USB4 Version 2.0 und Thunderbolt 5: 80-Gbps-Grenze bei Kupferkabeln

Technischer Hintergrund

Viele kostengnstige Computer wurden auf Datenbertragungsraten von 20 Gbps statt 40 Gbps begrenzt und bieten die fr externe Speichergerte oder externe Grafikkarten (eGPU) entscheidende PCIe-Tunnel-Funktion nicht an.

Thunderbolt 4 hingegen etablierte sich als die vollstndigste und zuverlssigste Version der USB4-Architektur, indem es eine Geschwindigkeit von 40 Gbps, eine nachhaltige PCIe-Tunnel-Geschwindigkeit 32 Gbps sowie die Untersttzung fr zwei 4K-Monitore als verbindliche Anforderungen festlegte.

Grenzen werden mit PAM3-Modulation herausgefordert USB4 Version 2.0 verdoppelt die Datenübertragungsrate, ohne die Anzahl der physikalischen Leitungen zu erhöhen. Dieser große Sprung wurde erst möglich, indem anstelle der traditionellen NRZ-Signalisierung die PAM3-Modulation eingeführt wurde.

Technik, Energie und Einsatz

Die PAM3-Technologie kodiert drei unterschiedliche Amplitudenstufen pro Symbol und ermöglicht damit eine Übertragungsgeschwindigkeit von 40 Gbps pro Leitung über physikalische Kupferkabel, die in früheren Generationen nur 20 Gbps transportieren konnten. Durch die Kombination beide Richtungen erreicht USB4 v2.0 eine symmetrische Bandbreite 80 Gbps.

Zusätzlich wird für bildschirmintensivere Arbeitslasten ein asymmetrischer Modus aktiviert, der eine Geschwindigkeit von 120 Gbps in einer Richtung bietet, während die Geschwindigkeit in die entgegengesetzte Richtung auf bis zu 40 Gbps reduziert werden kann.

Durch Verbesserungen auf dem Transportlayer wird die PCIe-Tunneling-Datenrate mit Unterstützung Gen4 verdoppelt, und das DisplayPort-Tunneling wird auf den DisplayPort 2.1-Standard angehoben, was die Unterstützung für zwei 8K- oder ein 12K-Display ermöglicht.

Thunderbolt 5 mit höchster Leistungsfähigkeit Die

Thunderbolt 5 mit höchster Leistungsfähigkeit Die Thunderbolt 5-Technologie führt vor, indem sie alle optionalen Funktionen der USB4 v2.0-Architektur zu verbindlichen Standards macht.

Dieser neue Standard, der, schreibt symmetrische Datenraten von 80 Gbps vor, einen asymmetrischen Modus mit 120 Gbps für anspruchsvolle Grafiklasten, PCIe-Gen4-Tunneling mit mindestens 32 Gbps nachhaltiger Datenrate sowie Ladeunterstützung über USB Power Delivery 3.1 mit 240 Watt.

Ab 2026 verbreitet sich Thunderbolt 5 rasch auf dem Premium-Bereich des Computermarktes und bietet eine zuverlässige Infrastruktur für externe GPU-Einheiten, die niedrige Latenzzeiten erfordern, sowie für Mehrmonitorsysteme.

Technik und Auswirkungen

Gleichzeitig wird darauf hingewiesen, dass passive Kabel bis zu einer Länge 80 Gbps unterstützen können, während für größere Entfernungen aktive Kabel mit Signalverstärker-Chips erforderlich sind.

Über Bakırkabel hinaus: Optische Verbindungen Sektöranalysten geben an, dass Kupferkabel bei diesen hohen Datenübertragungsraten bereits ihre physikalischen Grenzen erreicht haben.

Um in zukünftigen Verbindungsstandards noch höhere Geschwindigkeiten zu erreichen, wird möglicherweise auf Modulationstechniken wie PAM4 zurückgegriffen oder es wird erwartet, dass optische USB-C-Kabel mit integrierten Faseroptik-Empfängern und -Sendern kommerziell verbreitet werden.

Einordnung fuer Autofahrer

Optische Verbindungen werden elektromagnetische Störungen und Signalabschwächungen beseitigen und so eine Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung über Distanzen öglichen.

Hinsichtlich der Stromübertragung reicht der aktuelle Obergrenzwert von 240 Watt zwar aus, um leistungsstarke mobile Arbeitsstationen zu versorgen, doch die Art und Weise, wie diese Grenzen für zukünftige, leistungsfähigere Geräte überwunden werden, wird sich an den thermischen Grenzen des USB-C-Formfaktors orientieren.