USB Standards - Generationen und Typen

Der Universal Serial Bus (USB) ersetzte bei seiner Einführung im Jahr 1996 eine Vielzahl an unterschiedlichen Schnittstellen durch einen standardisierten Anschluss und erleichterte damit vielen Verbrauchern das Leben. Doch seitdem durchging auch der USB viele Veränderungen im Aussehen sowie der Namensgebung, was erneut zu einem Schnittstellen-Chaos geführt hat. In diesem Artikel erklären wir Ihnen die Unterschiede zwischen den verschiedenen USB-Generationen und -Typen und erklären, wie sie diese erkennen.

Was ist USB?

Der Universal Serial Bus ist ein Datenübertragungssystem. Es verbindet Peripheriegeräte, wie Massenspeicher, Tastaturen oder Drucker, mit dem System und erlaubt sowohl die Datenübertragung in beide Richtungen als auch eine Stromversorgung des Gerätes. Der USB wird von dem USB Implementers Forum (USB-IF) verwaltet und gefördert.

USB-Generationen

USB 1.0

USB 1.0 wurde 1996 eingeführt und ist die erste Generation des USB. Es erlaubt eine Datenübertragung von 12 Mbit/s und eine Stromversorgung mit maximal 0,5 Watt. Bereits im Jahr 1998 wurde USB 1.1 eingeführt, welches Fehlerbehebungen und kleine Verbesserungen mit sich brachte.

USB 2.0

Die nächste Generation folgte im Jahr 2000 mit USB 2.0, das eine Datenübertragungsrate von bis zu 480 Mbit/s und eine Stromversorgung mit 2,5 Watt ermöglicht. Diese Generation wird bis heute bei vielen Geräten, wie Mäusen oder Tastaturen, verwendet.

USB 3.0

Im Jahr 2008 wurde USB 3.0 (auch USB 3.1 Gen1 und USB 3.2 Gen 1 genannt) spezifiziert. Dieses erlaubt es, Daten mit 5 Gbit/s zu übertragen und Geräte mit 4,5 Watt zu laden. Diese Übertragungsgeschwindigkeit wurde im Jahr 2013 mit der Einführung des USB 3.1 (auch USB 3.1 Gen 2 oder USB 3.2 Gen 2 genannt) auf 10 Gbit/s verdoppelt. Im Jahr 2017 geschah dies erneut mit der Einführung des USB 3.2 (auch USB 3.2 Gen 2x2 genannt). Somit beträgt die maximale Datenübertragungsrate mit dieser Generation 20 Gbit/s.

USB 4.0

USB 4.0 wurde im Jahr 2019 spezifiziert und bietet Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 40 Gbit/s. Es nutzt den USB-C-Anschluss für universelle und reversible Verbindungen. USB 4.0 unterstützt eine Vielzahl von Protokollen, darunter USB, DisplayPort und PCI Express (PCIe). Diese Vielseitigkeit macht USB 4.0 zu einer leistungsfähigen Schnittstelle für Datenübertragung, Videoausgabe und Stromversorgung.

Übersicht Datenübertragungsraten

Energieversorgung

Die Möglichkeit der Stromversorgung durch das USB ist eine sehr wichtige Funktion, da sie ermöglich, kleinere Geräte ohne ein zusätzliches Netzteil zu betreiben. Dabei hängt die mögliche Stromversorgung von der USB-Spezifikation ab.

Übersicht Stromversorgung

Standardmäßig liefert ein USB-Anschluss eine maximale Spannung von 5 V. Erst die Spezifikation des USB Power Delivery, welche unabhängig von der USB-Generation ist, erlaubt höhere Spannungen. Dabei fragt der Host beim Gerät die benötigte Spannung und Stromstärke ab und liefert dann die gewünschte Kombination. Mit USB-PD ist eine Leistung von bis zu 100 W möglich, was das Aufladen von größeren Geräten, wie Notebooks, über einen USB-Anschluss ermöglicht. Dies ist jedoch nur über den USB-Typ-C möglich, da der hier vorhandene Control Channel (CC), ein spezieller Pin, eine Voraussetzung für USB-PD ist. Zudem sind für höhere Spannungen auch spezielle Kabel notwendig.

USB-Typen

Der USB-Typ beschreibt die Form des Steckers bzw. der Buchse. Der USB Typ A stellt meist die Verbindung zum Host, also dem System, dar, der Typ-B wird meist für größere Geräte wie Drucker oder Scanner verwendet und die Mikro-Typen findet man meist bei (älteren) Mobilgeräten. Der neue USB Typ-C ist der neue Standard für Mobilgeräte, kann aber auch für viele andere Zwecke verwendet werden. 

USB 2.0-Typen

USB 3.0-Typen

USB-Typ C

(Quelle: Universal Serial Bus – Wikipedia)

USB Typ C

Der im Jahr 2014 erschienene USB Typ C soll nach einem EU-Beschluss aus dem Jahr 2022 die neue Standardladebuchse werden. Gerätehersteller sollen ab Mitte 2024 verpflichtet sein, diese Buchse zu verwenden. Dies ist ein wichtiger Schritt, um das Kabelchaos der letzten Jahrzehnte aufzuräumen und die großen Mengen an Elektroschrott zu reduzieren. Außerdem ist USB Typ C der erste verdrehungssichere Stecker, d.h. er kann in beiden Richtungen eingesteckt werden. 

Wie erkennt man die USB Generation?

Bei dieser Vielzahl an unterschiedlichen Generationen und den damit verbundenen Unterschieden in der Übertragungsgeschwindigkeit, drängt sich die Frage auf, wie man erkennt, welche Generation ein Stecker oder eine Buchse unterstützt. Hierzu werden diese mit unterschiedlichen Farben gekennzeichnet. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass diese Farben nicht standardisiert sind und manche Hersteller von der folgenden Liste abweichen können. Im Zweifel sollte man immer im Handbuch die genaue Datenübertragungsrate nachschauen.

• Weiß: USB 1.0
• Schwarz: USB 2.0
• blau: USB 3.0
• blaugrün: USB 3.1 (zum Teil wird auch hier blau verwendet)
• gelb: Diese Anschlüsse werden auch bei ausgeschaltetem Gerät mit Strom versorgt. Die Geschwindigkeit ist an der Farbe nicht ersichtlich und muss im Handbuch des Gerätes nachgeschlagen werden.
• rot / orange: Anschlüsse mit höherer Stromabgabe (USB Power Delivery)

Der Stecker USB-C ist nicht farbig gestaltet. Zudem sagt dieser Stecker auch nicht aus, welche Generation er unterstützt, denn es ist alles ab Gen 2.0 möglich. Auch hier muss man zum Handbuch greifen.

Kompatibilität

Ob ein USB-Stecker mit einer USB-Buchse kompatibel ist, hängt mit den Generationen und Typen ab. Die folgende Tabelle zeigt sie genauen Verbindungsmöglichkeiten. Wenn die Kompatibilität gegeben ist, wird die Datenschreibrate der niedrigsten Generation verwendet.

Übersicht Stecker und Buchse Kompatibilität

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