USB, die Vierte

USB, die Vierte

9. November 2019 - Von Axel Kerber

Der USB-Standard hat eine bewegte Geschichte hinter sich. USB 4 verspricht nun, Licht ins Spezifikations-Chaos zu bringen und vor allem die Nutzung entsprechender Kabel und Geräte entscheidend zu vereinfachen.
Artikel erschienen in IT Magazine 2019/11

Blitz und Donnerkeil

Ab 2011 trat jedoch ein neues System auf den Plan: das von Intel in Kooperation mit Apple konzipierte und mechanisch wie elektrisch auf dem Displayport (DP) aufbauende Thunderbolt (engl. für Donnerkeil oder Blitz). Displayport, eigentlich eine reine AV-Schnittstelle, wurde um einen auf PCI Express basierenden bidirektionalen Datenkanal zu Thunderbolt erweitert. Dieser verwendet aktive Elektronik in seinen Steckverbindern und versteckt so den Physical Layer (das Übertragungsmedium) vor Host und Geräten. Dies sollte später eine eventuelle Umstellung von Kupferkabeln auf optische Kabel besonders vereinfachen. Die ersten beiden Versionen von Thunderbolt verwendeten dann auch folgerichtig einen DP-Stecker, nämlich den von ­Apple vorgestellten Steckverbinder Mini-­­DP. Thunderbolt 3 übernahm dann allerdings den zusammen mit USB 3.1 eingeführten, Steckrichtungs-unabhängigen und noch weiter miniaturisierten USB-Stecker­typ C.

Mit der anfangs etwa doppelten Geschwindigkeit von USB 3.0 war Thunderbolt von Beginn an ein ernstzunehmender Konkurrent zu USB, der zumindest technisch gesehen das Rüstzeug hatte, USB zurückzudrängen. Aufgrund der Marktverbreitung von USB und der wesentlich kostengünstiger produzierbaren Hardware für diesen Standard gelang dies jedoch nicht, und daran änderte auch die seit TB 3 eingeführte Abwärtskompatibilität zu USB 3.1 nicht viel.

Aus zwei mach’ eins

Daher verkündete Intel nun Anfang des Jahres 2019 zusammen mit dem USB Implementers Forum die Übergabe der Protokollspezifikationen von Thunderbolt an das USB-IF. Mitte bis gegen Ende des dritten Quartals wurde mit dem nun veröffentlichten Standard USB 4 (Enhanced Superspeed) die Fusion vollzogen – und dieser vereint unter dem Dach von USB mithin das Beste aus beiden Welten. Thunderbolt hat der neuen Spezifikation die maximale Übertragungsgeschwindigkeit von 40 Gbit/s mitgegeben – doppelt so schnell also wie der im Spätjahr 2017 publizierte Standard USB 3.2. USB hingegen hat die durch die Verwendung von Hubs mögliche Baumstruktur des gesamten Systems beigesteuert, denn Thunderbolt-Geräte konnten vormals lediglich als Kette miteinander verbunden werden. Hubs waren hier nicht vorgesehen.

Diese erhielten daher bei der Entwicklung von USB 4 auch besondere Zuwendung, denn sie sind nun ein gehöriges Stück komplexer geworden, müssen sie doch neben besagten Enhanced-Superspeed-Signalen auch das von TB 3 geerbte bidirektionale PCIe-Protokoll für schnelle Datenübertragung zu externen Massenspeichergeräten beherrschen. Weiter müssen sie mit Displayport-Signalen für den bei Thunderbolt seit Anbeginn und bei USB seit Version 3.1 möglichen DP Alternate Mode für die AV-Übertragung sowie für die Abwärtskompatibilität auch mit dem USB-2.0-Protokoll umgehen können.

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