Wir erklären USB Typ-C, USB 3.1, USB 3.2 sowie USB4 und USB4 V2

Der Universal Serial Bus Port ist wahrscheinlich der am häufigsten benutzte und leicht erkennbare PC-Konnektivitätsstandard an moderner Hardware. Der rechteckige Anschluss und seine verschiedenen Datenübertragungsstandards sind universell. Allerdings haben sich die Dinge mit der Einführung von USB Typ-C geändert, das zunehmend einfach als Typ-C, USB-C oder USB-C bezeichnet wird. In diesem Blogbeitrag erfahren Sie alles rund um USB-C-Anschlüsse, -Standards und -Protokolle. Betrachten Sie dies als Ihren ultimativen USB-C-Guide.

Der ultimative USB Typ-C-Guide

Der kleinere, umkehrbare, ovale USB Typ-C-Stecker ist auf dem besten Weg, sich zum Standard für kommerzielle und Industrie-Computer zu entwickeln. Somit wird der Traum von einem universellen Anschlussstandard zumindest teilweise Wirklichkeit. Doch wie bei jeder technischen Veränderung gibt es auch beim USB-C viel Raum für Verwirrung.

Die unterschiedlichen Datenübertragungsraten von USB 3.0, USB 3.1, USB 3.2 und jetzt USB4 und USB4 Version 2 tragen nicht gerade zur Klarheit bei. Was ist USB-C? Inwiefern ist er besser als seine Vorgänger, Typ-A und Typ-B? Wie hoch ist die Geschwindigkeit des USB-C und was bedeuten all diese Zahlen?

Sehen Sie sich unser Tech Edge-Video zu diesem Thema an oder lesen Sie weiter. Bitte beachten Sie, dass der folgende Text Informationen über einige Aktualisierungen der Norm enthält, die nach der Erstellung dieses Videos vorgenommen wurden.

Was ist USB-A?

Die gebräuchlichste und bekannteste Form des USB-Steckers ist der USB-A, der wiederum auch USB A oder USB Typ-A geschrieben wird. Dieser rechteckige Anschluss wird derzeit bei den meisten Computersystemen und Peripheriegeräten verwendet. (Das ändert sich jedoch schnell und USB Typ-C wird immer häufiger verwendet).

USB Typ-A wird auch bei vielen anderen Geräten verwendet, darunter auch bei den Mini-A- und Micro-A-Varianten (siehe Abbildung oben). Die Mitte der 90er Jahre aufkommenden Standard-USB-A-Stecker haben eine deutliche Ober- und Unterseite. Daher müssen sie richtig herum ausgerichtet werden, um eingesteckt werden zu können.

Was ist USB-B?

Der eher quadratisch geformte USB Typ-B ist weniger verbreitet. Jedoch ist er elektrisch identisch zu den USB-A-Steckern. Hingegen werden USB-Typ-B-Stecker häufig an Druckern genutzt. Daneben sind sie an einigen Bildschirmen und USB-Hubs zu finden.
Mini-B und Micro-B-Stecker sind wie ihre Typ-A-Gegenstücke an einer großen Bandbreite von Elektronik zu finden. Das reicht von Tablets und tragbaren GPS-Geräten bis hin zu Mobiltelefonen.

Was ist USB-C?

Typ-C bezieht sich auf die physische Form des neuesten USB-Steckers. Der USB-C-Stecker ist nicht zu verwechseln mit den Standards USB 3.1, USB 3.2 oder USB4.

Der USB-C-Stecker ist kleiner als Typ-A- und Typ-B-Stecker. Er ist oval, symmetrisch und umkehrbar. Das bedeutet, dass es keine „falsche Art“ gibt, ihn einzustecken. Somit entfällt eine der häufigsten Beschwerden zu USB-A. Dieser neueste USB-Stecker soll die anderen bestehenden USB-Formfaktoren ersetzen und eine zukunftssichere, voll funktionsfähige Option für Hardware-Designer darstellen, auf die sie sich standardisieren können.

USB-C-Anschlüsse werden bei mobilen Geräten und Verbraucherhardware immer häufiger eingesetzt. Auf der anderen Seite beginnt der Industrie-PC-Markt (IPC) gerade erst mit der Integration von USB-C-Ports in die neueste Generation kommerzieller Geräte.

USB: Form vs. Leistung

Es ist wichtig, zwischen einer bestimmten USB-Anschlussform oder einem Formfaktor (wie Typ-A oder Typ-C) sowie den über diesen Anschluss verfügbaren Datenübertragungsraten und der Stromversorgung zu unterscheiden. Die Standards der verschiedenen Generationen, die die Leistung des USB-Anschlusses bestimmen, werden stattdessen als numerischer Wert ausgedrückt, wie USB 2.0, USB 3.1, USB 3.2, USB4 und USB4 v2.

Alles begann 1996 mit der Einführung von USB 1.0 mit einer maximalen Datenübertragungsrate von 12 Mbps (Megabit pro Sekunde). USB 2.0 erreichte eine maximale Geschwindigkeit von 480 Mbps. Nach diesen Veröffentlichungen folgten Versionen mit immer komplexeren Zahlen und Funktionen.

Das hat zu einer Menge berechtigter Fragen von Benutzer:innen geführt, darunter folgende:

Was ist der Unterschied zwischen USB 3.2 Gen 1 und Gen 2 und USB 3.2 Gen 2×2?
Was ist mit USB4 und USB4 Version 2? Sind das immer noch die Namenskonventionen?

Richtlinien zum Sprachgebrauch zur USB-Datenleistung

Das USB Implementers Forum (USB-IF) ist die Gruppe, die die Entwicklung von USB-Standards überwacht. Sie hat zur Vereinfachung einiger Namenskonventionen Richtlinien zum Sprachgebrauch zur USB-Datenleistung erstellt. Wir hoffen, dass dieses neue Dokument dazu beiträgt, dass eine einheitliche Kommunikation und Terminologie auf allen USB-Inhalten zur Norm wird – einschließlich Produktverpackungen, Marketingmaterialien und Werbung. Dies ist jedoch ein sich entwickelnder Prozess, der einige Zeit in Anspruch nehmen wird. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, was die Zahlen in diesem Dokument tatsächlich bedeuten.

Eine Aufschlüsselung der USB-Datenübertragungsraten

• USB 5 Gbit/s: Der Name der Spezifikation lautet USB 3.2 Gen 1. Früher wurde sie USB 3.0 genannt. USB 3.0 bietet eine Übertragungsrate von 5 Gbit/s, was etwa zehnmal schneller ist als der USB 2.0-Standard.
• USB 10 Gbit/s: Der Name der Spezifikation lautet USB 3.2 Gen 2 (veröffentlicht im Juli 2013) und wurde früher USB 3.1 genannt. Sie bietet eine Übertragungsrate von 10 Gbit/s über die bestehenden USB-A- und USB-C-Anschlüsse.
• USB 20 Gbit/s: Die Spezifikation heißt USB 3.2 Gen 2×2 (veröffentlicht im September 2017) und ist nur für USB-Typ-C-Stecker mit Zwei-Lane-Betrieb verfügbar. Sie bietet Übertragungsgeschwindigkeiten von 20 Gbit/s.
• USB 40 Gbit/s: Der Name der Spezifikation ist USB4 (veröffentlicht im März 2019). Sie nutzt das Thunderbolt-3-Protokoll und bietet Übertragungsgeschwindigkeiten von 40 Gbit/s. (Beachten Sie, dass der korrekte Name der Spezifikation USB4 ist, wie von den USB-Entwicklern definiert. Sie wird manchmal als USB 4 mit einem Leerzeichen angegeben).
• USB 80 Gbit/s: Der Name der Spezifikation ist USB4 Version 2.0 (veröffentlicht im Oktober 2022). Diese aktualisierte Spezifikation erweitert die USB4-Geschwindigkeit und die Leistung des Datenprotokolls. Sie ermöglicht es den Herstellern, Produkte zu entwickeln, die Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 80 Gbit/s liefern können. Sie kann jedoch noch höher gehen, wenn sie asymmetrisch konfiguriert wird: bis zu 120 Gbit/s in einer Richtung und 40 Gbit/s in der entgegengesetzten Richtung. Dieser Standard ist auch vollständig kompatibel mit dem DisplayPort 2.1.

Sehen Sie sich unser Tech Edge-Video über USB-Generationen an. Dort stellen wir die Unterschiede zwischen USB 3.1 und 3.2 sowie USB 3.2 Gen 1 und Gen 2 dar.

USB C in der EU

Der USB Typ-C-Ladeanschluss ist in der EU ab 2024 vorgeschrieben. Dieses neue Gesetz ist Teil eines umfassenderen Bestrebens der EU, Produkte nachhaltiger zu gestalten. Der Elektroschrott soll reduziert und das Leben der Verbraucher:innen erleichtert werden. Die erste Stufe gilt für kleine Elektronikgeräte wie Handys, Digitalkameras, Tablets und mehr. Für mittelgroße Elektronikgeräte wie Laptops gilt eine Frist bis 2026 für die Einführung von USB-C zum Aufladen.

USB-C und Apple™

Um die oben genannten EU-Vorschriften zu erfüllen, kündigte Apple im September 2023 an, dass das iPhone 15 nun über einen USB-C-Anschluss aufgeladen wird. Dieser ersetzt den firmeneigenen Lightning-Anschluss, der elf Jahre lang für das Aufladen von iPhones verwendet wurde. Das bedeutet, dass alle Apple-Geräte wie iPhones, iPads und Macs das gleiche Ladegerät und Kabel mit fast jedem anderen modernen elektronischen Gerät teilen werden.

In der Pressemitteilung von Apple heißt es, dass die iPhone 15 Pro Modelle den USB 3 Standard nutzen werden, um eine Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu 10 Gigabit pro Sekunde zu erreichen. Dies ist jedoch nur mit dem optionalen USB-3-Kabel möglich. Sie werden diese Geschwindigkeit nicht standardmäßig erhalten, da Apple ein USB 2.0-Kabel mit USB-C-Anschlüssen ausliefert.

USB A – optische Unterschiede

Die Unterschiede bei den Übertragungsgeschwindigkeiten zu verstehen, ist sehr wichtig, wenn Sie Geräte über USB anschließen wollen. Da die Geschwindigkeitsunterschiede zwischen den Generationen 2 und 3 so groß sind, kennzeichnen einige Hersteller schnellere USB-A-Ports mit blauen Einsätzen. Dies ist besonders dann der Fall, wenn sie auf demselben Gerät vorhanden sind wie beispielsweise bei der HX300-Serie.

Diese Computer von OnLogic bieten sowohl USB 2.0 (schwarze Anschlüsse) als auch USB 3.2 (blaue Anschlüsse)

Alternativ wird das USB-SuperSpeed-Logo oder die Abkürzung „SS“ verwendet, um USB 3.2-Anschlüsse zu kennzeichnen. Dies erfolgt insbesondere dann, wenn alle USB-Anschlüsse eines bestimmten Geräts USB 3.2-Anschlüsse sind wie beim CL100.

Sie sollten jedoch beachten, dass die Datenübertragungsraten von USB4 und USB4 Version 2 und sogar USB 3.2 Gen 2 und Gen 2×2 zwar beeindruckend sind. Allerdings sind viele Geräte noch nicht in der Lage, mit diesen Geschwindigkeiten zu lesen oder zu schreiben. Die tatsächlichen Geschwindigkeiten hängen vom Host- und Zielgerät ab, wobei auf die niedrigste Geschwindigkeit zurückgegriffen wird. Auch die Fähigkeiten des verwendeten USB-Kabels spielen eine Rolle.

Die Kompatibilität und Leistungsfähigkeit von USB-Kabeln

Nun noch eine letzte zu berücksichtigende Variable, wenn man versucht, das volle Potenzial der USB 3.2- oder USB4-Übertragungsraten sowie der Leistungsabgabe auszunutzen: Das USB-Kabel. Alle drei Teile der Gleichung müssen mit der gewünschten Übertragungs- und/oder Ladegeschwindigkeit kompatibel sein. Dazu gehören auch die Quelle, beispielsweise Ihr Computer, das USB-Kabel und das Zielgerät wie eine Festplatte oder ein anderes System.
Bei der Verwendung von Produkten mit unterschiedlichen USB-Fähigkeiten enden die Datenübertragungsgeschwindigkeit und die Wechselmöglichkeiten bei der höchsten Fähigkeit der leistungsschwächsten der drei Komponenten.

Kabel mit mehr Drähten bieten mehr Funktionen

Die zusätzlichen Drähte in USB 3.2-Kabeln ermöglichen eine extrem schnelle Datenübertragung sowie eine drastische Steigerung der Ausgangsleistung. Außerdem bieten sie zusätzliche Funktionen. So können die neueren USB-Verbindungsstandards beispielsweise auch DisplayPort-Funktionen bereitstellen, sofern die Hardware und das Kabel kompatibel sind.

Das ermöglicht eine 4K-Videoausgabe, Datentransfer, Stromabgabe und sogar die Stromaufnahme über ein einziges Kabel.

Die Leistungsfähigkeiten von USB

Die Stromversorgungsmöglichkeiten von USB werden in einer weiteren, separaten Spezifikation definiert – der USB-Power-Delivery-Spezifikation (USB-PD). Diese ist völlig unabhängig von der USB-Generation und dem Anschlusstyp.

Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Artikels befindet sich USB-PD in der Version 3.1 und kann bis zu 240 W Leistung über kompatible USB-C-Kabel (mehr dazu weiter unten) und bis zu 100 W über USB-A liefern. Technisch gesehen kann USB-PD Version 3.1 auf USB 2.0-, USB 3.X- und USB4-Anschlüsse angewendet werden.

Hier eine Übersicht über die für USB verfügbaren Leistungsmerkmale:

• erhöhte Ausgangsleistung von bis zu 240 W
  • Jetzt kann ein vollwertiges USB-C-Kabel Desktop-Computer, Laptops, Dockingstationen, Gaming-PCs und mehr mit Strom versorgen.
• Das Produkt mit der Stromversorgung (Host oder Peripheriegerät) kann diese übernehmen (Die Stromrichtung ist nicht festgelegt.). Ein Beispiel:
  • Ein Monitor, der an die Steckdose angeschlossen ist, kann einen Laptop mit Strom versorgen oder aufladen, während das Display weiterläuft.
  • USB-Netzteile oder -Ladegeräte können über einen der USB-C-Anschlüsse eines Laptops mit Strom versorgt werden.

Diese aktualisierte Stromversorgungsspezifikation ist ein großer Fortschritt gegenüber früheren Versionen und hat ein enormes Potenzial zur Vereinheitlichung von Daten- und Stromversorgungsstandards für viele verschiedene elektronische Geräte.

USB-Fähigkeiten – praktisch für Sie, aber auch für Bösewichte

Diese Stromversorgungsmöglichkeiten haben einen riesigen Verbrauchermarkt für kleine elektronische Geräte geschaffen, die über einen USB-Anschluss mit Strom versorgt werden. USB-A- und USB-C-Anschlüsse tauchen an immer mehr Orten auf und erleichtern das Aufladen – an öffentlichen Ladestationen, in Flugzeugsitzen, im Auto, an der Wand – einfach überall, wo es möglich ist.

Doch auch wenn es noch so praktisch ist, sollten Sie ein wenig Vorsicht walten lassen. Im April 2023 twitterte das FBI-Büro in Denver, Colorado, die Warnung, keine öffentlichen USB-Anschlüsse zu verwenden. Die Bezeichnung für diese Art des Cyberdiebstahls lautet „Juice Jacking“.

„Vermeiden Sie die Nutzung kostenloser Ladestationen in Flughäfen, Hotels oder Einkaufszentren. Cyberkriminelle haben Wege gefunden, öffentliche USB-Anschlüsse zu nutzen, um Malware und Überwachungssoftware auf Geräte aufzuspielen. Nehmen Sie Ihr eigenes Ladegerät und USB-Kabel mit und nutzen Sie stattdessen eine Steckdose.“

@FBIDenver

Juice Jacking

Wie bereits erwähnt, besteht eine der besten Eigenschaften von USB darin, dass Sie Ihr Gerät über einen einzigen Anschluss und ein einziges Kabel mit Strom versorgen und Daten in beide Richtungen übertragen können. Diese Fähigkeit, sowohl Strom als auch Daten in beide Richtungen zu übertragen, ist jedoch ein Risiko beim Juice Jacking.

Wenn Sie Ihr Handy über einen USB-Anschluss mit Ihrem Computer verbinden, erscheint Ihr Handy als externes Gerät für Ihren Computer. So können Sie Dateien hin- und herschieben. Das Gleiche kann passieren, wenn Sie Ihr Mobiltelefon an einen öffentlichen USB-Anschluss anschließen.

Dieses angeschlossene Gerät ermöglicht es einer Ihnen unbekannten Person, auf Ihre persönlichen Daten zuzugreifen. Böswillige Akteure könnten nun Zugriff auf alle Ihre privaten Daten haben. Darüber hinaus können sie Dateien (wie Malware) auf Ihr Smartphone übertragen.

Wie können Sie Juice Jacking verhindern?

Hier finden Sie hier einige zusätzliche Tipps, wie Sie sich vor Juice Jacking schützen können:

• Nehmen Sie Ihr eigenes Ladekabel und einen Adapter für die Verwendung mit einer Wechselstromsteckdose mit.
• Nehmen Sie einen externen Akku mit.
• Wenn nach dem Anschließen an einen USB-Anschluss die Aufforderung „Daten freigeben“, „diesem Computer vertrauen“ oder „nur laden“erscheint, wählen Sie immer „nur laden“.
• Investieren Sie in zusätzliche Technologie von einem vertrauenswürdigen Anbieter, z. B. in ein reines Ladekabel (bei dem die Datenleitungen entfernt wurden) oder einen Datenblocker, der manchmal auch als USB-Kondom bezeichnet wird.

Was ist ein USB-Datenblocker?

Ein USB-Datenblocker ist ein Adapter, der wie eine Hülle aussieht, in die Sie Ihren USB-Stecker stecken. Der Datenblocker (oder das USB-Kondom) blockiert physisch die Datenkabelverbindungen. Dadurch kann Ihr Gerät zwar weiterhin Strom empfangen, aber keine Daten übertragen.

USB und Industrie-Computer

Obwohl die Begriffe USB Typ-C und USB 3.2 manchmal synonym verwendet werden, sind sie nicht ein und dasselbe. Sowohl USB-Typ-A- als auch USB-Typ-C-Stecker werden verwendet, um Verbindungen mit 5 Gbit/s und 10 Gbit/s (USB 3.2 Gen 1 und Gen 2) zu ermöglichen. USB-Typ-C wird auch verwendet, um Verbindungen mit 20 Gbit/s (USB 3.2 Gen 2×2), 40 Gbit/s (USB4) und 80 Gbit/s (USB4 V2) zu ermöglichen.

Wir gehen davon aus, dass die meisten Industrie-Computer auf absehbare Zeit sowohl mit USB-Typ-A- als auch mit USB-Typ-C-Anschlüssen ausgestattet sein werden und mehrere Datenübertragungsgeschwindigkeiten und Leistungsstufen unterstützen. Es liegt an den Herstellern, die USB-Anschlüsse in Zukunft angemessen zu kennzeichnen, um Verwechslungen zu vermeiden.

Fazit: Was Sie über USB-C und USB 3.1, USB 3.2 sowie USB4 und USB4 v2 wissen müssen

Die Einführung des USB-C-Steckers und die Weiterentwicklung der Datenverarbeitungs- und Ladestandards von USB bieten einige sehr spannende Möglichkeiten für die heutigen Computer. Allerdings haben sie auch für einige Verwirrung gesorgt. Hier sind die wichtigsten Erkenntnisse:

• USB-C ist NICHT dasselbe wie USB 3.2 oder USB4
  • USB-C beschreibt NUR den physischen Anschluss
  • USB 3.2 und USB4 beschreiben nur die Fähigkeiten des Anschlusses
• Ein Typ-C-Anschluss bedeutet nicht automatisch, dass ein USB-Anschluss eine Datenübertragungsgeschwindigkeit von 10 GBit/s oder mehr unterstützt.
• Der Begriff „USB 3.1“ oder „USB 3.2“ kann verwendet werden, um Anschlüsse zu beschreiben, die entweder eine Datenübertragung mit 5 Gbit/s (USB 3.2 Gen 1) oder 10 Gbit/s (USB 3.2 Gen 2) unterstützen.
• Die entsprechenden Kabel und kompatible Hardware sind erforderlich, um die Datenübertragungsgeschwindigkeiten, die Stromversorgung und zusätzliche Funktionen (wie 4k-Video) zu maximieren.
• USB 3.2 und USB4 sind vollständig abwärtskompatibel mit den Vorgängerversionen, aber USB-C ist aufgrund des neuen Formfaktors des Anschlusses nicht unbedingt abwärtskompatibel, obgleich Adapter leicht erhältlich sind.

Wir stimmen Ihnen völlig zu, dass dies verwirrend ist! Haben Sie weitere Fragen? Oder möchten Sie mit unseren Lösungsspezialist:innen über ein kommendes Projekt sprechen, das einige der hier dargestellten USB-Standards umfasst? Wenden Sie sich gerne an uns.

Dieser Blogbeitrag wurde ursprünglich am 21. Juli 2020 veröffentlicht. Er wurde am 13. September 2023 inhaltlich aktualisiert.