Notebookcheck

Test USB 3.1

Speed up! USB 3.1. USB 3.1 steht in den Startlöchern, um den Vorgänger USB 3.0 als etablierte Standardschnittstelle zu beerben. Neue Funktionen, eine verdoppelte Geschwindigkeit und relativ preiswerte Hardware locken plakativ zu einem Umstieg. Was man hier beachten sollte und für wen sich jetzt schon ein Wechsel wirklich lohnt, haben wir getestet.

Der Universal Serial Bus hat in seiner ersten Version bereits 1996 das Licht der Welt erblickt und wurde seitdem stetig weiterentwickelt. Spätestens seit USB 2.0 kann er ohne große Bedenken als vielgenutzter Standardanschluss gesehen werden, der bis heute immer noch rege verbaut wird. Da USB 2.0 wie auch der Nachfolger USB 3.0 so manche Einschränkungen mit sich bringen, hat man sich an eine grundlegende Überarbeitung herangewagt. Auch wenn die namentliche Änderung von USB 3.0 zu USB 3.1 nur einen kleinen Entwicklungsschritt suggeriert, so handelt es sich unter dem Strich doch um die weitreichendste Modernisierung in der Geschichte des Universal Serial Bus.

Die neue Version USB 3.1 bietet neben einer deutlichen Geschwindigkeitssteigerung auf 10 GBit/s auch die Möglichkeit, eine Stromversorgung von bis zu 100 Watt zu gewährleisten. Zudem ist der kompakte Typ-C-Stecker verdrehsicher und verbannt damit das ausrichtungsgebundene Anstöpseln der Vorgänger zumindest marketingtechnisch ins IT-Nirvana. Dass man nun, wie auch bei Thunderbolt, Bildsignale übertragen kann, ist ein weiterer gern gesehener Mehrwert. All diese Neuerungen zusammengenommen, ergeben ein extrem mächtiges Eigenschaftsbündel, das tatsächlich eine kleine Revolution in der USB-Geschichte darstellt.

Anschluss-Varianten

Doch in der Realität zeigt sich das Ganze dann doch etwas differenzierter. Die beworbenen Positiv-Eigenschaften bekommt man nicht zwingend geboten, nur weil irgendwo USB 3.1 draufsteht. Neben dem ausrichtungsunabhängigen Typ-C-Stecker gibt es weiterhin den altbekannten Typ A, einen schmalen und einen breiten Micro-B-Stecker. Der inzwischen antiquierte Mini-B kommt in Neugeräten quasi nicht mehr vor. Die möglichen Steckverbindungen haben sich damit unter dem Strich eher vervielfältigt, als verringert. Zumindest bis sich der verdrehsichere Typ C irgendwann mal in allen Bereichen als alleinige Variante durchgesetzt hat.

Micro-B (schmal), Typ C, Typ A, Micro-B (breit), Mini-USB
Micro-B (schmal), Typ C, Typ A, Micro-B (breit), Mini-USB

Performance-Unterschiede

Abgesehen von der Variantenvielfalt, kann es zu extremen Performance-Unterschieden kommen. Der schmale Micro B liefert zum Beispiel generell nur USB-2.0-Performance und ist hauptsächlich für den Smartphone- und Tablet-Einsatz gedacht. Auch der Typ C, Typ A und Typ B können hinsichtlich der Geschwindigkeit (USB 2.0 oder USB 3.0) limitiert sein. Hier muss man also schon sehr genau hinschauen, ob man tatsächlich das erhält, was man sich aufgrund der Marketingversprechen vorgestellt hat. USB 3.1 Kabel mit einer expliziten Unterstützung von 10 GBit/s sind im Moment noch sehr rar gesät und zum Testzeitpunkt nur von Belkin lieferbar. Alle anderen als „USB-3.1-Kabel“ bezeichneten Modelle, die wir finden konnten, wiesen im Kleingedruckten entweder eine USB-2.0- (480 Mbit/s) oder eine USB-3.0-Limitierung (4 GBit/s) auf. Volle 10 GBit/s sollte man zukünftig aber relativ sicher erhalten, sobald man die Bezeichnung Superspeed+/ SuperSpeedPlus oder eine kleine "10" (steht für 10 GBit/s) direkt auf dem Stecker vorfindet.

Bisher kaum genutzte Features

Weitere Neuerungen, wie die deutlich gesteigerte Stromversorgungsmöglichkeit oder die Übertragung von Bildsignalen werden derzeit noch so gut wie nicht genutzt. Lediglich Apple bietet mit seinen Typ-C-Adaptern für das MacBook 12 bereits multifunktionale Lösungen, die sich allerdings an unserer Testschnittstelle am Windows-Rechner nicht nutzen lassen. Immerhin wird einem MacBook 12 durch diesen USB-C AV Multiport-Adapter neben einer Display-Anbindung per HDMI, gleichzeitig auch das Laden des Notebooks und das Nutzen einfacher USB-Geräte wie Smartphones & Co. ermöglicht. In unserem Test beschränken wir uns daher auf die Datenübertragung, da es für die alternativen Verwendungsmöglichkeiten und Features schlicht und einfach noch an entsprechenden Umsetzungen der Hersteller fehlt.

Apples USB-C Digital AV Multiport Adapter...
Apples USB-C Digital AV Multiport Adapter...
nutzt verschiedene Möglichkeiten des neuen Standards,...
nutzt verschiedene Möglichkeiten des neuen Standards,...
verzichtet aber trotz Typ-C auf schnelle Datenraten.
verzichtet aber trotz Typ-C auf schnelle Datenraten.

Voraussetzungen

Hat man diese kleinen Besonderheiten im Blick, so lässt sich ein mögliches Upgrade recht einfach und relativ kostengünstig bewerkstelligen. Die vergleichbar schnelle Thunderbolt-Schnittstelle ist hier zum Beispiel deutlich kostenintensiver aufgestellt.

Besonders leicht wird dem Anwender das Upgrade mit externen Leer-Gehäusen oder einem Schnittstellen-Adapter gemacht. Vorhandene Massenspeicher können so weiterverwendet werden, ohne gleich einen kompletten Neukauf anstoßen zu müssen. 

Doch auch hier ist wieder Vorsicht geboten, da derzeit erhältliche Adapter und Gehäuse meist eine SATA-III-Limitierung (600 MB/s) aufweisen. Leergehäuse mit M.2-PCIe-Schnittstelle gab es zum Testzeitpunkt noch nicht, wahrscheinlich auch, weil es noch keinen passenden Chip dafür gibt. Lediglich Asus hat mit dem USB 3.1 Enclosure ein externes Laufwerk im Programm, das immerhin zwei mSATA-SSDs im RAID-0-Verbund (ASMedia Chip ASM1352R) nutzt und damit in Verbindung mit USB 3.1 die SATA-III-Limitierung deutlich aushebeln kann. Ähnlich hohe Übertragungsraten verspricht auch Sandisks externe Extreme 900, die es mit Kapazitäten von bis zu 1,9 TB geben soll. Die maximal erzielbare Geschwindigkeit gibt der Hersteller mit 850 MB/s an, ob hier ebenfalls ein RAID-Verbund oder ein Einzellaufwerk zum Einsatz kommt, ist jedoch noch ungewiss. Der reguläre ASM1352, wie er in unseren Tesgeräten verwendet wird, kann hingegen nur ein SATA-III-Laufwerk ansprechen, was einer Limitierung auf theoretisch 600 MB/s entspricht. Gegenüber USB 3.0 ist das immerhin noch ein theoretisch möglicher Geschwindigkeitsvorteil von etwa 100 MB/s.

Das schnellste Laufwerk hilft einem jedoch nicht weiter, wenn es nicht die passende Gegenstelle, einen aktuellen PC mit USB 3.1 gibt. Während Apples MacBook 12 derzeit noch eine Ausnahme mit Typ-C-Stecker darstellt und zudem auf den schnellen 10-Gbit-Modus verzichtet, findet man bei den wenigen Alternativen mit USB 3.1 die altbekannten Typ-A-Ports. Aktuelle, bereits erhältliche Notebooks mit USB 3.1 (kein Anspruch auf Vollständigkeit, da täglich neue USB 3.1-Notebooks verfügbar sein können):

Bild Apple: MacBook 12
Bild Apple: MacBook 12
MSI WT72
MSI WT72
Bild MSI: MSI GT72
Bild MSI: MSI GT72

Alternativ kann man seinen vorhandenen Desktop-PC auch nachträglich mit einer USB-3.1-Schnittstellenkarte erweitern. Halbwegs aktuell sollte dieser sein, um auch die nötigen 2 PCIe-2.0-Lanes oder eine PCIe-3.0-Lane zur Verfügung stellen zu können. Der bei diesen Steckkarten zum Einsatz kommende ASMedia 1142-USB-3.1-Chip hat jedoch eine nicht unwichtige Einschränkung. Er kann mit maximal zwei PCIe-2.0-Lanes kommunizieren, was die maximale Datenrate auf genau die 10 Gbit/s beschränkt, die USB 3.1 leisten kann. Genauer gesagt, was ein USB 3.1-Port leisten kann. Da auf den meisten Steckkarten zwei Anschlüsse sitzen, reicht die Bandbreite nicht aus, um beide versorgen zu können. Da hilft es auch nichts, dass ASRock unserem Testgerät, seiner USB 3.1/ A+C Steckkarte, vier PCIe-2.0-Lanes spendiert, da wie gesagt der ASM1142 hier limitiert. Diese Testgeräte haben wir in unserem Test verwendet:

  • ICY BOX IB-AC603-U31 (Schnittstellenadapter mit transparentem Leergehäuse)
  • ICY BOX IB-234-U31 (Externes HDD-/ SSD-Gehäuse)
  • Sharkoon Quickstore Portable USB 3.1 (Externes HDD-/ SSD-Gehäuse)
  • ASRock USB 3.1/ A+C
  • Belkin USB-A zu USB-C (3515DL), 10 Gbit/s
  • Belkin USB-C zu USB Micro-B (3315DL), 10 Gbit/s

Problemsammlung

Selbst wenn man alle bisher genannten Fallstricke beherzigt hat, kann letztlich ein noch viel profaneres Teil den USB-3.1-Spaß zunichte machen. Das Kabel. Alle drei Testgeräte mit ASM1352-Chip sind mit augenscheinlich regulären USB-3.0-Kabeln ausgeliefert worden. Das bereitet keine Probleme, solange man einen der älteren USB-Standards als Gegenstelle nutzt. Möchte man hingegen eine aktuelle USB-3.1-Schnittstelle anbinden, so quittieren die Laufwerke nach mehr oder weniger kurzer Arbeitszeit den Dienst und melden sich kurzerhand vom System ab. Getestet unter Windows 8.1 und Windows 10. Nach anfänglichem Ungemach über einen möglichen Hardwaredefekt, stellt sich schließlich heraus, dass hier wohl die Kabelage das Problem darstellt. Keines der mitgelieferten Modelle ist in irgendeiner Art und Weise mit einer Eignung für den 10-Gbit/s-Betrieb kenntlich gemacht. Können sie ja augenscheinlich auch nicht, da der Betrieb nach kurzer Anlaufphase eingestellt wird. Erst die Verwendung explizit für den schnellen Modus vorgesehener USB-3.1-Kabel von Belkin sorgt für einen stabilen Betrieb ohne Ausfälle.

Zusammenfassend hier noch mal die Probleme, die sich unserer Erfahrung nach während des Tests herauskristallisiert haben:

  • Unterschiedliche Anschlüsse mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten
  • USB-3.1-Gehäuse im Test ausnahmslos mit regulären USB-3.0-Kabeln ausgestattet
  • USB-3.1-Kabel mit 10 Gbit/s-Leistung derzeit kaum erhältlich
  • Der ASMedia1142-Chip, der bei Erweiterungskarten zum Einsatz kommt, kann nur 2 PCIe-2.0-Lanes ansprechen und damit nur einen der beiden Anschlüsse mit voller Geschwindigkeit versorgen.

Performance

Nein wir zaubern nun nicht doch noch ein ungeahntes Problem aus dem Hut, sondern widmen uns jetzt tatsächlich den gemessenen maximalen Datenraten. Wie oben beschrieben, ist die erzielbare Performance von vielen Faktoren abhängig. Da alle Testgeräte mit dem gleichen ASMedia Chip ASM1352 ausgestattet sind und in Vergleichsmessungen keine relevanten Unterschiede auftreten, beschränken wir uns auf die Darstellung der Ergebnisse des ICY BOX IB-AC603-U31 Adapters. Wir haben folgende SSDs mit ASSSD und Crystal Disk Mark getestet:

  • Crucial m4 (64 GB)
  • Samsung SSD 830 Series (128 GB)
  • Samsung SSD 840 Series (250 GB)

Für Vergleichsmessungen haben wir noch ein USB 3.0-Leergehäuse von CSL und Samsungs externe SSD T1 (250 GB) verwendet. Wie man an den Messergebnissen durchgängig erkennen kann, werden je nach Benchmark Datenraten von deutlich über 500 MB/s erzielt. Durch die Bank sind die Ergebnisse auf einem Niveau, wie man sie an einer regulären SATA-III-Schnittstelle erwarten würde. Viel mehr ist derzeit nicht drin, da wie gesagt bei den aktuell verfügbaren Chipsätzen eben diese SATA-Limitierung greift. 

Unter dem Strich können wir bei USB 3.1 eine messbare und in der Praxis bei großen Dateien auch sicherlich gut spürbare Mehrleistung erkennen. Als alleiniger Grund für einen Umstieg wird das allerdings den wenigsten Usern reichen. Wenden könnte sich das Blatt jedoch ganz schnell, vor allem bei Notebooks, wenn die noch fehlenden Zusatzeigenschaften wie Stromversorgung und Bildausgabe in die Geräte Einzug halten. Auch eine breitere Verfügbarkeit von Typ-C-Peripherie und besser abgestimmte Ausstattungen (Stichwort Kabel) würden der Akzeptanz sicherlich nicht entgegenstehen. Bleibt gerade bei externen Massenspeicher-Laufwerken die SATA-III-Limitierung. Diese wird zwar schon durch RAID-Alternativen aufgeweicht, für den eigentlichen Durchbruch von USB 3.1 ist man aber sicherlich auf den M.2-Formfaktor mit PCIe-Anbindung angewiesen.

Crucial M4 (64 GB) USB 3.1
Crucial M4 (64 GB) USB 3.1
Samsung SSD 830er (128 GB) USB 3.1
Samsung SSD 830er (128 GB) USB 3.1
Samsung SSD 840er (250 GB) USB 3.1
Samsung SSD 840er (250 GB) USB 3.1
Crucial M4 (64 GB) USB 3.0
Crucial M4 (64 GB) USB 3.0
Samsung SSD 830er (128 GB) USB 3.0
Samsung SSD 830er (128 GB) USB 3.0
Samsung SSD 840er (250 GB) USB 3.0
Samsung SSD 840er (250 GB) USB 3.0

Fazit

USB 3.1, neue Schnittstelle mit holprigem Start.
USB 3.1, neue Schnittstelle mit holprigem Start.

Vorsicht USB 3.1! USB 3.1 bringt sicherlich eine Vielzahl neuer Möglichkeiten. Doch alleine im Bereich der Datenübertragung gibt es Fallstricke in Hülle und Fülle. Diese zu umgehen, ist nicht schwer, setzt aber ein wenig Hintergrundwissen voraus, um die Marketingversprechen der Unternehmen richtig einordnen zu können.

Damit man tatsächlich in die Reichweite der versprochenen 10 Gbit/s gelangt, müssen unserer Testerfahrung nach nicht nur wie üblich Sender und Empfänger den neuen Standard USB-3.1 beherrschen. Auch die dahinter stehenden Schnittstellen wie SATA-III oder PCIe sollte man im Hinterkopf behalten, da hier derzeit noch teils erheblich ausgebremst wird.

Abgesehen davon muss man noch genauer, als es schon bei USB 3.0 der Fall war, auf die Kabel achten. Hier liegt bei aktuellen Leergehäusen derzeit noch das Hauptproblem, da unsere Testgeräte allesamt mit regulären USB-3.0-Kabeln ausgeliefert wurden. Rüstet man taugliche Kabel nach, so verdoppelt sich gleich der Anschaffungspreis unserer Testgeräte und lässt den vermeintlich günstig erscheinenden Umstieg finanziell schnell ausufern. Wir behalten das Thema im Auge und werden es hier und da bei unseren Notebooktests immer mal wieder aufgreifen, um den Stand der Dinge abzuklopfen.

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Autor: Tobias Winkler, 23.09.2015 (Update: 15.05.2018)