Die Entwicklung der USB-Technologie.

Die Entwicklung der USB-Technologie hat viele Vorteile gebracht. Eine immer h├Âhere Daten├╝bertragungsgeschwindigkeit ist nur eine davon (Bild: CUI)

Der Begriff ÔÇ×USBÔÇť steht f├╝r ÔÇ×Universal Serial BusÔÇť. Ein ÔÇ×BusÔÇť ist eine Schaltungsverbindung, die zur ├ťbertragung von Daten oder Strom zwischen Komponenten in einem elektronischen System gedacht ist. Ein ÔÇ×seriellerÔÇť Bus ├╝bertr├Ągt die Daten bitweise ├╝ber eine einzige Leitung. USB ist ein technischer Standard, der Spezifikationen f├╝r die Anschl├╝sse und Kabel festlegt, die zur Verbindung der verschiedenen Ger├Ąte in einem elektronischen System verwendet werden.

Im einfachsten Sinne erm├Âglicht der USB-Standard eine simple und bequeme Verbindung und Datenkommunikation zwischen den Ger├Ąten. Allerdings hat sich das System weiterentwickelt und kann noch viel mehr. Das USB-Protokoll und die damit verbundenen Produkte wurden aufgrund komplexer Verbindungen und langsamer Daten├╝bertragungen in Computersystemen der fr├╝hen 1990er Jahre entwickelt. Mit der Einf├╝hrung des USB-Standards im Jahr 1996 wurde das Flickwerk an Verbindungen vereinfacht und rationalisiert. Von da an war der USB-Standard praktisch eine Geschichte der Geschwindigkeitsentwicklungen.

Die Verfeinerung des USB-Protokolls und der darauf basierenden Produkte erstreckte sich ├╝ber einen Zeitraum von 25 Jahren und es wird kontinuierlich weiterentwickelt. Das Ziel des USB Implementers Forum (USB-IF), ein Zusammenschluss von mehr als 700 Unternehmen, die den Standard unterst├╝tzen, war stets die Erh├Âhung der Daten├╝bertragungsgeschwindigkeit und die Verbesserung der Stromversorgung. Dies f├╝hrte zu einer breiteren Akzeptanz der Computertechnologie in Unternehmen und auf dem Computerbereich, da die Einrichtung und der Austausch von Ger├Ąten vereinfacht wurden.

Eine Zeit vor USB: Die Verbindungslandschaft vor 1996

Vor der Einf├╝hrung der USB-Schnittstelle verwendeten die Computerhersteller sowohl serielle als auch parallele Schnittstellen, propriet├Ąre Stecker, Anschl├╝sse und Kabel f├╝r die Daten├╝bertragung, f├╝r die oft spezielle Treiber und Karten erforderlich waren. Die Daten├╝bertragungsraten waren langsam, zwischen 100 kB/s (Kilobyte pro Sekunde) bei paralleler und 450 kb/s (Kilobit pro Sekunde) bei serieller ├ťbertragung, und der Anschluss von Ger├Ąten erforderte oft, dass der Host-Computer abgeschaltet oder sogar neu gestartet werden musste.

Die erste Entwicklung des USB-Standards begann 1994 durch das USB-IF. Mehrere Versionen des Standards (USB 0.8 und USB 0.9) wurden in diesem Jahr als ÔÇ×VorabversionenÔÇť angek├╝ndigt, die nicht im Handel erh├Ąltlich waren. Eine weitere Vorabversion (USB 0.99) wurde 1995 angek├╝ndigt, doch war auch diese im Handel nicht verf├╝gbar.

Aller Anfang ist schwer: USB 1.0 und seine Probleme

Anfang 1996 wurde USB 1.0 als erste bedeutende Version der USB-Reihe ver├Âffentlicht. Sie leistete Daten├╝bertragungsraten von 1,5 Mbps (Megabit pro Sekunde) bei reduzierter Geschwindigkeit und 12 Mbps bei maximaler Geschwindigkeit. Au├čerdem war das System selbstkonfigurierend, sodass der Benutzer keine ├änderungen an den Ger├Ąteeinstellungen vornehmen musste, um die angeschlossenen Ger├Ąte anzupassen. Die Schnittstelle war au├čerdem Hot-Swap-f├Ąhig, sodass die Ger├Ąte ohne einen Neustart des Host-Computers ausgetauscht werden konnten. Obwohl es sich um die erste kommerzielle Version der USB-Schnittstelle handelte, wurde sie vom Handel nicht sehr gut angenommen und nur wenige Ger├Ąte waren f├╝r Verbraucher erh├Ąltlich.

Darstellung der physikalischen USB-Anschl├╝sse Typ A und Typ B.
Darstellung der physikalischen USB-Anschl├╝sse Typ A und Typ B. (Bild: CUI)

Das steckt hinter dem USB-Zeichen

USB-Symbol
(Bild: gemeinfrei)

Das USB-Symbol wurde von Poseidons Dreizack inspiriert, einem Attribut des Meeresgottes aus der griechischen Mythologie. Die Entwickler entschieden sich, zwei der Dreieckspitzen an den Enden des Dreizacks durch ein Quadrat und einen Kreis zu ersetzen, um die Vielfalt der Peripherieger├Ąte zu symbolisieren, die ├╝ber den USB-Standard angeschlossen werden k├Ânnen. So verbindet das Symbol die mythologische Bedeutung des Dreizacks als Zeichen der Macht und Allgegenwart mit der praktischen Funktion des USB-Standards in der modernen Technologiewelt.

Was USB 1.1 schon besser machte

Eine ├╝berarbeitete Version des urspr├╝nglichen Standards wurde 1998 ver├Âffentlicht. Mit der Bezeichnung USB 1.1 erreichte die neue Version die gleichen Daten├╝bertragungsraten wie die Version 1.0, sie konnte aber auch mit niedrigeren Geschwindigkeiten f├╝r Ger├Ąte mit geringerer Bandbreite betrieben werden. Sie wurde als Full Speed bezeichnet. Apples iMac G3 ├╝bernahm den neuen USB-Standard und stellte die Verwendung serieller und paralleler Schnittstellen an seinen Rechnern ein. Dieser Schritt ebnete den Weg einer breiteren Akzeptanz des USB-Protokolls in der Industrie und einer gro├čen Akzeptanz von USB-Produkten bei den Verbrauchern. In den Versionen 1.0 und 1.1 wurde die Verwendung von Standard-Steckverbindern vom Typ A (rechteckig) oder Typ B (quadratisch mit abgeschr├Ągten oberen Ecken) festgelegt.

Der Millennial: USB 2.0 und die wachsende Akzeptanz

Mit der steigenden Beliebtheit von PCs und ihren verschiedenen Zusatzger├Ąten auf dem Markt und der zunehmenden Komplexit├Ąt der Anwendungen stieg auch der Bedarf an einer h├Âheren Daten├╝bertragungsgeschwindigkeit. USB 2.0 wurde im April 2000 mit einer Daten├╝bertragungsrate von 480 Mbit/s ver├Âffentlicht. Busbeschr├Ąnkungen reduzierten die Schnittstelle jedoch auf 280 Mbit/s. Aus Marketinggr├╝nden wurde sie als High Speed bezeichnet. Die neue Version unterst├╝tzte auch 12 und 1,5 Mbit/s bei Ger├Ąten mit geringerem Bandbreitenbedarf. Dar├╝ber hinaus bot USB 2.0 die M├Âglichkeit, Multimedia- und Speicherger├Ąte ├╝ber Plug-and-Play anzuschlie├čen und unterst├╝tzte Stromquellen mit USB-Anschl├╝ssen bis zu 5 V und 500 mA.

Au├čerdem konnten zwei Ger├Ąte miteinander interagieren, ohne dass ein separater USB-Host erforderlich war ÔÇô auch bekannt als USB On-the-Go. USB 2.0 ist kompatibel mit USB-Anschl├╝ssen vom Typ A, B und C sowie mit USB-Mini- und Micro-A- und B-Anschl├╝ssen. Die Einf├╝hrung der Micro-A- und B-Anschl├╝sse erfolgte jedoch erst 2007.

Im Jahr 2000 wurden auch die ersten USB-Flash-Laufwerke mit bis zu 8 MB (Megabyte) Speicherkapazit├Ąt auf den Markt gebracht, was die Akzeptanz des USB-Standards f├Ârderte. Heutzutage gibt es Flash-Laufwerke mit einer Speicherkapazit├Ąt im Terabyte-Bereich.

Gibt es auch kabellosen USB?

Der kabellose USB-Standard (W-USB, Wireless USB) wurde im Mai 2005 f├╝r die kabellose Kurzstrecken-Netzwerkkommunikation mit einer 10-Meter-Reichweite und einer Geschwindigkeit von 480 Mbit/s angek├╝ndigt. Dieser Standard wird allerdings nicht mehr verwendet.

Kleine und besser: USB Micro

USB-Micro-Steckverbinder deb├╝tierten 2007. Sie sind praktisch kleinere Versionen der USB-Mini-B-Anschl├╝sse und bieten schnellere Ladegeschwindigkeiten und Daten├╝bertragungen als die Mini-Ger├Ąte. USB-Micro-Anschl├╝sse wurden vor allem f├╝r die Standardisierung von Verbindungen mit Android-Mobilger├Ąten eingef├╝hrt. Zudem sollte deutlich gesagt werden, dass es sich bei den USB-Micro-Anschl├╝ssen um einen physikalischen Standard handelt, der nicht direkt mit den Kommunikationsstandards wie USB 1.0, 1.1 und 2.0 verwandt ist.

Mit der 3 wirds komplizierter: USB 3.0 (jetzt USB 3.2 Gen 1)

Die dritte gro├če Version des USB-Standards ber├╝cksichtigt die anhaltende Nachfrage nach mehr digitaler Speicherung und Bandbreite auf dem Markt. Der USB 3.0-Standard wurde im November 2008 ver├Âffentlicht. Er erm├Âglichte Daten├╝bertragungsraten von bis zu 5 Gbit/s (Gigabit pro Sekunde), funktionierte aber in der Regel mit etwa 3 Gbit/s. Diese Eigenschaft hat dem Standard den Namen SuperSpeedUSB beschert. Mit USB 3.0 wurden die vier Anschlussleitungen der USB-2.0-Hardware auf acht verdoppelt und die bidirektionale ├ťbertragung von Daten erm├Âglicht. Er ist weiterhin abw├Ąrtskompatibel zu USB 2.0. Seit der Einf├╝hrung wurde USB 3.0 mit der Namensgebung auf 3.2 aktualisiert und hei├čt jetzt technisch gesprochen USB 3.2 Gen 1.

Der USB-3.0-Standard steigerte auch die Strom├╝bertragungsleistung auf 5 V und 900 mA. Er unterst├╝tzt die Anschlussarten USB 3.0 Typ A und B sowie USB Typ C. Um die mit 3.0 verwendeten Anschl├╝sse zu unterscheiden, sind die Komponenten des Ger├Ąts blau gekennzeichnet.

USB 3.1 (oder USB 3.2 Gen 2x1)

Die USB-3.1-Version war ein Interimsstandard, der mit 3.0 identisch ist, au├čer dass er die Daten├╝bertragungsraten auf bis zu 10 Gbit/s erh├Âhte (USB 3.1 Gen 2). Wie bei USB 3.0 wurde der Name f├╝r USB 3.1 aktualisiert und hei├čt nun USB 3.2 Gen 2. Mit den verbesserten ├ťbertragungsgeschwindigkeiten erhielt er die Bezeichnung SuperSpeed+. Die im Juli 2013 ver├Âffentlichte Version 3.1 verwendet die gleichen Anschl├╝sse (USB A, B, Mini und Micro) wie 3.0.

Im Jahr 2014 wurden auch USB-Typ-C-Anschl├╝sse angek├╝ndigt. Der 2012 erstmals vorgestellte Typ-C-Anschluss liefert Daten-, Display- und Stromsignale ├╝ber einen einzigen, kleinen Anschluss, der zudem gewendet werden kann. Mit etwa einem Drittel der Gr├Â├če des urspr├╝nglichen USB-Typ-A-Anschlusses hat der Typ C eine ovale Form und ist etwas dicker als die USB-Mini- und Micro-Versionen. Er enthielt zus├Ątzliche Dr├Ąhte und Pins, die das Datenpotenzial erh├Âhten.

USB 3.2 und USB Typ C

USB 3.2 ersetzte die Standards USB 3.0/USB 3.1 und ├Ąnderte r├╝ckwirkend einige dieser Standards. Im September 2017 wurde die USB-Version 3.2 eingef├╝hrt, ein weiterer Zwischenschritt, der die Daten├╝bertragungsgeschwindigkeit auf 20 Gbit/s (USB 3.2 2├Ś2) verdoppelte, indem die Daten├╝bertragungskan├Ąle von einer auf zwei Spuren erweitert wurden. Dies wurde durch das Hinzuf├╝gen von USB-Typ-C-Anschl├╝ssen erreicht. Die Steigerung auf 20 Gbit/s ist nur mit USB-Typ-C-Kabeln m├Âglich, die 10 Gbit/s in jede Richtung ├╝ber zwei Leitungspaare ├╝bertragen k├Ânnen.

Erl├Ąuterung der Namensgebung f├╝r USB 3.2.
Erl├Ąuterung der Namensgebung f├╝r USB 3.2. (Bild: CUI)
Eine ├ťbersicht ├╝ber die aktuellen USB-Namensgebungen und -Logos.
Eine ├ťbersicht ├╝ber die aktuellen USB-Namensgebungen und -Logos. (Bild: CUI)

Wie es zu den verschiedenen Namen f├╝r die USB-Standards kam

In dem Bem├╝hen, die Un├╝bersichtlichkeit des Marktes zu beseitigen, hat das USB-IF, beginnend mit dem USB-3.2-Standard, eine Reihe von Namens├Ąnderungen vorgenommen. Die urspr├╝nglichen Begriffe USB 3.0 und USB 3.1 wurden verworfen und durch ein dreistufiges Schema ersetzt.

Die erste Stufe war als USB 3.2 Gen 1 bekannt (zuvor USB 3.0 und USB 3.1 Gen 1). Urspr├╝nglich als SuperSpeed USB bezeichnet, mit Daten├╝bertragungsraten von bis zu 5 Gbit/s. Die Bezeichnung ÔÇ×GenÔÇť bezieht sich auf die Generation und die darauf folgende Zahl auf die Anzahl der Datenleitungen. Die neueste Bezeichnung daf├╝r lautet SuperSpeed USB 5 Gbit/s

Die zweite Stufe tr├Ągt die Bezeichnung USB 3.2 Gen 2 (vormals USB 3.1 Gen 2). Urspr├╝nglich wurde sie als SuperSpeed 10 Gbit/s mit einer Daten├╝bertragung von bis zu 10 Gbit/s bezeichnet. Dieser Marketingbegriff bleibt unver├Ąndert.

Die dritte Stufe hei├čt USB 3.2 Gen 2├Ś2 (vormals USB 3.2). Diese Stufe wurde urspr├╝nglich als SuperSpeed USB 20 Gbit/s bezeichnet und dieser Begriff ist auch heute noch g├╝ltig. Die ├ťbertragungsgeschwindigkeit betr├Ągt bis zu 20 Gbit/s.

Das USB-IF hat auch die Namensgebung von USB 4.0 verfeinert und sie in USB4 mit den folgenden zwei Stufen ge├Ąndert:

  • USB4 20 Gbit/s (Datengeschwindigkeit entspricht seiner Namensgebung)
  • USB4 40 Gbit/s (Datengeschwindigkeit entspricht seiner Namensgebung)

Dar├╝ber hinaus hat das USB-IF k├╝rzlich eine neue USB4-Version-2.0-Spezifikation angek├╝ndigt, die Daten├╝bertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 80 Gbit/s erm├Âglichen soll. Weitere Details zu dieser Spezifikation sind noch nicht bekannt.

Mit jeder Stufe ist ein neues Logo verbunden, das auf den Produkten verwendet werden kann. Es ist w├╝nschenswert, dass dadurch die Irritationen der Verbraucher auf dem Markt beseitigt werden k├Ânnen.

Die Vielfalt der Bezeichnungen f├╝r die USB-Standards sorgt auf dem Markt weiterhin f├╝r Unruhe und Verunsicherung, da die Ger├Ąte oft noch nach dem alten Bezeichnungsschema beschrieben werden.

Was USB 4.0 kann

USB 4.0, der im August 2019 ver├Âffentlicht wurde, basiert auf dem Thunderbolt-3-Protokoll. Die Daten├╝bertragung kann bis zu 40 Gbit/s erreichen und mit dem neueren Power- Delivery-3.1-Standard ist eine Leistungs├╝bertragung von bis zu 240 W m├Âglich. Thunderbolt 3 ist ein Protokoll, das 2015 von Intel entwickelt wurde, um Hochgeschwindigkeitsdaten und Video├╝bertragungen zu unterst├╝tzen.

Die USB-4.0-Version ben├Âtigt keine neuen Anschl├╝sse und verwendet die vorhandenen Typ-C-Anschl├╝sse. Auf diese Weise k├Ânnen sich Daten- und Videosignale die Kan├Ąle effektiv teilen und die maximale Bandbreitennutzung des Ger├Ąts erreichen, wodurch die Daten├╝bertragungsgeschwindigkeiten optimiert werden. Diese Version ist zu den Standards USB 2.0 und 3.2 ebenfalls abw├Ąrtskompatibel (mit Adaptern), auch wenn die Geschwindigkeit darunter leidet.

Diese neueste Version des USB-Standards verf├╝gt zudem ├╝ber Intelligent Power Delivery, sodass ein USB-4.0-Kabel so viel Strom liefern kann, wie ein angeschlossenes Ger├Ąt ben├Âtigt ÔÇô bis zu 240 W und 5 A. Die Stromversorgung erfolgt au├čerdem bidirektional, d. h. sie kann zu oder von dem angeschlossenen Ger├Ąt flie├čen.

Welche bekanntesten USB-Anschl├╝sse es gibt

Wie bereits erw├Ąhnt, haben die verschiedenen Versionen der USB-Standards eine Vielzahl an Anschl├╝ssen hervorgebracht ÔÇô bisher 14, um genau zu sein. Obwohl der physische Formfaktor und das USB-Protokoll technisch unabh├Ąngig sind, gibt es einen Zusammenhang hinsichtlich der Protokolle, die mit bestimmten Formfaktoren funktionieren. Deshalb hier ein kurzer ├ťberblick ├╝ber einige der bekanntesten Typen.

  • USB Typ A: Der erste und am weitesten verbreitete USB-Anschluss wird seit der Ver├Âffentlichung des Standards verwendet. Er hat eine flache, rechteckige Form und ist nur in einer Richtung einsteckbar.
  • USB Typ B: Er ist kleiner als Typ A und hat eine quadratische Form mit leicht abgeschr├Ągten Ecken auf der Oberseite und einem gro├čen Hohlraum auf der Innenseite.
  • USB Mini-B: Kompakter, 5-poliger Anschluss, der in ├Ąlteren Mobiltelefonen und Digitalkameras verwendet wird und weitgehend durch den Micro-B ersetzt wurde.
  • USB Micro-B: Kleiner und flacher als der Mini-B, der in vielen Smartphones verwendet wird.
  • USB 3.0 Typ A: Flach und rechteckig, ├Ąhnlich wie Typ A, aber mit quadratischen Pins und blauen Innenseiten zur Identifizierung. Er ist auch bekannt als SuperSpeed.
  • USB 3.0 Typ B: F├╝r Anwendungen im SuperSpeed-Bereich entwickelt, mit zwei ├╝bereinander liegenden rechteckigen Abschnitten und blauen Innenteilen zur besseren Identifizierung.
  • USB 3.0 Micro-B: Klein, flach und rechteckig mit zwei unterschiedlichen Abschnitten. Er wurde entwickelt f├╝r die ├ťbertragung von Daten und Strom f├╝r SuperSpeed-Anwendungen.
  • USB Typ C: Wendbares, symmetrisches Design mit rechteckiger Form und abgerundeten Ecken. Das neueste USB-Anschlussger├Ąt.
Die verschiedenen Formfaktoren des physischen USB-Anschlusses.
Die verschiedenen Formfaktoren des physischen USB-Anschlusses. (Bild: CUI)

Im Video: USB-Generationen von 1.1 bis 4.0 erkl├Ąrt | USB 3.1 / 3.2 | Verwirrende Standards entschl├╝sselt

Die ungebrochene Bedeutung der USB-Schnittstelle

Was als Anschlussm├Âglichkeit f├╝r Zusatzger├Ąte begann, wurde zu einer Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit bei allen Produkttypen, einschlie├člich Smartphones und anderen mobilen Ger├Ąten, Spielen, Spielzeug, Smart Home-Produkten und industriellen Netzwerken. USB-Ger├Ąte werden heute auch h├Ąufig einfach zum Aufladen verwendet.

Diese Eigenschaften haben dazu beigetragen, dass USB heute weltweit die vorherrschende Signal├╝bertragungstechnologie ist, und die Anwendungen f├╝r die USB-Technologie werden weiter wachsen. Die CUI Devices bietet eine Reihe von USB-Anschl├╝ssen und USB-Kabeln in verschiedenen Formaten an, die mehrere USB-Standards erf├╝llen. (neu)

5 H├Ąufig gestellte Fragen zu USB-Standards

1. Was ist USB und wof├╝r steht der Begriff "USB"?

USB steht f├╝r "Universal Serial Bus" und ist ein technischer Standard, der Spezifikationen f├╝r Anschl├╝sse und Kabel festlegt, um verschiedene Ger├Ąte in einem elektronischen System zu verbinden.

2. Wie hat sich der USB-Standard im Laufe der Zeit entwickelt?

Der USB-Standard hat sich im Laufe der Zeit stetig weiterentwickelt, um h├Âhere Daten├╝bertragungsgeschwindigkeiten und verbesserte Stromversorgung zu bieten. Die Entwicklung begann mit USB 1.0 im Jahr 1996 und f├╝hrte zu USB 2.0, USB 3.0, USB 3.1 (auch als USB 3.2 Gen 2 bekannt), USB 3.2 und schlie├člich USB 4.0.

3. Welche Geschwindigkeiten bieten die verschiedenen USB-Standards?

USB 1.0 bot Daten├╝bertragungsraten von 1,5 Mbps und 12 Mbps. USB 2.0 erreichte 480 Mbps, w├Ąhrend USB 3.0 (auch als USB 3.2 Gen 1 bezeichnet) bis zu 5 Gbps und USB 3.1 (auch als USB 3.2 Gen 2) bis zu 10 Gbps bot. USB 3.2 erreichte 20 Gbps und USB 4.0 bietet Daten├╝bertragungsraten von bis zu 40 Gbps.

4. Welche Arten von USB-Anschl├╝ssen gibt es?

Es gibt verschiedene Arten von USB-Anschl├╝ssen, darunter Typ A, Typ B, Micro-B, Mini-B und der neueste Typ C. USB Typ C ist ein reversibler Anschluss, der Daten-, Display- und Stromsignale ├╝ber einen einzigen Anschluss ├╝bertragen kann.

5. Was ist die aktuelle Namensgebung f├╝r die USB-Standards?

Die aktuelle Namensgebung folgt einem dreistufigen Schema: USB 3.2 Gen 1 (SuperSpeed USB 5 Gbit/s), USB 3.2 Gen 2 (SuperSpeed 10 Gbit/s) und USB 3.2 Gen 2x2 (SuperSpeed USB 20 Gbit/s). USB 4.0 bietet Daten├╝bertragungsraten von bis zu 40 Gbit/s.

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