Grundlagen von USB 3.2 (Teil 1)

Grundlagen von USB 3.2 (Teil 1)

Gemäß der aktuellen USB-Namenskonvention des USB-IF werden die Bezeichnungen USB 3.0 und USB 3.1 nicht mehr verwendet. Alle USB-3.0-Standards werden künftig als USB 3.2 bezeichnet. Der USB-3.2-Standard umfasst alle alten USB-3.0/3.1-Schnittstellen. Die USB-3.1-Schnittstelle heißt nun USB 3.2 Gen 2, die ursprüngliche USB-3.0-Schnittstelle USB 3.2 Gen 1. Aus Kompatibilitätsgründen beträgt die Übertragungsgeschwindigkeit von USB 3.2 Gen 1 5 Gbit/s, von USB 3.2 Gen 2 10 Gbit/s und von USB 3.2 Gen 2×2 20 Gbit/s. Daher können die neuen Bezeichnungen USB 3.1 Gen 1 und USB 3.0 als identisch verstanden werden, lediglich mit unterschiedlichen Namen. Gen 1 und Gen 2 beziehen sich auf unterschiedliche Kodierungsverfahren und Bandbreitennutzungsraten, während Gen 1 und Gen 1×2 sich intuitiv in der Anzahl der Kanäle unterscheiden. Aktuell verfügen viele High-End-Mainboards über USB 3.2 Gen 2×2-Schnittstellen, darunter USB-C- und USB-C-Schnittstellen. USB-C-Schnittstellen sind derzeit verbreiteter. Die Unterschiede zwischen Gen1, Gen2 und Gen3

1. Übertragungsbandbreite: Die maximale Bandbreite von USB 3.2 beträgt 20 Gbit/s, die von USB 4 40 Gbit/s.

2. Übertragungsprotokoll: USB 3.2 überträgt Daten hauptsächlich über das USB-Protokoll oder konfiguriert USB und DP über den DP-Alt-Modus (alternativer Modus). USB 4 hingegen kapselt die Protokolle von USB 3.2, DP und PCIe mithilfe der Tunneltechnologie in Datenpakete und sendet diese gleichzeitig.
3. DP-Übertragung: Beide unterstützen DP 1.4. USB 3.2 konfiguriert die Ausgabe über den DP-Alt-Modus (alternativer Modus); USB 4 kann die Ausgabe nicht nur über den DP-Alt-Modus (alternativer Modus) konfigurieren, sondern auch DP-Daten extrahieren, indem es die Datenpakete des USB4-Tunnelprotokolls extrahiert.
4. PCIe-Übertragung: USB 3.2 unterstützt kein PCIe, USB 4 hingegen schon. Die PCIe-Daten werden über die Datenpakete des USB4-Tunnelprotokolls extrahiert.
5. TBT3-Übertragung: USB 3.2 unterstützt dies nicht, USB 4 hingegen schon. Die PCIe- und DP-Daten werden über die Datenpakete des USB4-Tunnelprotokolls extrahiert.
6. Host-zu-Host-Kommunikation: Kommunikation zwischen Hosts. USB 3.2 unterstützt dies nicht, USB 4 hingegen schon. Der Hauptgrund dafür ist, dass USB 4 das PCIe-Protokoll für diese Funktion nutzt.

Anmerkung: Tunneling-Technologie kann als Technik zur Integration von Daten aus verschiedenen Protokollen betrachtet werden, wobei der Typ durch den Datenpaketkopf unterschieden wird.
Bei USB 3.2 erfolgen die Übertragung von DisplayPort-Video und USB-3.2-Daten über unterschiedliche Kanaladapter, während bei USB 4 DisplayPort-Video, USB-3.2-Daten und PCIe-Daten über denselben Kanal übertragen werden können. Dies ist der größte Unterschied zwischen den beiden Standards. Die folgende Abbildung veranschaulicht dies.

Der USB4-Kanal lässt sich wie eine Fahrspur vorstellen, die für verschiedene Fahrzeugtypen geeignet ist. USB-, DP- und PCIe-Daten entsprechen diesen verschiedenen Fahrzeugen. Auf derselben Fahrspur fahren die unterschiedlichen Fahrzeuge geordnet. Derselbe USB4-Kanal überträgt verschiedene Datentypen auf dieselbe Weise. USB3.2-, DP- und PCIe-Daten werden zunächst zusammengeführt und über denselben Kanal an das jeweilige Gerät gesendet, bevor sie wieder getrennt werden.