Die USB4 Spezifikation

Wodurch zeichnet sich die USB4 Technologie aus?

Smarte Verwandtschaft mit Thunderbolt™ 3

Die USB4 Spezifikation wurde im Herbst 2019 veröffentlicht und ist der Nachfolger von USB 3.2 sowie Thunderbolt™ 3. Damit USB4 von Thunderbolt™ 3 Eigenschaften profitieren kann und mit Thunderbolt 3 (-Geräten) kompatibel ist, stellte Intel 2019 die Thunderbolt™ Spezifikation dem USB-IF (USB Implementers Forum) zur Verfügung. Die bisher Thunderbolt-spezifische Fähigkeit, diverse andere Protokolle wie z.B. DisplayPort, PCI Express oder auch Host-zu-Host-Übertragungen zu unterstützen, hat USB4 von Thunderbolt™ geerbt, was einen der großen Vorteile gegenüber USB 3.2 darstellt. Die unterschiedlichen Daten werden dabei „getunnelt“, das heißt, sie werden paketweise über dieselbe Datenleitung übertragen.

Ein USB4 Konnektor in 3D-Ansicht

Unterschiede zu Thunderbolt™ 3

USB4 arbeitet, wie seine Vorgänger, weiterhin mit der USB-eigenen Hub-Struktur, hat also das Daisy-Chaining nicht von Thunderbolt™ übernommen. Im Gegensatz zu Thunderbolt™ kann USB4 von den Hardware-Herstellern lizenzfrei genutzt werden, weswegen USB4 Geräte vergleichsweise preisgünstiger sind. USB4 unterstützt den neuen DisplayPort 2.0 Alt Mode, der Monitorauflösungen bis zu 8K 60 Hz und HDR10 ermöglicht.

Intelligente Ressourcen-Zuteilung für Datenströme

Ein großer Vorteil von USB4 ist die effiziente, intelligente Teilung der Bandbreite. Bisher wurde die Bandbreite je zur Hälfte auf zwei Lanes (= Datenströme) aufgeteilt, das heißt je 50 % der Bandbreite pro Lane. Jetzt werden die Datenströme mit einem viel höheren Verdichtungsgrad (= Granularität) verteilt. Wenn Daten und Videos zeitgleich übertragen werden, ist USB4 in der Lage, je nach Anforderung effizient Ressourcen zuzuweisen. Das bedeutet ein optimiertes Funktionieren der Datenströme, denn die Daten werden je nach Bedarf intelligent verdichtet, zusammengefasst oder aggregiert.

Doppelte Datenrate möglich

Eine weitere von Thunderbolt™ 3 geerbte Eigenschaft ermöglicht im idealen Fall die Verdopplung der bisherigen Bandbreite. Jetzt ist eine Datentransferrate von maximal 40 Gbps erreichbar, vorausgesetzt alle beteiligten Geräte und Kabel bzw. Adapter unterstützen die USB4 Gen 3x2 Spezifikation. Folgende maximale Datenraten gelten:

  • USB4 Gen 2x1 = 10 Gbps
  • USB4 Gen 2x2 = 20 Gbps
  • USB4 Gen 3x2 = 40 Gbps

Hot Plugging und Stromversorgung

Peripheriegeräte können angeschlossen, konfiguriert, verwendet und getrennt werden, während sich Host und weitere Peripheriegeräte im Betrieb befinden. Die Spezifikation USB Power Delivery (USB PD) zum Laden auch großer Geräte, wie z. B. Notebooks, wurde bisher nur von einigen USB Type-C™ Ports unterstützt. Bei USB4 wird USB PD mit bis zu 100 Watt (5 A / 20 V) mit „Standard Power Range“ unterstützt, bzw. bis zu 240 W (5 A / 48 V) mit „Extended Power Range“. Jetzt kann Strom zum Laden oder Betrieb des Akkus zwischen Host und Peripheriegeräten in beide Richtungen übertragen werden.

Bewährtes Design

Die Konstruktionsweise bleibt physikalisch wie bisher, was nicht zuletzt den Verbraucher freuen dürfte. USB4 Kabel, Stecker und Buchsen sind genau so konzipiert und haben dasselbe Aussehen wie bei USB Type-C™, auch wenn die zugrundeliegende Technologie erweitert wurde.

USB4 - Eigenschaften auf einen Blick

  • Unterstützung verschiedener Daten- und Anzeigeprotokolle (inkl. DisplayPort und PCIe)
  • Intelligent geteilte Nutzung der Gesamt-Bandbreite je nach Transferbedarf durch Tunneln der Daten - Zuweisung von Ressourcen je nach Anforderung = u.a. bessere Videoleistung
  • Betrieb über zweispurige Kabel mit Datenrate bis zu 40 Gbps (bei Verwendung zertifizierter 40 Gbps Kabel)
  • Zu USB 3.2, USB 2.0, Thunderbolt™ 3 abwärtskompatibel
  • USB Type-C™ Konnektor standardmäßig verwendet

Maximale Datentransferraten USB Versionen

Version Lanes Datenrate
USB 3.2 Gen 1 1 5 Gbps
USB 3.2 Gen 2 1 10 Gbps
USB 3.2 Gen 1x2 2 10 Gbps
USB 3.2 Gen 2x2 2 20 Gbps
USB4 Gen 2x1 1 10 Gbps
USB4 Gen 2x2 2 20 Gbps
USB4 Gen 3x2 2 40 Gbps

Nachtrag: Ist nun jedes USB4 Gerät mit Thunderbolt™ 3 kompatibel?

Die Hersteller können die Thunderbolt™ 3 Unterstützung in die USB4 Spezifikation implementieren, sind jedoch nicht dazu verpflichtet – lediglich bei USB4 Hubs muss die Kompatibilität gegeben sein. So kann es sein, dass ein USB4-fähiges Gerät am Ende nicht mit Thunderbolt™ 3 kompatibel ist. Für den Verbraucher und Käufer bedeutet das, dass er einen genauen und gründlichen Blick auf die Spezifikationen des jeweiligen Gerätes werfen sollte, bevor er es kauft – sofern er Wert auf die Thunderbolt™ 3 Kompatibilität legt.

Tipp: Produktvorstellung USB4 Externes Gehäuse von Delock

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