Definition

Was ist SDH (Synchrone Digitale Hierarchie)?

| Autor / Redakteur: Stefan Luber / Andreas Donner

Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt. (Bild: © aga7ta - stock.adobe.com)

Die Synchrone Digitale Hierarchie (SDH) ist eine standardisierte Multiplextechnik für Telekommunikationssysteme. Mithilfe von SDH lassen sich viele einzelne Datenströme zu hochbitratigen Datenströmen zusammenfassen. Das SDH-Netz arbeitet synchron mit einem gemeinsamen Takt. Die amerikanische Version von SDH ist SONET (Synchronous Optical Network).

Abgekürzt wird die Synchrone Digitale Hierarchie mit SDH. Es handelt sich um eine in Telekommunikationsnetzwerken eingesetzte Multiplextechnik, mit der sich viele einzelne Datenströme zu einem hochbitratigen Datenstrom zusammenfassen und über optische Medien (Glasfasern) übertragen lassen.

Kennzeichnendes Merkmal eines SDH-Netzes ist, dass die verschiedenen Elemente synchron mit einem gemeinsamen Takt arbeiten. Die Synchronität erlaubt es, direkt auf einzelne Datenströme zuzugreifen oder sie aus dem gemultiplexten Gesamtsignal zu entnehmen und durch andere zu ersetzten.

SDH basiert auf dem in den 80er Jahren vom ANSI (American National Standards Institute) in den USA standardisierten SONET (Synchronous Optical Network) und unterscheidet sich nur in einigen wenigen Details von diesem. Viele eingesetzte Geräte beherrschen sowohl das Synchronous Optical Network als auch die Synchrone Digitale Hierarchie.

Die maßgeblichen Standards von SDH sind ITU-T G.707, G.783 und G.803. Ziel der Standardisierung war es, die bis zu diesem Zeitpunkt verwendete Plesiochrone Digitale Hierarchie (PDH) mit einer neuen, leistungsfähigeren Multiplextechnik zu erweitern. Die unterstützten Geschwindigkeiten reichen von 155 Megabit pro Sekunde bis in den Gigabitbereich. Die Basis der verschiedenen Geschwindigkeitsstufen bildet das Synchronous Transport Module Step 1 (STM-1) mit circa 155 Megabit pro Sekunde. Alle weiteren Geschwindigkeitsstufen sind Vielfache von STM-1. In modernen Telekommunikationsnetzen ersetzt mehr und mehr das Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) die Synchrone Digitale Hierarchie.

Vorteile von SDH im Vergleich zu vorherigen Multiplexstandards

Im Vergleich zu vorherigen plesiochron arbeitenden Multiplexstandards brachte die Synchrone Digitale Hierarchie einige wesentliche Vorteile mit. Wichtige Vorteile sind:

  • herstellerübergreifende Kompatibilität
  • einfacheres Interworking zwischen Netzen verschiedener Betreiber
  • definierte Schnittstellen und Schnittstellenfunktionen
  • hohe Übertragungsgeschwindigkeiten bis zu vielen Gigabit pro Sekunde
  • hohe Flexibilität in der Verschaltung und Konfiguration der Systeme
  • automatisches Umschalten beim Ausfall von Übertragungsstrecken auf Ersatzwege innerhalb von Millisekunden
  • Bereitstellung von Netzwerken mit hoher Verfügbarkeit und Dienstgüte
  • integrierte Redundanz- und Managementfunktionen
  • Mechanismen zu Fehlererkennung und Fehlerisolation
  • einfacher Zugriff auf niederbitratige Datensignale dank synchroner Arbeitsweise des Netzwerks
  • Transport von Daten verschiedener Anwendungen
  • Nutzung elektrischer und optischer Übertragungsmedien
  • Übertragung von PDH-Signalen

Abgrenzung der Begriffe synchron, plesiochron und asynchron

Zum Verständnis der Funktionsweise der Synchronen Digitale Hierarchie sind zunächst die Begriffe synchron, asynchron und plesiochron zu erläutern. Die Datenübertragung kann hinsichtlich des Zeit- und Taktverhaltens asynchron, plesiochron oder synchron arbeiten.

Bei der asynchronen Arbeitsweise haben die beteiligten Systeme unterschiedliche Takte. Um den Anfang oder das Ende eines Informationsblocks zu erkennen, kommen Verfahren wie Start- und Stoppbits zum Einsatz.

Plesiochrone Systeme nutzen fast gleiche Taktraten mit Abweichungen in einem definierten Bereich. Zum Ausgleichen von Taktunterschieden werden Verfahren wie das Bitstuffing (Stopftechnik) verwendet.

Bei synchron arbeitenden Systemen sind die Taktraten der Netzelemente bis auf minimale Abweichungen identisch. Die Synchronisierung findet mithilfe eines Referenzzeitsignals wie eine sehr genaue Atomuhr statt. Aufgrund der Synchronität sind die verschiedenen Informationseinheiten innerhalb eines gemultiplexten Datenstroms exakt adressierbar.

Funktionsprinzip von SDH

Die gemeinsame Basis der Datenübertragung und des Multiplexens bei Synchrone Digitale Hierarchie bildet der synchrone Takt der beteiligten Netzkomponenten. Die Bitströme verschiedener Quellen werden per synchronem Multiplexverfahren zu einem hochbitratigen Summendatenstrom zusammengefasst.

Hierbei addieren sich die Bitraten der einzelnen Datenströme zu der Gesamtbitrate des Datenstroms der höheren Hierarchiestufe. In diesem Datenstrom vorhandene Multiplex-Signale lassen sich adressieren und aus dem Datenstrom ausgliedern oder durch ein anderes Multiplex-Signal ersetzen. Die Übertragung der Daten findet für die Protokolle höherer Ebenen transparent in so genannten Containern statt. Für Steuer- und Managementinformationen sind etwa fünf Prozent Overhead vorgesehen. Die Netzstruktur ist in der Regel vermascht und folgt oft einer Bus- oder Ringtopologie.

Typische Übertragungsraten im SDH

Die verschiedenen Übertragungsgeschwindigkeiten eines Synchronous Optical Networks sind in Hierarchiestufen organisiert. Die Bezeichnung der Stufen lautet STM-n (Synchronous Transport Module-n) und leitet sich von der Grundstufe STM-1 mit 155,520 Megabit pro Sekunde ab. Alle weiteren Geschwindigkeitsstufen sind Vielfache von STM-1. Die typischen Übertragungsraten im Synchronous Optical Network sind:

  • STM-1: Übertragungsgeschwindigkeit 155,52 Mbit/s
  • STM-4: Übertragungsgeschwindigkeit 622,08 Mbit/s
  • STM-16: Übertragungsgeschwindigkeit 2,48832 Gbit/s
  • STM-64: Übertragungsgeschwindigkeit 9,95328 Gbit/s
  • STM-256: Übertragungsgeschwindigkeit 39,81312 Gbit/s

Neben diesen Geschwindigkeitsstufen existieren weitere wie STM-8, STM-128, STM-512 oder STM-1024. Während niedrigere Geschwindigkeiten mit optischen oder elektrischen Medien transportiert werden können, sind ab STM-4 optische Übertragungsmedien notwendig.

Die Netzelemente einer Synchrone Digitale Hierarchie

In einer Synchrone Digitale Hierarchie kommen Netzelemente mit bestimmten Grundfunktionen zum Einsatz. Die typischen SDH-Netzelemente sind:

  • Regeneratoren
  • Add-and-Drop-Multiplexer (ADM)
  • Digitale Cross Connect Systeme
  • Terminal-Multiplexer

Die Aufgabe von Regeneratoren ist es, die optischen Signale nach einer bestimmten Übertragungsstrecke hinsichtlich Signalqualität, Takt und Amplitude aufzubereiten. Hierfür wird das optische Signal in ein elektrisches Signal umgewandelt, aufbereitet, in das optische Signal zurückverwandelt und wieder auf das optische Medium gesendet. Es existieren auch vollständig optische Regeneratoren, die ohne Wandlung in elektrische Signale auskommen. Sie arbeiten mit rein optischen Verstärkern.

Add-and-Drop-Multiplexer (ADM) können direkt auf Container zugreifen und sie aus dem Datenstrom entnehmen oder einfügen. Hierfür sind sie mit einer SDH-Eingangs- und einer SDH-Ausgangsschnittstelle ausgestattet. Zusätzlich sind Schnittstellen zu anderen Systemen oder Multiplexern vorhanden, über die sie die einzugliedernden Signale entgegennehmen oder die entnommenen Signale senden.

Digitale Cross Connect Systeme besitzen mehrere SDH-Schnittstellen und können beliebige Eingänge mit beliebigen Ausgängen verschalten. Digitale Cross Connect Systeme sind an zentralen Stellen eines SDH-Netzwerks installiert und haben Zugriff auf Container als kleinste schaltbare Einheit.

Aufgabe der Terminal-Multiplexer ist es, mehrere plesiochrone Signale aufzunehmen und zu höherbitratigen STM-Signalen einer bestimmten SDH-Hierarchiestufe zusammenzufassen. Hierfür besitzen sie mehrere PDH-Schnittstellen für die zufließenden Signale und eine Schnittstelle mit Zugang zum SDH-System.

Abgrenzung der Synchronen Digitalen Hierarchie zu PDH

Auch die Plesiochrone Digitale Hierarchie (PDH) kennt eine Multiplex-Hierarchie. Allerdings sind mit der Synchronen Digitalen Hierarchie höher Geschwindigkeiten realisierbar und der direkte Zugriff auf Daten niedrigerer Hierarchiestufen möglich. Verfahren zur Angleichung des Takts wie Bitstuffing bei PDH benötigt die Digitale Synchrone Hierarchie nicht. Um in der Plesiochronen Digitale Hierarchie die genaue Lage einer Informationseinheit zu bestimmen, müssen die eingefügten Stopfbits wieder entfernt werden. Einzelne Kanäle lassen sich nicht aus dem Gesamtbitstrom entfernen, ohne alle Hierarchiestufen des PDH-Multiplexsystems zu durchlaufen. Zwischen Signalen unterschiedlicher Hierarchiestufen existieren im Gegensatz zu SDH keine Schnittstellen. Dies schränkte die Flexibilität und Interoperabilität der Plesiochronen Digitalen Hierarchie ein.

Kommentare werden geladen....

Kommentar zu diesem Artikel

Der Kommentar wird durch einen Redakteur geprüft und in Kürze freigeschaltet.

Anonym mitdiskutieren oder einloggen Anmelden

Avatar
Zur Wahrung unserer Interessen speichern wir zusätzlich zu den o.g. Informationen die IP-Adresse. Dies dient ausschließlich dem Zweck, dass Sie als Urheber des Kommentars identifiziert werden können. Rechtliche Grundlage ist die Wahrung berechtigter Interessen gem. Art 6 Abs 1 lit. f) DSGVO.
  1. Avatar
    Avatar
    Bearbeitet von am
    Bearbeitet von am
    1. Avatar
      Avatar
      Bearbeitet von am
      Bearbeitet von am

Kommentare werden geladen....

Kommentar melden

Melden Sie diesen Kommentar, wenn dieser nicht den Richtlinien entspricht.

Kommentar Freigeben

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Freigabe entfernen

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Aktuelle Beiträge zu diesem Thema

Keymile legt den Fokus auf Breitbandsysteme

Lösungen für die Migration zu paketbasierten Netzwerken

Keymile legt den Fokus auf Breitbandsysteme

Nach der Übernahme des Mission-Critical-Geschäftsbereiches durch ABB setzt Keymile auf Lösungen für die Betreiber von Breitbandsetzen. Die Produkte sollen Netzbetreibern helfen, vielfältige Sprach- und Datendienste in allen FTTx-Netzarchitekturen kosteneffizient zu realisieren. lesen

Aus Dark Fiber wird Managed Service

Stadtwerke Pforzheim gewinnen volle Kontrolle über ihr Glasfasernetz

Aus Dark Fiber wird Managed Service

Dank einer eigenbetriebenen Netzinfrastruktur können die Stadtwerke Pforzheim (SWP) Gewerbekunden bedarfsgerechte Highspeed-Internet-Lösungen anbieten – bei gleichzeitig voller Hoheit über das Glasfasernetz. Voraussetzung war die Konsolidierung der Netzwerktechnik. lesen

Mission-Critical-Netze: die Top-4-Trends 2016

Keymile: höhere Datensicherheit im Fokus

Mission-Critical-Netze: die Top-4-Trends 2016

Die Umsetzung des IT-Sicherheitsgesetzes, eine Modernisierung der SDH-Netze, der Umstieg auf Ethernet/IP und eine höhere Effizienz bei Netzüberwachung und Steuerung werden Keymile zufolge beim Einsatz von Mission-Critical-Kommunikationsnetzen im Mittelpunkt stehen. lesen

EWE TEL ersetzt SDH mit Infinera TM-Serie

CE-2.0-Services und 100-Gbit/s-WDM

EWE TEL ersetzt SDH mit Infinera TM-Serie

Um Kunden in Norddeutschland mit CE-2.0-Services und 100-Gbit/s-WDM zu versorgen ersetzt EWE TEL die bestehende SDH-Infastruktur (Synchrone Digitale Hierarchie) mit der TM-Serie des Ausrüsters Infinera. lesen

MPLS-TP: Paketbasierte Mission-Critical-Netze

Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit im Fokus

MPLS-TP: Paketbasierte Mission-Critical-Netze

In Kommunikationsnetzen von Bahnen und Versorgungsunternehmen spielt die sichere Übertragung und Verfügbarkeit anwendungskritischer Daten eine entscheidende Rolle. MPLS-TP bietet den Betreibern anwendungskritischer Netze eine attraktive Option zur Migration in eine paketorientierte Welt. lesen

5 zentrale Anforderungen an Mission-Critical-Netze

Keymile definiert Kerneigenschaften für höchste Verfügbarkeit

5 zentrale Anforderungen an Mission-Critical-Netze

In Mission-Critical-Kommunikationsnetzen muss die Verfügbarkeit der Verbindungen sichergestellt sein. Fällt eine anwendungskritische Applikation aus, könnten Unternehmen und Menschenleben in Gefahr geraten. Keymile erläutert die fünf wichtigsten Anforderungen an Mission-Critical-Kommunikationsnetze. lesen

Keymile präsentiert XMC20-Familie

Hybride Systemarchitektur für anwendungskritische TK-Netze

Keymile präsentiert XMC20-Familie

Mit der Produktfamilie XMC20 liefert Keymile Equipment für anwendungskritische Telekommunikationsnetze. In einem Netzwerkelement vereint der Hersteller dabei sowohl Ethernet- als auch native TDM-Funktionen. lesen

MPLS-TP und Industrial Ethernet für Mission-Critical-Kommunikationsnetze

InnoTrans 2014: Kommunikationsnetze für Transportunternehmen

MPLS-TP und Industrial Ethernet für Mission-Critical-Kommunikationsnetze

Keymile wird auf der Verkehrstechnik-Fachmesse InnoTrans 2014 Lösungen für anwendungskritische Kommunikationsnetze von Bahn- und Transportgesellschaften vorstellen. Schwerpunkte bilden die transportorientierte Übertragung mit MPLS-TP sowie Anwendungsszenarien mit Industrial Ethernet Switching. lesen

Von klassischem POTS hin zu VDSL mit TDM und VoIP

Breitband für ländliche Regionen: Kampf der weißen Flecken

Von klassischem POTS hin zu VDSL mit TDM und VoIP

Nach wie vor gibt es zahlreiche Gegenden in Deutschland, die ohne schnelle Internetverbindung auskommen müssen. Telekommunikations-Dienstleister wie die htp GmbH aus Hannover nutzen Keymile-Technologie, um diese Gebiete mit schnellen DSL-Zugängen zu versorgen. lesen

copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 45869532 / Definitionen)