USB-Standards im Überblick

Von 1.0 bis 4.0: Die USB-Generationen

Der 1996 von Intel und dem USB-Konsortium (USB-IF) eingeführte USB-Standard ist mit Abstand der erfolgreichste und verbreitetste Anschluss im PC-Segment. Um die damaligen COM-, Seriell- und Parallel-Ports abzulösen, hat man auf einen einfachen, universellen Anschluss gesetzt, der heute quasi überall vertreten ist. Egal ob Notebooks, PCs und deren Zubehör, selbst bei Fernsehern, Routern, Smartphones ist USB allgegenwärtig.

Ein großer Vorteil von USB ist das schnelle An- und Abstecken während des Betriebes, weswegen gerade Massenspeicher auf diesen Anschluss setzen. Angefangen bei USB 1.0 hat man spätestens mit USB 1.1 die Anschlusseinfachheit am PC revolutioniert. Im Jahr 2000 kam dann die zweite Generation, welche mindestens genauso erfolgreich war, wie der Vorgänger. Auch der Vorteil der Unabhängigkeit von Betriebssystemen trägt dazu bei - so wird USB ebenfalls bei Mac OS X, Linux oder Android genutzt. Ab November 2008 wurde die USB-3.0-Version, also die dritte Generation, spezifiziert und kam dann 2010 auf den Markt. Dabei wurde stets auf die Abwärtskompatibilität geachtet: Man kann problemlos ältere USB-Geräte an den neuen Anschlüssen nutzen. Mittlerweile ist USB4 der aktuelle Standard, der nochmals deutlich schneller als seine Vorgänger ist und zudem eine viel höhere Stromversorgung (USB Power Delivery) bietet.

Das Namenschaos bei USB 3.0, 3.1 und 3.2

Aufgrund verschiedener Missverständnisse bei der USB-Port-Bezeichnung hat man sich auf neue Namensgebungen für die aktuellen und kommenden USB-Anschlüsse geeinigt. So heißt der bisherige USB 3.0 Port (5 Gbit/s) nun USB 3.2 Gen 1, USB 3.1 (10 Gbit/s) wird zu USB 3.2 Gen 2 und USB 3.2 Standard (bis zu 20 Gbit/s) heißt USB 3.2 Gen 2x2.

Mit USB 3.2 Gen 2x2 wurde die maximale Übertragungsgeschwindigkeit auf bis zu 20 Gbit/s verdoppelt. Realisiert wird dies ausschließlich über USB-Typ-C-Kabel, da technisch zwei Datenleitungen (Lanes) à 10 Gbit/s zu einem Datenstrom gebündelt werden. Dieser Standard wurde Mitte 2017 vorgestellt und ist seit 2019/2020 verfügbar.

USB4

Der direkte Nachfolger von USB 3.2 ist der USB4-Standard (vom Konsortium offiziell ohne Leerzeichen als USB4 bezeichnet), welcher Ende 2019 spezifiziert wurde und auf der Thunderbolt-3-Technologie basiert. Am physischen Stecker ändert sich hierbei nichts: USB4 setzt komplett auf den verdrehsicheren USB-Typ-C-Anschluss.

In der Basisversion unterstützt USB4 Übertragungsraten von bis zu 20 Gbit/s. Allerdings gibt es auch hier herstellerabhängige Abweichungen, da der Standard in verschiedenen Geschwindigkeitsstufen (z.B. USB4 20 Gbit/s und USB4 40 Gbit/s) zertifiziert wird. Zudem steht mit USB4 Version 2.0 bereits die nächste Stufe bereit, die über neuartige Typ-C-Kabel Geschwindigkeiten von bis zu 80 Gbit/s ermöglicht.

Wie viel Strom liefert USB?

Der USB-Anschluss kann angeschlossene Geräte direkt mit Energie versorgen, wodurch ein zusätzliches Netzteil bei kleineren Geräten überflüssig wird. Die klassischen Standards sind dabei strikt reglementiert: USB 1.x und 2.0 stellen bei der Standardspannung von 5 Volt bis zu 500 mA (2,5 Watt) bereit, während USB 3.0 das Limit auf bis zu 900 mA (4,5 Watt) angehoben hat. Damit lassen sich kleinere Peripheriegeräte wie USB-Sticks, Mäuse oder Tastaturen problemlos betreiben.

Mit der Einführung des USB-Typ-C-Anschlusses und Power Delivery (USB-PD) Funktion wurden diese alten Begrenzungen bei der Stromzufuhr grundlegend geändert. Moderne USB-C-Anschlüsse können über standardisierte Ladeprofile nicht mehr nur Smartphones schnellladen, sondern können über erweiterte Spezifikationen (USB-PD EPR) bis zu 240 Watt an Leistung liefern. Dadurch ist USB heute stark genug, um leistungsstarke Notebooks, Gaming-Monitore und externe Grafikkarten direkt über ein einziges USB-Kabel mit Strom zu versorgen. Viele Mainboards und Notebooks verfügen zudem über spezielle, farblich oder mit einem Blitz-Symbol gekennzeichnete USB-Ports, die auch im ausgeschalteten Zustand des PCs Strom liefern. Dadurch lassen sich Smartphones oder Smartwatches bequem aufladen, ohne dass der Rechner laufen muss. Dass USB-C als Ladeanschluss DER Standard geworden ist, ist auch politisch besiegelt: Seit Dezember 2024 schreibt eine EU-Richtlinie vor, dass alle neu verkauften Smartphones, Tablets und Kameras in der EU über einen USB-C-Anschluss zum Laden verfügen müssen. Für Laptops gilt diese Pflicht seit April 2026.

Neben der Stromversorgung hat USB auch die Handhabung von Hardware sehr vereinfacht: Dank plattformübergreifender Standardtreiber (USB-Geräteklassen) fallen bei Standard-Zubehör wie Mäusen, Tastaturen oder Headsets lästige Treiberinstallationen komplett weg – die Geräte sind per Plug-and-Play sofort einsatzbereit. Lediglich bei der Nutzung von speziellen Zusatzfunktionen, wie beispielsweise programmierbaren Makro-Tasten oder RGB-Beleuchtungen, ist noch die Software des jeweiligen Herstellers vonnöten.

Die USB-Standards im direkten Vergleich

Alte und neue USB-Bezeichnungen

Wie schnell ist USB?

Was die Geschwindigkeit bei der Datenübertragung anging, hat sich USB über die Jahrzehnte rasant entwickelt. Zwar war USB 1.1 mit gerade einmal maximal 12 Mbit/s noch nicht wirklich schnell, war aber schneller als die damals sonst üblichen Anschlüsse und reichte für die meisten Anwendungen vollkommen aus. Als dann der Wunsch nach mehr Bandbreite immer lauter wurde - denn gerade bei Geräten wie externen Festplatten, Laufwerken und Sticks war deutlich mehr möglich -, kam der neue USB-2.0-Standard. Mit bis zu 480 Mbit/s konnte man die Geschwindigkeit deutlich erhöhen. Effektiv sind so bis zu 35 bis 40 Megabyte pro Sekunde erreichbar, was dann in Zeiten von SSDs und immer schnelleren Flashspeichern abermals zum Flaschenhals wurde.

Die Konsequenz war die dritte Generation des USB-Standards. Der ursprüngliche Standard USB 3.2 Gen 1 – ehemals bekannt als USB 3.0 – steigerte die Bruttorate drastisch auf 5 Gbit/s, was in der Praxis zu starken Netto-Übertragungsraten von etwa 350 bis 400 MB/s führt. Nochmals schneller arbeitet USB 3.2 Gen 2, das die theoretische Bandbreite auf 10 Gbit/s verdoppelt und in der Praxis Datenraten von knapp 1.050 MB/s ermöglicht, was ideal für moderne externe NVMe-SSDs ist. Die vorläufige Speerspitze dieser Generation bildet USB 3.2 Gen 2x2, das durch die Bündelung zweier Datenleitungen bis zu 20 Gbit/s beziehungsweise netto rund 2.000 MB/s schafft, dafür allerdings zwingend ein USB-Typ-C-Kabel voraussetzt.

Heute steht USB4 als aktueller Standard bereit und löst die älteren Spezifikationen im High-End-Bereich ab. USB4 ist in verschiedenen Geschwindigkeitsstufen zertifiziert und erreicht in der gängigen Top-Version bis zu 40 Gbit/s. Ein riesiger Vorteil dieser Generation ist das dynamische Bandbreiten-Management: Über denselben Typ-C-Anschluss können zeitgleich ultraschnelle Datenströme, hochauflösende Bildsignale via DisplayPort sowie eine starke Stromversorgung per Power Delivery übertragen werden. Mit dem neuesten Standard USB4 Version 2.0 kann die Schnittstelle nochmals schneller Daten übertragen und ermöglicht über neu konzipierte Kabel Übertragungsraten von bis zu 80 Gbit/s.

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USB und Thunderbolt - Was haben die beiden Schnittstellen miteinander zu tun?

Wer heute nach schnellen Anschlüssen sucht, stolpert unweigerlich über den Begriff Thunderbolt. Ursprünglich von Intel und Apple als Hochgeschwindigkeitsschnittstelle für PCIe- und DisplayPort-Tunneling entwickelt, nutzt Thunderbolt ab der Version 3 denselben physischen USB-Typ-C-Stecker. Seitdem sind die beiden Standards eng miteinander verschmolzen, da Thunderbolt-Anschlüsse abseits ihrer eigenen Protokolle immer auch den normalen USB-Standard beherrschen, während dies umgekehrt jedoch nicht zwingend der Fall ist.

Der ältere Standard Thunderbolt 3 markierte den Wechsel auf den USB-C-Stecker und liefert eine maximale Übertragungsrate von 40 Gbit/s. Er bildete zudem die technische Basis, aus der später der moderne USB4-Standard entwickelt wurde. Bei dem nachfolgenden Standard Thunderbolt 4 bleibt die maximale Geschwindigkeit zwar ebenfalls bei 40 Gbit/s, allerdings wurden die Mindestanforderungen für Hardware-Hersteller drastisch verschärft. Ein Thunderbolt-4-Anschluss garantiert im Vergleich zu USB4 oder Thunderbolt 3 unter anderem die Unterstützung von mindestens zwei 4K-Monitoren, höhere Datentransfers via PCIe für externe Grafikkarten sowie einen integrierten Schutz vor unbefugtem Speicherzugriff.

Die neueste Generation Thunderbolt 5 bricht in völlig neue Leistungsdimensionen auf und verdoppelt die Standard-Bandbreite auf 80 Gbit/s in beide Richtungen. Das Highlight ist dabei der sogenannte Bandwidth Boost, welcher den Anschluss bei extrem datenhungrigen Anwendungen wie dem Betrieb mehrerer hochauflösender 8K-Gaming-Monitore asymmetrisch schalten lässt. Er liefert dann atemberaubende 120 Gbit/s in Senderichtung, während er gleichzeitig noch mit 40 Gbit/s empfängt. Zudem ist Thunderbolt 5 eng mit dem Ladenetzteil-Standard verzahnt und unterstützt von Haus aus Ladegeschwindigkeiten von bis zu 240 Watt.

Welcher USB-Stecker ist das?

Für USB-Stecker und -Kabel gibt es unterschiedliche Ausführungen, die mit Buchstabenkürzel wie A, B uvm. benannt sind. Dazu kommen noch Bezeichnungen wie Mini- und Micro-USB. Der gängige, flache USB-Anschluss ist der Typ A, der fast quadratische von USB-Druckerkabeln bekannte Anschluss der Typ B. Während der Einsatz von Mini-USB-Steckern immer mehr zurückgeht, findet man die Mikro-Anschlüsse bei vielen älteren Smartphones, Digitalkameras, MP3-Player und sonstigen Geräten. Der neue Standard ist der verdrehsichere Typ-C-Stecker für USB 3.2 und USB4. Hier die wichtigsten USB-Stecker und -Buchsen in der Übersicht:

Der normale USB-Stecker Typ A hier in der blauen USB-3.0-Ausführung. Die normale USB-Buchse Typ A, hier wieder für USB-3.0

Der Micro-B-USB-Stecker ist häufig noch bei älteren Tablets und Smartphones anzutreffen. Die Micro-B-USB-Buchse.

Der Mini-B-USB-Stecker kommt oft bei digitalen Kameras zum Einsatz Die Mini-B-Buchse.

Der USB3.0-Stecker in der Typ-B-Variante - wird oft bei Lesegeräten und externen Festplatten genutzt. Die USB3.0-Buchse für den Typ B - hier an einer externen Festplatte

Der USB-Stecker Typ-B ist bekannt als USB-Druckeranschlusskabel. Die USB-Buchse Typ-B, die an Druckern und älteren externen Festplatten zu finden ist.

Dies ist ein interner USB-Stecker zum Verbinden der USB-2.0-Anschlüsse des Gehäuses an das Mainboard Hier eine interne USB-Buchse zum Verbinden der USB-2.0-Anschlüsse des Gehäuses am Mainboard

Der interne USB-3.0-Stecker für den Anschluss ans Mainboard Dazu passend die interne USB-3.0-Buchse

Der USB3.0 Micro-B Stecker kommt meistens bei externen Laufwerken vor. Der dazu passende USB3.0 Micro-B-Anschluss.

USB Typ-C-Stecker USB Typ-C-Port

Peripheriegeräte

In fast allen Bereichen finden USB-Anschlüsse mittlerweile Verwendung. Angefangen im Hardware-Bereich bei Gehäusen, Mainboards, über Eingabegeräte, WLAN-, Surf-, TV- und natürlich USB-Sticks nutzen auch Geräte wie Drucker, Scanner, externe Festplatten, Soundkarten, Netzwerkadapter, Bluetoothadapter und Modems den praktischen Anschluss zur Datenübertragung. Darüber hinaus wird USB selbstverständlich bei Notebooks, Komplettsystemen und Tablets eingesetzt. Aber auch abseits von Hardware, werden Geräte wie Fernseher, digitale Kameras, Smartphones und weitere Produkte aus der Unterhaltungselektronik mit USB-Anschlüssen ausgestattet.

Wie kann ich USB 3.2 oder USB4 nachrüsten?

Wer seinen PC mit USB 3.2 aufrüsten möchte, kann dies mit einer Controller-Karte machen, die man in einen freien PCI-Express-Slot auf dem Mainboard einsteckt. Dies ist eine einfache Möglichkeit die modernen USB-Ports in einen älteren PC zu bekommen. Voraussetzung dafür ist jedoch mindestens ein PCIe-2.0-Steckplatz. Für die USB4-Controller-Karte wird ein freier PCIe 4.0 x4 Slot vorausgesetzt.

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