Alles über USB-Anschlüsse: Von der Wende in den Standard

10 Minuten
USB-Kabel mit Typ-A-Stecker.
Bildquelle: Pixabay
Klein und nicht mehr weg zu denken: der USB-Anschluss. Dass er heute allgegenwärtig ist, war nicht immer so. Seit dem Start 1996 hat sich viel getan. Nach vielen Jahren und einer rasanten Entwicklung ist er zum Standard in vielen Geräten geworden. inside handy wirft einen Blick auf die wechselvolle Geschichte von über 20 Jahren Universal Serial Bus.

USB-Anschlüsse sind bei aktuellen Elektrogeräten kaum noch wegzudenken. Über sie lassen sich Peripheriegeräte wie eine Tastatur und eine Maus, aber auch Zubehör wie externe Festplatten an PCs, Laptops, Fernseher oder andere Hardware anschließen. Der USB-Anschluss dient zudem zur Datenübertragung via Kabel oder in Verbindung mit einem Ladegerät zum Aufladen von Smartphones, Tablets und Co. Auch die kleinen Datenspeicher, die USB-Sticks, sind aus dem heutigen Alltag kaum noch wegzudenken.

Dass wir den Anschluss so selbstverständlich nutzen, war aber nicht immer so. Denn noch vor wenigen Jahren setzten die Hersteller häufig noch auf proprietäre, also auf ganz unterschiedliche und individuelle, Anschlüsse. Dementsprechend groß konnte der Kabelsalat zu Hause oder im Büro werden. Gefühlt benötigten Nutzer für jedes Gerät ein anderes Kabel. Das änderte sich erst 1996 mit der des sogenannten Universal Serial Bus (USB). Schon bald galt der USB-Anschluss als Standard. Allerdings gab es auch hier lange Zeit unterschiedliche Stecker und -Buchsen. Von USB über Mini-USB und später Micro-USB bis hin zum heutigen USB-C änderten sich die Schnittstellen des Öfteren.

Was ist USB überhaupt?

Der USB-Anschluss wurde entwickelt, um die Verbindung von Computern mit anderen Geräten zu vereinfachen. Dabei kann es sich um klassische Peripheriegeräte oder aber um Speichermedien in Form des USB-Sticks handeln. Das Besondere: Die Verbindung der zusätzlichen Komponenten ist im laufenden Betrieb möglich. Das Prinzip nennt sich Hot Plugging oder auch Hot Swapping – je nachdem, ob die neuen Komponenten mit der Software interagieren oder nicht.

In den Anfängen von USB wurde eine Verbindung noch nach dem Master-Slave-Prinzip aufgebaut. Der PC diente dabei zumeist als Master oder Host und steuerte den Datentransfer. Ein angeschlossenes Peripheriegerät wie eine Tastatur, eine Maus oder Kamera wird als Slave bezeichnet und vom Master bzw. Host gesteuert. Um Daten beispielsweise von einer Kamera auf die andere zu übertragen oder um Bilder über einen Drucker zu drucken, mussten Nutzer sie zunächst auf den Computer übertragen.

 

Das änderte sich 2001 mit der Lockerung der Master-Slave-Verbindung und der Einführung von USB On The Go (OTG). OTG ermöglicht es Nutzern, eingeschränkte Funktionen direkt zwischen den per USB verbundenen Endgeräten vorzunehmen. Sie können nun beispielsweise Fotos von der Kamera direkt an den Druckers enden oder Musik zwischen zwei Musik-Playern austauschen. Das Zwischenspeichern auf dem PC war nicht mehr notwendig.

Aufpassen müssen Nutzer allerdings bei den USB-Schnittstellen. Denn es gibt ganz unterschiedliche USB-Ports und USB-Kabel. Heutzutage verwenden die Hersteller zumeist Micro-USB-Ports oder den neueren USB Typ-C-Anschluss. Doch gibt es immer noch Produkte, bei denen ein Mini-USB-Anschluss zu finden ist. Untereinander kompatibel sind diese nicht. In einen Micro-USB-Port lässt sich daher kein USB-C-Kabel stecken oder umgekehrt. Und genau das führt dazu, dass wir trotzt der Vereinfachung der Schnittstellen durch USB auch heute noch mit mehreren Kabel-Typen hantieren müssen.

Von USB 1.0 bis USB 4.0: Die Generationen im Überblick

Die unterschiedlichen Stecker und Anschlüsse sind allerdings nicht die einzigen Unterschiede bei USB. Auch die Übertragungsgeschwindigkeit der Daten schwankt zwischen den verschiedenen USB-Generationen zum Teil stark.

Der Anfang – USB 1.0 und USB 1.1

Mit einer maximalen Datenrate von 12 Mbit/s startete USB 1.0 im Jahr 1996. Für diese Zeit war das eigentlich ein guter Wert, trotzdem konnte Apple bereits zum damaligen Zeitpunkt mit seinem entsprechenden Standard die Datenrate um mehr als das 30-fache toppen. Ein größeres Problem als diese Konkurrenz stellte bei USB 1.0 aber dar, dass die gebräuchlichen Windows-Betriebssysteme den Anschluss nicht unterstützten.

USB 1.1 räumte Fehler in der Software aus dem Weg. Doch erst das vier Jahre später eingeführte USB 2.0 sollte den Sprung in die Massennutzung schaffen. Nicht zuletzt dürfte dies an der maximalen Datenrate von 480 Mbit/s liegen, die heute zumeist ganz alltäglich Anwendungen erst ermöglicht.

USB 2.0 – Bis heute die am meisten genutzte Version

Die sprunghafte Erhöhung der Datenrate von 12 zu 480 Mbit/s war der wichtigste Schritt der Entwickler, um USB massentauglich zu machen. Die viel höhere Leistung ermöglichte es beispielsweise, Festplatten oder Videorekorder über USB 2.0 anzuschließen. Spätestens ab dem Jahr 2002 wurde die Version 2.0 zum allgegenwärtigen Standard und ist bis heute nicht mehr aus dem elektronischen Alltag wegzudenken. So sind aktuell immer noch viele Geräte mit USB 2.0-Buchsen ausgestattet – auch wenn USB 3.0 längst auf dem Markt ist.

USB 3 öffnet das Gigabit-Tor

USB 3.0

Es geht noch schneller: 2008 wurde mit USB 3.0 SuperSpeed die Datenrate auf 5 Gbit/s erhöht. Optisch sind die neuen Anschlüsse relativ einfach am eingelassenen, blauen Plastikelement in der Buchse vom langsameren USB 2.0 zu unterscheiden.

Wer die schnelle Übertragung nutzen möchte, benötigte aber neue Stecker mit zusätzlichen Adern und Steckkontakten. Denn die Datenrate stellte nun so hohe Anforderungen an die Hard- und Software, dass hier aufgerüstet werden musste. Somit ist ein USB-A-Kabel des Standards 3.0 zwar abwärtskompatibel zu USB 2.0. Mit einem USB-2.0-Kabel betrieben an einem USB-3.0-Anschluss lassen sich allerdings nicht die schnellen Übertragungsraten realisieren. Noch einmal anders sieht es bei USB Typ B- oder bei Mini-USB-Steckern mit USB 3.0 aus. Solche Verbindungen finden sich häufig unter anderem bei Kameras. Hier führen die zusätzlichen Kontakte dazu, dass die USB-3.0-Stecker nicht in die älteren USB-2.0-Buchsen passen.

USB 3.1

Fünf Jahre nach der Einführung von USB 3.0 wurde 2013 USB 3.1 vorgestellt. Mit der neuen Version war ein erneuter Geschwindigkeitsanstieg verbunden. Bis zu 10 GBit/s können per USB 3.1 erreicht werden. In der Benennung kann es jedoch zu Verwirrungen kommen: USB 3.0 wurde 2018 in USB 3.1 Gen 1 umbenannt, die schnellere Version 3.1 bekam den Zusatz USB 3.1 Gen 2.

USB 3.2

2017 startete schließlich eine weitere USB-Generation. USB 3.2 verdoppelt die von USB 3.1 bekannte maximale Geschwindigkeit auf bis zu 20 GBit/s. Dabei nutzt der Standard Stecker von USB Typ C, bei denen sich über das sogenannte Multi-Lane-Verfahren jeweils 10 Gbit/s pro Richtung über je zwei Adernpaare realisieren lassen. Mit den von USB-Sticks bekannten Typ-A-Steckern ist USB 3.2 jedoch nicht kompatibel. Die Kabel haben somit jeweils zwei USB-C-Stecker.

Auch USB 3.2 unterteilt sich in verschiedene Versionen. Denn erneut haben die älteren Varianten USB 3.0 und USB 3.1 mit dem Start der neuen Version neue Bezeichnungen bekommen. Das bedeutet aber auch, dass nicht jeder als USB 3.2 deklarierter Anschluss auch wirklich die maximale Geschwindigkeit von 20 Gbit/s unterstützt.

Nachdem USB 3.0 mit dem Start von USB 3.1 bereits in USB 3.1 Gen.1 umbenannt wurde, heißt diese Version nun USB 3.2 Gen.1. Es bleibt allerdings bei den maximalen Geschwindigkeiten von 5 Gbit/s. Der Nachfolger USB 3.1 wurde mit dem Start der neuen Version in USB 3.2 Gen.2 umgetauft und ermöglicht Datenübertragungen mit maximal 10 Gbit/s. Wer auf die 20 Gbit/s Wert legt, muss auf die Kennung USB 3.2 Gen 2×2 achten.

Die Zukunft: USB 4.0

USB 4.0 soll künftig die bisherigen Generationen ablösen. Laut der USB Promoter Group und dem USB Implementers Forum (USB-IF) werden die Spezifikationen des neuen Standards in Kürze offiziell bekannt gegeben. Dabei soll USB 4.0 mit bis zu 40 Mbit/s nicht nur die Leistung von USB 3.2 verdoppeln. Auch das von Intel zusammen mit Apple entwickelte Thunderbolt 3 wird fester Bestandteil von USB 4.0. Die Technologie wurde erst vor Kurzem von Intel freigegeben.

USB 4.0 mit Thunderbold 3 wird ein neues Protokoll erhalten, das aber mit älteren USB-Versionen wie USB 2.0 und 3.0 sowie mit Thunderbolt 3 Hosts abwärtskompatibel ist. Basis sind auch hier USB-C-Kabel und -Stecker. Durch die Integration von Thunderbolt 3 könnte sich das Docking-Problem von vielen Computern, Notebooks, Smartphones und Co. lösen. Denn Thunderbolt 3 erlaubt es nicht nur, die Geräte mit bis zu 100 Watt zu laden (ein passendes Ladegerät vorausgesetzt). Über die Technologie lassen sich auch Monitore koppeln.

Mini-, Micro- und USB Typ-C: USB-Stecker und ihre Formen

Immer wieder tauchen in Zusammenhang mit USB nicht nur die unterschiedlichen Generationen, sondern auch verschiedene Stecker-Typen auf. Früher gab es vor allem größere USB-Stecker, die Hersteller noch heute zur Verbindung von Druckern oder ähnlichen Produkten nutzen. Sie ermöglichen eine zum Teil deutlich höhere Strombelastung. Später wurden die Steckertypen immer kompakter und auch für die mobilen Geräte einsetzbar. Das Stecker-Chaos, das so über die Jahre gewachsen ist, soll durch den USB-C-Anschluss vereinheitlicht werden. Dennoch wird vor allem Micro-USB bei vielen Smartphones und Tablets noch immer genutzt.

USB-Stecker in der Detail-Ansicht. Von links nach rechts: USB Typ A, USB Typ B und Micro-USB.Quelle: Wikimedia Commons

Vor allem von USB-Sticks bekannt ist der Steckertyp USB Typ A. Deutlich seltener, aber noch bei Druckern oder Faxgeräten eingesetzt, ist der Stecker USB Typ B. Beide können sowohl USB 2.0 als auch USB 3.0 unterstützen. In der Kompakt-Klasse verschwindet vor allem der trapezförmige Mini-USB-Anschluss langsam aber sicher vom Markt. Er ist aber noch an einigen Kameras wie der GoPro 3 oder an älteren MP3-Playern zu finden.

Der Mini-USB wurde 2007 vom noch kleineren Micro-USB-Stecker abgelöst, der noch heute in vielen Handys zu finden ist. Vorteil hier: Im Gegensatz zum Mini- lässt sich der Micro-Anschluss parallel zur Datenübertragung und zum Aufladen verwenden. Seit einigen Jahren wird Micro-USB aber zunehmend von USB Typ C abgelöst. Denn Typ C erlaubt nicht nur schnellere Datenübertragungen, der Stecker lässt sich auch beidseitig in die Buchse stecken.

Nicht jeder Smartphone-Hersteller vertraut übrigens auf USB. So hat Apple mit dem Lightning-Port und passendem Lightning-Kabel seinen ganz eigenen Verbindungstyp entwickelt. Allerdings gibt es seit einiger Zeit Gerüchte, nach denen der iPhone-Hersteller bei kommenden iPhone- oder iPad-Modellen zu USB-C wechseln könnte.

USB-C: Der drehbare Allrounder

Ansicht eines USB-C-Kabels.
USB-C-KabelQuelle: Pixabay

Ein großer Nachteil der meisten USB-Versionen ist, dass die Kabel nicht in beiden Richtungen anzuschließen sind. Der aktuelle USB-C schafft seit 2014 Abhilfe – kein lästiges Umdrehen des Kabels mehr. Besonderer Clou dabei: USB-C ist platzsparend konstruiert, dass sich die Buchsen auf kleinster Fläche verbauen lassen.

Weitere Vorteile der neuen Schnittstelle: Neben der schnellen Datenübertragung sind auch die Energieversorgung, die Bildschirm-Übertragung per Displayport und weitere Funktionen möglich – das sogar teilweise gleichzeitig. Als problematisch stellt sich jedoch heraus, dass oftmals nicht klar ist, welcher Stecker für welchen Zweck dient. So kann es unter anderem sein, das ein USB-Typ-C-Kabel, das ein Smartphone mit Energie versorgt, bei einem Laptop nicht funktioniert. Der neue, universell einsetzbare Standard sorgt aktuell noch für das eine oder andere Anschlussproblem.

Bildquellen:

  • Verschiedene USB-Stecker: Wikimedia Commons
  • USB-C-Kabel: Pixabay
  • USB-A-Kabel: Pixabay
Ersatz-Akku für iPhone 7 von Hagnaven
Hagnaven – wahrhaft grüne Ersatzakkus für iPhone und Co.
Schon die Homepage ist imposant. Hier wird mit der Kraft von nordischen Göttern geworben und der Unsterblichkeit. Dabei liegt in der grundlegenden Sterblichkeit einer der Haupt-Geschäftszweige des Unternehmens aus Stuttgart. Hagnaven vertreibt CO²-neutrale und Cobalt-freie Ersatzakkus für moderne Smartphones und umweltbewusste Nutzer.
Avatar
Rita liebt Technik, besonders wenn diese aus der Welt der Smartphones stammt. Seit 2009 berichtet sie als Journalistin aus diesem Kosmos - seit 2019 für inside handy. Dabei hat die gebürtige Berlinerin aber auch Spaß an anderen Themen wie Tarifen, Smart Home oder Zubehör. Wenn sie nicht gerade die aktuellsten Handys testet oder Tarife auf den Prüfstand stellt, taucht sie gerne ab - und das ist wörtlich zu nehmen. Denn ihre Urlaubsziele müssen vor allem eins haben: tolle Tauchgebiete. Und wenn gerade kein Urlaub ist, dann tut es in der Freizeit auch ein gutes Buch, ein guter Drink oder ein Treffen mit Freunden, um von der Arbeit abschalten zu können.

Handy-Highlights

Das Huawei P30 Lite auf weißem Grund.
Sony Xperia 1
Samsung Galaxy A30

Deine Technik. Deine Meinung.

Und was sagst du?

Bitte gib Dein Kommentar ein!
Bitte gibt deinen Namen hier ein

geschützt durch reCAPTCHA Datenschutzerklärung - Nutzungsbedingungen