USB Typ C : Der Stecker ist Standard, der Rest viel Recherche

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USB Typ C: Der Stecker ist Standard, der Rest viel Recherche

Was kann der im Jahr 2014 angekündigte, verdrehsicher einsetzbare Stecker USB Typ C? Das kommt ganz darauf an! USB Typ C kann eine ganze Menge, gekennzeichnet ist das nur selten.

Doch die Befürchtung „Ein Stecker macht noch keinen Standard“ hat sich bewahrheitet: Was über den Anschluss übertragen werden kann, ist für Kunden oftmals nicht sofort ersichtlich. Der gebotene USB-Standard, das Angebot zusätzlicher Protokolle und die maximal übertragbare elektrische Leistung können variieren. Kabel und Adapter sorgen für weitere Verwirrung. Und was ist mit der Verwandschaft zu Thunderbolt 3? Ein Überblick.

Dieser Artikel klärt:

  1. Dass USB Typ C nicht gleich USB 3.1 oder USB 3.0 ist
  2. USB Typ C mehr übertragen kann als nur ein USB-Signal
  3. Dazu auch bis zu 100 Watt elektrische Leistung gehören
  4. Thunderbolt 3 auf USB Typ C setzt und dessen beste Umsetzung ist
  5. Stecker, Kabel oder Adapter oft falsch gekennzeichnet sind

USB Typ C ist ein Stecker!

USB Typ C ist ein Steckerformat, so wie es zum Beispiel auch USB Typ A und Typ B sind. Und wie bei Typ A und Typ B kann das USB-Protokoll in verschiedenen Generationen zum Einsatz kommen. Wie USB Typ A kann also auch USB Typ C mit USB 2.0, USB 3.0 (umbenannt in USB 3.1 Gen1) oder USB 3.1 Gen2 Daten senden. „USB Typ C = USB 3.1“ ist ein Trugschluss.

Bei Smartphones oft noch USB 2.0

Bei Smartphones ist das besonders deutlich, selbst aktuellste Geräte wie das Sony Xperia XZ oder X Compact binden USB Typ C noch mit USB 2.0 an – der Datenaustausch wird damit zur Geduldsprobe. Beworben wird meistens hingegen nur das Format.

Auch bei Notebooks gibt es diese Vielfalt. Die im Preisvergleich gelisteten Modelle mit USB 3.1 (Typ C) setzen zwar in der Tat alle auf USB 3.1 Gen2, bei anderen Modellen beziehungsweise Ausstattungsvarianten ist das aber nicht der Fall.

Alternate Modes, Kabel und Adapter für noch mehr Chaos

Weil der neue Stecker vom Typ C erstmals auch andere Protokolle mit einbinden kann („Alternate Modes“), bleibt die Beantwortung der Frage, was USB Typ C kann, selbst nach Klärung der USB-Thematik schwierig.

DisplayPort, HDMI, MHL, Thunderbolt 3

Sofern vom Hersteller durch zusätzliche Chips vorgesehen, können über einen USB-Typ-C-Stecker mit USB 2.0, USB 3.0 (USB 3.1 Gen1) und USB 3.1 Gen2 auch DisplayPort 1.3 für bis zu 5.120 × 2.880 Pixel bei 60 Hz, MHL und HDMI wiedergegeben werden. Hersteller sind angeraten, diese Möglichkeiten mit kleinen Piktogrammen direkt am Anschluss kenntlich zu machen, die Regel ist das aber nicht.

A USB Type-C device that supports USB Power Delivery and Alternate Modes is not required to support SuperSpeed USB (USB 3.1 Gen 1) or SuperSpeed USB 10Gbps (USB 3.1 Gen 2)

USB-IF zu Alternate Modes

Auch der oftmals hilfreiche Preisvergleich hilft hier nicht weiter, denn welches der zehn Smartphones mit USB Typ C in Kombination auch MHL unterstützt, diese Tiefe bietet die Plattform bisher nicht an. Nur der Hersteller kann hier weiterhelfen.

Die Theorie ist klarer, auch hier fehlt aber MHL
Die Theorie ist klarer, auch hier fehlt aber MHL (Bild: Intel)

In Zukunft auch für Audio

Mit Verabschiedung der Spezifikationen USB Audio Device Class 3 hat das USB Implementers Forum (USB-IF) Ende 2016 darüber hinaus den Weg frei gemacht, dass USB Typ C in Zukunft auch Audiosignale ausgeben können wird. Neben Apple haben unter anderem auch AMD, Dolby, Google, Intel, Logitech, MediaTek, Microsoft und Qualcomm mitgearbeitet.

Die nachfolgende Tabelle führt die möglichen Konfigurationen eines Steckers vom Typ C exemplarisch auf. Alles kann, nichts muss. Enthalten ist auch Thunderbolt 3 – der kleinste gemeinsame Nenner am neuen Stecker. Auch was die elektrische Leistung anbelangt.

Stecker USB-Geschwindigkeit DisplayPort MHL HDMI Thunderbolt 3
USB Typ A USB 2.0, USB 3.0 oder USB 3.1 nein nein nein nein
USB Typ C USB 2.0, USB 3.0 oder USB 3.1 optional optional optional optional*
* Wenn Thunderbolt 3, dann auch DisplayPort

Wer das verstanden hat, für den stellen Kabel und Adapter im Handel die nächste Hürde dar. Denn welcher jetzt wirklich DisplayPort aus USB Typ C mit Alternate Mode DisplayPort holen kann, stellt sich oft erst nach dem Kauf heraus. Fehlerhafte oder fehlerhafte Kabel und Adapter für USB Typ C bleiben im Handel auch Anfang 2017 ein großes Problem.

Mehr elektrische Leistung, aber nicht immer

Während USB 3.1 Gen2 auch mit Steckern vom Typ A umgesetzt werden kann, sind die neuen Alternate Modes ein potentielles Alleinstellungsmerkmal des neuen Steckers vom Typ C. Ein weiteres betrifft die maximale Abgabe elektrischer Leistung, ohne dass auf die separate Spezifikation USB Power Delivery zurückgegriffen wird.

Maximale elektrische Leistung ohne USB Power Delivery
Stecker USB-Standard Kabel Elektrische Leistung (max.)
Typ A auf Typ A USB 2.0 Standard 5,0 Volt, 500 mA, 2,5 Watt
Typ A auf Typ A USB 3.0 (USB 3.1 Gen1) Standard 5,0 Volt, 900 mA, 4,5 Watt
Typ A auf Typ A USB 3.1 (USB 3.1 Gen2) Standard 5,0 Volt, 900 mA, 4,5 Watt
Typ C auf Typ C USB 2.0 Standard 5,0 Volt, 3.000 mA, 15,0 Watt
Typ C auf Typ C USB 2.0 Aktiv Typ C mit USB PD 5,0 Volt, 5.000 mA, 25,0 Watt
Typ C auf Typ C USB 3.0 (USB 3.1 Gen1) Aktiv Typ C mit USB PD 5,0 Volt, 5.000 mA, 25,0 Watt
Typ C auf Typ C USB 3.1 (USB 3.1 Gen2) Aktiv Typ C mit USB PD 5,0 Volt, 5.000 mA, 25,0 Watt

Der Stecker vom Typ A liefert mit USB offiziell maximal 2,5 Watt, mit USB 3.0 und USB 3.1 sind es 4,5 Watt. Alles, was darüber hinaus geht, verletzt die Spezifikationen. USB Typ C bietet ab sofort bis zu 25 Watt – vorausgesetzt, die Kabel sind die richtigen und die Gegenstelle ebenfalls dazu fähig.

Die alten 2,5 und 4,5 Watt sowie 7,5 Watt (5,0 Volt bei 1,5 Ampere, USB Battery Charging 1.2) bietet USB Typ C mit jedem USB-Standard und jedem Kabel. Auch 15 Watt (5,0 Volt bei 3 Ampere) sind über USB Typ C möglich, Voraussetzung ist lediglich, dass die Kabel sich als USB-Typ-C-Kabel zu erkennen geben. Eine Ausnahme bildet USB Typ C an USB Typ C mit USB 2.0 – hier bedarf es keiner Identifikation des Kabels („aktives Kabel“).

Mit dem richtigen Kabel sind bis zu 25 Watt möglich

Kommen Kabel, wie sie für USB Power Delivery (USB PD) benötigt werden, zum Einsatz, sind mit USB Typ C sogar bis zu 25 Watt (5,0 Volt bei 5 Ampere) möglich, ohne dass die Stecker selbst über die für USB Power Delivery benötigten Zusatzeinrichtungen verfügen.

Wird von USB Typ C auf USB Typ A oder Typ B übersetzt, sind unter Verwendung eines nach USB Power Delivery spezifizierten Gegenstücks weiterhin bis zu 25 Watt möglich. Bei Mini- und Micro-USB beschränkt die Gegenseite hingegen auf 500 mA respektive 3 Ampere.

Auch in diesem Aspekt stellen fehlerhafte Kabel oder Adapter im Handel ein Problem dar: Im schlimmsten Fall können sie Endgeräte zerstören. Amazon hat den Vertrieb mittlerweile untersagt - eine Maßnahme mit zweifelhaftem Praxisnutzen.

USB Power Delivery ist ein ganz eigenes Kapitel

Bei den Kabeln für 25 Watt über USB Typ C besteht der einzige Berührungspunkt zwischen dem neuen Stecker und der ansonsten vollständig autark entwickelten Spezifikation für USB Power Delivery. Beide Aspekte wurden in den vergangenen Jahren trotzdem oft als synonym erachtet.

Dabei ist USB Power Delivery mit allen Steckern, egal ob Typ A, Typ B oder Typ C, und mit allen USB-Standards ab USB 2.0 vereinbar. Endgeräte mit USB Power Delivery können durch Verwendung zusätzlicher Technik bis zu 100 Watt (5 Ampere bei 20 Volt) über den USB-Port übertragen, vorausgesetzt, Kabel nach USB Power Delivery kommen zum Einsatz. Das Besondere an USB Power Delivery ist, dass Quelle und Abnehmer sowie das übertragende Kabel miteinander kommunizieren und so die maximal mögliche elektrische Leistung untereinander ausmachen. Das schwächste Glied in der Kette gibt den Takt an.

Kabel und Stecker reden miteinander

Fünf Profile sind für Geräte mit USB Power Delivery vorgesehen: 10, 18, 36, 60 und 100 Watt. So sollen sich einerseits mobile Endgeräte bis zu Notebooks über den Anschluss laden oder alternativ Peripherie wie Monitore ohne autarke Stromversorgung betreiben lassen. In der Theorie verfügen USB-Ports mit USB Power Delivery über ein Batterie-Logo, in der Praxis ist auch diese Kennzeichnung nur selten anzutreffen. Sofern vorhanden, lässt sich zwar immer noch nicht auf die maximal übertragbare elektrische Leistung schließen, theoretisch ist es aber möglich, mit einem Ladegerät mit USB Power Delivery für ein Notebook ein Smartphone zu laden und (langsam) auch umgekehrt.

Obwohl die Spezifikationen für USB Power Delivery bereits vor vier Jahren verabschiedet worden sind, bleibt der Standard eine Nische. Das hat er auch proprietären Lösungen von Drittherstellern und überschrittenen USB-Spezifikationen zu verdanken. Die Möglichkeit, über USB Typ C nur unter Einsatz eines USB-PD-Kabels bis zu 25 Watt zu übertragen, lässt die Grenzen weiter verschwimmen.

Thunderbolt 3 als gemeinsamer Nenner

Als gemeinsamer Nenner in all der Vielfalt erweist sich ausgerechnet der in der Vergangenheit nie zum Durchbruch gereifte Standard Thunderbolt in der 3. Generation. Der Grund: „TB 3“ setzt ebenfalls auf den neuen USB-Stecker vom Typ C und bietet neben den 40 Gbit/s über das Thunderbolt-Protokoll immer USB 3.1 Gen2 mit 10 Gbit/s und zwei Mal DisplayPort 1.2. Die Basis, 4 Leitungen vom Typ PCI Express 3.0, lassen sich auch ohne aufgesetztes Protokoll nutzen – externe Gehäuse für Grafikkarten werden in diesem Jahr davon Gebrauch machen.

Stecker USB Alternative Standards
USB Typ C USB 2.0 – USB 3.1 Gen2 optional 1 × DisplayPort 1.3 und/oder MHL
USB Typ C (Thunderbolt 3) USB 3.1 Gen2 Immer 2 × DisplayPort 1.2
Hinter diesem USB Typ C (links) steckt Thunderbolt 3 mit USB 3.1 und DisplayPort
Hinter diesem USB Typ C (links) steckt Thunderbolt 3 mit USB 3.1 und DisplayPort

Damit unterstützt Thunderbolt 3 kein HDMI 2.0 mit HDCP 2.2 über Adapter, diese Funktionalitäten sind DisplayPort 1.3 vorbehalten. Weil die Schnittstelle mit 40 Gbit/s aber genug Datendurchsatz bietet, kann Intel gleich zwei Mal DisplayPort 1.2 über Thunderbolt 3 realisieren und damit wie bei DisplayPort 1.3 zwei Ultra-HD-Signale in 24 Bit bei 60 Hz oder einmal „5K“ in 24 Bit bei 60 Hz anbieten. Dabei bleibt genügend Bandbreite übrig, um gleichzeitig zu den beiden UHD-Signalen auch noch USB 3.1 Gen2 mit 10 Gbit/s und Gigabit-LAN per Thunderbolt 3 zu übertragen.

USB Typ C mit
optionalem DisplayPort 1.3
Thunderbolt 3 mit
2 × DisplayPort 1.2(a)
5.120 × 2.880 @ 60 Hz @ 24 Bit
3.840 × 2.160 @ 60 Hz @ 24 Bit (1 Display)
3.840 × 2.160 @ 120 Hz @ 24 Bit (1 Display)
3.840 × 2.160 @ 60 Hz @ 24 Bit (2 Displays)
HDMI 2.0 mit HDCP 2.2 über Adapter

Bei der elektrischen Leistung bleibt Thunderbolt 3 hingegen schwammig: Die 15 Watt (5,0 Volt bei 3 Ampere) von USB Typ C werden zwar geboten, bis zu 100 Watt durch USB Power Delivery sind hingegen wieder nur optional und nicht separat gekennzeichnet.

Die Eckdaten von Thunderbolt 3
Die Eckdaten von Thunderbolt 3 (Bild: Intel)

Anwender können sich bei Thunderbolt 3 also sicher sein, die maximale Geschwindigkeit von USB 3.1 nutzen oder per Adapter bis zu zwei Monitore mit Ultra HD bei 60 Hz über DisplayPort-Anschluss anbinden zu können. Das ist beispielsweise bei Dells aktuellem XPS 13 der Fall. Bei anderen USB-Typ-C-Steckern kommt es hingegen darauf an, was der Hersteller hinter der Schnittstelle an Chips verbaut hat. Gekennzeichnet sind USB-Typ-C-Stecker, die an Thunderbolt 3 angeschlossen sind, mit einem Blitz. Theoretisch.

Intels Thunderbolt-3-Controller Alpine Ridge gibt es in zwei Versionen. Der eine stellt maximal einen, der andere maximal zwei Anschlüsse zur Verfügung.

Intel Alpine Ridge DSL6540 Thunderbolt 3 Controller
Intel Alpine Ridge DSL6540 Thunderbolt 3 Controller

Schon heute finden sich 157 Notebooks mit Thunderbolt 3 im Preisvergleich, fast so viele wie die 197 Angebote mit Thunderbolt 2. Weil es fast 300 Notebooks mit USB Typ C zu kaufen gibt, setzt noch einmal rund dieselbe Anzahl an Geräten auf USB Typ C, ohne dabei Thunderbolt 3 zu nutzen.

Das Dell XPS 13 bietet USB Typ C mit Thunderbolt 3 und damit auch zwei Mal DisplayPort 1.2
Das Dell XPS 13 bietet USB Typ C mit Thunderbolt 3 und damit auch zwei Mal DisplayPort 1.2

Grafikkarten extern über Thunderbolt 3 anbinden (eGPU)

Eine Rennaissance erleben extern mit dem Rechner verbundene Grafikkarten durch Thunderbolt 3. Dessen vier PCIe-Lanes der 3. Generation sind zwar immer noch langsamer als derer 16 im PCIe-Slot eines Mainboards, reichen aber aus, um auch sehr schnelle Grafikkarten mit genug Daten zu versorgen. Im Schnitt liegt die Leistung der extern angebundenen Grafikkarte nur 25 Prozent hinter der internen Anwendung, wie der Test der PowerColor Devil Box zeigt.

Theorie hui, Praxis pfui

Dass selbst Thunderbolt 3 an der Kennzeichnung der Hersteller krankt, zeigen zahlreiche Praxisbeispiele. Das neue HP EliteBook Folio ist ein Notebook, das sich über USB Typ C laden lässt, USB 3.1 Gen2 bietet und je USB-Typ-C-Stecker zwei Mal DisplayPort 1.2 bereitstellen kann. Basierend auf dem Emblem zwischen den beiden USB-Typ-C-Anschlüssen müsste der Käufer von USB 2.0 ausgehen – ohne Funktion zum Laden. Korrekt wäre die Kennzeichnung mit einem Blitz für Thunderbolt 3. Auch Gigabytes Skylake-Mainboards mit Alpine-Ridge-Controller lassen den Blitz an der I/O-Blende vermissen. Ein positives Beispiel ist wiederum das Acer Spin 7.

Mit dem Spectre X2 ist HP auch für eine Ausnahme von der theoretisch eindeutigen Spezifikation USB Power Delivery verantwortlich: Das Gerät wird zwar über ein mitgeliefertes USB-Typ-C-Ladegerät geladen, andere Ladegeräte des vermeintlich gleichen Standards funktionieren aber nicht. Dasselbe gilt für das Yoga 900 von Lenovo, das über USB Typ A geladen werden kann, allerdings nicht auf USB Power Delivery setzt und deshalb mechanisch verhindert werden muss, dass der USB-Anschluss zum Laden in einen normalen USB-Stecker vom Typ A geschoben wird. Käme USB Power Delivery zum Einsatz, wäre das kein Problem: Im falschen Anschluss würde der Ladevorgang gar nicht erst beginnen.

Acer hat die USB-Typ-C-Anschlüsse korrekt bezeichnet
Acer hat die USB-Typ-C-Anschlüsse korrekt bezeichnet (Bild: Acer)

Probleme bereiten auch die Kabel für USB Typ C, insbesondere die auf dem Sekundärmarkt. Oft folgen sie nicht den Spezifikationen und geben sich damit nicht als USB-Typ-C-Kabel aus (aktives Kabel) oder schweigen die unterstützte Revision von USB. Benson Leung von Google testet auf seinem Google+-Account regelmäßig Kabel auf ihre Tauglichkeit.

Dem Konsortium sind die Probleme bekannt

Die Anmerkungen im Leitfaden zur korrekten Bezeichnung von USB 3.1 des Konsortiums USB-IF fassen die aktuelle Situation am Markt treffend zusammen: „Hinweis: USB 3.0 und USB 3.1 Gen1 sind Synonyme“, „USB 3.1 ist nicht USB Typ C“ und „USB 3.1 ist nicht USB Power Delivery“ heißt es dort. Wenn selbst Hersteller darüber stolpern, bleibt Kunden nur, sich gründlich zu informieren. Auch wenn in der Theorie alles geklärt ist.

Der ursprüngliche Artikel hatte Thunderbolt 3 die Fähigkeit, 5K über DisplayPort anzusteuern, abgesprochen. Das war nicht korrekt. Der Abschnitt wurde entsprechend korrigiert.

Update 03.02.2016 19:13 Uhr  Forum »

Die USB-IF hat gegenüber ComputerBase klargestellt, dass Alternate Modes am Stecker vom Typ C auch in Kombination mit USB 2.0 und USB 3.0 (USB 3.1 Gen1) umgesetzt werden können. USB 3.1 Gen2 ist keine Voraussetzung.

A USB Type-C device that supports USB Power Delivery and Alternate Modes is not required to support SuperSpeed USB (USB 3.1 Gen 1) or SuperSpeed USB 10Gbps (USB 3.1 Gen 2)

USB-IF zu Alternate Modes

Neben Geräten wie dem MacBook 12 Zoll, das USB 3.0 und DisplayPort über USB Typ C per Alternate Mode kombiniert, wären damit auch Endgeräte mit USB 2.0 für Daten und DisplayPort denkbar. Der Artikel wurde an den entsprechenden Stellen angepasst.

Update 06.09.2016 09:25 Uhr  Forum »

Mit HDMI wird ab dem Jahr 2017 ein weiterer Standard den Alternate Mode von USB Typ C nutzen können. Der Artikel wurde um diesen Aspekt ergänzt und auch in anderen Bereichen auf den aktuellen Stand gebracht.

Update 14.01.2017 08:31 Uhr  Forum »

Der Artikel wurde um Informationen zur Möglichkeit, externe GPUs über Thunderbolt 3 zu betreiben, und Informationen zur Audio-Ausgabe über USB Typ C ergänzt. Bereits bestehende Abschnitte wurden abermals auf den aktuellen Stand gebracht.

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