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USB 3.1 & USB Type-C™ – Der neue Verbindungsstandard

Was ist USB Type-C™?

Im August 2014 wurde USB 3.1 vom USB Implementers Forum (USB IF) als Schnittstelle für Daten und zur Stromversorgung veröffentlicht. Eine der Neuerungen dabei ist der USB Type-C™ Stecker. Charakteristisch ist die neuartige elliptische Form des 24 Pin Steckers, die ihn leicht von den anderen USB Steckern unterscheidbar macht. USB 3.1 soll die zukunftssichere Schnittstelle für alle Anwendungen sein, womit sie ihrem Namensbestandteil “universell” gerechter werden würde als jede andere USB Variante zuvor.

USB Type-C™ Stecker an einem Delock Produkt | USB Type-C™ Stecker und Buchse in schematischer Frontalansicht

USB 3.1 = flexibel, schnell & stark

Als bedeutendste Verbesserungen der Spezifikation gelten 1 die beidseitige Nutzbarkeit von Stecker und Kabel, 2 eine verdoppelte Datentransferrate sowie 3 die gesteigerte Stromlieferfähigkeit und Ladefunktion – detaillierter siehe im Folgenden.

1 Bequem flexible Verwendung

Der USB Type-C™ Stecker ist beidseitig nutzbar, kann also in beide Richtungen in die Buchse gesteckt werden – eine bequeme Neuerung im Vergleich zu älteren USB Konnektoren. Bei USB Type-C™ muss nicht mehr darauf geachtet werden, wo “oben” oder “unten” ist, der Stecker passt unabhängig von der Drehrichtung in den Port. Auch beim USB Type-C™ zu USB Type-C™ Kabel muss nicht auf “Anfang” oder “Ende” geachtet werden: Welches Kabelende an den Host, welches an das Device angeschlossen wird, spielt keine Rolle mehr. Jeder Anschluss des Kabels ist gleichwertig in seiner Funktionalität.

Beidseitige Nutzbarkeit des USB Type-C™ Steckers

2 Höhere Geschwindigkeit

Das Datentransferprotokoll des bisherigen Vorgängers USB 3.0 wird jetzt SuperSpeed USB 3.1 Gen 1 genannt. Durch dieses Protokoll können Datenraten von bis zu 5 Gbps erreicht werden. Der schnellste Übertragungsmodus ist das Protokoll SuperSpeed USB 10 Gbps (USB 3.1 Gen 2). Mit ihm kann eine Datenrate von bis zu 10 Gbps erreicht werden.

Der USB Type-C™ Stecker kann für alle USB Verbindungen verwendet werden, also auch für ältere USB Geräte und Kabel. Zur Erreichung der höchst möglichen Datenrate von 10 Gbps ist jedoch zu beachten, dass sowohl beide miteinander verbundenen Geräte als auch das verwendete Kabel das Protokoll USB 3.1 Gen 2 unterstützen müssen, damit der Datentransfer mit dieser Rate stattfinden kann.

3 Stromversorgung & Power Delivery

USB 3.1 unterstützt die Spezifikation zur Stromversorgung USB Power Delivery 2.0 (kurz: USB PD). Damit ist eine Leistungsaufnahme bei maximal 5 A und 20 V (100 W) gegeben. Die Stromversorgung ist in beiden Richtungen möglich.

Über USB lassen sich nicht nur Smartphone und Tablet aufladen. Dank USB Type-C™ und USB PD können auch größere bzw. leistungsfähigere Geräte wie z. B. Monitore oder Notebooks mit Strom versorgt werden. Voraussetzung ist die Unterstützung von USB PD einerseits der Geräte, andererseits des Kabels. Auf diese Art kann zum Beispiel ein Monitor mit USB Type-C™ Anschluss und USB PD Support, der an ein Netzteil angeschlossen ist, ein mit ihm verbundenes Notebook aufladen, während gleichzeitig Signale vom Notebook zum Monitor übertragen werden.

Übrigens: Nicht jedes Gerät bzw. Produkt, das die Bezeichnung USB Type-C™ im Namen trägt, muss notwendigerweise auch USB 3.1 Gen 2 oder USB PD implementieren. Hier lohnt ein gründlicher Blick auf die Produktspezifikationen.

Weitere Eigenschaften & Vorteile

Funktionserweiterung

Die Vielfalt an Protokollen, mit denen der USB Type-C™ Stecker umgehen kann, ist bedeutend ausgeweitet worden. Neben USB 2.0 / USB 3.1 Gen 1 / USB 3.1 Gen 2 sind auch DisplayPort™-, PCI Express-, Thunderbolt-, HDMI- oder MHL-Signale kompatibel. Über eine USB Type-C™ Verbindung ist die Übertragung von Audio- und Videodaten sogar parallel zum USB Daten- und USB Ladestrom möglich. Desweiteren kann mit entsprechenden Konvertern auch ein VGA Monitor angeschlossen werden.

Erhöhte Haltbarkeit

Nicht nur aufgrund der oben erwähnten “Verdrehsicherheit” ist der USB Type-C™ Stecker viel robuster als sein Vorgänger. Laut dem USB IF ist er so konzipiert, dass er 10.000 Steckzyklen übersteht. Das bedeutet rechnerisch, dass man z. B. sein Smartphone 329 Monate in Folge einmal täglich aufladen könnte (= anstecken / wieder abziehen). Im Vergleich dazu wird beim USB 3.0 Typ A-Stecker eine Lebensdauer von bis zu 5.000 Steckzyklen angegeben.

Schlankes und widerstandsfähiges Design

Der USB Type-C™ Anschluss weist ein schlankes, dem Micro USB Anschluss ähnliches Design auf, das dennoch stabil genug für den zweckmäßigen Einsatz in Notebooks, Tablets und sonstigen Mobilgeräten ist. Die USB Type-C™ Buchse bietet sich aufgrund ihrer geringen Fläche von nur 8,4 x 2,6 mm ebenso für flache Smartphones als auch für Desktop-Rechner und Geräte der Unterhaltungselektronik an.

Kompatibilität

Mit USB Type-C™ Anschlüssen können – via Nutzung von Adaptern oder Kabeln – Verbindungen auch zu anderen USB Geräten, das heißt zu Nicht-USB-Type-C™ Geräten, hergestellt werden. So lässt sich vorhandene Hardware und Peripherie weiterhin verwenden.

Ressourcenschonend

Schon heute und auch zukünftig in zunehmenden Maße wird und werden weniger Netzteile für angeschlossene Geräte benötigt, da die USB Type-C™ Schnittstelle ihren Funktionalitäten entsprechend immer mehr an Bedeutung gewinnt. Beispielsweise kann an einem Notebook eine Dockingstation angeschlossen werden, die dann das Notebook und alle weiteren Geräte mit Strom versorgt.

Verbesserte EMV

Nicht zuletzt sorgt USB Type-C™ für weniger Störungen beteiligter Geräte, da die elektromagnetische Verträglichkeit verbessert wurde.

 DIE USB SPEZIFIKATION
Datentransferrate Bezeichnung / Protokoll
Low-Speed 1.5 Mbps USB 1.1
Full-Speed 12 Mbps USB 2.0
Hi-Speed 480 Mbps USB 2.0
SuperSpeed 5 Gbps SuperSpeed USB (USB 3.1 Gen 1) *
SuperSpeed 10 Gbps SuperSpeed USB 10 Gbps (USB 3.1 Gen 2)

* alte Bezeichnung: USB 3.0

Der DP Alt Mode bei USB Type-C™

Neben der USB Datenleitung hat der USB Type-C™ Anschluss am MacBook oder Chromebook eine weitere Funktion. Diese wird DP Alt Mode genannt. So kann ein Monitor-Adapter am entsprechenden USB Type-C™ Port des Mac- oder Chromebooks angeschlossen werden. Wenn dieser den DP Alt Mode unterstützt, funktioniert hier die Übertragung von Daten zum Monitor via Adapter oder Kabel. Sofern die Unterstützung für den DP Alt Mode am Gerät vorhanden ist, können entsprechende Adapter und Kabel von USB Type-C™ auf DisplayPort™, HDMI, DVI oder VGA zum Anschluss der entsprechenden Monitore verwendet werden.

Flexibilität innerhalb der Monitor-Vielfalt dank DP Alt Mode

USB Type-C™ in Relation zu Thunderbolt™ 3

Die Grundidee der USB Type-C™ Schnittstelle ist, über ein einziges Kabel verschiedene Arten von Daten bzw. Signale übermitteln zu können. Der erstmals 2009 von Intel und Apple vorgestellte Standard Thunderbolt™ verfolgte auch dieses Ziel. Seit Mitte 2015 verwendet Thunderbolt™ 3 auch den beidseitig nutzbaren Type-C Stecker. Thunderbolt™ 3 nutzt dieselbe Buchse wie USB Type-C™ und unterstützt alle USB Type-C™ Funktionen, darüber hinaus ist im Thunderbolt™ 3 Controller ein USB 3.1 Controller integriert.

Produktbeispiele USB 3.1 / USB Type-C™ von Delock

Kabel USB Type-C™ Stecker > HDMI Stecker (DP Alt Mode)

Anschlüsse:
1 x USB Type-C™ Stecker >
1 x HDMI-A 19 Pin Stecker
Chipsatz: Parade PS176 + Cypress
High Speed HDMI mit Ethernet (HEC) Spezifikation
Signalrichtung: USB Type-C™ Eingang > HDMI Ausgang
Auflösung bis 3840 x 2160 @ 60 Hz (abhängig vom Monitor / System)
Übertragung von Audio- und Videosignalen
Unterstützt 3D Displays
Unterstützt HDCP 1.4 und 2.2
Kontakte mit Goldauflage
Länge: ca. 2 m (ohne Anschlüsse)

Auch erhältlich mit den Längen
Art. 85290  ca. 1 m
Art. 85292  ca. 3 m

Kabel USB Type-C™ Stecker > DisplayPort™ Stecker
(DP Alt Mode)

Anschlüsse:
1 x USB Type-C™ Stecker >
1 x DisplayPort™ 20 Pin Stecker
DisplayPort™ 1.2 Spezifikation
Chipsatz: Cypress
Signalrichtung: USB Type-C™ Eingang > DisplayPort™ Ausgang
Auflösung bis 3840 x 2160 @ 60 Hz (abhängig vom Monitor / System)
Übertragung von Audio- und Videosignalen
Unterstützt 3D Displays
Unterstützt HDCP 1.4
Kontakte mit Goldauflage
Länge: ca. 1 m (ohne Anschlüsse)

Auch erhältlich mit den Längen
Art. 85256  ca. 2 m
Art. 85257  ca. 3 m

Kabel SuperSpeed USB 10 Gbps Typ-A Stecker >
USB Type-C™ Stecker

Anschlüsse:
SuperSpeed USB 10 Gbps (USB 3.1 Gen 2) Typ-A Stecker >
SuperSpeed USB 10 Gbps (USB 3.1 Gen 2) USB Type-C™ Stecker
Host = USB Typ A; Device = USB Type-C™
Datentransferrate bis zu SuperSpeed USB 10 Gbps
Drahtquerschnitt:
30 AWG Datenleitung
22 AWG Stromleitung
Widerstand: 56 kΩ
Kabeldurchmesser: ca. 4,5 mm
Länge: ca. 1 m (inkl. Anschlüsse)

Auch erhältlich mit der Länge
Art. 83869  ca. 0,5 m

Kabel Thunderbolt™ 3 (20 Gbps) USB Type-C™
Stecker > Stecker passiv • 1 m • 5 A

Anschlüsse:
1 x Thunderbolt™ 3 USB Type-C™ 24 Pin Stecker >
1 x Thunderbolt™ 3 USB Type-C™ 24 Pin Stecker
Chipsatz: Cypress E-Marker
Datentransferraten
 Thunderbolt™ 3 bis zu 20 Gbps
 DisplayPort™ 1.2a bis zu 21,6 Gbps
 SuperSpeed USB bis zu 10 Gbps
 Thunderbolt™ Networking bis zu 10 Gbps (Peer-To-Peer)
Unterstützt PCI Express 3.0 Protokoll (4 Lanes)
Unterstützt Displayport 1.2a Protokoll (8 Lanes, HBR2 und MST)
Kaskadierbar bis zu 6 Thunderbolt™ Geräten (Daisy Chain)
Drahtquerschnitt:
32 + 34 AWG Datenleitung
24 + 34 AWG Stromleitung
Kontakte mit Goldauflage
Dreifach geschirmtes Kabel
Kabeldurchmesser: ca. 4,4 mm
Länge: ca. 1 m (ohne Anschlüsse)

Auch erhältlich mit
Art. 84844  ca. 0,5 m • 5 A • 40 Gbps
Art. 84846  ca. 1,5 m • 5 A • 20 Gbps
Art. 84847  ca. 2,0 m • 3 A • 20 Gbps

Adapter USB Type-C™ Stecker >
DisplayPort™ Buchse (DP Alt Mode)

Anschlüsse:
USB Type-C™ Stecker >
DisplayPort™ 20 Pin Buchse
Chipsatz: ST 042K46
DisplayPort™ 1.2 Spezifikation
Auflösung bis 4096 x 2160 @ 60 Hz (abhängig vom Monitor / System)
Übertragung von Audio- und Videosignalen
Kontakte mit Goldauflage
1 x Ferritkern
Kabellänge: ca. 20 cm (ohne Anschlüsse)

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Art. 62726  Adapter USB Type-C™ Stecker > VGA Buchse (DP Alt Mode)
Art. 62728  Adapter USB Type-C™ Stecker > DVI Buchse (DP Alt Mode)
Art. 62729  Adapter USB Type-C™ Stecker > HDMI Buchse (DP Alt Mode)

Adapter USB Type-C™ > 1 x Seriell DB9 RS-232 + Adapter DB25

Anschlüsse:
Kabel
1 x USB Type-C™ Stecker >
1 x Seriell RS-232 DB9 Stecker mit Schrauben
Adapter
1 x Seriell RS-232 DB9 Buchse mit Muttern >
1 x Seriell RS-232 DB25 Stecker mit Schrauben
Chipsatz: FTDI FT232RL
Datentransferrate bis zu 1 Mbps
FIFO: 512 byte
Kabellänge: ca. 1,8 m (inkl. Anschlüsse)

Audio Adapter USB Type-C™ Stecker > Klinkenbuchse

Anschlüsse:
1 x USB Type-C™ Stecker >
1 x 3,5 mm 4 Pin Klinkenbuchse
Chipsatz: Cmedia CM119B
USB 2.0 und USB Audio Device Class 1.0 Spezifikation
Kontakte goldbeschichtet
Kabeldurchmesser: ca. 2 mm
Kabellänge: ca. 14 cm (inkl. Anschlüsse)

PCI Express Karte > 1 x extern USB Type-C™ 3.1 Buchse +
1 x extern USB Type-C™ 3.1 (DP Alt Mode) Buchse

Anschlüsse:
extern
1 x SuperSpeed USB 10 Gbps (USB 3.1 Gen 2) USB Type-C™ Buchse
1 x SuperSpeed USB 10 Gbps (USB 3.1 Gen 2) USB Type-C™ Buchse
(DP Alt Mode fähig)
1 x DisplayPort™ 20 Pin Buchse (für DP Alt Mode Funktion)
intern
1 x PCI Express x1, V3.0
Chipsatz: Asmedia ASM1142
DisplayPort™ 1.2 Spezifikation
Datentransferraten bis zu SuperSpeed USB 10 Gbps
Auflösung bis 3840 x 2160 @ 60 Hz (abhängig vom Monitor / System)
Stromversorgung über PCI Express Schnittstelle
Unterstützt eXtensible Host Controller Interface (xHCI) Spezifikation 1.1

Anwendungsbeispiel

USB Type-C™ 3.1 Dockingstation

Anschlüsse:
Frontseite
1 x Gigabit LAN 10/100/1000 Mbps RJ45 Buchse
1 x mini Displayport 20 Pin Buchse
1 x VGA 15 Pin Buchse
1 x USB Type-C™ Buchse (Stromversorgung)
Rückseite
3 x USB 3.0 Typ-A Buchse
1 x Headset 3,5 mm 4 Pin Klinkenbuchse
1 x SD / SDHC / SDXC / MMC Slot
1 x Micro SD / SDHC / SDXC Slot
1 x USB Type-C™ Stecker
Übertragung von Audio- und Videosignalen
HDMI und Displayport Anschlüsse unterstützen: Erweitern und Spiegeln,
Auflösung bis 2560 x 1440 @ 60 Hz oder 3840 x 2160 @ 30 Hz
(abhängig vom Monitor / System)
VGA Auflösung bis 1920 x 1080 @ 60 Hz
Kabellänge: ca. 18 cm (inkl. Anschlüsse)
Maße (LxBxH): ca. 13,7 x 7,5 x 1,7 cm

Externer USB 3.1 Gen 1 Hub USB Type-C™ >
3 x USB Typ-A + 2 Slot SD Card Reader

Anschlüsse:
1 x SuperSpeed USB (USB 3.1 Gen 1) USB Type-C™ Stecker >
3 x SuperSpeed USB (USB 3.1 Gen 1) Typ-A Buchse
1 x SD Slot
1 x Micro SD Slot
1 x 5 V DC Strombuchse
Chipsätze
Hub: Genesys Logic GL3520
Card Reader: Genesys Logic GL3224
Datentransferraten bis zu SuperSpeed USB 5 Gbps
Card Reader unterstützt folgende Speicherkarten:
1. Slot Secure Digital
SD, SD3.0 UHS-I, SD High Capacity (SDHC), SD Ultra, SDHC Ultra, SDXC, MMC-I,
MMC-II, MMC 4.0, Mini SD, Mini SDHC, MMCmobile, RS-MMC, RS-MMC 4.0

2. Slot micro Secure Digital
MicroSD, Micro SDHC, Micro SDHC Ultra, T-Flash, MMCmicro
1 x Ferritkern
USB Kabel direkt am Hub (Länge ca. 15 cm)
Maße (LxBxH): ca. 9 x 4 x 1,3 cm

2.5″ Externes Gehäuse SATA HDD >
SuperSpeed USB 10 Gbps (USB 3.1 Gen 2)

Anschlüsse:
extern
1 x SuperSpeed USB 10 Gbps (USB 3.1 Gen 2) USB Type-C™ Buchse
intern
1 x SATA 6 Gb/s 22 Pin
Chipsatz: Asmedia ASM1351
Datentransferraten bis zu SuperSpeed USB 10 Gbps
Für 2.5″ SATA HDDs / SSDs geeignet:
Festplattenhöhe bis zu 9,5 mm
SATA HDDs / SSDs bis 6 Gbps
HDDs / SSDs bis zu 3 TB
Unterstützt 5 V HDD / SSD
LED Anzeige für Power und Zugriff
Maße (LxBxH): ca. 13,2 x 8 x 1,3 cm