Dabei ist es wichtig zu verstehen, welche Rolle die Kabellänge für die Leistung spielt. USB ist eine Schnittstelle, die von PCs und anderen Geräten verwendet wird, um Daten oder Strom von einem Gerät zum anderen zu übertragen. Wenn zwei Geräte über ein USB-Kabel verbunden sind, verwenden sie Datenpakete, um miteinander zu kommunizieren. Um jedoch sicherzustellen, dass der Empfänger auch jedes Datenpaket bekommt, wartet das Quellgerät auf ein Bestätigungssignal vom Ziel, bevor es das nächste Datenpaket sendet.
Das Quellgerät kann allerdings nur eine bestimmte Zeit warten (in der Regel in Nanosekunden angegeben), bevor es das Paket als verloren einstuft und einen neuen Sendeversuch startet. Die Zeit ist ein kritischer Faktor für einen effizienten Datenfluss von einem Gerät zum anderen. Auch wie lange ein Datenpaket unterwegs ist, bevor es seinen Empfänger erreicht, wirkt sich auf diese Zeit aus.
Daher ist die Länge eines USB-Kabels sehr wichtig. Wenn es kurz ist, ist die Datenlaufzeit von der Quelle bis zum Ziel, auch bekannt als Signallaufzeit, geringer. Ist das USB-Kabel jedoch zu lang, ist die Ausbreitungsverzögerung größer und kann die Datenübertragungsrate drastisch verringern. Ein weiterer Faktor, der sich auf die maximale Länge eines USB-Kabels auswirkt, ist der Verlust der Signalstärke oder die Dämpfung.
Wird ein Datensignal über ein USB-Kabel übertragen, so stößt es auf einen Widerstand, wodurch es an Stärke verliert. Je weiter die Daten transportiert werden, desto stärker wird das Signal abgeschwächt. Ab einem bestimmten Punkt ist die Signalstärke für den Empfänger zu gering, um sie zu verstehen. Aus diesem Grund sind USB-Kabel auf eine bestimmte Länge beschränkt. Sonst ist entweder die Signallaufzeit zu lang oder die Dämpfung zu stark.
USB hat sich zu einem unverzichtbaren Standard für digitale Geräte entwickelt. Dabei unterscheiden sich die Längen der Anschlusskabel stark je nach Version.
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Die maximale Länge eines USB-Kabels hängt von der USB-Generation ab, die es unterstützt. Die für die Pflege des USB-Standards zuständige Organisation USB-IF (USB Implementers Forum) legt die Spezifikationen für jede USB-Generation fest. Die Organisation empfahl noch die maximale Kabellänge für die ersten beiden USB-Generationen: USB 1.0 (drei Meter) und USB 2.0 (fünf Meter).
Doch seither gibt es keine Vorgaben zur maximalen Kabellänge mehr. Stattdessen müssen die USB-Kabel bestimmte Leistungsanforderungen erfüllen, unter die auch die Signallaufzeit sowie die Dämpfung fallen. Derzeit beträgt die maximale Kabellänge für USB 3.2 Gen 1 (auch bekannt als USB 3.0, USB 3.1 Gen 1) zwei bis drei Meter. Kabel für USB 3.2 Gen 2 (früher USB 3.1, USB 3.1 Gen 2) und USB 3.2 Gen 2×2 dürfen maximal einen Meter mitbringen. Und schließlich sind USB-4-Kabel auf maximal 0,8 Meter begrenzt.
Bemerkenswert ist zudem, dass USB-IF für USB-2.0- wie auch 3.2-Gen-1-Kabel, die den USB-C-Stecker verwenden, leicht unterschiedliche praktische Längen empfiehlt. Dies liegt höchstwahrscheinlich daran, dass die USB-C-Kabelspezifikation höhere Anforderungen an die Stromversorgung enthält. So müssen beispielsweise sämtliche USB-C-Kabel eine Stromstärke von drei oder fünf Ampere haben, wodurch sie eine Leistung von bis zu 240 Watt liefern können. Die USB-3.2-Gen-1-Typ-C-Kabel können bis zu zwei Meter lang sein, während die USB-2.0-Typ-C-Kabel eine Länge von bis zu vier Meter haben dürfen.
Einer der Hauptgründe, warum die maximale USB-Kabellänge mit jeder neuen USB-Generation abnimmt, sind die Datenübertragungsgeschwindigkeiten. Diese erhöhen sich mit jeder neuen Generation deutlich. Die Folge ist, dass die USB-Kabel eine noch geringere Signallaufzeit unterstützen müssen, was wiederum nur durch eine Verringerung der Kabellänge zu erreichen ist.
Ein aktives USB-Kabel verstärkt die Datensignale, um Dämpfungen auszugleichen und längere Strecken zurückzulegen. So sind größere Kabellängen möglich.
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Dabei ist es jedoch wichtig zu beachten, dass diese Kabellängen nur für passive Kupfer-USB-Kabel gelten, die am weitesten verbreitet sind. Andere Kabeltypen können bei gleicher Geschwindigkeit eine größere Länge aufweisen: Aktive oder optische (alternativ faseroptische) USB-Kabel können länger sein als passive Kupferkabel. Aktive USB-Kabel verwenden elektronische Schaltungen zur Verstärkung des Datensignals.
Dadurch können sie Dämpfungen ausgleichen und die Daten über eine größere Entfernung übe tragen. Allerdings müssen sie dann immer noch mit der Signalausbreitungsverzögerung fertigwerden. Daher können die aktiven USB-Kabel, die länger als Standardkabel sind, nicht alle USB-Funktionen bieten, wie zum Beispiel die Videoausgabe in hochauflösendem 4K.
In solchen Fällen sind optische USB-Kabel eine viel bessere Option. Im Gegensatz zu normalen USB-Kabeln verwenden optische Kabel Licht zur Datenübertragung, was wesentlich schneller und weniger anfällig für Dämpfungen ist. Neben aktiven und optischen Kabeln können Sie ebenfalls einen USB-Hub mit eigener Stromversorgung, USB-Over-Ethernet-Extender oder USB-Over-Fiber-Extender benutzen, wenn Sie ein wirklich langes USB-Kabel benötigen.
Tipp: USB-Ladegeräte im Vergleich: Darauf kommt es an