USB Typ C: Vorteile und Unterschiede erklärt

Jan-Frederik Timm et al. 304 Kommentare
USB Typ C: Vorteile und Unterschiede erklärt

USB Typ C: Ein Stecker für USB 2.0 bis 3.1

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. Der Artikel beantwortet Fragen zum Format USB Typ C, zum Protokoll USB 3.1 und den alternativen Modi wie DisplayPort und Thunderbolt 3.

Denn die Befürchtung vieler Fachleute 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. 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-Daten-Signal.
  3. Neben Daten auch 100 Watt elektrische Leistung zum Laden von Notebooks und anderen Geräten übertragen werden kann.
  4. Thunderbolt 3 ebenfalls auf USB Typ C setzt und dessen beste Umsetzung ist.
  5. Stecker, Kabel oder Adapter oft falsch oder nicht ausreichend gekennzeichnet sind.
Eine USB-Typ-C-Buchse, wie sie mittlerweile an vielen Handys und Computern zu finden ist.
Eine USB-Typ-C-Buchse, wie sie mittlerweile an vielen Handys und Computern zu finden ist. (Bild: USB IF)
Der USB-C-Stecker hat ungefähr die Größe eines Micro-USB-B-Anschlusses, den man beispielsweise von Handyladekabeln kennt.
Der USB-C-Stecker hat ungefähr die Größe eines Micro-USB-B-Anschlusses, den man beispielsweise von Handyladekabeln kennt. (Bild: USB IF)

USB C vs USB 3.1: Stecker und Protokoll

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 zum Übertragen von Daten 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 Gen 1) oder USB 3.1 Gen 2 Daten senden. „USB Typ C = USB 3.1“ ist ein Trugschluss.

  • USB Typ C ist ein Format für Stecker, Kabel und Buchsen.
  • USB 2.0, 3.0 und 3.1 sind Datenübertragungsprotokolle.

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, denn die Geschwindigkeit ist stark eingeschränkt. 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 Gen 2, bei anderen Modellen beziehungsweise Ausstattungsvarianten ist das aber nicht der Fall.

USB Typ C mit 2.0-Standard
USB Typ C mit 2.0-Standard

Vorteile des neuen Typ-C-Steckers

Da auch mit USB-A-Steckern die Geschwindigkeiten von USB 3.1 erreichbar sind, liegt die Frage nahe, wieso es überhaupt ein neuer Anschluss sein muss. Es gibt zahlreiche Vorteile, die USB C mit sich bringt und damit die Einführung eines neuen Anschlusses rechtfertigt.

  • USB C ist verdrehsicher. Ein USB-A-Anschluss passt nur in einer Richtung in die entsprechende Typ-A-Buchse.
  • Die Verdrehsicherheit bezieht sich nicht nur auf den Stecker an sich, sondern auch auf das Kabel. Es ist jetzt egal, welchen USB-C-Stecker eines Kabels man in eines von zwei Geräten steckt, die man verbinden möchte. USB-Kabel der älteren Generation haben häufig einen A- und einen B-Stecker. Typisch dafür sind USB-Kabel für den heimischen Drucker. Sie passen also jeweils nur in eine extra für diesen Anschluss vorgesehene Buchse. Zukünftig wird es nur noch eine Variante geben: USB C.
  • Entsprechend lässt sich mit USB C auch die Rolle zweier Geräte von Host in Client vertauschen – solange die Geräte dies unterstützen. So könnte ein an den PC angeschlossenes Smartphone nicht nur als Massenspeicher für den PC dienen, sondern seinerseits wiederum auf Daten auf dem PC zugreifen.
  • Dasselbe gilt auch für den Ladevorgang: Source und Sink bzw. Ladequelle und zu ladendes Gerät können im laufenden Betrieb gewechselt werden.
  • Da Strom- und Datenmodus unabhängig voneinander agieren können, kann man auch ein Gerät mit einem zweiten laden, während das erste immer noch als Datenhost fungiert. Beispiel: Mit einem Laptop speist man über den Alternate Mode von USB C einen Monitor. Gleichzeitig lädt man den Laptop über den Monitor auf – mit ein und demselben Kabel.
  • Der Stecker von USB Typ C ist sehr klein, gleichzeitig soll er sehr stabil sein und viele An- und Absteckvorgänge aushalten.
  • Durch die geringe Größe kann er auch in Smartphones verwendet werden. Der bekannte Micro-USB-B-Anschluss, der auch in 2016 noch an fast jedem Mobilgerät zu finden ist, unterstützt nämlich nur USB 2.0. Zwar gibt es auch einen erweiterten Mirco-USB-B-Anschluss, der mindestens USB 3.0 unterstützt, dieser fand aber nie wirklich Verwendung.
  • USB Typ C verfügt über deutlich mehr Leitungen, als bei den Steckern bzw. Buchsen A und B verfügbar sind. Das führt allerdings nicht automatisch zu einer höheren Übertragungsgeschwindigkeit, denn USB 3.1 mit voller Geschwindigkeit von 10 Gbit/s sind auch mit einem Typ-A-Stecker möglich.
  • Allerdings bietet USB Typ C dafür viele weitere Vorteile. So ist er nicht nur verdrehsicher, da alle Anschlüsse doppelt vorhanden sind, sondern ermöglicht auch die Umfunktionierung von Leitungen durch sogenannte Alternate Modes. So lässt sich beispielsweise DisplayPort oder HDMI über das USB-C-Kabel realisieren.
USB	Typ-C an HDMI-Kabel
USB Typ-C an HDMI-Kabel (Bild: HDMI Licensing, LLC)

Unterschied zwischen USB 2.0, 3.0 und 3.1

Der Anschluss USB Typ C sagt, wie oben beschrieben, noch nichts über die tatsächlich mögliche Übertragungsgeschwindigkeit aus. Diese wird vom verwendeten Protokoll festgelegt. USB 3.1 ist dabei abwärtskompatiblel zu USB 3.0 und USB 2.0. Der Unterschied, den der Nutzer zwischen den drei Übertragungsprotokollen feststellt, bezieht sich zu einem großen Teil auf die Geschwindigkeit, die beim Datenaustausch zwischen Host und Device erreicht werden kann. USB 2.0 setzt auf zwei Datenkanäle (High Speed), während es bei USB 3.0 und USB 3.1 derer vier sind.

Alle Stecker (A, B und C) sind dabei ebenfalls abwärtskompatibel. Kabel, die lediglich USB 2.0 unterstützen, verfügen über vier Pins: zwei für den Datenaustausch, Spannung und Erde. Bei USB 3.0 kommen vier weitere hinzu: die vier Datenleitungen für die höhere Datenübertragungsgeschwindigkeit, die auch als SuperSpeed bezeichnet wird. Da in Steckern und Kabeln, die USB-3.0-Geschwindigkeit unterstützen, aber ebenfalls noch alle USB-2.0-Pins verbaut sind, kann ein USB-3.0-Kabel auch an USB-2.0-Geräten betrieben werden. Eine Ausnahme bilden hier die Stecker der B-Klasse, die nicht an Hosts mit USB-B-2.0-Buchsen ausgestattet sind, angeschlossen werden können.

USB 3.0 und USB 3.1 unterscheiden sich technisch kaum

USB 3.1 setzt ebenfalls auf dieselben vier Datenkanäle und ist praktisch baugleich mit USB-3.0-Kabeln. Auch die Pin- und sonstige Adernanordnung bleibt gleich. Die Anforderungen an Host, Kabel und Device unterscheiden sich allerdings etwas. So wurde beispielsweise die Kommunikation zwischen zwei Geräten verbessert, auch an die Kabel werden höhere Anforderungen gestellt. Möglich wird dann eine Geschwindigkeit, die SuperSpeed+ genannt wird – und immerhin drei Mal so schnell ist wie SuperSpeed.

Zukünftig sollen USB-C-Geräte bis zu 20 Gbit in der Sekunde übertragen können. Die doppelte Datenmenge, die aktuell mit USB 3.1 in der zweiten Generation möglich ist. Dabei dürfte die Beschränkung auf USB Typ C für weitere Verwirrung sorgen. Denn obwohl USB Typ A auch 10 Gbit/s leisten kann, bleibt es bei der weiteren Geschwindigkeitssteigerung außen Vor.

USB-Geschwindigkeit von Full Speed bis SuperSpeed

USB 3.1 bietet eine Maximalgeschwindigkeit von 10 Gbit/s. Die tatsächlich erreichbare Nutz-Datenrate beläuft sich auf ca. 1100 MB/s. In Zukunft sollen sogar 20 Gbit/s möglich sein, dafür wird allerdings ein USB-C-Stecker und -Kabel vorausgesetzt. Mit Thunderbolt 3 (siehe unten) sind sogar bis zu 40 Gbit/s möglich.

Name Protokoll Maximale Datenübertragungsrate Maximale Nutz-Datenrate
Low Speed USB 1.0 1,5 Mbit/s > 1 MB/s
Full Speed USB 1.1 12 Mbit/s ~1 MB/s
Hi-Speed USB 2.0 480 Mbit/s ~35 MB/s
SuperSpeed USB 3.0 5 Gbit/s ~450 MB/s
SuperSpeed+ USB 3.1 10 Gbit/s ~1100 MB/s
Thunderbolt 3 Thunderbolt 3 40 Gbit/s ~5 GB/s
  • Die maximale Nutz-Datenrate ist abhängig von Bitcodierung und Overhead.
  • Die durchschnittliche Nutz-Datenrate ist häufig deutlich niedriger.

Alternate Modes, Kabel und Adapter

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.

In den Spezifikationen von USB Typ C sind nicht nur wesentlich mehr Leitungen vorgesehen, diese sind zum Teil auch rekonfigurierbar, so lassen sich beispielsweise auch DisplayPort, HDMI oder Thunderbolt 3 über den neuen Anschluss realisieren:

Mit USB-C-Kabeln lassen sich auch DisplayPort- oder HDMI-Signale übertragen.
Mit USB-C-Kabeln lassen sich auch DisplayPort- oder HDMI-Signale übertragen. (Bild: Vesa)

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 Gen 1) und USB 3.1 Gen 2 auch DisplayPort 1.3 für bis zu 5.120 × 2.880 Pixel bei 60 Hz, MHL und HDMI wiedergegeben werden. Herstellern wird geraten, 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 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)
  • Links oben sehen wir einen gewöhnlichen 2.0-Port, also mit High Speed - gekennzeichnet durch das charakteristische Baumsymbol.
  • Rechts daneben befindet sich ein 3.1-(Gen 1)-Anschluss mit SuperSpeed, durch die beiden kleinen S gekennzeichnet.
  • Noch einmal rechts davon sieht man einen 3.1-(Gen 2)-Anschluss, er ist zusätzlich mit einer kleinen 10 für 10 Gbit/s gekennzeichnet.
  • Die DisplayPort-Funktionalität über den Alternate Mode wird durch ein D rechts des Anschlusses gekennzeichnet.
  • Unterstützt die C-Buchse auch noch Power Delivery, ist das USB-Zeichen mit einer Batterie hinterlegt.
  • Ein Anschluss mit Thunderbolt 3 ist mit einem kleinen Blitz versehen. Er unterstützt immer DisplayPort, 25 Watt Ladeleistung und unter Umständen auch Power Delivery mit bis zu 100 Watt.

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

In Zukunft nur noch USB C?

Interessant dabei ist, dass sich prinzipiell alle denkbaren Anschlussarten so über USB C realisieren lassen. HDMI wurde beispielsweise erst vor Kurzem für USB C spezifiziert. Leider allerdings nicht in der aktuellsten Version 2.0. Trotzdem lassen sich, solange es die Verbindungsdrähte von USB C denn mitmachen, alle verfügbaren und zukünftig angedachten Protokolle mit ein und demselben Kabel abdecken. Grundlage ist nur, dass das Protokoll für USB Typ C spezifiziert wird und sowohl der Host als auch der Device mit den Informationen umgehen können.

Chaos auch bei Kabeln und Adaptern

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 fehlerhaft gekennzeichnete Kabel und Adapter für USB Typ C bleiben im Handel auch Anfang 2017 ein großes Problem.

Auch wenn USB Typ C auf diese Weise sehr mächtig wird, auch diese Verbindungsart kommt irgendwann an ihre Grenzen. Die volle mit Thunderbolt 3 mögliche Übertragungsgeschwindigkeit von 40 Gbit/s ist beispielsweise nur über passive Kabel bis 50 Zentimetern Länge oder aktive Varianten möglich. Optische Kabel zur Datenübertragung sind hier bereits angedacht.

Neben den alternativen Modi unterstützt USB C auch noch das sogenannte Power Delivery. Dies ist zwar auch mit USB A und B möglich, wird hier jedoch praktisch nicht angewendet, während es für USB C bereits die ersten Ladestationen gibt. Mit Power Delivery ist es möglich, Energie von einem Gerät zum nächsten zu übertragen. Gleichzeitig ist auch noch die Datenübertragung über dasselbe Kabel möglich.

Laden per USB C

Während USB 3.1 Gen 2 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 Gen 1) Standard 5,0 Volt, 900 mA, 4,5 Watt
Typ A auf Typ A USB 3.1 (USB 3.1 Gen 2) 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 Gen 1) 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 Gen 2) 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

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, Defekte sind theoretisch ausgeschlossen.

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.

Unterstützt ein Ladegerät und -kabel USB Power Delivery, erhält dieser Lademodus immer Vorzug vor den anderen.
Unterstützt ein Ladegerät und -kabel USB Power Delivery, erhält dieser Lademodus immer Vorzug vor den anderen. (Bild: USB IF)

Neben Power Delivery gibt es noch drei weitere Lademodi, die mit USB realisierbar sind: Anschlüsse des Typs C können neben der Standardleistung von maximal 4,5 Watt (0,9 Ampere bei 5 Volt) nun auch 1,5 bzw. 3 Ampere bei 5 Volt anbieten, also maximal 15 Watt. Battery Charging ist eine weitere, etwas ältere Spezifikation, die von vielen Herstellern von USB-Ladegeräten verwendet wird. Ports liefern hier häufig über 2 Ampere.

Battery Charging und Quick Charge

USB war schon immer dafür ausgelegt, angeschlossene Geräte mit Energie zu versorgen. Allerdings ist die maximale Wattzahl dabei stark eingeschränkt. Mit USB 2.0 können gerade einmal 2,5 Watt geliefert werden, mit USB 3.0 und 3.1 sieht es nicht besser aus: 4,5 Watt stehen als elektrische Leistung bereit. Im Fokus stand also die Energieversorgung von kleinen Endgeräten wie einer Maus oder Tastatur. Dass später Handys per USB geladen werden, hatte bei der Einführung der Spezifikation niemand im Blick.

Battery Charging war ein erster Versuch des USB IF, mehr Strom für den Ladevorgang von Handy, Powerbank und Co. Zur Verfügung zu stellen. Bis zu 7,5 Watt waren damit offiziell immerhin möglich. In der Realität bieten allerdings zahlreiche Ladegeräte 2,4 Ampere bei 5 Volt, also insgesamt maximal 12 Watt.

Chipsatzhersteller Qualcomm versuchte in der Zwischenzeit, mit einer proprietären Ladelösung, die ebenfalls über USB 2.0 mit A-Stecker realisiert wird, diese Lücke zu schließen. Ladegeräte bieten hier häufig eine Maximalleistung von 18 Watt (12 Volt bei 1,5 Ampere). Gesonderte Kabel sind dafür nicht notwendig, allerdings müssen die Geräte für den beschleunigten Ladevorgang zugelassen sein.

Mit USB C führt das IF nun besagte zwei weitere Lademodi ein. USB-C-Laden setzt lediglich ein USB-C-Ladegerät, ein USB-C-Kabel und ein Endgerät mit USB C voraus, dann können 15 Watt geliefert werden. Mit USB Power Delivery sind es bis zu 100 Watt.

Quick Charge 4 ist schneller, effizienter und kühler als Revision 3 und setzt auf USB Typ C
Quick Charge 4 ist schneller, effizienter und kühler als Revision 3 und setzt auf USB Typ C (Bild: Qualcomm)

Thunderbolt 3

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 Gen 2 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 machen als erste davon Gebrauch.

Stecker USB Alternative Standards
USB Typ C USB 2.0 – USB 3.1 Gen 2 optional 1 × DisplayPort 1.3 und/oder MHL
USB Typ C (Thunderbolt 3) USB 3.1 Gen 2 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 Gen 2 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)

Thunderbolt 3 ist eine sichere Basis

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 fast 700 Notebooks mit Thunderbolt 3 im Preisvergleich, dreieinhalb mal so viele wie seinerzeit die 197 Angebote mit Thunderbolt 2. Weil es fast 1.000 Notebooks mit USB Typ C zu kaufen gibt, setzt noch einmal rund 300 Geräte 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 deren 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.

Aufbau der Stecker A, B und C im Detail

Schaut man sich einmal die verschiedenen USB-Steckertypen A, B und C genauer an, wird man feststellen, dass sich diese mechanisch stark unterscheiden. Während A und B nur in einer Ausrichtung angesteckt werden können, kann man einen C-Stecker in jeder Richtung einstecken. Außerdem gibt es keine Unterscheidung mehr hinsichtlich der Kabelrichtung.

Auch mit USB Typ C gibt es noch eine Host-Device-Kategorisierung der miteinander verbundenen Geräte. Auch wenn mit dem neuen Stecker die Rollen bei Geräten, die dies unterstützen, getauscht werden können, so gilt doch immer: Ein Gerät ist der Host, das andere das sogenannte Device.

In Zeiten von USB A und B wurde dies noch mit dem jeweiligen Anschluss deutlich gemacht. Der A-Anschluss ist für die Host-Seite vorgesehen, B für die Device-Seite. So werden Drucker an den PC über ein USB-A- auf USB-B-Kabel angeschlossen, Smartphones lassen sich auch über einen Micro-B-Anschluss an einen Host anschließen und als Massenspeicher verwenden.

Die Pins einer USB-C-Buchse
Die Pins einer USB-C-Buchse (Bild: USB IF)

Pins der Stecker im Detail

  • Stecker A und B verfügen bezüglich USB 2.0 über vier Adern: Spannung, Erdung und zwei Datenleitungen.
  • Micro- und Mini-USB-Kabel mit USB 2.0 haben fünf Drähte, ein zusätzlicher für die Unterstützung von USB OTG.
  • USB-A- und -B-Kabel, die USB 3.0 unterstützen, setzen auf insgesamt 9 Drähte. Zu den mit USB 2.0 einführten Verbindungen kommen vier weitere für die SuperSpeed-Übertragung und eine weitere Erdung für diese vier Drähte.
  • USB-Micro- und -Mini-B verfügen wiederum über einen Pin mehr (USB OTG) und kommen somit auf 10 Drähte. Die B-Anschlüsse mit USB 3.0-Unterstützung waren auch diejenigen, die rein mechanisch nicht mit mehr den alten B-Steckern kompatibel waren. Auch deswegen werden diese Kabel praktisch nicht eingesetzt.
  • USB C verfügt nun über deutlich mehr Anschlüsse. Und alle Pins sind, da der Anschluss beidseitig eingestöpselt werden kann, doppelt vorhanden.
  • Auf einer Seite des Steckers befinden sich die Pins A1 bis A12, auf der anderen Seite, gespiegelt, Pins B1 bis B12. Die zwölf Pins bzw. Drähte setzen sich aus den zwei Datenleitungen für USB 2.0 zusammen, dazu kommen vier für USB 3.1 (Gen 1 oder 2), zwei Mal Erde und anschließend noch ein Konfigurationskanal (CC), der für Power Delivery und Alternate Modes notwendig ist, sowie ein Sideband-Use-Kanal, der von Alternate Modes genutzt werden kann, um die Bandbreite zu erhöhen.
Die Anschlüsse eines USB-Anschlusses. Wird nur USB 2.0 unterstützt, sind auch weniger Pins möglich.
Die Anschlüsse eines USB-Anschlusses. Wird nur USB 2.0 unterstützt, sind auch weniger Pins möglich. (Bild: Vesa)

Maximale Kabellängen mit USB Typ C

Während USB-2.0-Kabel häufig in Längen bis zu fünf Meter ohne Signalverstärkung angeboten werden, ist die Maximallänge bei USB Typ C deutlich eingeschränkter – zumindest wenn die Übertragungsgeschwindigkeit 5 Gbit/s (USB 3.0 respektive USB 3.1 Gen 1) oder mehr (USB 3.1 Gen 2) erreichen soll.

Auch 25 Watt (5 Volt, 5 Ampere) sind mit USB-Power-Delivery-Kabeln möglich
Auch 25 Watt (5 Volt, 5 Ampere) sind mit USB-Power-Delivery-Kabeln möglich (Bild: USB IF)

Wie man sieht, können auch Typ-C-Kabel bis zu vier Meter Länge im passiven Betrieb erreichen, bei USB 3.1 (Gen 1) sind es nur noch maximal zwei Meter, bei Gen 2 ein Meter oder weniger. Es ist geplant, dass es zu einem späteren Zeitpunkt auch noch aktive Kabel geben wird, die die maximale Kabellänge erhöhen sollen. Gerade bei USB 3.1 Gen 2 scheint dies bitter nötig, denn ein Meter könnte für viele Anwendungszwecke reichlich knapp bemessen sein. Auf Nachfrage von ComputerBase erklärt das Konsortium USB IF:

There is no specification currently available for creating active USB 2.0 cables. Active cables have electronics in them to perform signal reconditioning/retiming. There is a specification under development for supporting longer active USB 3.1 cables.

USB-IF zu Kabellängen und aktiven Kabeln

Man kann also damit rechnen, dass es in Zukunft auch Kabel mit mehreren Metern geben wird. Die Voraussetzungen sind dafür übrigens jetzt schon gegeben: Die Kabelspezifikationen sehen vor, dass auch im Kabel selbst enthaltene Elektronik mit Energie versorgt werden kann. Das geschieht über die Nutzung des Konfigurationskanals als Stromquelle.

Auch denkbar wären optische Kabel. Diese sind beispielsweise für Thunderbolt 3 geplant und sollen eine Länge von bis zu 60 Metern erreichen.

Fazit: Theorie hui, Praxis pfui

Dass selbst Thunderbolt 3 an der Kennzeichnung der Hersteller krankt, zeigen auch aktuelle Praxisbeispiele noch. Nicht immer ist der Blitz an der Buchse vorhanden. Gravierender bleibt allerdings das Problem mit „herkömmlichem“ USB Typ C und der mannigfaltigen Möglichkeit, den Stecker auszulegen. Ein positives Beispiel ist wiederum das Acer Spin 7: Über einen Stecker kann auch geladen, über den anderen auch DisplayPort ausgegeben werden – beides ist sofort ersichtlich.

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, oder verschweigen 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 Gen 1 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

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 Gen 1) umgesetzt werden können. USB 3.1 Gen 2 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

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

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.

Update 12.02.2017 14:11 Uhr

Der Artikel wurde um weitere Aspekte wie den Unterschied zwischen USB Typ C und USB 3.1, Informationen zum Aufbau der drei USB-Stecker-Typen, Battery Charging und Quick Charge sowie die maximal erlaubte Länge von USB-Typ-C-Kabeln ergänzt.

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