Apple Patente: Jetzt wissen wir wirklich, wie Lightning funktioniert

Im September 2012 stellte Apple zusammen mit dem iPhone 5 einen neuen Dock-Connector vor. Die Technologie hörte auf den Namen Lightning, und anfangs wusste man nicht viel über den neuen Anschluss, abgesehen davon, dass er kleiner war und das Design komplett überarbeitet wurde. Die ersten Teardowns brachten dann etwas Licht ins Dunkle und enthüllten einen Authentifizierungs-Chip und die Tatsache, dass der Anschluss Pins dynamisch zuweisen kann. Man vermutete, dass dies in Zusammenarbeit mit einer Kontrolleinheit im iOS-Gerät geschah. Die tatsächliche Arbeitsweise blieb aber weiterhin unbekannt. Heute jedoch entdeckten die Kollegen von Apple Insider drei Patente von Apple, mit deren Hilfe sich die Arbeitsweise von Lightning genau nachvollziehen lässt.

Das Design der Hardware

Das erste Patent mit dem Titel „Dual orientation connector with external contacts and a conductive frame“ bietet einen tiefen Einblick in das Hardwaredesign von Lightning sowie die Funktionalität des Connectors. Mit Lightning wollte man die Probleme anderer branchenüblichen Steckverbindungen ausmerzen. Neben dem alten 30-Pin-Connector galt das auch für den USB-Standard. Dabei musste man einen Anschluss entwerfen, der nicht weit in das Gerät reinreichte, um genug Platz für die anderen Komponente, speziell den Bildschirm, zu lassen. Gleichzeitig durfte der neue Anschluss nicht zu dick werden, um dem Ruf nach immer dünneren Geräten gerecht zu werden. Außerdem beschäftigten sich Apples Ingenieure mit den Problemen von gestörten Signalen durch Dreck im Anschluss und und die Nutzerfreundlichkeit bezüglich der Verbindung von Kabel und Gerät.

Das größte Augenmerk lag dabei darauf, einen Anschluss zu schaffen, bei dem man nicht darauf achten musste, wie genau man ihn mit dem Gerät verband. Es sollte also möglich sein, Lightning unabhängig von der genauen Lage des Steckers zu nutzen. Zu diesem Zweck wurden die Pins mit ID-Nodes ausgestattet, die dem iPhone vermitteln, in welcher Richtung der Stecker in das Gerät gesteckt wurde. Die Informationen von dem ID-Nodes werden im Gerät verarbeitet. Um dies zu ermöglichen, wurde eine komplett neue innere Verschaltung entwickelt.

Dynamische Zuweisung der Pins

Die beiden verbleibenden Patente (1, 2) hören beide auf den Titel „Techniques for configuring contacts of a connector“ und beschreiben, wie Apple es ermöglicht hat, dass den Pins von Lightning dynamisch unterschiedliche Funktionen zugewiesen werden können.

Dabei erkennen der Host (also das iOS-Gerät) und der Lightning-Stecker in Zusammenarbeit, welche Verbindung für einen bestimmten Pin gelten soll. Im Endeffekt dient also auch diese Technologie dazu, es für den User egal zu machen, in welcher Orientierung er den Stecker mit seinem Gerät verbindet.

Um dies zu ermöglichen, sendet der Host vorerst ein Datensignal zu dem Pin. Wird dieses beantwortet, dann ist der Orientierungsprozess für diesen Pin beendet. Bleibt das Signal unbeantwortet, nimmt das zweite System seine Arbeit auf und sendet ein Stromsignal. Dabei liegen Strom- und Datenkontakte so dicht zusammen, dass das Gerät auf diese Weise die korrekte Belegung und die Orientierung des Steckers festlegen kann.

Außerdem erklären die Patente detailliert die Funktion des Authentifizierungs-Chips, der vor allem dazu dienen soll, nicht autorisiertes Zubehör zu verhindern.