Mehr Speed mit USB 3.1

Hinter dem Ende Juli finalisierten kleinen Versionssprung von USB 3.0 SuperSpeed auf 3.1 SuperSpeed+ steckt eine große Veränderung: SuperSpeed+ leitet Daten doppelt so schnell, lädt Geräte um ein Vielfaches flotter auf und eignet sich zur Multimedia-Wiedergabe von HD-Material.  Wie schon USB 3.0 sind auch Kabel und Anschlüsse der neuen Version abwärtskompatibel zum alten USB 2.0. Rein äußerlich hat sich also bei USB 3.1 nichts verändert, vielmehr muss man einen Blick auf den Datentransfer werfen. Höhere Bitrate durch bessere Codierung Die höhere Geschwindigkeit erzielt SuperSpeed+ zum großen Teil durch eine Verdoppelung der Transfer-Frequenz von 5 auf 10 GHz. Auch die Art der Datenübertragung ändert sich. Bisher verwendet USB 3.0 eine 8b/10b-Codierung, was bedeutet, dass für acht Bit an Nutzdaten zwei Bit für die Fehlerkorrektur übertragen werden. USB 3.1 steigt auf ein 128b/132b-Codierschema um und reduziert damit den Overhead von 20 auf drei Prozent. Die höhere Signalrate verlangt von der Hardware, dass diese Signale zuverlässig ankommen. Im USB-Kabel wird sich an der Anzahl der Leitungen nichts ändern; nach wie vor erfolgt die Übertragung vom Transmitter zum Receiver und umgekehrt jeweils über zwei verdrillte Leitungen: Eine Leitung schickt das Signal unverändert los, die andere sendet es invertiert (siehe Grafik links unten). Der Empfänger bildet dann die Differenzspannung beider Signale, welche doppelt so hoch ist wie das Signal an sich. Dies reduziert den negativen Einfluss von Signalstörungen erheblich. In USB 3.0 werden nur die verdrillten Paare der Datenleitungen abgeschirmt, in USB 3.1 wird es dagegen jede Einzelader.

USB 3.1:Modifizierte Hardware-Komponenten. Signaldämpfung bei USB 3.0 Zusätzlich verschärft das USB-IF die Regeln zur Signaldämpfung. Bei USB 3.0 darf das Signal insgesamt 20 Dezibel (dB) verlieren. Da Geräte und Kabel von verschiedenen Herstellern stammen, kann niemand garantieren, dass dieser Wert eingehalten wird. USB 3.1 legt fest, wie viel Signalstärke die Komponenten verlieren dürfen: Für Geräte liegt sie bei 7 dB, Kabel dürfen 6 dB verlieren. Können Geräte den Grenzwert nicht einhalten, ist der Einbau eines Signalverstärkers (Repeaters) vorgeschrieben. Gleichzeitig schränkt das auch die maximale Länge für passive Kabel ein. Für USB 3.1 ist sie auf einen Meter begrenzt. Längere aktive Kabel brauchen auch einen Repeater. Neben dem zentralen USB-Standard hat das USB-IF auch be­gleitende Spezifikationen festgelegt, um die USB-Funktionalität auszubauen. Das für Multimedia vorgesehene USB-AV bestimmt, wie Audio- sowie Videodaten übertragen werden. Diese Spezifikation hat man der doppelten Leistung von USB 3.1 einfach angepasst, sodass SuperSpeed+ nun dasselbe leistet wie HDMI 1.4. Weil aber keine HDCP-Verschlüsselung vorgeschrieben ist, wird man per USB keine Blu-rays, sondern nur Filme, die etwa als MKV- oder MP4-Datei vorliegen, direkt an den Fernseher schicken können. Mobile Geräte schneller aufladen Mit USB 3.1 wird auch USB Power Delivery (USB-PD) umgesetzt. USB-PD legt neue Richtlinien für die Stromversorgung der Geräte fest. Bisher laden Geräte über USB 3.0 mit maximal 4,5 Watt auf. Fast alle Tablets und Smartphones unterstützen sogar nur USB 2.0, das bloß 2,5 Watt bereitstellt. Power Delivery schreibt fünf verschiedene Ladeprofile vor, die Leistungen zwischen 10 und 100 Watt erlauben und damit das Aufladen von mobilen Geräten um ein Vielfaches beschleunigen (siehe links oben). Jedoch ist nur das Profil 1 für 10 Watt mit heutigen Kabeln und Steckern möglich. Wie die Hardware für höhere Stromstärken bis zu fünf Ampere aussehen soll, ist noch unklar. USB-PD führt zudem ein Protokoll ein, über das Geräte den Ladevorgang aushandeln. Das geschieht direkt über die Stromversorgung, sodass der Datentransfer davon nicht beeinträchtigt wird. Im Gegensatz zu USB 3.0 soll die Version 3.1 zügig kommen. Noch Ende 2013 werden letzte Feinheiten im Standard ausgearbeitet. Bis dahin stehen Testhardware und -tools für interessierte Hersteller bereit. Erste Chips werden für Mitte 2014 erwartet, und bald darauf kommen wohl auch Erweiterungskarten für den PC. Nur die direkte Integration in den Chipsatz wird noch eine Weile dauern. Obwohl Intel eine der treibenden Kräfte hinter SuperSpeed+ ist, zündet wohl erst die CPU-Generation für 2016 den USB-Turbo. Aber dann steht vielleicht schon die nächste Ausbaustufe bereit. Laut USB-IF hat die Universal-Schnittstelle sogar noch Potenzial für eine weitere Verdoppelung der Transfergeschwindigkeit auf 20 GBit/s – schneller ist derzeit keine andere lokale Kabelverbindung.

USB 3.1: Auf dem Vormarsch. via chip.de