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Das Durcheinander mit den USB-Bezeichnungen

Viele aktuell produzierte PCs benutzen für ihre USB-Schnittstellen veraltete Bezeichnungen und fördern damit das Durcheinander. Auch mit der Abwärtskompatibilität hapert es bei einigen Produkten, was dazu führt, dass Geräte der USB 2.0 Klasse (Maus, Tastatur) nicht fehlerfrei funktionieren.

Verbindungsstörungen mit USB-Kabeln entstehen aber meistens durch schlechte Kabelqualität und/oder durch zu lange Kabelstrecken.

Für die USB-Standards ist die gemeinnützige Organisation "USB-IF" (USB Implementers Forum) zuständig, welche auch eine Zertifizierungsstelle ist.

Weil es auch USB-Kabel gibt, welche nur zur Spannungsversorgung oder zum Laden eines Gerätes geeignet sind, kommt es zu weiteren Irritationen. Optisch erkennbare Unterschiede sind bei solchen Kabeln in der Regel nicht vorhanden.

Wenn ein Kabel die Bezeichnung USB-PD (Power Delivery) trägt, kann es sein, dass es sich nur um ein Ladekabel für Notebooks oder Smartphones handelt. Die Datenrate ist unter Umständen auf USB 2.0 beschränkt (siehe auch USB Power Delivery (USB-PD) und USB-C Kabel mit E-Marker).

Wenn also der Kauf eines USB-Kabels ansteht, sollte vorzugsweise auch der Verwendungszweck bekannt sein.

Außerdem sollte man die Spezifikationen des Host-Controllers kennen, welcher auf dem Motherboard eines Computers verbaut wurde.

USB 4 Gen 3x2 Typ C Kabel 40Gbit/s

• Unterstützte Bandbreite: 40Gbit/s
• Länge: 0.8 m
• Manteldurchmesser: 4.8 mm
• Leitermaße Power: 23 AWG
• Leitermaße Daten: 30 AWG/33 AWG/34 AWG
• Schirmung: Kupfergeflecht 85 %
• Power Delivery-Funktion: 5 A (100W)

USB 3.2 Gen 2x2 Typ C Kabel 20Gbit/s

• Unterstützte Bandbreite: 20Gbit/s
• Länge: 1.0 m und 1,5 m
• Manteldurchmesser: 4.8 mm
• Leitermaße Power: 24 AWG
• Leitermaße Daten: 30 AWG/32 AWG
• Schirmung: Kupfergeflecht 85 %
• Power Delivery-Funktion: 5 A (100W)

Eine Spezifizierung über die maximale Leitungs- bzw. Kabellänge existiert nicht, denn Schirmung, Kupferqualität und Adern-Querschnitt sind entscheidenden Kriterien, welche die Kabellänge beeinflussen. Aus diesem Grunde werden nur Empfehlungen ausgesprochen. Wenn für USB 2.0 noch 5 m zulässig waren, sank die maximale Kabellänge für USB 3.2 Gen 1 auf 3 m und bei USB 3.2 Gen 2 sind nur noch 1 m zulässig.

Es ist jedoch möglich, die Distanz durch Einsatz von aktiven Kupferkabeln oder Glasfaserlösungen zu erweitern.

Für Anwendungen oder Systeme, die eine Verlängerung von 5 bis 15 m erfordern, empfiehlt sich der Einsatz eines aktiven Qualitätskabels. Aktive Kabel sind Kupferkabel, in die eine Schaltung zur Erhöhung der Signalleistung integriert ist. Dadurch ist man in der Lage, die Signalintegrität auch über größere Entfernungen aufrechtzuerhalten. Für noch größere Entfernungen (max. 100 m), können zwei Extender-Module, welche über Glasfaserkabel verbunden sind, eingesetzt werden. Hierbei muss aber berücksichtigt werden, dass keine Spannungsversorgung via USB möglich ist und möglicherweise auch keine bidirektionalen Übertragungen.

Es werden zwar USB4" Kabel in einer Länge von 2 m und einer Ladeleistung von 100 W (PD) im Online-Handel angeboten, welche vielleicht eine Zertifizierung haben, die aber nicht von der "USB-IF" stammen. Gibt es Probleme aufgrund der Länge des Kabels, fällt die USB-Verbindung auf USB-2.0-Geschwindigkeit zurück.

Die veraltete Variante USB 2.0 mit einer Geschwindigkeit von 40 Mbit/s soll hier nicht weiter erwähnt werden. Die Variante USB 3.2 Gen 1 und Gen 2 ist mit USB 2.0 rückwärts kompatibel.

USB Spezifikationen

Bezeichnungen     (seit 2017)	Veraltete Bezeichnung(en)	Geschwindig-keit	Stecker-typ	Strom-stärke	Kabel-länge
USB 3.2 Gen 1(x1)	USB 3.0 und USB 3.1 Gen 1	5 Gbit/s	USB-A/-C	0,9 A	< 3 m
USB 3.2 Gen 2(x1)	USB 3.1	10 Gbit/s	USB-A/-C	3,0 A	< 1 m
USB 3.2 Gen 2x2	USB 3.2	20 Gbit/s	USB-C	5,0 A	< 1 m
USB 4.0 Gen 3x2 (USB4 ™)		40 Gbit/s	USB-C	5,0 A	< 0,8 m

Port & Kabel Logo für USB 3.2

USB 3.2 Gen 1x1 (SuperSpeed USB)



USB 3.2 Gen 2x1 (SuperSpeed USB 10 Gbps)



USB 3.2 Gen 2x2 (USB 4™ 10 Gbps)

Port & Kabel Logo für USB 4™

USB 4.0 Gen 2x2 und Gen 3x2

USB-C®

Je nach USB-Spezifikation sind Datenraten zwischen 1,5 Mbit/s und 9,7 Gbit/s möglich. Ein USB-C-Kabel kann für höhere Spannungen als 5 V und höhere Ströme als 5 A ausgelegt sein.

Als Erweiterung zu den ursprünglichen Typ-A- und Typ-B-Steckverbindern, kamen im Laufe der Zeit Micro- und Mini-USB-Stecker, und zuletzt der Steckertyp USB-C® hinzu.

Der Typ-C-Standard verbreitet sich zunehmend als bevorzugte Schnittstelle zum Laden und zur Datenübertragung. Das EU-Parlament und die EU-Staaten haben sich auf USB-C als Standard-Ladebuchse geeinigt, was ab Sommer 2024 verbindlich umgesetzt werden muss. Für Notebooks gibt es eine längere Übergangsfrist.

Eines der Vorteile eines USB-C Steckers ist, dass der Stecker punktsymmetrisch ist und somit unabhängig von der Drehrichtung in die Ports passt. Ein weiterer Vorteil ist die Protokollvielfalt. Neben USB 2.0 oder USB 3.1 versteht der Stecker auch Thunderbolt-, Displayport-, HDMI-, MHL- sowie Audio- und Video-Signale.

Bei der USB-IF Organisation können Hersteller ihre Kabel oder Geräte zertifizieren lassen und mit einem Logo versehen. Das Logo vereinheitlicht die Verbraucher-Markenbildung für Lösungen, die auf Spezifikationen für Leistungen in den Bereichen USB4™, USB Type-C® und USB beruhen. Hiermit soll für den Verbraucher sichergestellt werden, dass er ein zertifiziertes USB-Produkt aus vertrauenswürdiger Quelle erwirbt.

Logo Zertifizierungsprogramm

USB Power Delivery (USB-PD)

Unter dem Begriff Power Delivery (PD) versteht man einen Schnelllade-Standard, mit welcher man Geräte bis zu 240 Watt aufladen kann.

PD funktioniert nur mit Kabeln, welche einen USB-C Stecker haben und das USB-PD-Protokoll Version 2 unterstützen.

USB-PD-Kabel haben zur Kommunikation einen E-Marker verbaut (siehe auch USB-C Kabel mit E-Marker).

Damit beim Ladevorgang Power Delivery zur Anwendung kommen kann, muss natürlich das USB-C Kabel, als auch die Spannungsquelle und das Notebook bzw. Smartphone, das PD-Protokoll unterstützen.

Zunächst muss das USB-C Kabel einen E-Marker verbaut haben. Um herauszufinden ob das Netzteil und das Notebook bzw. Smartphone Power Delivery unterstützt, schaut man am besten in den technischen Daten der Geräte nach. Bei manchen Geräten befindet sich am USB-C Anschluss ein Batterie- oder Blitzsymbol.

Das Aushandeln der Protokolle erfolgt über Profile, wovon derzeit fünf existieren. Die Profile 1 und 2 sind für Smartphones und kleinere Notebooks ausgelegt und liegen im Leistungsbereich von 10 Watt bzw. 18 Watt.

Wenn jedoch Endgerät, Netzteil und USB-Kabel von unterschiedlichen Herstellern sind, lässt sich schwer beurteilen, wie gut die Aushandlung von Spannung und Strom zwischen den Geräten gelingt. Das bedeutet, dass die Protokollaushandlung oft misslingt und der Ladevorgang nur langsam erfolgt.

Bei der Kabelwahl hilft entweder das Zertifizierungs-Logo (z.B. 240 W / 40 Gbps) oder kaufen sie nur USB-C Kabel und Netzteile, welche vom Endgeräte-Hersteller angeboten werden.

Wenn das Ladekabel auch zur Datenübertragung benutzt werden soll, achten Sie auf die Kabellänge. Ein Datenkabel welches eine Geschwindigkeit von 20 Gbit/s (USB 3.2 Gen 2x2) unterstützen soll, darf eine Länge von 1 m nicht überschreiten. Wenn jedoch eine Geschwindigkeit von 5 Gbit/s (USB 3.2 Gen 1) ausreicht, darf die Kabellänge 3 m betragen.

USB-C Kabel mit E-Marker

Der E-Marker ist ein Chip, der die Verbindung zwischen den angeschlossenen Geräten steuert. Er fragt ab, welche Datentransferrate und welche Stromstärke der Host und das Gerät jeweils unterstützen, und passt den Durchsatz entsprechend an. Bei USB 3.1 Gen 2 Kabeln und bei Kabeln, die mehr als 3 A unterstützen, muss ein E-Marker verbaut sein. Bei USB 2.0 Kabeln mit 3 A Unterstützung ist er optional. Grundsätzlich wird ein E-Marker nur bei USB Type-C zu Type-C bzw. bei Thunderbolt 3 Kabeln benötigt.

Beratung, Lieferung und Anschluss

Wir beraten, planen, installieren. Bitte sprechen Sie mich an:

Georg Malinowski Geschäftsführer der

Malinowski Gebäudetechnik GmbH
Tel. 0221 / 59 22 81, Fax 0221 / 59 22 74 oder

 
Text: Rolf Kox
Bilder: Lindy Mannheim, USB Implementers Forum Inc. USA
Composing: KOX Datentechnik