USB
USB (Universal Serial Bus) ist ein universeller Anschlussstandard zur Verbindung von Peripheriegeräten mit Computern und anderen Endgeräten. USB ermöglicht Datenübertragung, Stromversorgung und – bei neueren Versionen – auch Video- und Audioübertragung über ein einziges Kabel.
Ziele von USB
USB wurde entwickelt, um:
- viele verschiedene Anschlüsse zu ersetzen (seriell, parallel, PS/2)
- Geräte einfach anschließen zu können (Plug-and-Play)
- gleichzeitig Daten und Strom bereitzustellen
Historie
| Jahr | Version | Maximale Datenrate | Bemerkung |
|---|---|---|---|
| 1996 | USB 1.0 | 12 Mbit/s | erste Version |
| 2000 | USB 2.0 | 480 Mbit/s | großer Durchbruch |
| 2008 | USB 3.0 | 5 Gbit/s | deutlich höhere Geschwindigkeit |
| 2013 | USB 3.1 | 10 Gbit/s | effizientere Codierung |
| 2017 | USB 3.2 | bis 20 Gbit/s | mehrere Lanes |
| 2019 | USB4 Gen 3x2 | 40 Gbit/s | Thunderbolt-Technik integriert |
| 2022 | USB4v2 Gen 4x2 | 80 Gbit/s | Thunderbolt-Technik integriert |
USB-Versionen und Geschwindigkeiten
| Bezeichnung | Geschwindigkeit | Videoübertragung |
|---|---|---|
| USB 2.0 | 480 Mbit/s | nein |
| USB 3.0 / USB 3.1 Gen 1 | 5 Gbit/s | optional (über USB-C mit DisplayPort Alt Mode) |
| USB 3.1 Gen 2 | 10 Gbit/s | optional (über USB-C mit DisplayPort Alt Mode) |
| USB 3.2 Gen 2x2 | 20 Gbit/s | optional (über USB-C mit DisplayPort Alt Mode) |
| USB4 | 20–40 Gbit/s (USB4 v2.0 bis 80 Gbit/s) |
ja (integriert, DisplayPort/Thunderbolt) |
Stromversorgung über USB
USB stellt neben Daten auch elektrische Energie bereit.
Klassische USB-Stromstärken
| Standard | Spannung | Strom | Leistung |
|---|---|---|---|
| USB 2.0 | 5 V | 0,5 A | 2,5 W |
| USB 3.x | 5 V | 0,9 A | 4,5 W |
USB Power Delivery:
USB Power Delivery (USB-PD) ist eine Erweiterung des USB-Standards zur flexiblen und leistungsstarken Stromversorgung von Geräten. Im Gegensatz zu klassischem USB erlaubt USB-PD höhere Spannungen und Leistungen, die zwischen den Geräten automatisch ausgehandelt werden.
Dadurch können über USB-C nicht nur Smartphones, sondern auch Laptops, Monitore und Dockingstationen mit Strom versorgt werden.
USB-PD ist nicht an eine bestimmte USB-Datenversion (z. B. USB 2.0, 3.x, USB4) gebunden, sondern an den USB-C-Stecker.
USB Power Delivery unterscheidet zwei Leistungsbereiche:
SPR – Standard Power Range
Die Standard Power Range (SPR) ist der klassische USB-PD-Leistungsbereich.
- Spannungen: 5 V, 9 V, 15 V, 20 V
- Maximale Leistung: bis zu 100 W (20 V, 5 A)
- Unterstützt ab USB-PD 2.0 / 3.0
- bidirektional (Geräte können Strom liefern oder empfangen)
Typische Geräte: Smartphones, Tablets, Notebooks, Monitore
EPR – Extended Power Range
Die Extended Power Range (EPR) erweitert USB-PD für leistungsstarke Geräte.
- Spannungen: 28 V, 36 V, 48 V
- Maximale Leistung: bis zu 240 W (48 V, 5 A)
- Unterstützt ab USB-PD 3.1
- erfordert EPR-fähige USB-C-Kabel
Typische Geräte: leistungsstarke Laptops, Workstations, Monitore
Merksatz:
SPR reicht bis 100 W – EPR erweitert USB-PD auf bis zu 240 W.
Videoübertragung über USB
Moderne USB-Verbindungen können neben Daten und Strom auch Videosignale übertragen. Dies ist vor allem über den USB-C-Stecker möglich.
Die Videoübertragung erfolgt dabei nicht über USB selbst, sondern über sogenannte Alternate Modes.
DisplayPort Alternate Mode
Der DisplayPort Alt Mode nutzt die Leitungen von USB-C, um ein DisplayPort-Signal zu übertragen.
- Übertragung von Video (und Audio)
- Unterstützung für hohe Auflösungen (z. B. 4K, 5K)
- häufig bei Laptops, Dockingstationen und Monitoren
HDMI Alternate Mode
- ermöglicht HDMI-Video über USB-C
- wird seltener eingesetzt als DisplayPort Alt Mode
USB4 und Thunderbolt
Bei USB4 und Thunderbolt ist die Videoübertragung direkt integriert.
- gleichzeitige Übertragung von Daten, Video und Strom
- Unterstützung mehrerer Monitore
- hohe Bandbreite bis 40 Gbit/s
Wichtig: Nicht jeder USB-C-Anschluss unterstützt Videoübertragung – dies hängt vom Gerät, Controller und Kabel ab.
Merksatz:
Video über USB funktioniert meist über USB-C und DisplayPort Alt Mode.
Steckerformen
- USB-A – klassischer rechteckiger Stecker
- USB-B – meist bei Druckern
- Micro-USB – ältere Smartphones
- USB-C – beidseitig steckbar, Standard für moderne Geräte
USB-C (Sonderrolle)
USB-C ist nur die Steckerform, nicht automatisch die Geschwindigkeit.
USB-C kann:
- USB 2.0 oder USB4 sein
- USB Power Delivery unterstützen
- Video über DisplayPort-Alt-Mode übertragen
Anwendungen
- Eingabegeräte (Maus, Tastatur)
- USB-Sticks, externe SSD / HDD
- Smartphones, Tablets, Laptops
- Dockingstationen
- Monitore über USB-C
Kurzmerksatz
USB ist ein universeller Standard für Daten und Strom – moderne Geräte nutzen überwiegend USB-C mit USB-Power-Delivery.
