht zum ersten Mal. Seit der USB 3.0 Version läuft es nämlich folgendermaßen mit den Namen:

  • der USB 3.0 Standard aus 2008 war mehr oder weniger eindeutig. Er wurde für die Geschwindigkeiten bis 5 Gb/s spezifiziert.
  • In 2013 kam USB 3.1 zur Welt. Die Geschwindigkeit hat sich verdoppelt – auf 10 Gb/s.
  • Wie bereits erwähnt, USB 3.2 ist noch mal doppelt schneller – bis 20 Gb/s

Jetzt fragst du dich sicher – was ist eigentlich hierbei nicht klar? All diese Standards wurden leider umgetauft:

  • Aus USB 3.0 wurde USB 3.1 Gen 1
  • USB 3.1 ist zu USB 3.1 Gen 2 geworden
  • Und die ursprüngliche USB 3.2 ist – jetzt kommt’s – USB 3.2 Gen 2×2 geworden.

Echt jetzt? Wozu soll es gut sein? Auch wenn es unglaubwürdig klingt, steht eine gewisse Logik dahinter. Darüber aber später. Ich möchte zuerst die USB 3.2 Spezifikation näher erläutern.

USB 3.2 Spezifikation

Was genau bringt USB 3.2 mit sich? Am einfachsten ist es aus einer Vergleichstabelle ersichtlich:

 

USB Name
ursprünglich

USB Name
NEU

Datenrate
Bezeichnung

max. nutzbare
Datenrate

max.
Stromstärke/
Leistung

USB 1.0USB 1.0Low Speed0,15 MB/s0,1A /
0,5W
USB 1.1USB 1.1Full Speed1 MB/s0,1A /
0,5W
USB 2.0USB 2.0Hi-Speed40 MB/s0,5A /
2,5W
USB 3.0USB 3.1 Gen 1SuperSpeed300 MB/s0,9A /
4,5W
USB 3.1USB 3.1 Gen 2SuperSpeed 10 Gpbs
SuperSpeed+
900 MB/s0,9A /
4,5W
USB 3.2USB 3.2 Gen 2x2SuperSpeed 20Gbps
SuperSpeed++
1800 MB/s3A /
15W

Bei den USB 3.2 Gen 2×2 Produkten ist lediglich “SuperSpeed USB 20Gbps” Bezeichnung zu verwenden. Die USB Spezifikation erlaubt etwa noch “SuperSpeed+”, “Super Speed++” und “Enhanced SuperSpeed”. Sie sind aber nicht für die Verbraucher-Bezeichnungen erlaubt. Ein offizielles USB 3.2 Dokument darüber kann man HIER herunterladen.

 

USB 3.2 und USB 4.0 - USB 3.2 Spezifikation

 

Grundsätzlich hat also USB 3.2 eine doppelte Geschwindigkeit verglichen mit USB 3.1 Gen 2. Und kann sogar den dreifachen Strom liefern. Damit kann man auch so einige Peripheriegeräte versorgen. Etwa einen Karten-Leser. Ist vielleicht für die Unterhaltungselektronik nicht so wichtig, für die Industrie aber durchaus. Manche andere werden sich vielleicht drüber freuen, endlich eine USB-Wärmeplatte, Staubsauger oder sogar USB-Pantoffeln* direkt über USB versorgen zu können. Ja, es gibt sogar einen USB-Kühlschrank*. Wieso denn nicht?

Es gibt allerdings einen Haken. Um diese zu erreichen, muss man den USB-C Stecker verwenden. Genauer gesagt – den USB Type C Stecker, wie er offiziell heißt. Leider nur wenn man einen USB-C Anschluss hat, bedeutet dies nicht automatisch, dass es sich dabei um USB 3.2 handelt.

Bei den USB-A Stecker ging es gerade noch. Dort wurden, nämlich, (überwiegend) unterschiedliche Stecker-Farben verwendet, um den USB Standard zu erkennen. Ist zwar im USB Protokoll nicht genau spezifiziert, hat es sich aber trotzdem so etabliert. So sind die USB 2.0 Stecker schwarz oder weiß, USB 3.0 blau und USB 3.1 rot.

Bei den USB-C Stecker ist dies nicht mehr der Fall. Der USB Standard ist nicht gekennzeichnet. Vor allem bei den Handys ist es sehr verwirrend. Manche verwenden sogar für USB 2.0 einen USB Type C Stecker.

Das Video unten zeigt eine USB 3.2 Geschwindigkeitsdemonstration.

USB 3.2 Kabel und Komponenten

Die Grundidee von allen USB Weiterentwicklungen war schon immer die Abwärtskompatibilität. Es ist mit USB 3.2 auch nicht anders. Wie bei USB üblich, die langsamste Komponente bestimmt dabei die Datenrate. Die maximale Datenrate bei USB 3.2 ist 20 Gb/s. Diese Geschwindigkeit wird erreicht indem das zweite Adernpaar des USB-C Connectors verwendet wird. Dies ist auch der Grund wieso man den USB Type C verwenden muss. Dem Typ A Stecker fehlt das zweite Adernpaar einfach.

Um die Kompatibilität mit den älteren Übertragungsstandard zu erreichen besitzt USB 3.2 vier Übertragungsmodi:

 

USB Modus

USB-IF
Marketingname

Alte
Spezifikation

Dual-Lane

Datenrate

Stecker

USB 3.1

USB 3.0

USB A
USB B
Micro USB

USB C

USB 3.2
Gen 1x1
SuperSpeed USBUSB 3.1
Gen 1
USB 3.05 Gbit/s✔️✔️
USB 3.2
Gen 1x2
SuperSpeed USB 10Gbps✔️10 Gbit/s✔️
USB 3.2
Gen 2x1
SuperSpeed USB 10GbpsUSB 3.1
Gen 2
10 Gbit/s✔️✔️
USB 3.2
Gen 2x2
SuperSpeed USB 20Gbps✔️20 Gbit/s✔️

Wenn man diese Tabelle genauer betrachtet, wird es auch verständlicher wieso auch die ältere Standards umbenannt wurden. Es bleibt aber die Frage ob dies eleganter zu lösen wäre.

USB 3.2 Fazit

  • Der USB 3.2 Standard erlaubt die Datenrate bit 20 Gbit/s.
  • Dabei werden zwei Adernpaare verwendet. Somit muss die Kabellänge nicht geopfert werden.
  • Um die volle Geschwindigkeit auszunutzen muss man USB Type C Stecker verwenden.
  • USB 3.2 ist abwärtskompatibel mit den älteren Standards. Dabei wird die Datenrate von der langsamsten Komponente bestimmt.

USB 4.0 Schnittstelle

Zugegeben, die Namenskonvention des USB-Standards ist nicht die einfachste. Man könnte sogar meinen, USB Konsortium hat eine Wette verloren und darf nur die Ziffer 0 bis 3 verwenden. Wenn es so ist, dann ist es endlich mit der Wette vorbei. Es kommt demnächst etwas ganz neues. USB 4.0. Obwohl sich einer oder anderer drüber freuen würden, es bleibt trotzdem eine Frage. Warum?

USB 3.2 ist eigentlich noch ganz frisch. Erste Kabel und Geräte kommen im Jahr 2019 auf den Markt. Dennoch wird bereits ein neuer Standard definiert. Ist USB 3.2 Standard jetzt schon veraltet? Bevor er sich überhaupt etabliert hat?

 

Warum USB 4.0?

Ursprünglich wurde der USB Standard entwickelt um die Schnittstellen zu vereinfachen und zu standardisieren. Anfangs hat er diesen Zweck auch erfüllt. Allerdings ähnelt die aktuelle Situation der damaligen. Erstens, es gibt schon wieder viele unterschiedliche USB Standards und Kabel. Zweitens, es ist schwer zu erkennen um welchen USB Standard es sich bei einem bestimmten Kabel oder Komponente überhaupt handelt. Und drittens, auch wenn es nur einen USB Standard und ein USB Kabel gäbe: man kann nicht alle Peripheriegeräte damit verbinden. Es bleiben trotzdem noch viele weitere Standards und Protokolle, wo USB nicht wirklich hilft. Beispielsweise eSATA, HDMI, Thunderbolt, DisplayPort, LAN. Und eine Versorgung braucht man auch noch oft dazu.

Idealerweise gäbe es nur einen Verbindungsstandard. Und ein Kabel. Damit kann man alles verbinden. Egal ob Bildschirm, Festplatte oder einen LAN-Router. Und man braucht kein Versorgungskabel zusätzlich.

Aber so was gibt es bereits, wurde einer oder anderer sagen. So eine Schnittstelle nennt sich doch Thunderbolt 3. Und das stimmt eigentlich. Theoretisch, zumindest. In der Praxis ist Thunderbolt für teure Geräte reserviert. Beispielsweise Apple MacBook Air 2018. Billigere müssen mit USB auskommen. Weil Thunderbolt einen externen Chip braucht. Und dieser kostet Platz und Geld.

Kurz danach hat auch USB-IF einen neuen Standard angekündigt  – USB 4.0. Und der basiert auf Thunderbolt 3. Damit stellt USB 4.0 eine echte Revolution dar.

USB 3.2 und USB 4.0 vs Thundebolt 3

USB 4.0 Spezifikation

USB 4.0 ist quasi eine Weiterentwicklung von Thunderbolt 3. Hinter Thunderbolt steht Intel. Bisher müsste man aber dafür einen externen Chip verwenden. Und das Protokoll war nicht lizenzfrei. Intel hat bereits angekündigt dies ändern zu wollen. Das Thunderbolt Protokoll wurde an USB-IF übermittelt.

Zusätzlich bekommen Ice-Lake Intel Prozessoren einen eingebauten Thunderbolt-Controller. Somit wird es billiger und verbreiteter. Und bring möglicherweise Intel einen entscheidenden Marktvorteil gegenüber Mitbewerber. Obwohl durch das offene Protokoll AMD nicht mehr ausgeschlossen werden kann.

Es ist durchaus denkbar, dass Thundebolt sogar stirbt. Bei Intel geht es ohnehin darum möglichst viele CPUs zu verkaufen. Aber es ist auch möglich dass beide parallel existieren. In diesem Fall ist nicht so deutlich inwiefern sich USB 4.0 von Thundebolt unterscheidet. Vor allem weil es derzeit keine vollständige USB 4.0 Spezifikation gibt. Die Informationen die bisher bekannt sind habe ich in einer Tabelle zusammengefasst.

 

USB 4.0

Thunderbolt 3

SteckertypUSB Type CUSB Type C
max. Datenrate

USB
40 Gbit/s10 Gbit/s
max. Datenrate

Thunderbolt
40 Gbit/s40 Gbit/s
DisplayPort✔️
DP 1.4
✔️
DP 1.2 /1.4
HDMInicht bekannt
MHLnicht bekannt
max. Leistung100W100W
15W über Bus

USB 3.2 und USB 4.0 Fazit

USB 3.2 und USB 4.o sind beide Weiterentwicklungen des USB Standards. Auch wenn sie mehr oder weniger zeitgleich kommen, unterscheiden sie sich stark voneinander. Während USB 3.2 eine übliche Evolution bei der Entwicklung darstellt, ist USB 4.0 eine richtige Revolution. Immerhin basiert USB 4.0 auf das Thunderbolt Protokoll.

USB 3.2 wird voraussichtlich die ältere USB Protokolle ersetzen. Damit wird man immer noch Peripheriegeräte verbinden können. Beispielsweise externe Festplatten, Tastatur oder aber auch einen USB Fußwärmer. Immerhin liefert USB 3.2 genug Strom dafür.

Demgegenüber steht USB 4.0. Dieser ist jedenfalls ambitionierter. Er hat nicht vor nur den Strom für z.B. einen USB Kühlschrank zu liefern. Vielmehr will er zu einem universellen Verbindungsprotokoll werden. Wo man keine PCI, HDMI oder sonstiges mehr braucht. Ob und wann es ihm gelingt, bleibt jedenfalls abzuwarten.

Eines können wir uns aber sicher sein. Beide USB 3.2 und USB 4.0 machen durchaus Sinn und werden deren Platz unter der Elektronik-Sonne bestimmt finden.

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