Hy-Line: USB-Type-C überträgt DisplayPort 10 GBit/s Bandbreite pro Leitungspaar

Neue Generationen des USB haben bislang stets die Kompatibilität zur Vorgängerversion gewahrt, der neue USB-Type-C-Stecker hingegen ist inkompatibel mit bisherigen USB-Steckern. Seine Bandbreite beträgt 10 GBit/s pro Leitungspaar und kann mit der Schnittstelle DisplayPort koexistieren.

Die aktuelle Revision ist USB 3.1, auch »SuperSpeed plus« genannt, auf deren Definition von Protokoll und elektrischen Parametern USB Type-C aufbaut. Mit einer Bandbreite von 10 GBit/s pro Leitungspaar bietet der Kanal ausreichende Reserven. Seit USB 3.0 sind getrennte Leitungen für die beiden Übertragungsrichtungen definiert. Der mit bisherigen USB-Steckern inkompatible USB-Type-C-Stecker hat 24 Kontakte mit einer durchdachten Anordnung der Signale, die es erlaubt, den Stecker gerade oder gedreht einzustecken. Hinzu kommt, dass das Kabel dank gleicher Stecker auf beiden Seiten gewendet werden kann, also nicht mehr zwischen Host- und Device-Seite unterschieden wird. Das Erkennen der Steckrichtung und die entsprechende Nutzung der Übertragungskanäle wird der Elektronik in Host und Device überlassen. Überdies lässt sich nach dem »USB Power Delivery«-Standard (USB PD) Leistung von bis zu 100 W zum Betrieb oder Laden des angeschlossenen Geräts in beiden Richtungen übertragen.

Die Abbildung »USB Type-C-Kanal« zeigt die Signale des USB-C-Kanals, wobei differentielle Paare als eine Leitung dargestellt sind. Es gibt je zwei SuperSpeeed-Transmitter-Kanäle (SS) und zwei Receiver-Kanäle. Außerdem steht ein konventioneller USB-2.0-Kanal zur Verfügung, Seitenbänder für die Kommunikation außerhalb USB und Konfigurations-Leitungen für USB Power Delivery sowie Versorgung und Masse. Weil durch die wahlfreie Steckerorientierung nur ein SuperSpeed-Kanal (TX und RX) verwendet wird, bleibt der andere frei. Er bietet sich für die Übertragung anderer Signale an.

DisplayPort ist eine Schnittstelle, die mit USB Type-C gut koexistieren kann: Beides sind »Low Voltage«-Signale, die differentiell und Wechselspannungs-gekoppelt übertragen werden. DisplayPort handelt bei der Initialisierung Übertragungsparameter wie Vorverzerrung zur Kompensation von Leitungsverlusten, Pegel und Bitrate und nicht zuletzt die Zahl der verwendeten Kanäle - der Lanes - aus. Dadurch kann die verfügbare Bandbreite des USB Type-C zwischen USB und Displayport aufgeteilt werden. Es handelt sich hier um eine echte Übertragung von Grafikdaten - nicht um eine Umsetzung auf USB, die im Monitor wieder rückgängig gemacht wird.
 
Im Alternate Mode werden USB-SuperSpeed-Kanäle für die Übertragung von Grafikdaten umgewidmet. Für den oder die RX-Kanäle dreht sich dabei die Übertragungsrichtung um. Je nach benötigter Bandbreite können dabei ein USB-3.1-Kanal - bestehend aus TX und RX mit zweimal 10 GBit/s Bandbreite - oder sogar beide mit insgesamt 40 GBit/s verwendet werden. Die Steuerleitungen des USB-C werden teilweise umgewidmet und dienen als Steuersignale für den DisplayPort. Selbst bei Ausnutzung der vollen Bandbreite steht der USB-2.0-Kanal sowie die Leistungsübertragung USB PD zur Verfügung. Der volle Kanal ist selbst für höchstauflösende Monitore geeignet. Im zweiten Fall werden nur zwei Lanes verwendet, wobei ein Display mit der Auflösung von 2560 x 1600 Pixel bei 60 Hz angeschlossen werden kann. Der zweite USB-Kanal bleibt für USB 3.1 ohne Einschränkung der Bandbreite übrig. Diese Beispiele zeigen, dass USB Type-C ein flexibel konfigurierbares Interface ist, das sich auf den jeweiligen Anwendungsfall einstellt.