HDB3 – High Density Bipolar 3 Code

Abkürzung: HDB3

HDB3 ist der Leitungscode der europäischen PDH-Hierarchie. Er wird auf E1-Strecken mit 2,048 Mbit/s und auf E3 mit 34,368 Mbit/s eingesetzt und löst ein Problem, das der einfachere AMI-Code offenlässt: Er sorgt dafür, dass im Signal auch bei langen Nullfolgen genügend Flanken bleiben, aus denen der Empfänger seinen Takt zurückgewinnen kann.

Die Drei im Namen ist die Kernaussage: Höchstens drei aufeinanderfolgende Nullen erscheinen auf der Leitung.

Was HDB3 gegenüber AMI ändert

HDB3 ist eine Erweiterung von AMI (Alternate Mark Inversion). Dort gilt: Eine Null wird als Pegel Null gesendet, eine Eins abwechselnd als positiver und negativer Impuls. Dadurch ist das Signal gleichspannungsfrei und über Transformatoren übertragbar — aber bei einer langen Nullfolge liegt die Leitung still, und die Taktrückgewinnung im Empfänger läuft weg.

HDB3 greift genau an dieser Stelle ein. Erscheinen vier Nullen hintereinander, ersetzt der Sender sie durch eine Ersatzfolge, die einen Impuls enthält. Dieser Impuls bricht die Alternierungsregel bewusst und heißt deshalb Violation, abgekürzt V: Er hat dieselbe Polarität wie der vorangegangene Impuls. Der Empfänger erkennt den Regelbruch, weiß, dass hier eine Ersatzfolge steht, und setzt die vier Nullen wieder ein.

Die Ersatzregel im Detail

Es gibt zwei Ersatzfolgen, und welche verwendet wird, entscheidet die Gleichspannungsbilanz:

V ist der Verletzungsimpuls mit der Polarität des Vorgängers. B ist ein zusätzlicher Impuls, der sich regelkonform in die Alternierung einfügt. Sein Zweck ist allein, die Zahl der Impulse vor der Violation auf ungerade zu bringen.

Der Sinn dahinter: Nur wenn aufeinanderfolgende Violations abwechselnde Polarität tragen, bleibt das Signal im Mittel gleichspannungsfrei. Genau das stellt die Fallunterscheidung sicher — und sie ist auch das Erkennungsmerkmal für den Empfänger, der sonst eine echte Störung nicht von einer Ersatzfolge trennen könnte.

Ein Beispiel mit der Bitfolge 1 0 0 0 0 1, beginnend mit einem positiven Impuls und ungerader Impulszahl seit der letzten Violation:

Bits      1    0  0  0  0    1
HDB3     +1    0  0  0 +1   –1
                       ↑
                   Violation: zweimal + hintereinander

Der Empfänger sieht zwei gleichgerichtete Impulse in Folge, erkennt die Violation und ersetzt die letzten vier Positionen durch 0 0 0 0.

Wo HDB3 in der Praxis auftaucht

Auf jedem E1-Anschluss. Das betrifft ISDN-Primärmultiplexanschlüsse an TK-Anlagen, Mietleitungen, die Anbindung von Basisstationen im Mobilfunk und die Standleitungstechnik, die in Industrieanlagen vielfach noch läuft.

In der Konfiguration eines Routers oder einer TK-Anlage ist HDB3 daher ein Parameter neben dem Rahmenformat. Dort liegt auch der häufigste Fehler: Stimmt der Leitungscode auf beiden Seiten nicht überein, kommt zwar ein Signal an, aber keine fehlerfreie Verbindung. Das Fehlerbild sind laufende Code Violations und Bitfehler im Zähler, bei nominell vorhandenem Pegel. Wer eine E1-Strecke übernimmt, prüft als erstes Leitungscode und Rahmenformat gegen die Angabe des Netzbetreibers, nicht die Verkabelung.

Code Violations im Fehlerzähler sind dabei ein nützliches Werkzeug: Sie steigen bei Kabelproblemen und Pegelfehlern an, lange bevor die Verbindung ausfällt — ein Frühindikator, der bei der Eingrenzung hilft.

Abgrenzung

AMI ist der Grundcode ohne Nullunterdrückung. HDB3 setzt darauf auf.

B8ZS ist das Gegenstück in der nordamerikanischen Hierarchie und arbeitet auf T1-Strecken mit 1,544 Mbit/s. Das Verfahren ist verwandt, ersetzt aber acht Nullen statt vier und verwendet eine andere Ersatzfolge. Zwischen HDB3 und B8ZS gibt es keine Kompatibilität — bei internationalen Strecken ist das der Punkt, an dem umgesetzt werden muss.

4B3T ist der Code des ISDN-Basisanschlusses auf der U-Schnittstelle und arbeitet mit Blockumsetzung statt mit Nullunterdrückung.

Leitungscodes ist das übergreifende Lemma, das die Verfahren und ihre Auswahlkriterien einordnet.

Quellen

• ITU-T G.703: Physical/electrical characteristics of hierarchical digital interfaces
• ITU-T G.704: Synchronous frame structures used at 1544, 6312, 2048, 8448 and 44736 kbit/s hierarchical levels
• ITU-T G.775: Loss of Signal, Alarm Indication Signal and Remote Defect Indication defect detection