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<- Bild 1: Formfaktoren verschiedener USB-Stecker.
Verwirrung behoben: USB 1.0 bis USB4
Die USB-Schnittstelle begegnet dem PC-Anwender ebenso wie jedem Benutzer eines Smartphones. Die Verwirrung über die verschiedenen USB-Stecker und deren maximal mögliche Übertragungsgeschwindigkeiten habe sich aus der Historie entwickelt. Nachfolgend ein Versuch, das Wirrwarr aufzulösen.
USB steht für Universal Serial Bus. Es handelt sich um einen Standard, über den Daten und inzwischen auch Versorgungsspannung zwischen Computergeräten übertragen wird. Ursprünglich wurde er als Anschluss für Computer-Peripheriegeräte wie Tastaturen, Mäuse, Drucker und externe Speichermedien (USB-Speichersticks, USB-Festplatten) entwickelt, hat sich aber auch zu einem allgegenwärtigen Standard für das Aufladen tragbarer Geräte wie Mobiltelefone und PC-Tablets entwickelt. Der anfängliche Anspruch, ein universeller Standard zu sein, mag ein optimistisches Ziel gewesen sein, als USB 1996 zum ersten Mal auf den Markt kam - heute ist praktisch jedes Computergerät in irgendeiner Form mit USB ausgestattet.
Welche Versionen von USB gibt es?
Es gab bisher vier Hauptversionen des USB-Standards: Das Original von 1996 war USB 1.0, bald folgte USB 1.1 mit höherer Geschwindigkeit. Im Jahr 2000 folgte USB 2.0 mit maximal 480 Mbit je Sekunde. USB 3.0 blickte im Jahr 2008 das Licht der Welt und USB 3.1 im Jahr 2013. Die jüngsten Aktualisierungen, die ursprünglich USB 3.0 und 3.1 hießen, wurden inzwischen in USB 3.1 gen 1 und USB 3.1 gen 2 umbenannt.
<- Bild 2: USB-Kabel mit Typ-A-Stecker, der in den PC passt und einem Typ-B-Stecker, der z.B. in einen Drucker passt oder in einer frühen Variante des Arduino UNO.
Welche Arten von USB-Steckern gibt es?
Die einzelnen USB-Varianten werden sowohl durch ihre Norm als auch durch ihre Stecker definiert. Dies sind die fünf gängigen Arten von USB-Steckern, die mit USB 2.0 funktionieren.
Typ A:
Der Typ-A-Stecker weist die bekannte Rechteckform auf und ist für den direkten Anschluss an einen Host (z.B. am PC) oder einem Hub vorgesehen. Er wurde so konzipiert, dass er nur in einer möglichen Ausrichtung in seine Buchse passt. Kabel sollen nur an einem Ende einen Typ-A-Stecker besitzen, damit der Strom nur in eine Richtung fließen kann.
Verwandte Produkte sind das USB 2.0 A auf B Kabel (Stecker/Stecker), USB 3.0 A auf B Kabel (Stecker/Stecker) oder das USB A-Verlängerungskabel (Stecker/Buchse).
Typ B:
Der Typ-B-Stecker ist das ursprüngliche Gegenstück zum Typ-A-Stecker. Er ist ein Viereck mit zwei Schrägen, das so konzipiert ist, dass es nur in eine Richtung passt und das traditionelle A-nach-B-Kabel nur in eine Richtung funktioniert. Der herkömmliche Typ-B-Stecker eignet sich zwar gut für Geräte, die die meiste Zeit eingesteckt bleiben sollen, wie z. B. USB-Drucker, aber er ist nicht dafür ausgelegt, Tausende von Einsteck- und Entnahmezyklen zu überstehen.
Anwendungen sind das sicher bekannte USB 2.0 A auf B Kabel (Stecker/Stecker), USB 3.0 A auf B Kabel (Stecker/Stecker) oder die Verlängerung USB 2.0/3.0 Typ-B-Verlängerung (Stecker/Buchse).
<- Bild 3: USB-Kabel mit Typ-A-Stecker und Mini-Typ-B-Stecker. Passt z.B. in Digitalkameras, Radios zum Aufladen (Tecsun PL-880) und verschiedene andere Geräte.
Mini B:
Der Mini-B-Stecker ist kleiner und widerstandsfähiger als seine Vorgängermodelle. Er wurde für die Strom- und Datenversorgung von mobilen Geräten entwickelt, die tausende Male angeschlossen und getrennt werden sollen. Üblich ist das USB 2.0 A auf Mini-B Kabel (Stecker/Stecker) und ein USB 2.0 Mini-B auf Mini-B Kabel (Stecker/Stecker)
Micro B
Der Micro-B-Stecker ist als ein kleines, abgeschrägtes Rechteck ausgebildet, dessen Kontakte doppelt so lange halten sollen wie ein Mini-B-Stecker. Die überwiegende Mehrheit der mobilen Geräte akzeptiert den Micro-B-Stecker. Es gibt folgende Kabel: USB 2.0 A auf Micro-B Kabel (Stecker/Stecker), USB 3.0 A auf 3.0 Micro-B Kabel (Stecker/Stecker) und ein USB Micro-B Verlängerungskabel (Stecker/Buchse).
<- Bild 4: Stecker für schnelle Datenübertragung: USB Typ B – Micro.
Typ C
Der Typ-C-Stecker ist die neueste Ergänzung des USB-Sortiments und ist sowohl in der Kabel- als auch in der Steckerausrichtung umkehrbar. Im Gegensatz zu den früheren USB-Kabeln können beide Enden entweder mit dem Host oder dem Gerät verbunden werden. Dieser Stecker lässt sich gefahrlos um 180 Grad verdreht einstecken (das ist bei Typ A und B nicht möglich). Anwendungen sind das USB 3.0 Typ A auf Typ C Kabel (Stecker/Stecker) oder ein USB 3.0 Typ C auf Typ A Adapter (Stecker/Buchse). Der kleine, ovale Typ-C-Stecker ist auf dem besten Weg, sich zum Standard zu entwickeln. Dieser Stecker soll zukünftig die bisherigen USB-Stecker ersetzen.
USB-Typ-C-Stecker kommen immer öfter bei mobilen Geräten und Komsumerware zur Anwendung. Hinweis: Bei USB Typ-A und USB Typ-B wird traditionell mit dem Wort „Typ“ benannt, während USB Typ-C einfach als „USB-C“ bezeichnet wird.
USB-C wird nicht nur zur Datenübertragung, sondern auch als Ladekabel zum Aufladen von Akkus in elektronischen Gerät5en eingesetzt (Radios, Smartphones, Digitalkameras, VNA u.a.). Ab dem Jahr 2024 ist USB-C in der EU für Neugeräte als Ladeanschluss vorgeschrieben. Es ist das Bestreben der EU, die Anzahl der Netzteile mit unterschiedlichem Stecker zu minimieren. Der Elektroschrott soll damit eingedämmt und das Leben der Verbraucher leichter werden.
Neben Datenübertragung und Spannungsversorgung verfügt USB-C über den sogenannten Alternate Modus, der es ermöglicht HDMI oder DisplayPort (Bild- und Audiodaten) über ein USB-Type-C-Kabel zu übertragen. Dazu benötigt man einen aktuellen Monitor mit USB-C-Eingang und einen Notebook oder PC mit HDMI- bzw. DisplayPort, welche über eine USB-C-Buchsen ausgegeben wird.
<- Bild 5: USB-Kabel mit dem neuen Typ-C-Stecker. In der EU bald Standard zum Aufladen von Akkus in Konsumergeräte.
Wie lang darf ein USB-Kabel sein?
Eines der häufigsten Probleme mit dieser Schnittstelle ist die Längenbeschränkung von USB. Aufgrund der Art und Weise, wie Daten ( und auch Strom) über das Kabel übertragen werden, haben USB-Kabel eine praktische Maximallänge von etwa 5 Metern.
Sollen längere Distanzen überbrückt werden, bietet sich die Verwendung eines USB-Kabels mit Booster (Verstärker) an, der das USB-Signal verstärkt. Kürzere Booster-Kabel können aneinandergereiht werden, während bei längeren Kabeln alle 5 Meter ein integrierter Booster verwendet wird. Mit den Verstärkern ist eine Vergrößerung der USB-Reichweite auf bis zu 20 bis 25 Metern möglich
Verwirrung besteht über den Unterschied zwischen USB 3.2 Gen 1 und Gen 2 oder USB 3.2 Gen 2×2. Was ist mit USB 3.1 Gen 1 vs. Gen 2 oder USB4 und USB4 Version 2? Diese Benennungen der Generation 3 und 4 korrelieren mit den maximal möglichen Übertragungsgeschwindigkeiten:
• USB 5 Gbit/s: Das ist die Spezifikation USB 3.2 Gen 1. Früher hieß das USB 3.0. USB 3.2 bietet eine Übertragungsrate von 5 Gbit/s, das bedeutet ungefähr einen Faktor x 10 zum älteren USB 2.0-Standard.
• USB 10 Gbit/s: Das ist die Spezifikation USB 3.2 Gen 2, die im Juli 2013 veröffentlicht wurde und zuvor als USB 3.1 bezeichnet wurde. Sie bietet bis zu 10 Gbit/s über die USB-A- und USB-C-Kabel.
• USB 20 Gbit/s: Die Spezifikation heißt USB 3.2 Gen 2×2 vom September 2017 und ist nur für USB-Typ-C-Stecker möglich. Übertragungsrate: bis zu 20 Gbit/s.
• USB 40 Gbit/s: Der Name der Spezifikation ist USB4. Sie wurde von der USB-Kommission im März 2019 angekündigt.
• USB 80 Gbit/s: Der Name der Spezifikation ist USB4 Version 2.0 von 2022. Diese aktualisierte Spezifikation erweitert die USB4-Geschwindigkeit auf angestrebte 80 Gbit/s.
Literatur/Verweise:
[1] Wiki-USB: https://de.wikipedia.org/wiki/Universal_Serial_Bus
[2] USB-Artikel bei reichelt: https://www.reichelt.de/magazin/ratgeber/usb-3-0-3-1-3-2-und-4-0/
[3] USP_Typ C: https://www.connect-living.de/ratgeber/usb-c-was-ist-das-usb-type-c-transferrate-hub-power-delivery-monitor-adapter-3200367.html
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