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Lindy beleuchtet USB-Standard

Die 7 wichtigsten Fragen und Antworten zu USB 3.1 Typ C

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Wie funktioniert das Durchschleusen fremder Signale (Alternate Mode)?

Im Prinzip ist die Idee recht simpel. Ein USB-3.1-Typ-C-Kabel hat laut Spezifikation 16 Drähte plus Abschirmung. Davon werden vier Adernpaare, also acht Drähte, für die USB-typischen SuperSpeed-Datenübertragungsstandards TX1/2 und RX1/2 genutzt. Von diesen vier Adernpaaren können nun ein, zwei oder alle vier dafür genutzt werden, andere Signale zu übertragen. Wird beispielsweise ein DisplayPort-Signal mit 4K-Auflösung übertragen, so benötigt dies zwei Adernpaare. Es verbleiben zwei Adernpaare für USB, wodurch der volle USB-3.1-Standard mit 10 GBit/s weiterhin parallel übertragen werden kann. Werden alle vier Adernpaare für Alternate Mode verwendet (nötig etwa bei DP 5K oder Thunderbolt 3), kann parallel über ein fünftes Adernpaar nur noch USB 2.0 übertragen werden.

Wie bei PD, ist auch Alternate Mode noch ganz am Anfang seiner Karriere. Zu verlockend sind auch hier die Möglichkeiten. Auf Seiten des PCs können beispielsweise Grafiksignale nativ durch das USB-Typ-C-Kabel geschleust und vom Monitor abgegriffen werden. Kombiniert mit PD könnte man beispielsweise einen Monitor an den USB-Port des Notebooks hängen und das Notebook vom Monitor aus laden. Derzeit sind es vor allem Apple-Geräte in Verbindung mit DisplayPort-Adaptern, wo diese Möglichkeit real genutzt wird. Ansonsten ist auch hier der Markt noch träge und bietet bislang noch wenige Komponenten, die den Alternate Mode unterstützen.

Welche Probleme macht der neue Stecker Typ C?

Ein einheitlicher Stecker, der nicht mehr als Standard-, Mini- und Micro-Version daherkommt, sondern nur noch ein Format mit Ähnlichkeit zum jetzigen USB Micro oder Apple Lightning kennt; das ist auf Benutzerseite ein praktischer Pluspunkt, der die Akzeptanz von Typ-C-Steckern erhöhen dürfte. Auf technischer Seite birgt dies aber erhebliche Nachteile. Denn eine hohe Signalqualität wird vor allem durch einen höheren Adernquerschnitt und eine große Kontaktfläche erreicht.

Die Pins im Typ-C-Stecker werden mit 0,28 mm Breite dann zum Flaschenhals. Selbst wenn die Adern gegeneinander versetzt an die Kontaktpins gelötet werden und die Tiefe des Steckers ausgereizt wird, ist die Kontaktfläche erheblich kleiner als bei einem Typ-A-Stecker. Dies führt dazu, dass schon geringe Fertigungstoleranzen maßgebliche Unterschiede in der Verbindungsqualität mit sich bringen können. Hinzu kommt, dass über die 0,28 mm breiten, also im Querschnitt knapp 0,08 mm² großen Kontaktpins bei PD bis zu 5 A Strom übertragen werden soll. Nach VDE-Standard für stromführende Leiter müsste der Leitungsquerschnitt dann aber mindestens 0,15 mm², eher 0,3 mm² betragen.

Gelöst wurde das bei Typ-C-Steckern, indem der Strom parallel über 4 Pins (und weitere 4 Pins für die Masse) übertragen wird. Es ergibt sich dann tatsächlich in Summe ein Querschnitt von ca. 0,31 mm². Um Kurzschlüsse zu vermeiden, werden jeweils gegenüberliegende Pins belegt. Für Plus sind dies A4/B4 und A9/B9, für Masse A1/B1 und A12/B12.

Welche Längen sind mit einem USB-3.1/Typ-C-Kabel möglich?

Die Frage lässt sich erst dann verlässlich beantworten, wenn sich USB 3.1 auf dem Markt etabliert hat. Reizen Hersteller die 10 GBit/s wirklich aus oder liegt der realistische mittlere Übertragungswert eher bei 5 bis 8 GBit/s? An dieser Frage wird sich auch entscheiden, was faktisch maximal mögliche Kabellängen sein werden. Zum heutigen Stand beschränkt sich Lindy auf Kabel bis maximal 1,5 Meter, um zu garantieren, dass auf diese Distanz die volle Spezifikation erfüllt wird.

Geht es um maximale Kabellängen, so sind Schirmung, Kupferqualität und Adernquerschnitt die entscheidenden Kriterien. Allerdings hat man für USB-3.0-Kabel die Grenzen der Physik schon ziemlich ausgereizt. Die Schirmung ist heute bereits nahezu perfekt, den Adernquerschnitt zu erhöhen, bringt nicht mehr viel, da die Pins in den neuen Typ-C-Steckern selbst die Engstelle bilden, und reinere Kupfersorten mit geringerem Widerstand zu verwenden, ist ebenfalls schwer möglich.

Lindy verwendet schon seit Langem USB-Kabel aus 100 Prozent Kupfer. Zeiten, wo kupferbeschichtete Adern mit billigem Aluminium- oder Stahlkern in USB-Kabeln verwendet werden konnten, sind längst vorbei. Im Ergebnis ist also im Frühsommer 2016 jede Aussage über maximal mögliche Kabellängen entweder geraten oder ein blindes Versprechen, bei dem man die Erfüllbarkeit eigentlich noch gar nicht beurteilen kann.

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