Was ist USB und wie funktioniert es?

Was ist USB und wie funktioniert es?
USB (Universal Serial Bus) ist ein Industriestandard, der Spezifikationen für Kabel, Anschlüsse und Protokolle für die Verbindung, Kommunikation und Stromversorgung zwischen PCs/Laptops und ihren Peripheriegeräten wie Tastatur, Mouse, Webcams etc. festlegt.

Es gibt heutezutage kaum noch AV-Komponenten ohne einen USB-Port. Bereits 1996 wurde die erste USB 1.0 Version als neuer Standard eingeführt. Seitdem ist der Siegeszug von USB nicht mehr aufzuhalten.

Der Universal Serial Bus basiert auf einer seriellen Übertragungsstruktur, die Daten werden also hintereinander - Bit für Bit - von einem Gerät zum nächsten übertragen. Dies ist der Garant für eine hohe Datentranfer-Geschwindigkeit mit einer sehr geringen Fehlerquote. USB ist eine I/O-Schnittstelle, das den Datenverkehr in beide Richtungen ermöglicht (senden und empfangen). Parallel dazu erfolgt auch die Energieübertragung über diesen Standard.

In den Anfängen von USB basierte diese Technologie auf eine sogenannte Primary-Secondary-Struktur - es gab immer einen Host und ein Peripheriegerät. Beispielhaft sei hier ein Computer (hier der Host/Primary) und eine Drucker (Peripheriegerät/Secondary) genannt. Mit der Einführung der On The Go (OTG) Technologie im Jahr 2001 war es nun auch möglich, zwischen zwei Peripheriegerätern Daten zu übertragen.

Mit Hilfe eines USB-Hubs (Verteiler) lassen sich auch mehrere Peripheriegeräte gleichzeitig an einen Host verbinden. Dabei gilt, dass maximal 127 Peripheriegeräte über einen Port am Host gleichzeitig angeschlossen werden können. Die Kabellänge zwischen zwei USB-Ports sollte dabei 5 m nicht überschreiten. Der Vorteil eines USB-Hubs ist vor allem die, dass die Kabel nicht umgesteckt werden müssen.

Folgende Steckertypen gibt es:



 

• USB Typ A - kommt bei Computermäusen, Tastaturen und USB-Sticks zum Einsatz, idealerweise steht die Steckerfarbe in schwarz für USB 2.0, blau für USB 3.0 und gelb für eine permanente Stromversorgung auch im ausgeschalteten Zustand. (diese Angaben sind aber nicht bindend)
• USB Typ B - USB 2.0 Typ B ist auf Grund der geringen zu übertragenden Datenmengen häufig bei Druckern und Scannern zu finden, während der schnellere Standard 3.0 Typ B auch für externe Festplatten zum Einsatz kommt..
• USB Mini B - Dieses Steckermodell findet man noch häufig bei alten Mobiltelefonen, Navigationsgeräten oder auch Digitalkameras.
• USB Micro B - mit der Einführung von USB 2.0 wurde auch die Micro B Steckverbindung ergänzt - sie ist kompakter und flacher und damit prädestiniert für Smartphones und externe Festplatten.
• USB Typ C - um dem zunehmenden Chaos an USB-Steckern Einhalt zu geben, wurde der aktuelle Standard USB-C entwickelt und gilt als einheitlicher EU-Standard

Weitere Infos zum aktuellen Standard USB-C findet ihr hier!


Folgende USB-Versionen gibt es:




Vorteile von USB

• Kompatibilität - alle Versionen sind abwärtskompatibel aber die Übertragungsgeschwindigkeit verringert sich dabei
• USB-Geräte benötigen in der Regel kein Installationsprogramm - entweder ist kein Treiber notwendig oder er lädt sich nach dem Einstecken automatisch herunter
• Ein USB-Kabel ist universell einsetzbar, denn eine USB-Schnittstelle findet man eigentlich bei nahezu allen AV- und PC-Komponenten
• Einer der Hauptgründe für den Erfolg von USB ist die integrierte Stromversorgung. Es sind keine zusätzlichen Netzteile für die angeschlossenen Geräte notwendig.
• Nach dem Hot Plug-Prinzip ist jedes Gerät sofort einsatzbereit - ein Peripheriegerät kann jederzeit an ein laufendes Gerät angeschlossen werden
• Seit Version 3.0 ist die Energienutzung optimiert worden - so schalten sich Geräte, die nicht gerade genutzt werden, automatisch in den Standby-Mode

Mögliche Probleme mit USB

• Schlechte und billige USB-Kabel sorgen für eine hohe Fehlerübertragungsquote. Auch die Länge des Kabels sollte niemals 5 m bei USB 2.0 und 3 m bei USB 3.0 überschreiten. Nur mit Hilfe von aktiven USB-Kabel oder Extender/Repeater sind größere Übertragungsentfernungen möglich
• Die unterschiedlichen Steckervarianten verhindern eine Stecker-Kompatibilität. Es werden passende Adapter notwendig.
• Zieht man einen USB-Stick oder eine externe Festplatte aus dem USB-Port, kann es zu Datenverlusten kommen. Grund dafür ist, dass sich der Computer noch im Schreibprozess befindet. Um die Hardware sicher zu entfernen, entsprechend am PC/Laptop das USB-Gerät freigeben