Was ist Thunderbolt?

Thunderbolt wurde ursprünglich von Intel und Apple entwickelt und zwar als neuer Verbindungsstandard für hohe Datendurchsatzraten. Schon heute sind für jeden Nutzer von Endgeräten mit Streaming von Musik und Videosignalen sowie dem Abspeichern von ganzen Kinofilmen in Full-HD die Anforderungen an Übertragungsraten hoch. Thunderbolt stellt den Anspruch, einen Standard für die Bewältigung dieser Entwicklung zu bieten.

Anwendung von Thunderbolt

Sie als Nutzer können mit diesen Kabeln ihren Computer mit externen Geräten verbinden. Das kann ein Monitor sein, ein Peripheriegerät wie ein externes Laufwerk oder auch ein Gerät aus der Unterhaltungselektronik wie ein MP3-Player. Dabei können Sie bis zu sechs Geräte in Reihenschaltung ohne Einbuße an Übertragungsleistung anschließen.

Herkunft und Entwicklung

Die Technologie wurde von Intel in Zusammenarbeit mit Apple entwickelt. Die erste Version von Thunderbolt 1 wurde im Jahr 2011 in einem Endgerät ausgeliefert. Dabei handelte es sich um einen Apple Laptop Macbook Pro mit einem Mini DisplayPort.

Intel wollte allerdings einen universellen und nicht einen proprietären Standard verfügbar machen. Aus diesem Grund wurde im Jahr 2019 die Lizenz für Thunderbolt an die Standardisierungsorganisation USB Implementers Forum oder IF übertragen. Dahinter stand die Absicht, Thunderbolt als Grundlage für die Entwicklung der vierten Generation USB4 zu verwenden. Das ist auch geschehen und ergab einen Standard, der die einen Bestandteile als obligatorisch definiert und andere nur als optional.

Es wurde mit Überraschung zur Kenntnis genommen, dass Intel im Jahr 2020 die Eigenentwicklung Thunderbolt 4 vorstellte. Diese Version geht aber über USB4 hinaus und enthält alle im Standard nur optionalen Bestandteile.

Eigenschaften für den Nutzer

Nachdem die ersten beiden Versionen noch den Mini DisplayPort als Stecker verwendet hatten, kommt für die Version 3 und die neueste Version 4 ein USB-C Stecker zum Einsatz. Mechanisch und elektrisch ist Thunderbolt mit DisplayPort kompatibel.

Eine Verbindung über USB3.0 bietet eine Übertragungsleistung von 5 Gbps oder Gigabit pro Sekunde. Thunderbolt 4 erreicht 10 Gbps auf zwei Kanälen in beide Übertragungsrichtungen und damit insgesamt 40 Gbps.

Audiosignale sind über HDMI-Konverter übertragbar, das DisplayPort-Protokoll kommt für Videosignale zum Einsatz.

Ist Thunderbolt 4 mit früheren Versionen kompatibel?

Ein USB-Gerät lässt sich problemlos in einen Thunderboltanschluss einstecken. Es ist aber nur mit Einschränkungen möglich, ein Thunderboltgerät mit einem USB-C Port zu verbinden. Je nach Implementierung kann das funktionieren, ist aber vom Standard nicht garantiert.

USB-Kabel werden in vielen Fällen auch für die Stromversorgung von angesteckten Geräten verwendet. Ist ein Kupferkabel verfügbar, kann über eine Thunderboltverbindung eine Leistung von 100 Watt übertragen werden.

Technik von Thunderbolt

Thunderbolt verwendet eine Kombination von paralleler und serieller Übertragung. Die eigentliche Übermittlung erfolgt über serielle Kanäle und trägt damit den Vorteilen dieser Technik Rechnung. Parallele Übertragung erfordert subtile Abstimmungen des Timings der Signale und der möglichen Interferenzen. Nachdem ein serieller Kanal allerdings nicht ausreichend wäre, sind in einem Kabel über Thunderbolt mehrere entsprechend abgeschirmte Kanäle untergebracht.

Für jeden einzelnen seriellen Kanal werden bereits existierende Protokolle wie DisplayPort und PCI Express eingesetzt. Eine besondere Stärke von Thunderbolt besteht darin, dass verschiedene solche Protokolle gleichzeitig auf verschiedenen Kanälen zum Einsatz kommen können.

Thunderbolt verwendet aktive Kabel. Das bedeutet, dass im Kabel Chips verbaut sind und auf diese Weise das Übertragungsmedium vor den angeschlossenen Geräten verborgen werden kann. Das bietet insbesondere die Möglichkeit, verschiedene Übertragungsmedien zu verwenden, ohne dass die Verwendung des Kabels eingeschränkt wäre.

Derzeit wird noch hauptsächlich eine elektrische Signalübertragung über Kupferkabel eingesetzt. In dieser Technologie können die Kabel eine Länge von bis zu 3 Metern erreichen. Der Standard erlaubt aber auch optische Glasfaserkabel und mit dieser Ausstattung sind Kabellängen von bis zu 60 Metern möglich. Die erweiterte Länge hat sich neben dem geringeren Durchmesser und Gewicht als der wesentliche Unterschied zur elektrischen Technologie herausgestellt. Die ursprünglich geplante ausschließliche Verwendung von optischer Übertragung wurde aufgegeben, da auch die elektrische Übertragung die geforderte Übertragungsrate möglich machte. Zukünftige Anforderungen werden diese Einschätzung gut möglicherweise revidieren.

Optische Kabel sind bereits verfügbar, wurden von den Herstellerfirmen aber zuerst nur in ihren eigenen Ländern Deutschland und Japan vertrieben. Ihre Verwendung ist heute noch durch die Kosten eingeschränkt, die etwa das zwanzigfache eines Kupferkabels betragen.

Die Mainboards von Geräten müssen über einen Thunderbolt Controller verfügen, damit diese Technologie verwendet werden kann. Ältere Mainboards müssen deshalb zuerst einer Nachrüstung unterzogen werden. Dafür sind allerdings erst wenige Angebote verfügbar.

Thunderbolt kombiniert serielle Übertragung über DisplayPort und PCI Express mit einer Gleichstromversorgung in einem einzigen Kabel. Die Technologie stellt den Anspruch, ein universeller Standard für hohe Übertragungsraten zwischen Endgeräten zu werden. Heute werden noch hauptsächlich Kupferkabel verwendet, die im Kabel verbauten Chips isolieren die Übertragungstechnologie jedoch und ermöglichen deshalb auch den Einsatz von Glasfaserkabeln, ohne dass das die Verwendung in irgendeiner Weise einschränken würde. Nachdem ein Thunderbolt-Kontroller im Computer erforderlich ist und für Nachrüstung noch wenige Optionen bestehen, ist Thunderbolt heute noch nicht der Standard, der von den Entwicklern angestrebt wird. Die weiter steigenden Anforderungen an die Übertragungskapazitäten werden den Einsatz von Thunderbolt jedoch immer attraktiver erscheinen lassen.