USB - Universal Serial Bus
Ein Stecker für alles – von USB 1.0 bis USB4
USB - Universal Serial Bus
Der Standard für Verbindungen – entwickelt von USB-IF (USB Implementers Forum)
Was ist USB?
USB (Universal Serial Bus) ist ein Standard für Verbindungen zwischen Computern und Peripheriegeräten. Er wurde Mitte der 1990er Jahre entwickelt, um die Vielzahl verschiedener Schnittstellen zu vereinheitlichen.
Vorteile
- Hot-Plug-fähig (Geräte können im Betrieb angeschlossen werden)
- Stromversorgung über das Kabel
- Einheitlicher Stecker für viele Geräte
- Abwärtskompatibel
Technische Basis
- 4-adriges Kabel (VBUS, D+, D-, GND)
- Master-Slave-Architektur (Host-Gerät)
- Differentielle Datenübertragung
- Paketorientiertes Protokoll
Übertragungszeit-Rechner
Ergebnisse
Übertragungszeit
0.02 s
In MB/s
60 MB/s
Formatierte Zeit
0.02 Sekunden
7. Typische Anwendungen
Schnellübersicht
- Maus/Tastatur: USB 1.1 / 2.0
- USB-Stick: USB 3.0 / 3.1
- Externe SSD: USB 3.2 / USB4
- Monitor: USB-C mit Alternate Mode
- Laptop laden: USB-C PD (60W-100W)
Wichtige Hinweise
- Verwirrende Namen: USB 3.0, 3.1 und 3.2 wurden mehrfach umbenannt (z.B. USB 3.2 Gen 1 = USB 3.0)
- Kabelqualität zählt: Nicht alle USB-C-Kabel unterstützen volle Geschwindigkeit oder Power Delivery
- eMarker-Chips: Für 5A und 40 Gbit/s benötigen Kabel einen eMarker-Chip
- Abwärtskompatibel: USB 3.0 Geräte funktionieren an USB 2.0 Ports (aber langsamer)
Low Speed
Hi-Speed
SuperSpeed
SuperSpeed+
1. USB-Versionen im Überblick
| Version | Name | Max. Geschwindigkeit | Einführung | Besonderheit |
|---|---|---|---|---|
| USB 1.0 | Low Speed | 1,5 Mbit/s | 1996 | Erste Version |
| USB 1.1 | Full Speed | 12 Mbit/s | 1998 | Verbesserte Stabilität |
| USB 2.0 | Hi-Speed | 480 Mbit/s | 2000 | Weiteste Verbreitung |
| USB 3.0 | SuperSpeed | 5 Gbit/s | 2008 | Blaue Innenzunge |
| USB 3.1 | SuperSpeed+ | 10 Gbit/s | 2013 | Doppelte Geschwindigkeit |
| USB 3.2 | SuperSpeed+ 2x2 | 20 Gbit/s | 2017 | Zwei Spuren |
| USB4 | USB4 | 40 Gbit/s | 2019 | Basierend auf Thunderbolt 3 |
| USB4 2.0 | USB4 2.0 | 80 Gbit/s | 2022 | Doppelte Bandbreite |
USB 1.x
USB 2.0
USB 3.x
USB4
USB-C
2. USB-Steckertypen
USB-A
Der klassische rechteckige Stecker. An Hosts (Computer, Ladegeräte).
USB-B
Quadratischer Stecker für Drucker, Scanner und ältere Geräte.
Mini-USB
Ältere Stecker für Kameras, MP3-Player (heute selten).
Micro-USB
Standard für Android-Smartphones (vor USB-C).
USB-C
Der moderne Standard – reversibel, unterstützt Power Delivery und DisplayPort.
Lightning
Apple-eigener Stecker (nicht USB-Standard).
3. USB-C – Der Alleskönner
Eigenschaften von USB-C
- Reversibel – Stecker kann beliebig eingesteckt werden
- Kompakt – Nur 8,4 mm × 2,6 mm groß
- 24 Pins – Für viele Funktionen
- Alternate Modes – DisplayPort, HDMI, Thunderbolt
- Power Delivery – Bis 240 Watt
- Höhere Geschwindigkeit – Bis 40 Gbit/s (USB4)
Alternate Modes
USB-C kann andere Protokolle über die gleiche Verbindung transportieren:
- DisplayPort – Videoübertragung
- HDMI – Über Adapter
- Thunderbolt 3/4 – 40 Gbit/s, PCIe, DisplayPort
- MHL – Mobile High-Definition Link
4. USB Power Delivery (PD)
USB Power Delivery ermöglicht höhere Ladeleistungen über USB-Kabel. Die Stromstärke und Spannung werden dynamisch verhandelt.
| Profil | Spannung | Strom | Leistung | Typische Anwendung |
|---|---|---|---|---|
| USB 2.0 | 5 V | 0,5 A | 2,5 W | Maus, Tastatur |
| USB 3.0 | 5 V | 0,9 A | 4,5 W | Externe Festplatten |
| USB BC 1.2 | 5 V | 1,5 A | 7,5 W | Ältere Smartphones |
| USB PD 1.0 | 5/9/12/20 V | 3 A | 60 W | Tablets, Ultrabooks |
| USB PD 3.0 | 5/9/15/20 V | 3 A | 60 W | Laptops |
| USB PD 3.0 PPS | 5/9/15/20 V | 5 A | 100 W | Leistungsstarke Laptops |
| USB PD 3.1 | 28/36/48 V | 5 A | 240 W | Gaming-Laptops, Monitore |
Wichtig zu wissen
Für volle Power Delivery Unterstützung benötigen Sie:
- Ein USB-C zu USB-C Kabel mit eMarker-Chip
- Ein kompatibles Ladegerät (z.B. 65W, 100W)
- Ein Gerät, das PD unterstützt
5. USB vs. Thunderbolt
| Eigenschaft | USB 3.2 | USB4 | Thunderbolt 3 | Thunderbolt 4 |
|---|---|---|---|---|
| Max. Geschwindigkeit | 20 Gbit/s | 40 Gbit/s | 40 Gbit/s | 40 Gbit/s |
| Stecker | USB-C | USB-C | USB-C | USB-C |
| PCIe-Durchsatz | - | optional | 22 Gbit/s | 32 Gbit/s |
| DisplayPort | optional | optional | ja | ja |
| Daisy-Chaining | nein | optional | ja (6 Geräte) | ja (6 Geräte) |
| Minimale Anforderungen | - | - | - | strenger |
Hinweis: USB4 basiert auf Thunderbolt 3 und ist abwärtskompatibel. Thunderbolt 4 ist eine Erweiterung mit strengeren Mindestanforderungen.