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USB 3.1 - Stecker, Geschwindigkeit, Release

Mit USB 3.1 erreicht die serielle Universalübertragung eine maximale Datenrate von 10 GBit/s. Und der neue Typ-C-Stecker ist endlich beidseitig nutzbar. Alles Wissenswerte zu USB 3.1 im Überblick.

USB, Network, Storage

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USB, Network, Storage

Warum USB 3.1 so wichtig wird? USB hat sich als wichtigster Anschlussstandard für Peripheriegeräte aller Art durchgesetzt. Es gibt heute kaum Geräte, die den Universal Serial Bus nicht in irgendeiner Form für den Datenaustausch, als Geräteanschluss oder auch für die Spannungsversorgung nutzen. Andere Schnittstellen wie der serielle Port, der Parallelport oder auch Firewire sind praktisch verschwunden. Die einzig ernstzunehmende Konkurrenz ist Intels Thunderbolt. Aber diese moderne jedoch auch kostspielige Anschlussvariante spielt außerhalb der Apple-Welt praktisch keine Rolle.

USB 3.1: Die Geschwindigkeit verdoppelt

Bereits USB 3.0 war ein gewaltiger Sprung bei der maximalen Transferrate von 480 MBit/s auf 5 GBit/s. USB 2.0 war mit 480 MBit/s nicht einmal mehr schnell genug für mechanische Festplatten, USB 3.0 reicht dagegen auch für eine SSD aus. Zudem werden an einem USB-3.0-Port angeschlossene Geräte nun mindestens mit 150 statt 100 mA bereitgestellt. Maximal sind bis zu 900 mA bei fünf Volt möglich, bei USB 2.0 waren es noch 500 mA.

Intel Developer Forum

© Intel Developer Forum

Eine Entwicklungsplattform von ASMedia mit USB-3.1-Host-Controller ASM1142.

USB 3.1 bringt nochmals eine Verdoppelung der Leistung auf bis zu 10 GBit/s, ausreichend schnell selbst für externe Laufwerke mit zwei SSDs im RAID-0-Verbund. Neben diesem SuperSpeed-Plus-Modus unterstützt USB 3.1 weiterhin auch den "normalen" 5-GBit-SuperSpeed und auch den USB-2.0-Standard sowie dessen Vorläufer.

Mit einer Übertragungsrate von 10 GBit/s zieht USB 3.1 mit der von Intel entwickelten ersten Thunderbolt-Version gleich. Das neue Thunderbolt 2 wird mit 20 GBit/s wieder die doppelte Transferrate liefern. Allerdings benötigen Thunderbolt und Thunderbolt 2 teure Kabel mit elektronischen Bauteilen in den Steckern: Ein zwei Meter langes Thunderbolt-Kabel von Apple kostet 39 Euro. USB 3.1 kommt dagegen ohne aktive Kabel aus, hier werden für ein Zwei-Meter-Kabel etwa 10 Euro verlangt.

USB Typ-C-Stecker: Passt immer

Wer ist nicht schon fluchend unter dem Schreibtisch gekniet, beim Versuch einen USB-Stecker richtig herum auf der Rückseite seines PCs einzustecken? Noch schlimmer ist es bei Micro-USB. Hier kann man den Stecker mit genügend Kraft sogar verkehrt herum in die Buchse quetschen. Das ruiniert im günstigsten Fall nur den Stecker, wenn man Pech hat aber gleich das ganze Smartphone. Der neue Typ-C-Stecker kann dagegen in beiden Orientierungen in seine Buchse eingesteckt werden, er funktioniert in jedem Fall. Hier hat das USB Implementors Forum (USB-IF) eine sinnvolle Anleihe bei Apples Lightning-Stecker genommen, bei dem das auch der Fall ist.

Intel Developer Forum

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ASmedia demonstrierte einen Datentransfer mit mehr als 800 MByte/s über USB 3.1.

Mit einer für die Buchse nötigen Fläche von etwa 8,4 x 2,6 Millimeter ist der neue Typ-C kaum größer als USB 2.0 Micro-B und damit auch für flache Mobilgeräte wie Smartphones oder Tablets gut geeignet. Er ist aber stabiler und unterstützt SuperSpeed-USB. Dafür war bisher der breitere USB-3.0- Micro-B-Anschluss notwendig.

Neben einem Kabel mit 15 Adern für SuperSpeed- und SuperSpeed-Plus-Verbindungen sieht die Type-C-Spezifikation auch günstigere Kabel mit fünf Adern für USB-2.0-Verbindungen vor. Die Stecker und Buchsen sind hier, anders als bei Micro-USB, aber identisch.

Die bisherigen USB-Stecker und -Buchsen sind weiterhin Teil der USB-3.1-Spezifikation und werden keineswegs komplett durch Type-C verdrängt werden. Außerdem gibt es unzählige USB-Geräte mit älteren Anschlüssen. Für die Verbindung zwischen diesen wird es daher eine ganze Reihe von Adapterkabeln und -Steckern geben: Für USB 3.1 von C auf Standard-A, Standard-B und Micro-B, für USB 2.0 soll es Kabel von C aus Standard-A, Standard-B, Micro-B und sogar Mini-B geben.

Vergleich USB Stecker

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Der USB-Typ-C-Stecker ist im Vergleich zu den USB-3.0-Steckern beidseitig nutzbar. Brutto wird eine Datenübertragungsrate von 10 GBit/s angegeben. In der Praxis wird davon rund die Hälfte erreicht.

Daneben sind ein Adapter mit Standard-A-Buchse und einer mit Mini-B-Buchse vorgesehen. Der erste soll SuperSpeed-USB unterstützen, der zweite nur USB 2.0.

Vielseitig: Die Alternative-Modes bei USB Typ-C

Neben der reinen Datenübertragung kann USB Typ-C auch noch andere Aufgaben übernehmen. Sie werden über Funktionserweiterungen, sogenannte Alternative Modes, realisiert. Der erste dieser Alternative Modes ist der Audio Adapter Accessory Mode. Er soll bei künftigen Geräten die 3,5-mm-Audio-Buchse überflüssig machen und auch über USB-Hubs hinweg funktionieren. Für den Anschluss herkömmlicher Kopfhörer oder Lautsprecher wird es einen USB-Typ-C-Adapter mit 3,5-mm-Audio-Buchse geben.

USB Typ-C

© USB Typ-C/Archiv

Die diagonal symmetrische Anordnung der Anschlüsse bei USB-Typ-C sorgt dafür, dass ein USB-Stecker nicht mehr verkehrt herum eingesteckt werden kann. Eine Verbindung kommt immer zustande.

Beim Display Port Alternative Mode wird das USB-Kabel für die Übertragung von Audio und Video genutzt. Wenn zwei der vier High-Speed-Lanes im Kabel für die Display-Port-Übertragung von 4K-Video verwendet werden, dann können die anderen beiden immer noch Superspeed-USB mit 5 GBit/s übertragen. Bei 5K-Video ist gleichzeitig nur noch USB 2.0 möglich.

Volle Kraft voraus: Power über USB

Im Normalfall ist ein USB-3.0- oder 3.1-Anschluss dafür ausgelegt, angeschlossene Geräte mit maximal 900 mA bei 5 Volt zu versorgen, also mit 4,5 Watt. Das reicht natürlich für viele Geräte nicht aus, die deshalb auf eine zusätzliche Stromversorgung angewiesen sind. Bei USB-Verbindungen, die der bereits 2012 verabschiedeten USB Power Delivery Specification (USB-PD) folgen, können dagegen bis zu 100 Watt über das USB-Kabel fließen. Um auch USB Typ-C abzudecken, wurde gerade eine Version 2.0 der Spezifikation verabschiedet.

In der USB-PD-Spezifikation sind fünf verschiedene Profile definiert, mit denen Geräte über USB mit 10, 18, 36, 60 oder 100 Watt versorgt werden können. Micro-A/B-Verbindungen sind allerdings auf maximal drei Ampere und damit 60 Watt limitiert. Über Typ-A/B- und Typ-C-Verbindungen können bis zu fünf Ampere bei 20 Volt fließen.

Für das 10-Watt-Profil reichen herkömmliche USB-Kabel aus, alle anderen Profile benötigen spezielle Kabel mit besserer Abschirmung. Ein USB-PD-fähiges Gerät erkennt automatisch, welches Profil maximal durch das Kabel unterstützt wird. Wie viel Strom tatsächlich fließen kann und auch in welche Richtung wird bei der Verbindung zweier USB-PD-Geräte ausgehandelt.

Bislang wurde diese USB-PD-Spezifikation durch die Hersteller von USB-Geräten kaum genutzt. Mit der Einführung von USB Typ-C soll sich das aber ändern. Denn kombiniert mit dem Display Port Alternative Mode macht USB-PD über Typ-C-Kabel die ultimative Docking-Station für Notebooks oder Tablets möglich. Ein einziges Kabel reicht dann aus, um ein 4K-Video mit Audio auf einen externen Monitor zu bringen, gleichzeitig Daten mit 5 GBit/s auf externe Laufwerke zu schaufeln und das Mobilgerät auch gleich mit Strom zu versorgen.

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