Hochgeschwindigkeitsschnittstelle Was ist USB4 / USB 4.0?

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USB4 stellt die jüngste Entwicklungsstufe des Schnittstellenstandards USB dar. Es handelt sich um eine Hochgeschwindigkeitsschnittstelle in Form einer Einkabellösung für eine Vielzahl von Peripheriegeräten und Protokollen.

USB4 (oder USB 4.0) setzt auf Stecker des Typs USB C. Dieser Stecker verfügt über 24 Pins und kann alle verfügbaren Leitungen nutzen. Die Schnittstelle ist abwärtskompatibel, da zwei separate Leitungen die Übertragung von USB-2.0- und -1.1-Signalen ermöglichen. Dank eines neuen Benennungsschemas ist eine Berücksichtigung unterschiedlicher Konfigurationen möglich. Dies kann beispielsweise in Abhängigkeit der Datenrate oder der Lane-Anzahl geschehen.

USB4 unterstützt damit verschiedene Display- und Datenprotokolle und deckt somit ein deutlich größeres Einsatzgebiet ab als sein Vorgänger.

In der bisherigen Entwicklung unterstützt USB drei verschiedene Datenraten pro Lane von 5 über 10 bis zu 20 Gigabit pro Sekunde. Dabei kann es (begrenzt durch die Anzahl verfügbarer Leitungen) eine oder zwei Lanes geben. Zwei Lanes lassen sich aggregieren. Dem System erscheinen sie dabei als einziger Übertragungskanal mit einer Übertragungsrate von bis zu 40 Gigabit pro Sekunde.

Damit ist gegenüber dem noch sehr weit verbreiteten USB 3.1 (10 Gigabit pro Sekunde) die vierfache Übertragungsgeschwindigkeit möglich. Gegenüber USB 2.0 entspricht die Steigerung dem Faktor 80.

Momentan sind noch keine Geräte mit der neuen USB-Schnittstelle erhältlich.

Thunderbolt-Eigenschaften im USB-Standard

USB4 ist auf Basis von Thunderbolt 3 entwickelt worden. Von Thunderbolt übernimmt USB einige Fähigkeiten und Eigenschaften. Dazu gehört die Möglichkeit, zahlreiche andere Schnittstellen und Protokolle zu kombinieren. So lassen sich etwa PCI Express, DisplayPort und Host-zu-Host-Übertragungen tunneln.

Zu beachten ist, dass die Spezifikationen von USB4 keine Unterstützung von Thunderbolt durch Hosts oder das Gerät selbst vorsehen. Dank einer Hot-Plugging-Funktionalität ist es möglich, verschiedene Peripheriegeräte anzuschließen, zu konfigurieren und wieder zu trennen, während andere Peripherieteile oder der Host selbst in Betrieb sind. USB4 gilt als gemeinsamer Nachfolger von USB 3.2 sowie von Thunderbolt 3.

Weitere USB4-Features im Überblick

Änderungen beziehungsweise Neuerungen gegenüber der Grundlage Thunderbolt 3 finden sich in einer geänderten Topologie. Anstelle des von Thunderbolt 3 bekannten Daisy-Chainings bleibt es bei USB4 bei der aus früheren Entwicklungsstufen bekannten Hub-Struktur. Es hängen also nicht mehrere Geräte an einem Port, die dann in einer Kette von einem Endgerät zum anderen weiterverbunden werden (Daisy-Chain), sondern es führt ein Kabel vom Host zum Hub. Von dort ausgehend, kommt es zur Anbindung verschiedener Endgeräte.

Damit werden USB4-Hubs technisch um einiges komplexer. Eine wichtige Komponente ist der so genannte Router. Dieser leitet die eingehenden Pakete nach PCI- und USB-Signalen an separate Switches weiter. Diese erledigen anschließend jeweilige Protokollarbeiten.

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