4K-Monitor mit USB-C 3.2 Gen 2 (DP Alt Mode) betreiben - Verbleibende Datentransferrate am Monitor-USB-Hub? Besser doch eine TB4-Docking-Station?

[@venture]

Hallo liebe Macuser-Community,
könnt ihr mit bitte bei einer für mich wichtigen Frage weiterhelfen? Ich danke Euch dafür sehr!

Ich will mir einen 4K-Monitor kaufen - es noch nicht ganz raus welcher, aber der Dell UltraSharp U2723QE ist z. B. in der engeren Wahl.



Jetzt stellt sich mir die Frage, wie sinnhaft eigentlich ein USB-Hub wie beim o.g. Dell-Monitor mit 4 USB-Downstream-Anschlüssen mit jeweils USB-C 3.2 Gen 2 (also 10 Gbit/s theoretischer Datentransferrate ist), wenn man den Monitor über den USB-C-Upstream mit DP Alt Mode (ebenfalls USB 3.2 Gen 2) betreibt?

Für DP 1.4 liegt die theoretische maximale Datentransferrate bekanntlich bei 25,92 Gbit/s (8K@120 Hz) - 4K@60 Hz bräuchte rechnerisch dann 1/8 dieser Datentransferrate also 3,24 Gbit/s - oder liege ich hier falsch bzw. habt ihr dazu Messdaten aus der Realität?

Von den theoretischen 10 Gbit/s des USB-3.2-Gen 2-Upstreams bleiben in der Praxis nach Protokoll-Overhead-Abzug etc. ja nur etwa 6,4 Gbit/s bzw. 800 MB/s übrig.
Daraus resultierend bliebe theoretisch für alle 4 USB-Anschlüsse des Monitor-Hubs eine gemeinsame Rest-Datenbandbreite von 3,16 Gbit (395 MB/s).

Bei aller bisherigen Herum-Theoretisiererei: Für die Praxis hieße das für mich, dass ich an die Anschlüsse des USB-Hubs nicht unbedingt wie geplant das LAN, ein externes Multibay-HDD-Gehäuse und eine externe SATA-SSD dranhängen brauche, sondern das Monitor-USB-Hub eher für den sporadischen Anschluss von USB-Sticks und als KVM-Switch nutzen sollte.

Eigentlich dachte ich nämlich, ich käme so um den Kauf einer zusätzlichen TB4-Docking-Station (die genügend Transferrate für Monitor und HDDs böte) herum, aber aufgrund der oben geschriebenen Herleitung habe ich nun meine Zweifel.

Was meint Ihr? Danke für Eure Meinungen, Ideen und Impulse!

Viele Grüße
Andreas aka @venture

 

[carsten_h]

Was meint Ihr?

Wenn Du richtig Daten über so eine Schnittstelle zu einem Monitor schicken möchtest, dann bleibt wohl nur eine Thunderbolt 3 oder USB 4 (wenn es die denn gibt) Verbindung. Da bleibt dann neben dem Bild auch noch genug für USB Anschlüsse übrig. USB reicht da wohl eher nicht aus, erst ab USB 4.

 

[@venture]

Danke @carsten_h!

Mal rein hypothetisch gedacht: Wenn ich den Monitor gleichzeitig per HDMI/DP und USB-C anschließen würde, nimmt sich dann der Monitor für das Videosignal den HDMI/DP-Eingang und über USB-C stünde die volle Transferrate dem Monitor-USB-Hub zur Verfügung?

 

[Udo Martens]

Am ehesten kann das der Hersteller beantworten.

Für den DP-Alt-Mode können dynamisch 1, 2 oder 4 Lanes benutzt (wohl je nach benötigter Bandbreite, da die Lanes sich in der Hinsicht auch noch unterscheiden) benutzt werden; im letzteren Fall bliebe für den Hub nur USB 2.0 über, da ein 5. Leiterpaar grundsätzlich für USB reserviert ist.
Normalerweise hat DP immer 4 Lanes, die sich je nach DP-Version durch Datenrate, optionale Kompression und Leitungscode unterscheiden;
wie sich die Geräte im Alt-Mode einigen, kann ich leider nicht beantworten.

Sicher sind alle beteiligten Komponenten (Quelle, Leitung, Senke) ausschlaggebend, und einen "Mischbetrieb" einer Lane gibt es nicht; über die Leitungspaare läuft entweder USB, DP oder was anderes. Wenn da also etwas Bandbreite frei wäre, wird die nicht für was anderes mitgenutzt.

 

[oneOeight]

wenn man den Monitor über den USB-C-Upstream mit DP Alt Mode (ebenfalls USB 3.2 Gen 2) betreibt?

Der USB C Upstream ist normal extra getrennt für den den USB Hub da.

Wenn du dir die Anschlüsse anguckst, gibt es unter 5 zwischen HDMI und Displayport eine USB Buchse, das wird der für Video sein.

Lad dir die Anleitung und lies da noch mal nach.

 

[@venture]

Danke @Udo Martens für die ausführliche technische Erläuterung sowie @oneOeight für den entscheidenden Tipp, dass der Dell UltraSharp U2723QE zwei USB-C-Anschlüsse besitzt (obwohl ich schon x-mal auf der Webseite war, ist mit nicht aufgefallen dass es zwei sind ):
Einen für Video/Daten und einen separaten als USB-Upstream. Bei doppelter USB-C-Verkabelung wäre damit zumindest gewährleistet, dass am USB-Hub die vollen 10 Gbit/s von USB 3.2. Gen 2 anliegen.
Idealerweise durch Anschluss an eine TB4-Dockingstation, die dann nur mit einem TB4-Kabel am Macbook hängt - das wäre jetzt mein Plan

Viele Grüße

 

[oneOeight]

Idealerweise durch Anschluss an eine TB4-Dockingstation, die dann nur mit einem TB4-Kabel am Macbook hängt - das wäre jetzt mein Plan

Äh, dann wäre das Problem teuer verschoben.
Da musst du die Bandbreite ausrechnen, die das Bild braucht, ob da noch 10Gbit von den 40Gbit bei TB4 über bleibt.
Mit 3Gbit hast dich ordentlich verrechnet:
https://www.4kfilme.de/welche-hdmi-bandbreite-4k-8k-120hz-10-bit-444-chroma/
Braucht also unkomprimiert 20GBit?
Sollte also passen.
DSC gibt es ja auch noch, aber wird wohl nicht überall von Apple unterstützt.

 

[Fl0r!an]

Da der Monitor DisplayPort 1.4 unterstützt, reichen 2 USB-C-Alt-Mode-Lanes aus für 4K@60Hz. Die übrigen beiden Lanes reichen für USB 3.2 Gen2 Speed, d.h. 10 GBit/s (Gen2x2 können Macs ja eh nicht). Sollte also alles wie du es dir vorstellst von einem Kabel laufen, auch ohne Thunderbolt.

Vorausgesetzt natürlich, dass dein Mac auch DisplayPort 1.4 kann, andernfalls gibt's entweder nur 30 Hz oder nur USB 2, je nachdem für was sich der Monitor entscheidet...

 

[@venture]

Da musst du die Bandbreite ausrechnen, die das Bild braucht, ob da noch 10Gbit von den 40Gbit bei TB4 über bleibt.
Mit 3Gbit hast dich ordentlich verrechnet:
https://www.4kfilme.de/welche-hdmi-bandbreite-4k-8k-120hz-10-bit-444-chroma/
Braucht also unkomprimiert 20GBit?
Sollte also passen.
DSC gibt es ja auch noch, aber wird wohl nicht überall von Apple unterstützt.

Dass meine Berechnung eher hypothetischer Natur war, hatte ich sowieso vermutet... Danke für den Link.
Wenn das 4K@60Hz-Video-Signal für den Monitor per USB-C 3.2. Gen. 2 im DP-Alt-Mode übertragen werden kann, dann muss dafür dessen Transferrate von 10 Gbit/s dafür ausreichend sein.
D.h. von den 40 Gbit/s von Thunderbolt4 dürfte doch mehr als genug übrig bleiben, denke ich.

 

[xentric]

Da der Monitor DisplayPort 1.4 unterstützt, reichen 2 USB-C-Alt-Mode-Lanes aus für 4K@60Hz. Die übrigen beiden Lanes reichen für USB 3.2 Gen2 Speed, d.h. 10 GBit/s (Gen2x2 können Macs ja eh nicht). Sollte also alles wie du es dir vorstellst von einem Kabel laufen, auch ohne Thunderbolt.

Vorausgesetzt natürlich, dass dein Mac auch DisplayPort 1.4 kann, andernfalls gibt's entweder nur 30 Hz oder nur USB 2, je nachdem für was sich der Monitor entscheidet...

Als kleine Ergänzung: 4k@60Hz aber bei nur 8bit, keine 10bit. 10bit geht dann nur, wenn man den Monitor auf "usb-c prioritization" "High Data" "High Resolution" stellt. Dann nimmt man eben alle 4 Lanes für das Display, und hat somit nur noch USB 2.X Bandbreite (600MBits) für USB über.
Ich hab genau den Monitor, mit auch sogar einem TB4 Dock dazwischen geschaltet (Dell WD19DCS).

venture:
Du findest zu dem Monitor zu genau diesen Fragen wirklich viel Informationen von Leuten die schon alles ausgetestet haben. Einfach mal im Apple Forum, macrumors und in den Dell Forums suchen. Bin gerade zu lazy dir das abzunehmen:

https://www.dell.com/community/Monitors/U3223QE-USB-C-prioritization-explanation-uses/td-p/8241488
https://www.dell.com/community/Monitors/U2723QE-macOS-Monterey-12-0-1-USB-3-2-speed-60Hz/m-p/8162187

 

[@venture]

Vielen Dank @xentric für Deine Erläuterungen und die Lesetipps.
Soweit war ich in der Recherche für den Dell-Monitor noch gar nicht abgestiegen. Aber langsam wird mir klar, dass das einer Wissenschaft nahe kommt, sich ein sauber aufeinander abgestimmtes Macbook-TB4-Dock-USB-C-Monitor-Setup aufzubauen (ich will mir alle Bestandteile dieser Kette neu kaufen, denn ich habe derzeit noch einen MacPro 3,1 und einen NEC MultiSync WuXi 2690)

 

[@venture]

Hallo zusammen,
nachdem ich nun mein neues Setup mit MacBook Pro 14-Zoll und Dell U2724QE in Betrieb habe, kann ich abschließend Folgendes aus der Praxis berichten (und kann damit jedoch eine andere Aussage als @xentric treffen):
Ich nutze NUR die USB-C-Verbindung mit DP Alt Mode 1.4 - ich benutze bei "USB-C-Priorisierung" die Option "Hohe Datengeschwindigkeit" und trotzdem wird der Monitor lt. Input-Info mit 4K@60Hz bei 30 bit (also 10 bit pro Farbkanal) beschickt, zugleich kann ich USB3.1-Geschwindigkeit am Hub des Monitors nutzen

Eine Umschalten unter "USB-C-Priorisierung auf "Hohe Auflösung" sorgt dagegen wirklich/nur dafür, dass am Hub nur noch USB2-Geschwindigkeit anliegt, das DP-Signal ändert sich bzgl. der Bit-Zahl nicht.
Die USB-Geschwindigkeiten am Hub habe ich jeweils mit AJA System Test geprüft - bei "Hohe Auflösung" bricht die Transferrate auf 37 MB/s ein.
Viele Grüße
@Venture