Verwirrt von den USB-Spezifikationen?

Doch unter dem gleichen USB-Logo verbergen sich heute Verbindungen, deren Leistung sich um mehrere Klassen unterscheiden kann. USB 2.0 erreicht eine maximale Geschwindigkeit von 480 Mbit/s, während der neueste USB4 Daten mit 80 Gbit/s und in einer speziellen asymmetrischen Konfiguration sogar mit bis zu 120 Gbit/s in eine Richtung übertragen kann.

Die Entwicklung verlief jedoch nicht einheitlich. Einige Generationen brachten den Nutzern viel, andere waren hauptsächlich technische Übergangsphasen, und manche machten sich eher durch einen neuen Namen als durch eine tatsächliche Veränderung bemerkbar.

Würden wir die einzelnen Schritte in der Entwicklung von USB danach ordnen, inwieweit sie die Nutzung von Geräten tatsächlich verändert haben, sähe die Skala ganz anders aus als eine einfache Zahlenfolge.

USB 3.1 Gen 1 oder USB 3.2 Gen 1 – neue Namen, gleiche Geschwindigkeit

Der unspektakulärste Teil der USB-Entwicklung war die Zeit, in der der Standard hauptsächlich umbenannt wurde. Aus dem ursprünglichen USB 3.0 mit einer Geschwindigkeit von 5 Gbit/s wurde USB 3.1 Gen 1 und später USB 3.2 Gen 1. Für den Nutzer änderte sich praktisch nichts. Die Geschwindigkeit blieb bei 5 Gbit/s. Die Verwirrung wuchs noch, als mit der Einführung von USB 3.2 drei verschiedene Leistungsklassen unter demselben Namen zusammengefasst wurden: 5, 10 und 20 Gbit/s. Das USB-IF (die Organisation, die für die Entwicklung, Standardisierung und Förderung des USB-Standards verantwortlich ist) begann daher später, Hersteller dazu anzuhalten, die tatsächliche Leistung ihrer Produkte klar anzugeben, beispielsweise USB 5 Gbit/s, USB 10 Gbit/s oder USB 20 Gbit/s.

Wer als Nutzer ein USB-3.0-Gerät gegen ein mit der Bezeichnung USB 3.2 Gen 1 gekennzeichnetes Gerät austauschte und schnellere Übertragungszeiten erwartete, wurde enttäuscht. Es war eine der benutzerunfreundlichsten Episoden in der Geschichte des USB-Standards.

USB 3.2 Gen 2×2 ist ein sehr schneller Standard, den der Markt beinahe übersprungen hat.

USB 3.2 Gen 2x2 klang auf dem Papier deutlich interessanter. Es nutzte zwei 10-Gigabit-Anschlüsse und erhöhte die Gesamtkapazität auf 20 Gbit/s, was für sehr schnelle externe SSDs ausreichte. Das USB-IF entwickelte USB 3.2 so, dass USB-C mehrere Datenleitungen gleichzeitig nutzen konnte.

Das Problem lag woanders. Die Unterstützung blieb recht begrenzt. Viele Laptops sind direkt von 10 Gbit/s auf Thunderbolt oder USB 4.0 umgestiegen. Selbst wenn ein Nutzer eine externe 20-Gigabit-SSD kauft, garantiert der USB-C-Anschluss allein nicht, dass er diese 20 Gbit/s auch tatsächlich erreicht. Deshalb ist USB 20 Gbit/s heute ein eher ungewöhnlicher Zwischenschritt. Technisch ist es zwar sehr nützlich, hat sich aber angesichts seiner Leistung nie so weit verbreitet, wie man es erwarten würde.

USB 1.x – langsam, aber ohne ihn gäbe es den heutigen USB-Anschluss nicht.

Gehen wir zurück zum Anfang. Die ersten USB-Versionen wirken heute fast lächerlich langsam. USB bot 1,5 Mbit/s für langsamere Geräte und 12 Mbit/s im Full-Speed-Modus. Doch die Geschwindigkeit war beim ersten USB-Anschluss nicht der entscheidende Punkt. Seine wichtigste Aufgabe war es, das Kabelchaos an Computern zu vereinfachen.

Vor USB gab es die üblichen seriellen Schnittstellen, parallele Schnittstellen für Drucker, PS/2 für Mäuse und Tastaturen sowie verschiedene proprietäre Anschlüsse. USB führte eine deutlich universellere Art der Geräteverbindung und vor allem das Konzept von Plug & Play ein. Aus heutiger Sicht sind 12 Mbit/s nicht viel, doch historisch gesehen war der erste USB-Anschluss die Grundlage für den Wandel, der später fast alles ermöglichte, was wir heute an einen Computer anschließen.

USB 3.1 Gen 2 – 10 Gbit/s ist auch heute noch sehr nützlich.

Als die Geschwindigkeit von 5 auf 10 Gbit/s erhöht wurde, war der Unterschied deutlich spürbar. Die theoretische Grenze einer 10-Gigabit-Verbindung liegt bei 1,25 Gbit/s, aber in der Praxis sind Übertragungsraten mit guten externen SSDs von bis zu einem Gigabyte pro Sekunde möglich. Diese USB-Klasse ist nach wie vor sehr nützlich.

Für eine externe SSD, ein Fotoarchiv, Backups oder die Übertragung von mehreren zehn Gigabyte Videomaterial ist eine Geschwindigkeit von 10 Gbit/s für den Durchschnittsnutzer oft mehr als ausreichend. Wenn eine externe SSD etwa 1000 MB/s (oder 1 GB/s) verarbeiten kann, lassen sich unter optimalen Bedingungen 100 GB Daten in weniger als zwei Minuten übertragen.

USB 3.0 – der Moment, als USB nicht mehr nur für Peripheriegeräte gedacht war

Der Sprung von USB 2.0 zu USB 3.0 war enorm. Die theoretische Maximalgeschwindigkeit stieg von 480 Mbit/s auf 5 Gbit/s – mehr als um das Zehnfache. In dieser Zeit erhielten externe Festplatten, schnelle USB-Sticks und andere Geräte erstmals eine Verbindung, die sie nicht mehr so deutlich ausbremste. Mit USB 2.0 war die tatsächliche Datenübertragung einer externen Festplatte oft auf wenige zehn MB/s begrenzt. USB 3.0 hingegen ermöglichte theoretisch 625 MB/s und war später sogar für die ersten Generationen externer SSDs schnell genug.

Auch die Abwärtskompatibilität war wichtig. Ein älteres USB-2.0-Gerät konnte weiterhin an einen neueren USB-3.0-Anschluss angeschlossen werden, und die Verbindung passte sich einfach der langsamsten Verbindung an.

USB4 – USB dient auch als Anschluss für Displays, PCIe und Dockingstationen.

USB4 ist weit mehr als nur eine höhere Übertragungsgeschwindigkeit. Seine Architektur basiert auf der Thunderbolt-Technologie, die Intel für die Entwicklung des Standards zur Verfügung gestellt hat. USB4 kann dynamisch verschiedene Datentypen über dieselbe Verbindung übertragen. Dazu gehören Daten, DisplayPort-Video und – in geeigneten Implementierungen – PCIe-Datenverkehr. Die Bandbreite kann je nach Bedarf des Geräts dynamisch zwischen den Datentypen aufgeteilt werden.

Die ersten Versionen von USB4 ermöglichten Übertragungsraten von 20 bzw. 40 Gbit/s. USB4 Version 2.0 erhöhte die Grenze auf 80 Gbit/s, und für bestimmte Anwendungen mit sehr hohen Anforderungen in einer Richtung, insbesondere bei Displays, ist eine asymmetrische Verbindung mit 120 Gbit/s in der einen und 40 Gbit/s in der anderen Richtung möglich. USB4 ist abwärtskompatibel zu früheren USB-Versionen. Dies ermöglicht bereits jetzt den Betrieb von leistungsstarken Dockingstationen, schnellen NVMe-SSDs, mehreren hochauflösenden Displays und anderen Geräten über ein einziges Kabel.

Doch USB4 hat noch ein Problem. Die Bezeichnung USB-C sagt nichts über die tatsächliche Funktion des Anschlusses aus. Das USB-IF weist ausdrücklich darauf hin, dass USB-C nicht dasselbe ist wie USB 3.2 oder USB4. USB-C beschreibt einen physischen Anschluss. Hersteller können darauf USB 2.0, USB 3.2, USB4, Power Delivery oder verschiedene Kombinationen dieser Technologien implementieren.

Das bedeutet, dass zwei scheinbar identische USB-C-Anschlüsse 480 Mbit/s bzw. 80 Gbit/s bieten können.

USB 2.0 ist die Generation, die USB zu einem universellen Standard gemacht hat.

Nein, wir haben USB 2.0 nicht vergessen. Rein von den technischen Daten her hätte USB 4 eigentlich gewinnen müssen. Betrachtet man jedoch die Auswirkungen im Alltag, ist USB 2.0 kaum zu übertreffen. Es wurde im Jahr 2000 eingeführt und steigerte die Geschwindigkeit von 12 auf 480 Mbit/s – um das Vierzigfache. Dieser Quantensprung machte USB aus einem Anschluss, der hauptsächlich für Tastaturen, Mäuse und ähnliche Geräte gedacht war, zu einer praktischen Schnittstelle für externe Festplatten, USB-Sticks, Drucker, optische Laufwerke, Kameras, Musikgeräte und sogar Netzwerkschnittstellen.

Noch beeindruckender ist, dass USB 2.0 nicht verschwunden ist. Auch ein Vierteljahrhundert später findet man es noch in neuen Geräten. Tastaturen, Mäuse oder Controller benötigen oft keine Datenübertragungsraten von mehreren hundert Gigabit, daher sind 480 Mbit/s immer noch völlig ausreichend. Es gibt sogar USB-C-Kabel und -Geräte, die zwar den modernen Anschluss verwenden, aber datentechnisch weiterhin USB 2.0 nutzen. Das USB-IF erlaubt diese Option ausdrücklich.

USB-C mag die größte Veränderung sein, aber es ist keine neue USB-Generation.

USB-C lässt sich in der Geschichte von USB kaum ignorieren, obwohl es technisch gesehen nicht in die USB-Generationenskala gehört. Frühere Anschlüsse hatten eine klar definierte Ausrichtung. USB-C hat dies aufgehoben und gleichzeitig den gleichen physischen Anschluss so flexibel gemacht, dass er für Smartphones, Laptops, Monitore, externe SSDs, Dockingstationen und Ladegeräte geeignet ist.

Mit USB Power Delivery hat seine Bedeutung nochmals deutlich zugenommen. Die heutige USB-PD-Spezifikation ermöglicht die Bereitstellung von bis zu 240 W Leistung über ein geeignetes USB-C-Kabel, während vor der Einführung des erweiterten Leistungsbereichs (Extended Power Range) die Grenze bei 100 W lag. Das bedeutet, dass USB-C nicht mehr nur zum Laden von Smartphones dient, sondern auch leistungsstarke Gaming-Laptops und andere Geräte mit Strom versorgen kann.

Doch gerade diese Flexibilität des USB-C-Anschlusses hat ein neues Problem geschaffen. Ein Kabel, das genauso aussieht wie ein anderes, kann beispielsweise nur USB 2.0 unterstützen, 80 Gbit/s übertragen können, 60 W oder 240 W Ladeleistung ermöglichen oder auch keine Bilder übertragen.

Deshalb müssen wir heutzutage beim Kauf eines Ladekabels besonders vorsichtig sein. Sonst laden wir unser Handy nur mit halber Leistung, oder das Kabel kann überhaupt keine Daten übertragen.

Schnelle Datenübertragung bedeutet nicht gleich schnelles Laden

Eines der häufigsten Missverständnisse bezüglich USB-C ist die Annahme, dass ein leistungsstarker Datenanschluss automatisch eine hohe Ladeleistung bedeutet. Tatsächlich sind Datenübertragung und USB Power Delivery (Stromversorgung) zwei separate Dinge. USB-C definiert primär den physischen Anschluss, der Hersteller legt dann fest, welche Datenstandards und welche Leistung tatsächlich unterstützt werden.

Daher kann es USB-C-Kabel geben, die Daten nur mit USB 2.0 und 480 Mbit/s übertragen, aber dennoch USB Power Delivery unterstützen. Umgekehrt gibt es Hochgeschwindigkeits-Datenkabel, deren Stromübertragung vom Kabel, Ladegerät oder Gerät abhängt. Das USB-IF betont ausdrücklich, dass die Begriffe USB-C, USB 4.0 und USB Power Delivery nicht synonym sind und dass die Form des Steckers selbst keine dieser Funktionen ermöglicht.

Die USB-Stromversorgung hat sich jedoch stark weiterentwickelt. USB PD 3.1 hat die bisherige Grenze von 100 W auf 240 W erweitert. Das Extended Power Range-System führte höhere Spannungen von 28, 36 und 48 V ein, wodurch Ladeleistungen von 140, 180 bzw. maximal 240 W möglich sind.

USB-C ist längst nicht mehr nur ein Anschluss für Smartphones und dünne Ultrabooks. Bis zu 240 W Leistung reichen für leistungsstarke Laptops, Monitore, Dockingstationen und andere Geräte, die noch vor wenigen Jahren unbedingt ein eigenes Netzteil benötigten.

Das Kabel selbst ist jedoch wieder einmal verwirrend. Für höhere Leistungen muss es die entsprechenden Anforderungen erfüllen und seine Leistungsfähigkeit über ein elektronisches Etikett oder einen E-Marker eindeutig kennzeichnen. USB-IF sieht außerdem die Kennzeichnung zertifizierter USB-C-Kabel mit ihrer Leistung vor, heute meist 60 W oder 240 W, damit der Nutzer leichter erkennt, was er gekauft hat.

In der Praxis bedeutet das, dass Sie zwei scheinbar identische USB-C-Kabel auf Ihrem Schreibtisch liegen haben könnten. Das erste könnte ein langsames USB-2.0-Datenkabel sein, das aber zum Laden Ihres Laptops ausreicht. Das zweite könnte sehr schnelle USB-4-Datenübertragung und hohe Leistung bieten. Das dritte unterstützt möglicherweise schnelle Datenübertragung, aber nicht die maximale Leistung.

USB4 oder Thunderbolt? Worin liegt der Unterschied?

USB4 und Thunderbolt sind heutzutage so eng miteinander verwandt, dass man sie leicht verwechseln kann. Intel hat die Thunderbolt-Protokollspezifikation als eine der Grundlagen für die Entwicklung von USB4 beigesteuert. Daher verwendet USB4 eine sehr ähnliche Architektur und kann verschiedene Datentypen über eine einzige Verbindung übertragen, darunter USB-Daten, DisplayPort und PCI Express.

USB4 und Thunderbolt sind jedoch nicht dasselbe. Der größte Unterschied liegt darin, was ein bestimmtes Label tatsächlich garantiert. USB4 ist ein Standard mit verschiedenen möglichen Funktionen und Implementierungen. Beispielsweise kann ein Gerät unterschiedliche Datenraten unterstützen, und der Hersteller muss klar angeben, was ein bestimmter Anschluss leisten kann.

Thunderbolt hingegen bietet einen präziser definierten Funktionsumfang, der von Intel zertifiziert ist. Daher erhält der Nutzer mit einem zertifizierten Thunderbolt-Anschluss in der Regel eine besser vorhersehbare Kombination aus Daten-, Video- und PCIe-Konnektivität.

Thunderbolt 4 bot beispielsweise eine maximale Datenübertragungsrate von 40 Gbit/s, Intel legte jedoch auch Mindestanforderungen für bestimmte Anschlussfunktionen fest. Thunderbolt 5 hat die Messlatte deutlich höher gelegt. Es bietet eine bidirektionale Bandbreite von 80 Gbit/s, und für anspruchsvolle Videoübertragungen kann Bandwidth Boost drei Verbindungskanäle in eine Richtung bündeln und so bis zu 120 Gbit/s in der einen und 40 Gbit/s in der anderen Richtung erreichen. Thunderbolt 5 basiert außerdem auf USB 4.0 v2, DisplayPort 2.1 und PCIe Gen 4.

Interessanterweise hat die Entwicklung von USB4 sehr ähnliche Zahlen erreicht. USB4 Version 2.0 ermöglicht einen Betrieb mit 80 Gbit/s, und seine Architektur unterstützt eine sehr flexible Zuweisung von Daten- und Anzeigebandbreite.

Der beste USB-Stick ist nicht unbedingt der neueste.

Einer der größten Vorteile von USB ist, dass eine neuere Generation eine ältere nicht automatisch unbrauchbar macht. Für eine Tastatur reicht USB 2.0 nach wie vor aus. Für eine herkömmliche externe SSD ist USB 10 Gbit/s oft völlig ausreichend. Schließt man hingegen eine schnelle NVMe-SSD, mehrere Monitore und ein Netzwerk über eine einzige Dockingstation an, sind USB 4.0 mit 40 Gbit/s oder 80 Gbit/s deutlich interessanter.

USB hat sich in fast drei Jahrzehnten von 1,5 Mbit/s auf 80 Gbit/s weiterentwickelt, doch sein größter Erfolg lag nicht allein in der Geschwindigkeit. Entscheidend war die Möglichkeit für neue Generationen, weitgehend mit den alten verbunden zu bleiben.

Müsste man die wichtigste Generation hinsichtlich ihrer Auswirkungen küren, wäre USB 2.0 immer noch führend. USB 3.0 hat externe Speichermedien enorm beschleunigt, und USB 4.0 macht USB heute zu einer universellen Verbindung für Daten, Displays, Dockingstationen und Stromversorgung.