IDF: Noch universelleres USB

Der Universal Serial Bus ist ja bereits dem Namen nach eine universelle Schnittstelle für jegliche Art Peripherie. Den Ingenieuren des USB-IF (USB Implementers Forum) ist gut aber nicht gut genug: Künftig sollen sich Notebooks per USB laden lassen und Videos über USB- statt HDMI-Kabel fließen.

Eine Stromversorgung beziehungsweise das Laden von Akkus per USB-Kabel ist bei Smartphones ein alter Hut, doch schon bei Tablets dauert es nervig lange. Hintergrund: Im regulären Betrieb bekommen externe Geräte wie etwa USB-Festplatten bei USB 3.0 maximal 900 mA (4,5 Watt), und selbst die Zusatznorm USB-BC 1.2 (USB Battery Charging) erlaubt bestenfalls 1,5 A (7,5 Watt). Die beliebten 2-A-Netzteile (10 Watt) liegen bereits außerhalb der offiziellen Norm – was grundsätzlich nichts Schlechtes heißen muss, wenn sich ein Hersteller wie beispielsweise Apple selbst um Sicherheit & Co. aller beteiligten Geräte kümmert. Für Notebooks oder noch größere Geräte reichen 10 Watt aber nicht aus.

Hier kommt USB-PD (USB Power Delivery) ins Spiel, das bis zu 100 Watt liefert. Die Spezifikation sieht fünf Profile je nach Einsatzzweck vor. Profil 1 entspricht den heutigen 10-Watt-Netzteilen und ist das einzige Profil, welches mit herkömmlichen USB-Kabeln realisierbar sind. Für die höheren Profile braucht man spezielle, zertifizierte Kabel, die auch bei den dort vorgesehenen höheren Spannungen und Stromstärken sicher sind. Die Profile 2 und 3 bieten zusätzlich zur Standardspannung von 5 Volt auch 12 Volt, die Profile 4 und 5 darüber hinaus auch 20 Volt. Die Stromstärken steigen ebenso sukzessive an: Über Micro-USB-Stecker gehen maximal 3 Ampere, über normalgroße Verbinder 5 Ampere. Ausmultipliziert ergibt das bis zu 100 Watt.

Damit ist es aber nicht getan: Schließlich soll ein Notebook, welches man an eine USB-Dockingstation anflanscht, ja nicht dem sowieso von einem Netzteil versorgten Dock Strom anbieten, sondern diesen von dort beziehen, um den Akku zu laden. Zum Aushandeln der Flussrichtung sowie des maximal möglichen Profils ist im Protokoll vorgesehen, welches ausschließlich über die Stromversorgungspins von USB läuft. Damit sind Protokollteil wie Stromversorgung unabhängig von den über das USB-Kabel laufenden Datentransfers – das Betriebssystem bekommt von USB-PD nichts mit. Das ist wichtig, denn schließlich soll man ein Notebook auch ausgeschaltet laden können.

Die USB-PD-Topologie sieht reine Stromlieferanten (Provider), reine Konsumenten (Consumer) und Kombigeräte vor, welche sich beliebig in USB-Bäumen verteilen lassen; Flussrichtung und Maximalleistung werden dann pro Kabelverbindung individuell ausgehandelt. Damit das Geflecht nicht außer Tritt kommt, sind die Anfangsrollen klar verteilt: Eine USB-Buchse mit A-Stecker ist zunächst grundsätzlich Provider, eine Buchse des Typs B erstmal Consumer. So kann auch ältere Peripherie, die kein USB-PD beherrscht, sicher erkannt sowie eingebunden werden und hinsichtlich USB-Datentransfers problemlos funktionieren.

Durch die Entkopplung vom eigentlichen USB-Standard soll sich USB-PD schnell und unabhängig von anderen Gegebenheiten integrieren lassen. Laut den auf dem IDF vortragenden Entwicklungsingenieuren sollen erste Geräte bereits 2014 auf den Markt kommen. Dass USB-PD bereits heute funktioniert, zeigten sie an einem umgebauten Dell-Notebook, welches über USB geladen wurde und gleichzeitig ein Video per DisplayLink-USB-Grafikchip abspielte. Ähnlich den dedizierten Lade-Ports, die heutzutage trotz ausgeschaltetem Notebook zum Laden von Smartphones verwendet werden können, wird USB-PD zumindest bei der ersten Generation entsprechend ausgestatteter Notebooks wohl nur an einem und nicht an allen USB-Buchsen funktionieren.

Schließlich will das USB-IF den Videostandards HDMI und DisplayPort Konkurrenz machen: Mit USB-AV sollen künftig auch Videosignale unkomprimiert über USB-Kabel übertragen werden – wobei den Audioteil das altbekannte USB-Audio übernehmen soll. Als Vorteil für das seit mehr als zwei Jahren diskutierte USB-AV nennt das USB-IF die uneingeschränkte bidirektionale Kommunikation zwischen Abspieler und Anzeigegeräte – das könne HDMI-CEC nicht leisten. Außerdem könne man gleichzeitig laden – damit wildert USB im Territorium von MHL.

In wichtigen Disziplinen haben HDMI und DisplayPort allerdings die Nase weit vorn. So funktioniert derzeit noch kein HDCP-Kopierschutz – da dürfte es schwierig werden, die Content-Industrie mit ins Boot zu holen. Vor allen aber fehlt Bandbreite: Über USB 3.0 läuft ohne Komprimierung bestenfalls 1080p60. USB 3.1 steht noch nicht einmal in der Nähe eines Startlochs, liefert aber genau wie HDMI 1.4 höchstens genug Bandbreite für 4K-Videos mit 30 Hz (2160p30) und nicht für wünschenswertere 60 Hz (2160p60, siehe auch "Verwirrung um HDMI 2.0"). (mue)