Aktuelle Geräte haben eine Gemeinsamkeit: In den meisten Fällen findet sich zumindest ein USB-Typ-C-Stecker am Gehäuse, egal, ob es sich um ein neues Notebook, Tablet oder Smartphone handelt. Der Anschluss ist schmal gebaut und verdrehsicher konstruiert. Wie auch immer Sie etwas anstecken, es wird Ihnen ohne Fummelei gelingen. Genau das macht die Schnittstelle im Alltag so praktisch.
Damit endet jedoch meist schon der unmittelbare Vorteil von USB-C. Denn alle weiteren Fähigkeiten sehen Sie dem Anschluss meist nicht an. Dabei ist USB-C im Idealfall ein Alleskönner: Über die Schnittstelle fließen Daten mit hohem Durchsatz, klappt das schnelle Aufladen, lassen sich Audio- und Videosignale hochaufgelöst übertragen und funktioniert sogar der Datentransfer per PCI Express.
Wie gut die Talente ausgeprägt sind, entscheiden die zugrundeliegenden Standards. So kann die Schnittstelle nach USB oder Thunderbolt zertifiziert sein – auch ein Gemisch aus beiden Spezifikationen ist möglich. Bei den derzeit eingesetzten USB-Standards begeben Sie sich jedoch auf ein weites Feld. Zu den schon verwirrend vielen Varianten von USB 3.2x kommt inzwischen auch noch USB 4 als aktuellste Zertifizierung, die auf USB-C als Stecker setzt. Gleichzeitig nutzt Thunderbolt seit der Version 3 den Universalanschluss und ist bereits in der Version 4 erschienen. Grund genug, ein wenig Licht ins Dunkel rund um USB-C zu bringen und zu zeigen, wie sich die Vorzüge der Schnittstelle am besten zum Vorschein bringen lassen.
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Oft veraltete Angaben im Datenblatt zum Gerät
Die USB-Schnittstelle soll es dem Anwender leicht machen, tut das aber in der Praxis meist nicht. Schon immer erschwerten die unterschiedlichen Stecker an Geräten und Kabeln wie Micro-USB, Mini-USB oder USB-A den Alltag. Heute machen es die Bezeichnungen von USB-C nicht leichter. Denn Altes vermischt sich gern mit Neuem. Das passiert auch den Herstellern von topaktueller Hardware: So verwendet Google in den technischen Daten zu seinem Smartphone-Modell Pixel 6 die Angabe „USB 3.1 Gen1“, um den USB-C-Anschluss am Handy zu beschreiben. Diese Bezeichnung erweckt einen modernen Eindruck, ist jedoch inzwischen überholt. Technisch korrekt firmiert die gemeinte Schnittstelle inzwischen unter USB 3.2 Gen1 und entspricht dem ehemaligen USB 3.0, auch Superspeed-USB genannt.
Obwohl USB 3.2 Gen1 umständlich klingt, wird hier der Port genau definiert: Der Teil „Gen1“ steht für Generation 1 und impliziert gleichzeitig, dass für die Datenübertragung ein Lane (Leitung) zum Einsatz kommt. Ganz korrekt müsste es sogar „Gen 1×1“ heißen. Die Angabe entspricht einem maximalen Datentransfertempo von 5 Gigabit pro Sekunde. Trotz USB-C-Formfaktor reizt die Schnittstelle am Google Pixel 6 die Tempomöglichkeiten nur wenig aus. Dafür hätte auch ein USB-A-Stecker ausgereicht. Das hätte jedoch der EU-Gesetzgebung widersprochen, die für das Laden von Smartphones USB-C verbindlich vorschreibt. Zur Ehrenrettung des genannten Google-Handys sei gesagt, dass es durchaus auch Smartphones gibt, die die USB-C-Buchse sogar nur mit USB-2.0-Tempo nutzen, was dann nur 480 Megabit pro Sekunde entspricht.
Symbole und Zahlen an der USB-C-Schnittstelle dechiffrieren
Wenn Hersteller sorgfältig vorgehen, dann finden Sie an der USB-C-Schnittstelle Ihres Geräts eine nähere Beschreibung anhand von Zahlen und Symbolen. Sie sind zu kompakten Logos zusammengefasst, aus denen sich die Funktionen der Schnittstelle herauslesen lassen. Die Vielzahl an Möglichkeiten ist der Abwärtskompatibilität des USB-Standards geschuldet und wird noch dadurch ergänzt, dass zusätzliche Funktionen wie das Aufladen und das Übertragen von Videosignalen extra Standards unterliegen. Sie haben mit dem reinen USB-Standard nichts zu tun.
Die hochgestellte Zahl, die auf dem USB-Symbol sitzt, kennzeichnet die maximal mögliche Datentransfergeschwindigkeit. Sie reicht von 5 für fünf Gigabit pro Sekunde bis 40 für vierzig Gigabit pro Sekunde, dem maximal möglichen Übertragungstempo von USB 4, das auch als USB 3.2 Gen3x2 bezeichnet wird – die Details zu den Standards finden Sie im Kasten unten.
Die Maximalgeschwindigkeit von 40 Gigabit pro Sekunde entspricht gleichzeitig auch dem höchsten Datentransfertempo, das Ihnen Thunderbolt 3 und 4 liefern. Hier ist die Interpretation der Schnittstelle einfacher: Sie erkennen sie anhand des Blitz-Symbols.
Sind das USB-Zeichen und die Angabe zum Datentransfertempo in ein kleines Batteriesymbol eingepackt, dann beherrscht die USB-C- Schnittstelle auch das Laden nach der separaten Spezifikation USB Power Delivery (USB PD). Die Ladestärke hängt wiederum mit der Spezifikation des zugrundeliegenden USB-C-Anschlusses zusammen. Weitere Infos zu USB PD liefert Ihnen der Kasten.
Ein „D“ am USB-C-Port kennzeichnet die Audio- und Videofähigkeiten der Schnittstelle per Alternate Mode (Alt Mode). Wiederum entscheidet der zugrunde liegende USB-Standard über die Displayport-Fähigkeiten der USB-C-Schnittstelle. Bei hoher Auslastung für die Displayport-Signale kann die Datenübertragung leiden. Das machen gerade Monitore mit eingebauten USB-Hubs deutlich. Hier sind oft für die Datenübertragung nur Schnittstellen nach USB-2.0-Zertifizierung vorgesehen, da für den Monitoranschluss mit UHD-Auflösung und 60 Hertz Bildwiederholrate die Leitungen bereits belegt sind.
Tempo von USB-C ohne Beschriftung herausfinden
Vielfach fehlt an Geräten mit USB-C eine deutliche Kennzeichnung, welchen Zertifizierungen der Port entspricht. Seine Fähigkeiten zumindest in puncto Geschwindigkeit können Sie herausfinden. Dazu muss im ersten Schritt ein Gerät angesteckt sein – am besten etwa eine externe Festplatte, die einen aktuellen USB-3.2x-Standard oder sogar höher mitbringt. Ein aktuelles Beispiel ist die externe SSD Adata SE900G , in deren Gehäuse ein NVMe-Laufwerk sitzt und deren USB-Anschluss nach USB 3.2 Gen2x2 zertifiziert ist.
Im zweiten Schritt laden Sie sich das Gratistool USB Device Tree Viewer auf den Rechner. Die Software lässt sich ohne Installation direkt ausführen. USB Device Tree Viewer zeigt Ihnen auf der linken Seite alle USB-Ports an, die im System eingebaut sind. Da Sie die externe Festplatte bereits am zu untersuchenden Anschluss angesteckt haben, suchen Sie nach deren Bezeichnung. In unserem Beispiel erkennt sie das Programm als „ASMedia ADATA SE900G SCSI Disk Device – E:“.
Um weitere Informationen zur Festplatte und dem USB-C-Port zu erhalten, suchen Sie auf der rechten Seite nach dem Bereich „Connection Information V2“. Wichtig sind die Einträge unter „Flags“. Wenn bei „DevIsOpAtSsOrHigher“ der Eintrag „1“ steht, dann arbeitet sowohl das angesteckte Gerät als auch der Port mit „SuperSpeed“-Tempo, was USB 3.2 Gen1 mit maximal 5 Gigabit pro Sekunde entspricht. Da das bei der genannten Adata SE900G von vornherein feststeht, achten Sie auf den Eintrag bei „DevIsSsPlusCapOrHigher“. Gibt das Tool hier „1 (Device ist SuperSpeedPlus capable or higher)“ an, bedeutet das, dass der Port auf USB-3.2-Gen2-Tempo limitiert ist, obwohl das verbundene Gerät eine höhere Geschwindigkeit beherrscht. Mehr als 10 Gigabit pro Sekunde erreichen Sie in diesem Fall im Zusammenspiel von USB-C-Anschluss und externer SSD nicht. Wichtig: Basiert das angesteckte Gerät oder der Port auf einem geringerem USB-Standard, finden Sie auch das heraus. In diesem Fall findet sich statt der „1“ eine „0“ als Eintrag.
Typ-C in der aktuellen Fassung: USB 4 und Thunderbolt 4
Bereits 2019 hat das USB-IF (USB Implementers Forum) den aktuellen Standard USB 4 veröffentlicht. Im Sommer des darauffolgenden Jahres folgt Intel mit Thunderbolt 4. Beide Spezifikationen hängen eng zusammen, sind jedoch nicht identisch.
USB 4: Die Spezifikation versteht sich nicht als Update zu den Vorgängern, sondern als eigenständige USB-Version. Sie basiert auf dem Thunderbolt-3-Protokoll und liefert daher Datentransfers von bis zu 40 Gigabit pro Sekunde. Auch die Vorgängerversion USB 3.2 dient als Basis, weshalb USB 4 auch das Transfertempo von 20 Gigabit pro Sekunde unterstützt, das als USB 3.2 Gen2x2 spezifiziert ist. Zwar setzt USB 4 auf USB-C als Anschluss, doch die Abwärtskompatibilität bis USB 2.0 ist gewährleistet. Da die Standardisierungsorganisation Vesa den Displayport Alternate Mode an USB 4 angepasst hat, lassen sich über USB-C Videosignale nach Displayport-2.0-Spezifikation übertragen. Über USB Power Delivery ist zudem das Laden von Geräten mit bis zu 100 Watt möglich.
Thunderbolt 4: Die aktuelle Version 4 (TB 4) geht direkt auf eine Weiterentwicklung durch den Hersteller zurück. Im Datentransfertempo hat sich im Vergleich zu TB 3 nichts geändert – weiterhin liegt das Maximaltempo bei 40 Gigabit pro Sekunde. Dafür steigert sich mit TB 4 die Videounterstützung von Displayport 1.2 auf die Version 1.4. Vorgeschrieben ist, dass sich mindestens ein 8K-Signal oder zwei 4K-Signale gleichzeitig übertragen lassen. Dazu verdoppelt sich das Datentempo über PCI Express auf 32 Gigabit pro Sekunde. USB-C als Anschlusstyp sowie spezielle Kabel mit Blitzsymbol und Versionsnummer sind Voraussetzung. Darüber muss sich ein Mobilrechner mit maximal 100 Watt aufladen lassen. Neu ist auch, dass Docking-Stationen bis zu vier TB-4-Anschlüsse mitbringen können. Dabei müssen sich angeschlossene Geräte aus dem Ruhezustand aufwecken lassen. Für mehr Sicherheit sorgt der DMA- Schutz VT-d von Intel. Dazu muss TB 4 alle USB-4-Funktionen abdecken. Seit der Intel-Mobilprozessoren-Generation Tiger Lake ist TB 4 direkt in der CPU integriert.
Thunderbolt per USB-C: Viele Talente, aber auch Eigenheiten
©CalDigit
Wenn Sie denken, dass Sie sich bei Thunderbolt per USB-C am wenigsten Gedanken um die Funktionsvielfalt machen müssen, dann haben Sie recht und unrecht zugleich. Grundsätzlich vereint Thunderbolt sowohl in der Version 3 als auch 4 die maximal möglichen Datenübertragungsraten und die zusätzlichen USB-C-Fähigkeiten wie den Transport von Displayport-Signalen sowie den Datentransfer per PCIe und das Aufladen via USB PD unter einem Dach. Damit das jedoch klappt, benötigen Sie spezielle Kabel, da nur diese den notwendigen Wandlerchip enthalten. Sie sind mit einem Blitz gekennzeichnet und tragen zusätzlich noch eine 3 oder 4 für die genaue Bezeichnung der Thunderbolt-Version.
Diese Kabel lassen sich auch für andere USB-C-Schnittstellen einsetzen. Umgekehrt ist das jedoch nicht der Fall. Damit funktioniert beispielsweise eine externe Festplatte mit USB-C-Anschluss, die per Thunderbolt-Kabel am TB-3-USB-C angeschlossen ist. Ein Thunderbolt-3-Laufwerk erfordert jedoch auch zwingend ein TB-3-Kabel und einen zertifizierten TB-3-Anschluss. Erst dieser stellt sicher, dass im Rechner auch ein TB-Controllerchip eingebaut ist. Fehlt er, funktioniert auch verbundene TB-Peripherie nicht.
Erst mit Thunderbolt 4 ändert sich eine weitere Einschränkung: Denn war bei TB 3 auch die Kabellänge ein wichtiger Faktor, um ein USB-Gerät mit maximalem Übertragungstempo zu betreiben, sichert TB 4 nun auch bei Kabellängen von ein bis zwei Metern maximales Tempo zu – und zwar für alle USB-Versionen einschließlich USB 4.
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Notebook mit Thunderbolt 4, aber ohne 20 GBit/s
©Dell
Aktuelle Notebooks wie etwa das Dell XPS 13 (9310) basieren auf Intels elfter Core-i-Generation und unterstützen deshalb Thunderbolt 4 sowie USB 4 an mindestens einem USB-C-Port. Wer nun denkt, dass damit selbstverständlich alle USB-3.2-Tempostufen abgedeckt sind, sieht sich enttäuscht. Denn wie das Dell-Notebook-Modell zeigt, ist oft USB 3.2 Gen2x2 ausgenommen, was für die Datenübertragungsgeschwindigkeit von maximal 20 Gigabit pro Sekunde zuständig ist. Der Grund: Von den Spezifikationen für TB 4 ist dieses Übertragungstempo nicht zwingend vorgeschrieben. Es ist nur eine mögliche Option.
Da die USB-Ports auf Mainboards an den Rändern sitzen, sind für die Signalqualität direkt am Anschluss sogenannte Retimer-Chips zuständig. Im Fall des Dell-Notebooks bestätigt der Hersteller, dass der eingesetzte Retimer keine Tempostufe für USB 3.2 Gen2x2 mitbringt. Sie wurde schlicht eingespart. Über die USB-C-Schnittstelle sind deshalb zwar die vorgeschriebenen 40 Gigabit pro Sekunde von TB 4 möglich, als Fallback für USB-3.2x-Geräte dienen jedoch nur die 10 Gigabit pro Sekunde (USB 3.2 Gen2), die von der Spezifikation vorgeschrieben sind.
Macbooks mit einer Mischung aus TB 3 und USB 4
©Apple
Nicht weniger verwirrend geht der Hardware-Premium-Hersteller Apple mit den Fähigkeiten von USB-C-Schnittstellen um. So kommt bei den iMacs und Macbooks mit den herstellereigenen ARM-Prozessoren M1 eine Mischung aus Thunderbolt 3 und USB 4 zum Einsatz. Apple bezeichnet die Schnittstelle als „Thunderbolt / USB 4“. Auch diese Kombination ist von den Spezifikationen abgedeckt, solange die Voraussetzung erfüllt ist, dass der Hersteller auf Basis der entsprechenden USB-Revision getestet hat.
Dass Sie jedoch keinesfalls von jedem Standard das Beste erhalten, wird Ihnen erst bei genauerer Analyse der Ports klar. So gelingt das Maximaltempo von 40 Gigabit pro Sekunde ausschließlich mit Thunderbolt-Geräten. Bei USB-Peripherie nach USB-3.2x-Standardisierung müssen Sie sich mit dem maximal möglichen Transfertempo von USB 3.2 Gen 1 mit 10 Gigabit pro Sekunde begnügen.
USB-C: Mehr Ports und Funktionen über Adapter
Selbstverständlich wollen Sie ältere USB-Peripherie wie externe Festplatten oder Sticks weiter mit Ihrem neuen Rechner verbinden. Eine nahezu unübersehbare Vielzahl von Adaptern, Hubs und Dockingstationen sowie Adapter-Kabeln macht das möglich. Wieder kommen Sie um eine genaue Analyse der vorhandenen Schnittstellen sowohl am Adapter als auch am Host-Gerät nicht herum. Es gilt: Nur wenn die Standards beider Parteien zusammenpassen, erhalten Sie auch optimale Verbindungsergebnisse.
Die einfachste Überbrückungshilfe besteht in einem USB-A-auf-C-Adapter. Er lässt sich für ein paar Euro nachkaufen. Meist müssen Sie jedoch Kompromisse im Datentransfertempo in Kauf nehmen, wenn Sie das ältere Gerät an der Typ-C-Buchse anstecken. Denn hier ist der niedrigere USB-Standard maßgebend – ein Gerät, das für USB 2.0 zertifiziert ist, wird auch am USB-C-Port nicht schneller arbeiten. Auch die Adapter sind limitiert, da sie für ältere Geräte gedacht sind. Mehr als USB 3.2 Gen1 ist meist nicht drin, was jedoch für die in die Jahre gekommene Peripherie locker ausreicht.
©Adata
Selbst für die topaktuelle Typ-C-Schnittstelle TB 4 sind bereits Dockingstationen zu haben. Allerdings sind sie derzeit noch sehr teuer und nur für jene Rechner richtig empfehlenswert, die eine Thunderbolt-Typ-C-Schnittstelle mitbringen – am besten in der aktuellen Version 4. USB-4-Docks und -Hubs lassen noch auf sich warten. Sicherlich werden sie im Laufe des Jahres erscheinen. Eine erste externe SSD ist immerhin schon angekündigt – die Adata SE920 soll im ersten Quartal dieses Jahres auf den Markt kommen. Was das Laufwerk kosten wird, war zum Redaktionsschluss noch nicht bekannt. Einen kleinen Vorgeschmack auf Geräte mit USB 4 und Thunderbolt 4 finden Sie in der folgenden Tabelle.
Produkttyp | Bezeichnung | USB-C-Anschlusstyp | Erhältlich |
|---|---|---|---|
Dockingstation | Thunderbolt 4 (2x, davon 1x PC-Verbindung) | ja, 400 Euro (UVP) | |
Dockingstation | Thunderbolt 4 (4x, davon 1x PC-Verbindung) | ja, ca. 183 Euro | |
Dockingstation | Thunderbolt 4 (4x, davon 1x PC-Verbindung) | ja, 330 Euro (UVP) | |
Externe SSD | Adata SE920 | USB 4 | 1. Quartal 2022 |
Kabel | Thunderbolt 4 (1x) | ja, ca. 25 Euro | |
Kabel | USB 4 | ja, ca. 30 Euro |
USB Power Delivery (PD): Aufladen über USB-C
Die Stromversorgung über USB-C regelt die Spezifikation USB Power Delivery – kurz USB PD. Sie existiert unabhängig von der USB- Spezifikation, muss aber erfüllt sein, um über die Schnittstelle schnell zu laden.
Bei USB PD handeln die beteiligten Geräte die ideale Spannung aus, um möglichst schnelles Laden zu ermöglichen. Dieses Verfahren lässt höhere Ladeströme zu als etwa über Typ-A- oder Micro-USB-Schnittstellen. So ist Typ-C-Geräten bei der Standard-Spannung von 5 Volt eine Stromstärke von 3 Ampere gestattet. Das ergibt bereits 15 Watt. Zum Vergleich: Bei den USB-3.0-Buchsen mit blauer Kennzeichnung des Typ-A-Steckers war bei 4,5 Watt Schluss.
Bisher hatte das USB-IF fünf Profile definiert, die von 5 Volt bei 2 Ampere bis zu 20 Volt bei 5 Ampere reichen. Bereits hier erlaubt USB PD eine Leistungsaufnahme von bis zu 100 Watt. Da jedoch der Stromhunger etwa von flotten Gaming-Notebooks weit darüber hinausgeht, hat das USB-Gremium 2021 noch einmal nachgelegt und die Spezifikation auf bis zu 240 Watt erhöht.
In der USB PD Revision 3.1 genannten Erweiterung sind weitere drei Stufen vorgesehen, die als Extended Power Range (EPR) bezeichnet werden. Sie gehen von 28 Volt über 36 bis zu 48 Volt, was 140, 180 und die maximalen 240 Watt ergibt. Sie sollen von dynamischen Stufen ergänzt sein. So lässt sich etwa wie bisher schon der Akku eines Smartphones bis 80 Prozent besonders schnell laden.
Für EPR sind Anpassungen an Kabeln und Steckern notwendig. Sie sollen eine entsprechende Kennzeichnung erhalten, um sie leicht von schon vorhandenen Ladekabeln unterscheiden zu können. Bisher sind aktive EPR-Kabel und Netzteile noch nicht erhältlich. Da jedoch damit das Ziel eines Universalnetzteils, das alle Geräte mit der jeweils optimalen Stromstufe versorgt, deutlich greifbarer wird, werden die Hersteller wohl bald mit entsprechenden Lösungen auf den Markt kommen.
Autor: Ines Walke-Chomjakov
Ines Walke-Chomjakov kümmert sich um alles Wissenswerte zu IT-Peripheriegeräten. Zu ihren Spezialgebieten gehören Drucker, externe SSDs und HDDs sowie Displays aller Art. Weitere Themenbereiche drehen sich um Netzwerktechnik - hier vor allen Dingen Netzwerkspeicher.