USB4
Die USB Version 4 basiert auf dem Thunderbolt-Standard und wird offiziell „USB4“ ohne Leerzeichen, nicht „USB 4“ mit Leerzeichen, genannt. USB4 ist demnach Thunderbolt, dass um bestehende USB-Leistungsmerkmale ergänzt wurde.
USB4 ist somit eher eine Weiterentwicklung von Thunderbolt mit der USB-typischen Hub-Technik. Dadurch können sich mehrere Geräte an einem Host anbinden lassen. Thunderbolt selbst beherrscht nur eine Kette von hintereinander geschalteten Geräten.
Das bedeutet, dass bestehende USB-Geräte an USB4-Host-Controllern nur mit einer Umwandlung ins Thunderbolt-Protokoll betrieben werden können. Nur dadurch sind Thunderbolt-3- und USB-3-Geräte kompatibel zu USB4.
USB4-Geschwindigkeit
Die Geschwindigkeit liegt Dank Thunderbolt bei 40 GBit/s, was als USB4 Gen 3x2 bezeichnet wird.
Um Kompatibilität zu USB Version 3 herzustellen ist der kleinste gemeinsamen Nenner USB 3.2 Gen 2x2 (10 GBit/s).
Für langsamere Geräte wir in die 5-GBit/s-Stufe geschaltet. Dieser technische Fallback ist notwendig, falls ein USB-Kabel zu schlecht für 10 GBit/s ist.
Für eine USB4-Angabe reicht es aus, wenn mindestens die Gen-2-Geschwindigkeitsstufe von 10 GBit/s unterstützt wird. Relevant ist mit welcher USB-Revision der Anschluss getestet wurde und nicht welche maximale Geschwindigkeitsstufe ein Port hat.
Stromversorgung über USB4
Die USB4-Spezifikation verweist auf die Spezifikation zu USB-PD (Power Delivery).
Warum USB4?
Die Spezifikation für USB Version 3 hatte die Möglichkeit eingeführt, Stromversorgung, Datenübertragung und die Übermittlung von Videosignalen an Displays über ein Kabel zu realisieren. Die einzelnen Lösungen waren aber nicht vernünftig umgesetzt. In USB4 respektive Thunderbolt ist das viel besser umgesetzt. Die Trennung der Datenströme erfolgt hier nicht mehr fest, sondern dynamisch. Wird ein Monitor verwendet, der 8 GBit/s für seine Videobandbreite nutzt, dann sollen die restlichen 32 GBit/s für andere Zwecke zur Verfügung stehen.
USB4-Hub
Bei USB4-Hubs sind wesentlich komplexere Strukturen als bislang nötig. Ein Hub muss eingehende Pakete entgegen nehmen und deren Daten an separate Bausteine wie einen USB-Hub oder einen PCIe-Switch weitergeben.
USB4-Hubs müssen in der Lage sein, sowohl Geräte nach dem USB4-Standard als auch nach USB 3 und ältere Geräte zu bedienen. In der größten Ausbaustufe besteht ein USB4-Hub aus einem Device Router, einem Enhanced Superspeed USB Hub, einem PCIe Switch und einem USB-2.0-Hub.
Ein USB4-Hub muss zwingend 20-GBit/s- und 40-GBit/s-Geschwindigkeiten durchleiten, neben einem USB-Hub auch einen PCIe-Switch enthalten und zudem an sämtlichen Ausgängen DisplayPort-Signale weiterreichen können. Das heißt, ein USB4-Hub muss alles was die USB4-Spezifikation hergibt können.
USB4 2.0
- Übertragungsmodus mit 80 GBit/s (brutto) bzw. 8 GByte/s (netto)
- USB-3.2-Daten-Tunneling für mehr als 20 GBit/s
- Alt-Mode mit DisplayPort 2.0
- PCI-Express-Lanes mit Version 5.0
Für den USB4-2.0-Modus eignen sich auch für 40 Gbit/s gedachte USB-C-Passivkabel. Die Datenrate von 80 GBit/s können aber erst neue Controller und neue Endgeräte.
Diese Geschwindigkeit machen aber nur ab sehr schnellen PCIe-4.0-SSDs Sinn.
Übersicht: USB - Universal Serial Bus
- USB - Universal Serial Bus
- USB 2.0 - HighSpeed-USB
- USB 3.0 / 3.1 / 3.2 - SuperSpeed-USB
- USB-Stecker und Steckerbelegung
- USB-C-Stecker
- Stromversorgung mit USB
- USB-PD - USB Power Delivery
- USB-C-Auth - USB-Authentication
Weitere verwandte Themen:
Teilen:
Computertechnik-Fibel
Alles was Sie über Computertechnik wissen müssen.
Die Computertechnik-Fibel ist ein Buch über die Grundlagen der Computertechnik, Prozessortechnik, Halbleiterspeicher, Schnittstellen, Datenspeicher, Laufwerke und wichtige Hardware-Komponenten.
Computertechnik-Fibel
Alles was Sie über Computertechnik wissen müssen.
Die Computertechnik-Fibel ist ein Buch über die Grundlagen der Computertechnik, Prozessortechnik, Halbleiterspeicher, Schnittstellen, Datenspeicher, Laufwerke und wichtige Hardware-Komponenten.
Elektronik-Set Raspberry Pi Edition
Elektronik erleben mit dem Raspberry Pi mit Python und GPIO Zero
- Leichter Einstieg ins Hardware-nahe Programmieren mit Python und GPIO Zero
- Experimentieren und Programmieren ohne Vorkenntnisse
- Sofort Loslegen mit All-in-one-Set