Thunderbolt 4 – Der neue Stern am USB-Himmel?

In der Industrie werden häufig Geräte und Systeme eingesetzt, die hohe Anforderungen an die Datenübertragung stellen. Dabei spielt die Wahl des richtigen Anschlusses eine wichtige Rolle, um eine zuverlässige und schnelle Übertragung zu gewährleisten. In den letzten Jahren hat sich der Thunderbolt-Standard als besonders leistungsfähig erwiesen und findet daher erstmalig auch Anwendung in industriellen Umgebungen. In diesem Artikel werden wir uns mit den Vorteilen von Thunderbolt 4 beschäftigen und aufzeigen, warum es sich lohnt, diesen Standard in der Industrie einzusetzen.

Vergleich USB 2, USB 3.0, USB 3.1, USB 3.2, USB 4, Thunderbolt 4:

Bevor wir uns mit Thunderbolt 4 im Detail beschäftigen, möchten wir zunächst einen Überblick über die verschiedenen USB-Standards geben. USB (Universal Serial Bus) ist der weitverbreitete Standard für den Anschluss von Peripheriegeräten an den Computer. Die verschiedenen USB-Standards unterscheiden sich vor allem in ihrer Übertragungsgeschwindigkeit und ihren Anwendungsmöglichkeiten.

  • USB 2.0: Dieser Standard wurde im Jahr 2000 eingeführt und ermöglicht eine Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu 480 Mbit/s. USB 2.0 wird häufig für den Anschluss von Maus, Tastatur, Drucker und anderen Peripheriegeräten verwendet.
  • USB 3.0: Der USB 3.0-Standard wurde im Jahr 2008 eingeführt und ermöglicht eine deutlich höhere Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu 5 Gbit/s. Dieser Standard wird häufig für den Anschluss von externen Festplatten, SSDs und anderen Speichermedien verwendet.
  • USB 3.1: Der USB 3.1-Standard wurde im Jahr 2013 eingeführt und ermöglicht eine noch höhere Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu 10 Gbit/s.
  • USB 3.2: Der USB 3.2-Standard wurde im Jahr 2017 eingeführt und ermöglicht eine Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu 20 Gbit/s:
    • USB 3.2 Gen 1×1 „SuperSpeed“ liefert 5 Gbit/s
    • USB 3.2 Gen 2×1 „SuperSpeed+“ liefert 10 Gbit/s
    • USB 3.2 Gen 1×2 „SuperSpeed+“ liefert 20 Gbit/s
  • USB 4: Der USB 4-Standard wurde im Jahr 2019 eingeführt und ermöglicht eine Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu 40 Gbit/s bei USB 4 Gen 3×2. USB 4 ist der gemeinsame Nachfolger von USB 3.2 und Thunderbolt 3, hat aber nur optional Power Delivery und eine PCIe Unterstützung.
  • Thunderbolt 4 ist die „Vollausbaustufe“ von USB 4: Es ermöglicht eine Übertragungsgeschwindigkeit von mindestens 40 Gbit/s, liefert Power Delivery und hat vier PCIe Lanes mit 32 Gbit/s. Thunderbolt 4 Anschlüsse müssen mindestens in der Lage sein, ein 8K-Signal oder zwei 4K-Signale gleichzeitig zu übertragen.

USB 4 vs. Thunderbolt 4

USB 4 und Thunderbolt 4 sind beide Schnittstellen-Standards, die hohe Übertragungsgeschwindigkeiten und flexible Anschlussmöglichkeiten bieten. Es gibt jedoch einige Unterschiede zwischen den beiden Standards:

  • Übertragungsgeschwindigkeit: USB 4 bietet eine Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu 40 Gbit/s, während Thunderbolt 4 eine Geschwindigkeit mindestens 40 Gbit/s bietet.
  • Anschlussmöglichkeiten: Thunderbolt 4 unterstützt alle gängigen Anschlüsse, wie USB 4, HDMI, DisplayPort und PCI Express, während diese bei USB 4 nur optional sind
  • Power Delivery: Beide Standards unterstützen Power Delivery, aber Thunderbolt 4 bietet eine höhere Leistung von bis zu 100 Watt.
  • Kompatibilität: USB 4 ist rückwärtskompatibel mit älteren USB-Standards, während Thunderbolt 4 nur mit Thunderbolt 3 und neueren Standards kompatibel ist.
  • Preis: Thunderbolt 4 ist in der Regel teurer als USB 4, da es neuer und leistungsfähiger ist.

Insgesamt bietet Thunderbolt 4 eine höhere Leistung und mehr Flexibilität als USB 4, aber es ist auch teurer und nicht mit älteren Standards kompatibel. Welcher Standard für Sie am besten geeignet ist, hängt also von Ihren Anforderungen und Budget ab.

Manche Schnittstellen und Kabel sind mit den entsprechenden Symbolen gekennzeichnet, bei weitem jedoch nicht alle:

Quelle: https://www.heise.de/hintergrund/Superschnelles-USB-Was-USB-3-2-Gen-2x2-USB4-und-Thunderbolt-bringen-7240093.html

Vorteile von Thunderbolt 4

  • Hohe Übertragungsgeschwindigkeit: Thunderbolt 4 bietet eine Übertragungsgeschwindigkeit von mindestens 40 Gbit/s, was für die meisten industriellen Anwendungen mehr als ausreichend ist. Dies ermöglicht zum Beispiel das schnelle Übertragen von großen Datenmengen oder das Anschließen von mehreren Geräten an einen Computer.
  • Flexibilität: Thunderbolt 4 bietet eine Vielzahl von Anschlussmöglichkeiten und unterstützt neben USB auch DisplayPort, PCI Express und Ethernet. Dies ermöglicht es, verschiedene Geräte und Systeme anzuschließen und miteinander zu kommunizieren.
  • Zuverlässigkeit: Thunderbolt 4 ist ein sehr zuverlässiger Standard und bietet eine geringe Fehlerrate. Dies ist besonders wichtig in industriellen Umgebungen, in denen eine zuverlässige Datenübertragung von großer Bedeutung ist.
  • Sicherheit: Die neue Thunderbolt-Generation verfügt über einen Intel® VT-d-basierten DMA-Schutz, der die verbundenen Systeme vor Sicherheitsbedrohungen bewahrt. Der Direct-Memory-Access Schutz leitet Anfragen von externen Geräten um und überprüft diese auf die Zugriffsrechte.
  • Systemaktivierung aus dem Standby-Modus: Darüber hinaus lässt sich ein Computer über angeschlossene Peripheriegeräte an ein Thunderbolt-Dock aus dem Ruhezustand wecken.

Nachteile von Thunderbolt 4

 

  • Kosten: Thunderbolt 4 ist teurer als viele andere Anschlussstandards, da es spezielle Hardware erfordert. Dies kann für manche Unternehmen ein Nachteil sein.
  • Teure & aufwändige Kabel: Die Kabelenden der Thunderbolt-Technologie enthalten 12 Steuerchips, die die Kosten extrem in die Höhe treiben. Beispielsweise kostet derzeit ein 2 Meter langes Thunderbolt-Kabel bei manchen Herstellern 34 Euro. Wer in großem Stil denkt und Hunderte von PCs mit Thunderbolt betreiben will, muss allein für die Kabel eine große Summe aufbringen.
  • Verbreitung: Thunderbolt 4 ist noch nicht so weit verbreitet wie andere Anschlussstandards, z. Bsp. USB, und ist daher möglicherweise nicht bei allen Geräten und Systemen verfügbar.

Ein Griff, und schon das falsche Kabel in der Hand

USB-C ist ein Anschlussstandard, der in den letzten Jahren immer häufiger verwendet wird. Er ist besonders kompakt und lässt sich an beiden Enden einstecken, was ihn zu einer praktischen Alternative zu herkömmlichen USB-Anschlüssen macht. Es gibt jedoch eine Vielzahl von verschiedenen USB-C-Kabeln und nicht alle sind für den gleichen Anschlussstandard geeignet. Hier ist eine Erklärung, welches USB-C-Kabel für welchen Standard benötigt wird und welche Kabel untereinander kompatibel sind:

  • USB 3.0: Für den USB 3.0-Standard wird ein USB-C-Kabel mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu 5 Gbit/s benötigt. Solche Kabel sind in der Regel mit einer blauen Linie oder einem blauen Stecker gekennzeichnet.
  • USB 3.1: Für den USB 3.1-Standard wird ein USB-C-Kabel mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu 10 Gbit/s benötigt. Solche Kabel sind in der Regel mit einer rot-weißen Linie oder einem rot-weißen Stecker gekennzeichnet.
  • USB 3.2: Für den USB 3.2-Standard wird ein USB-C-Kabel mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu 20 Gbit/s benötigt. Solche Kabel sind in der Regel mit einer grauen Linie oder einem grauen Stecker gekennzeichnet.
  • Thunderbolt 4: Für den Thunderbolt 4-Standard wird ein USB-C-Kabel mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu 40 Gbit/s benötigt. Solche Kabel sind in der Regel mit einem gelben Stecker gekennzeichnet.

Es ist wichtig zu beachten, dass nicht alle USB-C-Kabel untereinander kompatibel sind. Zum Beispiel kann ein USB 3.0-Kabel nicht für den Anschluss eines Geräts mit dem USB 3.2-Standard verwendet werden, da die Übertragungsgeschwindigkeit zu gering ist. Auch zwischen den verschiedenen Thunderbolt-Standards gibt es Unterschiede, weshalb es wichtig ist, das richtige Kabel für den entsprechenden Anschlussstandard zu verwenden.

Einschränkungen gibt es bei USB-C-Kabeln auch hinsichtlich der Länge und der Unterstützung von bestimmten Funktionen. Zum Beispiel unterstützen manche Kabel nur eine Übertragung von Daten und nicht von Audio- und Video-Signalen. Auch die maximale Länge eines USB-C-Kabels ist begrenzt und hängt von der Übertragungsgeschwindigkeit und den unterstützten Funktionen ab. In der Regel sollte die Länge eines USB-C-Kabels nicht mehr als 3 Meter betragen, um eine ausreichende Übertragungsqualität zu gewährleisten.

Dies gilt auch für Power Delivery. Power Delivery (PD) bzw USB-PD ist ein Protokoll, das es ermöglicht, elektrische Geräte über ein USB-C-Kabel aufzuladen und gleichzeitig Daten zu übertragen. Power Delivery wird von vielen modernen Geräten unterstützt und kommt in verschiedenen Leistungsklassen vor, die sich an der maximalen Ladeleistung orientieren.

Alle USB-Standards ab USB 3.1 unterstützen Power Delivery. Dazu gehören:

  • USB 3.1
  • USB 3.2
  • USB 4

Thunderbolt 4 unterstützt ebenfalls Power Delivery, aber nur in Verbindung mit USB 4.0.

Es ist wichtig zu beachten, dass nicht alle USB-C-Kabel Power Delivery unterstützen und auch nicht alle Geräte mit Power Delivery kompatibel sind. Um sicherzustellen, dass man ein Kabel verwendet, das Power Delivery unterstützt und das entsprechende Gerät damit aufgeladen werden kann, sollte man immer die technischen Daten der Geräte und Kabel beachten. In der Regel sind diese auf der Verpackung oder in der Bedienungsanleitung angegeben.

Anwendungsmöglichkeiten von Thunderbolt 4 in der Industrie:

Thunderbolt 4 bietet in industriellen Umgebungen viele Anwendungsmöglichkeiten. Einige Beispiele sind:

  • Anschluss von Industrie-PCs: Industrie-PCs sind häufig mit hohen Anforderungen an die Datenübertragung verbunden, z.B. bei der Steuerung von Maschinen oder der Verarbeitung von großen Datenmengen. Thunderbolt 4 ermöglicht es, solche PCs schnell und zuverlässig anzuschließen und die Datenübertragung zu optimieren.
  • Anschluss von Sensoren und Messgeräten: In vielen industriellen Anwendungen werden Sensoren und Messgeräte verwendet, um Daten zu sammeln und zu analysieren. Thunderbolt 4 bietet eine schnelle und zuverlässige Möglichkeit, solche Geräte anzuschließen und die gesammelten Daten zu übertragen.
  • Anschluss von Industrie-Displays: In der Industrie werden häufig Displays verwendet, um Informationen anzuzeigen oder zur Steuerung von Prozessen. Thunderbolt 4 ermöglicht es, solche Displays in hoher Qualität anzuschließen und Audio- und Video-Signale in Echtzeit zu übertragen.
  • Anschluss von Industrie-Robotern: Industrie-Roboter werden häufig zur Automatisierung von Prozessen eingesetzt. Thunderbolt 4 bietet eine schnelle und zuverlässige Möglichkeit, solche Roboter anzuschließen und die Steuerungsdaten zu übertragen.

Fazit

Thunderbolt 4 ist ein leistungsfähiger Anschlussstandard, der in industriellen Umgebungen in Zukunft sicher interessant wird. Es bietet eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit, Flexibilität und Zuverlässigkeit und ist damit für viele Anwendungen in der Industrie geeignet. Allerdings ist Thunderbolt 4 auch kostenintensiver als andere Anschlussstandards und noch nicht so weit verbreitet. Trotzdem lohnt es sich in vielen Fällen, auf Thunderbolt 4 zu setzen, um die Leistung und Zuverlässigkeit der Datenübertragung zu verbessern, gerade auch weil dadurch Kabel eingespart werden können.

Ausblick: Die Verwirrung wird nicht weniger – USB 4 2.0 und Next Gen Thunderbolt

In den letzten Monaten hat sich im Bereich der Übertragungsstandards einiges getan und viele Nutzer sind verwirrt über die neuen Entwicklungen. Einerseits wurde der neue USB-Standard USB 4 2.0 offiziell veröffentlicht, andererseits hat Intel den neuen Thunderbolt-Standard „Next Gen Thunderbolt“ vorgestellt. Beide Standards bieten hohe Übertragungsgeschwindigkeiten und flexible Anschlussmöglichkeiten, aber es gibt auch Unterschiede und es ist nicht immer leicht, den Überblick zu behalten.

USB 4 2.0 ist der Nachfolger von USB 4 und bietet eine Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu 80 Gbit/s. Es unterstützt alle gängigen Anschlüsse wie USB, DisplayPort und PCI Express und ist damit sehr vielseitig einsetzbar. Allerdings gibt es auch Kritik, dass der Standard zu komplex und schwer verständlich ist und dass es noch immer Unklarheiten gibt, welche Funktionen in welcher Version unterstützt werden.

„Next Gen Thunderbolt“ ist der neue Thunderbolt-Standard von Intel, der im Jahr 2021 vorgestellt wurde. Next Gen Thunderbolt bietet eine Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu 120 Gbit/s und unterstützt den neuen USB 4-Standard. Damit ist es in der Lage, mehrere 4K-Monitore zu betreiben und große Datenmengen schnell zu übertragen. Next Gen Thunderbolt ist auch mit Power Delivery kompatibel und kann Geräte mit bis zu 100 Watt aufladen.

Next Gen Thunderbolt wird in zukünftigen Geräten wie Laptops, Desktops, Monitoren und anderen elektronischen Geräten eingesetzt werden und soll die Leistung und Flexibilität von Thunderbolt weiter verbessern. Es ist jedoch noch nicht klar, wann genau Next Gen Thunderbolt auf dem Markt verfügbar sein wird und in welchen Geräten es implementiert wird.

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