Grundlagenartikel USB4 : Ein Standard, sie alle zu (ver)binden?

Jakob Ginzburg

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Derzeit herrscht beim USB-Anschluss trotz „Standard“ im Namen einige Verwirrung. Vier unterschiedliche Ausführungen von USB 3.2 und zwei Versionen von USB 3.1 gibt es. Hinzu kommen noch unterschiedliche Vorgaben bei den Steckern und unterstützte Spannungen. Mit USB4 soll alles besser und schneller werden. Und auch einheitlicher.








Der neue USB4 -Standard wird drei wesentliche Vorteile gegenüber früheren Versionen von USB bieten:


  • Durch die Verwendung von zweispurigen Kabeln können einige Geräte die Daten mit bis zu 40 Gbps übertragen – also der gleichen Geschwindigkeit von Thunderbolt 3.
  • Apropos Thunderbolt 3: Einige, aber nicht unbedingt alle USB4 -Geräte funktionieren auch mit Thunderbolt 3-Geräten.
  • Werden über den neuen USB4 Anschluss gleichzeitig sowohl Videos als auch Daten übertragen, weist die integrierte Steuereinheit die Bandbreite intelligent zu. Ist an dem USB4 Port also ein 1080p-Monitor angeschlossen und der Video-Stream hat eine geringere Auflösung, wird nur ein Teil der verfügbaren Bandbreite für die Darstellung genutzt. Die restliche Bandbreite steht über den USB-Hub für weitere externe Geräte zur Verfügung.

Zum Beitrag: https://www.igorslab.media/usb4-ein-standard-sie-alle-zu-verbinden/
 

Bumblebee

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Also meine vordringlichste Hoffnung ist, dass mit der Einführung endlich Klarheit(en) einkehren.
Momentan herrscht da viel zu viel "Wildwuchs" mit Bezeichnungen und Geschwindigkeiten.
 

gerTHW84

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Also meine vordringlichste Hoffnung ist, dass mit der Einführung endlich Klarheit(en) einkehren.
Momentan herrscht da viel zu viel "Wildwuchs" mit Bezeichnungen und Geschwindigkeiten.
Klarheit scheint in diesem Fall ein recht dehnbarer Begriff zu sein. Für USB4-Hosts und -Devices sind 20 GBit/s das definierte Minimum (also die Geschwindigkeit, die bereits USB3.2 Gen2x2 liefert) und die Verwendung des USB-C-Steckers ist vorgeschrieben.
Darüber hinaus sind 40 GBit/s (Gen3x2), Thunderbolt 3-Kompatibilität und eine Durchreichmöglichkeit von PCIe-Paketen nur optional, d. h. man muss wieder sehr genau hinschauen, wenn ein Hersteller mit USB4-Kompatibilität wirbt.

Interessant wird auch das Thema USB4-Kabel sein, denn die Medien gehen (bisher) nicht darauf ein. Beispielsweise bei Thunderbolt 3 sind mit passiven (kurzen) Kabel bis zu 20 GBit/s möglich, für 40 GBit/s werden aktive Kabel (mit eingebauten Transceivern) benötigt. (Mit Docks & Co liefert man hier üblicherweise günstige, passive 50cm-Kabel aus.) Die Frage wird nun sein, was die USB4-Spec daraus macht (gemacht hat)? Gibt es nun eine eindeutige Kennzeichnugspflicht, oder darf sich schlicht alles als USB4-Kabel bezeichnen, was 20 GBit/s schafft? :censored:
 
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Bumblebee

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Da legst Du den Finger genau auf die Wunde.
Durch den Anschluss (immer USB-Typ-C) lässt sich auch nicht sagen ob 10, 20 oder 40 Gbps "durchfliessen"
Also mindestens ein USB4-10, USB4-20 bzw. USB4-40 würde ich mir schon wünschen
 

Deridex

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Neben Klarheit bei der Namensgebung würde ich mir auch einen robusteren Steckverbinder als USB-Typ C wünschen. Eine Typ C Buchse scheint zwar eine Menge Steckzyklen auszuhalten, ist jedoch meiner Meinung nach anfälliger für anderweitige mechanische Belastungen als Typ A.
 

Thy

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Guter Punkt. Ich nutze seit einiger Zeit einen USB-C Stecker und habe bemerkt, dass die Verbindung mit der Zeit etwas lummelig wird. Ich weiß nicht, ob es am Stecker oder an der Buchse liegt, aber die Steckverbindung ist nicht so formschlüssig wie bei USB-A.
 

紫 (ゆかり)

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Von der Beständigkeit müsste/sollte die Typ-C Verbindung besser sein als bei Typ-A und gleich zu Micro-USB:

Universal Serial Bus Type-C Cable and Connector Specification [USB-IF; Release 2.0 August2019]
3.8.1.3 Durability or Insertion/Extraction Cycles (EIA 364-09)

The durability rating shall be 10,000 cycles minimum for the USB Type-C connector family. The durability test shall be done at a rate of 500 ± 50 cycles per hour and no physical damage to any part of the connector and cable assembly shall occur.
Universal Serial Bus 3.1 Legacy Connectors and Cable Assemblies Compliance Document [USB-IF; Revision 1.1 April 3, 2018]
Test DescriptionTest ProcedurePerformance Requirement
DurabilityEIA 364-09

The object of this test procedure is to detail a
uniform test method for determining the effects
caused by subjecting a USB 3.1 connector to the
conditioning action of insertion and extraction,
simulating the expected life of the connector.
Durability cycling with a gauge is intended only
to produce mechanical stress. Durability performed
with mating components is intended to produce both mechanical and wear stress.
Standard-A, Standard-B and Powered-B series:
  • Standard Durability Class:1500 cycles
  • High Durability Class: 5000 cycles
Micro Connector Family:
  • 10,000 cycles
Cycle rate of 200 cycles per hour manually or 500 maximum per hour automatically

Test shall be done in sequences defined in EIA 364-1000.01.
 

Bumblebee

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Guter Punkt. Ich nutze seit einiger Zeit einen USB-C Stecker und habe bemerkt, dass die Verbindung mit der Zeit etwas lummelig wird. Ich weiß nicht, ob es am Stecker oder an der Buchse liegt, aber die Steckverbindung ist nicht so formschlüssig wie bei USB-A.
Auch das ist ein relevanter "Einwand".
Zwar ist der C Stecker eigentlich ganz gut aber eben ...
Na ja - wir dürfen doch zumindest wünschen und hoffen 😁
 

Thy

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Die elektrische Verbindung scheint auch noch völlig in Ordnung zu sein, aber mechanisch wackelt der Stecker nun nach geschätzten 1000x raus- und reinstecken (Verbindung Laptop zu Dockingstation), was kein gutes Omen ist. Ich lasse mich mal überraschen, wie lange der noch hält. 🔌
 

Thy

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Laut obiger Testvorschrift sollte er aber mindestens 10000x Ein- und Aussteckvorgänge aushalten müssen.
 

Bumblebee

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Laut obiger Testvorschrift sollte er aber mindestens 10000x Ein- und Aussteckvorgänge aushalten müssen.
Stimmt schon, bloss..

10'000 Vorgänge / 200 manuelle Vorgänge pro Stunde = 50 Stunden
==> NONSTOP??; sicher nicht - also nur mässig aussagekräftig - aber wenigstens noch "natürlich"

10'000 Vorgänge / 500 automatische Vorgänge pro Stunde = 20 Stunden (wohl nonstop)
==> aus leicht verschiedenen Winkeln um den Menschen nachzuahmen??; sicher nicht - also wieder nur mässig aussagekräftig

Die Industrie wird ja wohl auch kaum ein "schlechtes" Resultat suchen ;)
 

Thy

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==> aus leicht verschiedenen Winkeln um den Menschen nachzuahmen??; sicher nicht - also wieder nur mässig aussagekräftig
Und jetzt kommen wir der Sache näher 😁, weswegen ich persönlich die breiteren USB-A-Stecker mit ihren Kanten für PC-Anwendungen mehr mag, als die kleinen rundlichen USB-C-Stecker, die vielleicht schicker aussehen, aber wohl genauso schnell kaputt gehen werden, wie die fummeligen Micro-USB-Stecker, die man bei vielen mobilen Geräten findet (oft tägliches Ein- und Ausstöpseln z. B. zum Aufladen).
 

Deridex

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Die Anzahl der Steckzyklen wird unter genau definierten Bedingen im Testlabor festgestellt. Leider lässt sich der reale Anwender schlecht definieren. Somit haben solche Tests nur bedingt etwas mit dem Praxiseinsatz zu tun.

Um mal kurz zu erklären was ich meinte: Meiner Meinung nach steckt ein USB Typ A Stecker es besser Weg, wenn mal jemand daran aneckt oder seitlicher Zug drauf kommt.
 

Dezor

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Thunderbolt 3 sind mit passiven (kurzen) Kabel bis zu 20 GBit/s möglich, für 40 GBit/s werden aktive Kabel (mit eingebauten Transceivern) benötigt.
Nicht ganz: (geeignete) passive Kabel können bis 50 cm Länge die vollen 40 GBits/s übertragen, bei größeren Strecken wird ein aktives Kabel nötig oder die Bandbreite sinkt.

Mir hat die Namensgebung seit USB 3.1 nicht mehr wirklich gefallen. Andererseits ist es aber auch nicht möglich und auch garnicht erforderlich, dass jedes Gerät jede Möglichkeit abdeckt. Dennoch wäre eine klare Abgrenzung über die Namensgebung wünschenswert.

Kabel werden ziemlich sicher ein Problem werden. Sowohl was die Bandbreite angeht, als auch die zu übertragende elektrische Leistung bei Power Delivery.

Deutlicher fand ich persönlich da die Vorgaben von Thunderbolt 3, was aber wieder andere Nachteile mit sich bringt (teuer, separate Chips, Lizenzen, ...)
 

GenFox

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Mit USB4 soll jedes Gerät dem USB PD Standard entsprechen[...].
USB PD kann theoretisch bis zu 100 Watt bereitstellen, das gilt jedoch nicht für Ladegeräte. Es gibt also keine Garantie dafür, dass ein bestimmter USB4 .0-Anschluss ausreichend Strom liefert, um beispielsweise ein Notebook zu versorgen.
Was will uns der Dichter damit sagen?
 

紫 (ゆかり)

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Was will uns der Dichter damit sagen?
Dass mit USB4 der USB Power Delivery Standard an einem USB-Anschluss erfüllt werden soll:
USB Charger (USB Power Delivery) | USB-IF
USB has evolved from a data interface capable of supplying limited power to a primary provider of power with a data interface. Today many devices charge or get their power from USB ports contained in laptops, cars, aircraft or even wall sockets. USB has become a ubiquitous power socket for many small devices such as cell phones, MP3 players and other hand-held devices. Users need USB to fulfil their requirements not only in terms of data but also to provide power to, or charge, their devices simply, often without the need to load a driver, in order to carry out “traditional” USB functions.

The USB Power Delivery Specification enables the maximum functionality of USB by providing more flexible power delivery along with data over a single cable. Its aim is to operate with and build on the existing USB ecosystem.
USB Type-C® and USB Power Delivery Testing Index | USB-IF

Damit wäre es z.B. möglich einen Monitor an einem USB-Anschluss anzuschließen und in mit Strom zu versorgen - gibt es bereits als kleine Version ASUS Portable Monitore.

ASUS ZenScreen GO MB16AP tragbarer USB-Monitor
Verfügt über eine Hybrid-Signal-Lösung zur Strom- und Videoübertragung und ist mit jedem Notebook kompatibel, das mit einer USB Typ-C- oder Typ-A-Schnittstelle ausgestattet ist
 

BigReval

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Was den Typ-C Stecker angeht: Ich schau schon nimmer drauf was meine Jungs mit den Handys machen. Das da noch die Ladefunktion moch geht ist ein Wunder...

Und wenn ich das ganze FluSi-Geraffel andes mini Steckerli anschließen würde, nun dann hätten wir den nächsten Großbrand hier in Aachen...

Die ganze Unterteilung usw. das ist doch alles Mist! Wenn es EIN Standard sein soll dann müßte viel geändert werden! Lest mal die obigen Posts der Reihe nach, dann fallen sofort einige Sachen bitter auf, so das es von USB 4.00 bis USB 4.99 reicht. Also Nachbessern bitte. Und ach ja wieviel Ampere soll des Steckerli abkönnen, bis es samt Kabel verdampft? lol, setzen 6!
 
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