Aus USB3.0 wird USB3.1

Aus USB3.0 wird USB3.1

USB3.1 mit neuem Stecker und demnächst 10Gbps

Anfang des Jahres kamen Gerüchte auf, ein führender Elektronikhersteller aus dem Silicon Valley würde seine neue Notebook-Generation mit nur einer einzigen Buchse ausstatten. Nur eine Steckverbindung für Datenaustausch, Displayübertragung und Stromversorgung! Wie sollte das möglich sein? Anfang März platzte dann die Bombe und das Ultrabook wurde der Öffentlichkeit vorgestellt – mit nur einer einzigen USB3.1-Schnittstelle in Form einer USB-Typ-C-Buchse. Seitdem kündigen im Wochenrhythmus weitere Zugpferde der Consumer-IT neue Notebooks, Speicher-Sticks, Batterie-Packs und andere Peripherie-Geräte an, die auf dem USB3.1-Standard mit Typ-C Steckverbindung basieren.
Das ist wenig verwunderlich, denn als am 11. August 2014 die Spezifikation des neuen USB3.1-Standards offiziell wurde, bekamen IT-Enthusiasten leuchtende Augen. Von einer Bandbreite von 10 Gigabit/s (Gbps) und einer Leistungsübertragung von 100W (20V, 5A) war dort die Rede. Und was hat das mit der industriellen Bildverarbeitung zu tun? Erst zweieinhalb Jahre ist es her seitdem die ersten Hersteller Kameras mit USB3.0-Schnittstelle auf den Markt brachten. Die Kinderkrankheiten seitens Kamera-Chipsets und Software-Treibern sind inzwischen weitgehend aus der Welt geschafft. Auch seitens der Kabellängen lassen sich seit der Einführung der A+-Generation von Alysium stabile Verbindungen von bis zu 10m rein passiv sicherstellen. Inzwischen gibt es auch schleppkettentaugliche Versionen, die Längen von über 6m passiv erreichen können. Und nun schickt sich nach USB2.0, FireWire, Gigabit Ethernet und USB3.0 schon wieder ein neuer Standard aus der Consumer-IT an, die industrielle Bildverarbeitung zu erobern?

Zwei Generationen von USB 3.1

In der Diskussion lohnt es sich, den neuen USB3.1-Standard etwas näher zu betrachten: Schaut man sich die Spezifikationen der Produkte mit USB3.1-Schnittstelle näher an, fällt auf, dass dort nirgends von 10Gbps die Rede ist. Wohl aber von hoher Leistungsübertragung und der Typ-C-Steckverbindung. Zunächst ist wichtig zu wissen, dass das USB-Standardisierungs-Komitee USB-IF versucht, die Spezifikationen u.a. von Protokoll, physikalischer Schicht und Leistungsübertragung weitgehend zu trennen. So definierte die USB-IF in der Standardversion 3.1 auf Protokoll-Ebene zwei Generationen: Die Generation 1 entspricht dabei im Grunde nichts anderem als dem bekannten USB3.0. Diese überraschende und verwirrende Vorgehensweise dürfte rein den Marketing-Interessen der Hersteller geschuldet sein. Erst die Generation 2 definiert ein Protokoll mit einer Datenrate von bis zu 10Gbps. Dafür existieren im Augenblick lediglich prototypische Hardware- und Softwareimplementierungen und es sind derzeit noch viele Fragen zum Chipset-Design offen. Dank der jüngsten technologischen Fortschritte sind heute bereits zahlreiche Bildsensoren auf dem Markt, die aufgrund ihrer hohen Auflösungen und Bildraten Übertragungsbandbreiten von 10Gbps und mehr erfordern. Besonders Anwendungen, in denen bewegte Objekte mit hoher Ortsauflösung aufgenommen werden sollen, profitieren von diesen neuen Möglichkeiten, wie z.B. die Inspektion von Halbleiter-Wafern, Displays, Solar-Panels, die Sortierung von Abfall, die Vermessung von Eisenbahnrädern bei der Vorbeifahrt oder die Bewegungsanalyse in Wind- und Strömungskanälen.

USB Power Delivery 2.0

Parallel gibt es nun die Spezifikation ‚USB Power Delivery 2.0‘. Sie ermöglicht die Übertragung von 5A bei 20V (100W) über eine USB3.1-Schnittstelle unabhängig von der Generation. Diese Leistungsübertragung würde in vielen Anwendungen ausreichen, um eine Industrielle Kamera, Beleuchtungssteuerung und LED-Beleuchtung über nur ein Kabel mit Strom zu versorgen und um gleichzeitig Video- und Steuersignale zu übertragen. Für alle Nutzer werden die Verbesserungen noch spürbarer sein, die der neue USB Typ-C-Stecker und die zugehörige Buchse mit sich bringen: Damit hat endlich das ‚drei Mal probieren bis er passt‘ ein Ende, denn Stecker und Buchse sind symmetrisch, d.h. man kann den Stecker nicht mehr falsch herum ansetzen, wie das noch bei USB Typ-A-und Typ-B-Steckern der Fall ist. Ebenso kann mach auch das Kabel beidseitig einstecken und muss nicht mehr darauf achten, welches Ende an den Host und welches an das Peripherie-Gerät gehört. Dafür opferte die USB-IF die mechanische Rückwärtskompatibilität. Der Typ C-Stecker ist mit 8,25×2,4mm (BxH) kompakter als der USB3.0 Micro-B (ca.12,2×1,8mm) und benötigt im Kamera-Platinen-Layout weniger Platz. Die Arbeitsgruppe ‚CabCon‘ der USB-IF, die speziell für Kabel und Steckverbindungen zuständig ist, arbeitet zur Zeit an der Standardisierung der sekundären Verriegelung. Hier sind sowohl Verschraubungen als auch Schnappverriegelungen im Gespräch. Man darf gespannt sein, worauf sich die unterschiedlichen Interessensgruppen einigen.

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Alysium-Tech GmbH
www.alysium-tech.com

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