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

Steckerformen

USB-A – klassischer rechteckiger Stecker

USB A Stecker

USB-B – meist bei Druckern

USB B Stecker

Micro-USB – ältere Smartphones

MicroUSB Stecker

USB-C – beidseitig steckbar, Standard für moderne Geräte

USB C Stecker

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)

USB4 und Thunderbolt – Unterschied

USB4 und Thunderbolt nutzen beide den USB-C-Stecker und ermöglichen die Übertragung von Daten, Video und Strom. Der wesentliche Unterschied liegt in den verpflichtenden Funktionen.

USB4 bietet hohe Geschwindigkeiten und Videoübertragung, diese sind jedoch optional und abhängig von Gerät und Kabel.

Thunderbolt ist strenger definiert:

• garantierte hohe Datenrate
• verpflichtende Videoübertragung
• verpflichtende PCIe-Unterstützung
• zertifizierte Kabel

Merksatz:

USB4 kann vieles – Thunderbolt muss alles können.

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.

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.