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#erstmalverstehen: Thunderbolt 3 & USB-C – was ist was?



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Schon seit 2016 setzt Apple bei seiner MacBook-Pro-Serie ausschließlich auf Thunderbolt 3. Vor allem zu Beginn stieß der Verzicht auf die deutlich weiter verbreiteten USB-A-Stecker nicht nur auf Freude. Aus heutiger Sicht hat Apples hartnäckiges Festhalten an Thunderbolt als Universalanschluss aber durchaus Lob verdient. Immerhin findet sich der mit dem Stecker kompatible USB-C-Anschluss mittlerweile an fast jedem neuen Smartphone und ebenso an zahlreichen Notebooks.

Doch bis dahin war es ein weiter Weg. Wie dieser aussah und wo genau die Unterschiede zwischen USB-C und Thunderbolt 3 im Detail liegen, erfahrt ihr jetzt.

Ein kleiner, verdrehungssicherer Stecker, der von fast jedem Gerät unterstützt wird, ist gerade an kompakten Notebooks sinnvoll. So lässt sich viel Platz sparen.
Ein kleiner, verdrehungssicherer Stecker, der von fast jedem Gerät unterstützt wird, ist gerade an kompakten Notebooks sinnvoll. So lässt sich viel Platz sparen.

Es war einmal...

Die Entstehungsgeschichte von Thunderbolt begann mit der gleichen Intention wie die des USB-Anschlusses: die Einführung einer einheitlichen Schnittstelle, um Geräte einfacher miteinander verbinden zu können. Nicht umsonst wählte man damals die Bezeichnung USB für „Universal Serial Bus“, um dem universellen Verbindungstypen seinen Namen zu geben.

Doch wurde das Ziel erreicht? Tatsächlich haben sich beide Anschlüsse seit ihrer Entstehung weiterentwickelt – manch einer könnte sagen verkompliziert. Den mittlerweile sehen sich Nutzer mit den unterschiedlichsten Begriffen konfrontiert: USB-A, USB-B, USB-C und microUSB sind nur Ausschnitte einer endlosen Liste. Doch betrachtet man USB-C-Anschluss und Thunderbolt 3, wurde das zu Beginn gesetzte Ziel tatsächlich erreicht.

Die USB-C und Thunderbolt 3-Stecker selbst sind nämlich vollkommen identisch. Jedoch kannst du zwar beispielsweise eine externe Festplatte mit Thunderbolt-3-Schnittstelle mittels USB-C-3.1-Stecker verwenden. Allerdings lässt sich eine USB-C-Schnittstelle nicht zwingend mit einen Thunderbolt 3-Stecker verbinden. Aber was steckt genau hinter den Anschlüssen?

An Mainboards findet sich meist eine ganze Palette an USB-Anschlüsse, vermehrt auch USB-C. Fast alle Geräte können damit arbeiten. Seit Thunderbolt 3 gilt dies sogar für Monitore.
An Mainboards findet sich meist eine ganze Palette an USB-Anschlüsse, vermehrt auch USB-C. Fast alle Geräte können damit arbeiten. Seit Thunderbolt 3 gilt dies sogar für Monitore.

Thunderbolt 3 - ein Alleskönner?

Thunderbolt 3 präsentiert sich im wahrsten Sinne des Wortes als Allrounder. Vom Aufladen eines Notebooks bis zum Anschluss einer externen Grafikkarte, eines Bildschirms oder – mit dem passenden Adapter – auch eines Netzwerkkabels, stehen alle Möglichkeiten offen. Die einzelnen Vorgänge können dabei auch gleichzeitig ablaufen.

Aber beginnen wir zunächst mit der Stromversorgung. Thunderbolt 3 versorgt sein Anschlussgerät mit einer Stromleistung von mindestens 15 Watt. Bis zu 100 Watt sind dabei maximal möglich. So benötigt beispielsweise ein angeschlossener Monitor kein zusätzliches Stromkabel. Vielmehr können sogar mehrere Geräte gleichzeitig angeschlossen werden. Selbstverständlich kann der Anschluss auch zum Aufladen von Akkus verwendet werden.

Geht es um die Verbindung mit Geräten zur Datenübertragung, interessiert uns vor allem die Übertragungsrate. Diese liegt bei Thunderbolt 3 bei mindestens 40 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s). Um diese Zahl einzuordnen: Theoretisch lassen sich so mehr als eintausend 4K-Videos in der gängigen Komprimierung bekannter Streaming-Portale gleichzeitig übertragen. Eine aktuelle Festplatte erreicht derartige Werte nicht einmal ansatzweise. Auch zum Betrieb einer externen Grafikkarte oder zum Anschluss von mindestens einem 4K-Monitor eignet sich diese Übertragungsrate bestens. Am ehesten lassen sich diese Werte mit denen eines HDMI 2.1-Anschlusses gleichstellen.

Wir sehen also: die Vielseitigkeit von Thunderbolt 3 sucht ihresgleichen. Doch was versteckt sich hinter USB-C?

USB-C – die Neuheit im USB-Dschungel?

Wie bereits erwähnt, weist der USB-Standard mittlerweile verschiedene Versionen auf. Unter anderem gibt es inzwischen unterschiedliche USB-Typen: z.B. USB-A, USB-B und USB-C. Diese bezeichnen lediglich die Bauart des Steckers. USB-A ist die altbekannte, größere und eckige Bauform, die die meisten USB-Sticks nutzen. USB-B findet sich unter anderem an Druckern. Ein USB-C-Anschluss schließlich ist ein auch umgekehrt einschiebbarer USB-Anschluss, der die Verbindung verschiedener Geräte noch weiter vereinfachen soll.

Und was kann USB-C? Im Grunde kann der auch als USB Typ-C bekannte Anschluss das gleiche wie Thunderbolt 3: Stromversorgung, Daten- und Signalübertragung.

Die Leistungsfähigkeit der Stromversorgung wurde bei USB-C im Vergleich zu vorherigen USB-Standards stark verbessert. So kann die neue USB-Schnittstelle bis zu 100 Watt Ladestrom (bei 5 Ampere und 20 Volt) zur Verfügung stellen. Diese Stromversorgung wird USB PD oder auch USB Power Delivery genannt und ermöglicht es auch, Geräte um einiges schneller aufzuladen. Wie schnell die Stromversorgung allerdings tatsächlich funktioniert und welche Leistung am Ende übertragen wird, hängt von verschiedenen Faktoren ab, z.B. dem genutzten Stecker, Kabel, Adapter oder angeschlossenen Gerät.

Bei Smartphones hat USB-C den bis dahin üblichen microUSB-Anschluss ersetzt. Im Gegensatz zu microUSB handelt es sich bei USB-C um einen universell nutzbaren Anschluss, sodass ein und dasselbe Kabel deutlich mehr Anwendungsmöglichkeiten findet.
Bei Smartphones hat USB-C den bis dahin üblichen microUSB-Anschluss ersetzt. Im Gegensatz zu microUSB handelt es sich bei USB-C um einen universell nutzbaren Anschluss, sodass ein und dasselbe Kabel deutlich mehr Anwendungsmöglichkeiten findet.

Und wie sieht es mit der Übertragungsrate aus? Sicherlich geht der ein oder andere davon aus, dass ein neu entwickelter Anschluss auch zwangsweise die neuste und schnellste Übertragungstechnik mit sich bringt. Allerdings ist das bei USB-C nicht zwangsläufig der Fall, denn wie schnell Daten übertragen werden können, hängt vom Übertragungsprotokoll und damit der USB-Spezifikation ab.

Diese wird durch die Zahlen hinter der USB-Bezeichnung angezeigt und wird teilweise sogar noch in unterschiedliche Generationen eingeteilt (z.B. „USB 2.0“ oder „USB 3.1 Gen.2“). Da eine Aufschlüsselung in diesem Rahmen zu verwirrend und komplex wäre, fassen wir uns kurz. Grob gesagt: je höher die Spezifikation ist, auf dem der USB-C-Anschluss basiert, desto schneller können Daten übertragen werden. So kann ein USB-C-Kabel, das auf USB 2.0 basiert maximal 480 Megabit pro Sekunde (Mbit/s) übertragen, wohingegen der gleiche Anschluss mit USB 3.2 (je nach Generation) auf bis zu 20 Gbit/s (=20.000 Mbit/s) kommt. Mit der neuesten 4.0-Spezifikation können sogar Übertragungsraten von bis zu 40 Gbit/s erreicht werden.

Zusammengefasst sind Stromversorgung und Datenübertragung also nicht durch den USB-C-Anschluss an sich festgelegt, sondern durch die Spezifikationen des USB-Standards und beispielsweise des Kabels und Netzteils. Ein USB-C-Anschluss steht folglich in puncto Datenübertragung – sofern er die passenden Spezifikationen und Standards besitzt – einem Thunderbolt 3-Anschluss in nichts nach.

2020 brachte Thunderbolt 4: ein revolutionärer Standard?

Bereits im Januar 2020 kündigte Intel die vierte Version der Thunderbolt Schnittstelle an. Seit Herbst 2020 finden sich die ersten Anschlüsse bereits in Notebooks, die mit Intels neusten Prozessoren der 11. Generation, auch „Tiger Lake“ genannt, ausgestattet sind.

Doch welche Neuerungen bringt Thunderbolt 4 mit sich? Anders als vielleicht erwartet, ändert sich in puncto Übertragungsgeschwindigkeit im Vergleich zu Thunderbolt 3 nichts. So lassen sich über Thunderbolt 4 Daten mit 40 Gbit/s übertragen. Doch der neue Anschluss verbessert seinen Vorgänger auch durch zusätzliche Möglichkeiten und erhöhte Standards.

Konkret bedeutet das: Geräte, die mit Thunderbolt 4 ausgestattet sind, müssen an mindestens zwei 4K- oder einen 8K-Monitore angeschlossen werden können. Außerdem funktionieren alle Verbindungskabel bis zu einer Länge von zwei Metern, sowie Docking-Stationen mit bis zu vier Thunderbolt-Anschlüssen. Auch müssen die Docks eine „Wake Up-Funktion“ unterstützen, wodurch das Notebook „aufgeweckt wird“, sobald Nutzer die am Dock angeschlossenen Geräte, wie Maus oder Tastatur, berühren.

In puncto Sicherheit hat Intel ebenfalls eine Schippe draufgelegt. So muss jeder Thunderbolt 4-Anschluss durch Virtualisierung extra gesichert sein, um DMA-Attacken, zu erschweren. DMA steht dabei für „Direct Memory Access“ (dt. direkter Speicherzugriff) und bezeichnet die Möglichkeit, mittels physischer Verbindung (beispielsweise über einen Thunderbolt- oder USB-C-Anschluss), einen Angriff auf die Daten des angeschlossenen Gerätes durchzuführen.

Thunderbolt 4 bleibt trotz aller Neuerungen abwärtskompatibel zu Thunderbolt 3 und ist dazu auch USB-4.0-konform.

Theoretisch (-) praktisch

Doch was bedeuten all die theoretischen Übertragungsdaten? Natürlich fallen die angegebenen Werte in der Praxis oft um einiges geringer aus. So wird in etwa lediglich die Hälfte der genannten Geschwindigkeiten erreicht. Die Werte hängen dabei stark von externen Faktoren ab, zum Beispiel vom verwendeten Computer oder der Art der Dateien.

Wie sieht es bei euch aus? Habt ihr jetzt einen besseren Durchblick im Anschluss-Dschungel? Schreibt uns gern eure Fragen und Anregungen in die Kommentare!

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