2.5 Резервирование в транспортных сетях
Оборудование транспортных сетей, выполняемые с учетом рекомендаций ITU–T, имеют встроенные средства резервирования секций мультиплексирования, трактов, каналов и отдельных блоков аппаратуры.
В оборудовании гибких мультиплексоров PDH, мультиплексоров SDH, коммутаторах ATM, мультиплексорах WDM заложены возможности резервирования по схемам 1+1 и 1:1 c гарантированной 100% защитой сети трактов, подсети трактов, секций. Однако режимы 1+1 и 1:1 отличаются. В режиме 1:1 возможно использование под дополнительную нагрузку резервного пути. На рисунке 2.40 представлены схемы резервирования 1+1 и 1:1.
Рисунок 2.40 Резервирование секций транспортных сетей
Кроме того, в секциях мультиплексирования возможна реализация защиты трафика по схеме 1: n, т.е. на n рабочих секций приходится одна секция защиты, которая может использоваться для передачи дополнительного трафика.
Признаками для активизации защитного переключения могут быть следующие показатели (сигналы): 10-3...10-9
– ухудшение сигнала (SD), когда значение коэффициента ошибок по битам (BER) находится в диапазоне ;
– потеря сигнала (LOS);
– потеря цикла (LOF);
– избыточный коэффициент ошибок по битам для секции мультиплексирования.
Учитывая, что передача может происходить по одной или двум параллельным схемам, возможны различные варианты переключений: синхронизированный и несинхронизированный.
При двунаправленной передаче переключение на резерв осуществляется в двустороннем режиме. Оба направления передачи контролируются непрерывно и при необходимости переключаются синхронно между собой.
При однонаправленной передаче переключение на резерв осуществляется в одностороннем режиме. Каждое направление передачи контролируется отдельно и при необходимости выполняется переключение. Это может привести к ситуации, когда по основной секции осуществляется передача только в одном направлении, а передача в другом направлении ведется по резервной секции. Защита секции мультиплексирования рассчитана на реализацию в обратимом и необратимом режиме.
Обратимый режим – возврат на основную секцию как только на этой секции восстанавливается соответствующее качество передачи, и это состояние сохраняется в течении определенного периода времени (ожидание перед восстановлением).
Необратимый режим – автоматический возврат на основную секцию не обеспечивается, однако возврат на основную секцию возможен, когда качество передачи по резервной секции становится ниже качества по основной секции.
Защита секции мультиплексирования может быть реализована в ручном режиме.
Важнейшей составной частью резервирования в транспортной сети является резервирование трактов. Резервирование трактов возможно в подсети.
Тракт в транспортной сети представляет собой маршрут передачи, у которого на концах находятся точки окончания. Например, трактом может быть маршрут передачи между двумя оконечными мультиплексорами с интерфейсами PDH (рисунок 2.41).
Между двумя сетевыми элементами, обеспечивающими точки окончания тракта (ТОТ), могут быть установлены другие сетевые элементы.
Соединение подсети является частью тракта, завершаемое двумя точками окончания соединения, рассчитанными на функцию контроля соединения. В точках соединения производится мониторинг сигналов. На таком подмаршруте передачи могут быть установлены другие сетевые элементы.
Рисунок 2.41 Тракт, подсеть, секция мультиплексирования
Принцип резервирования соединения подсети или тракта (SNCP–Sub-network connection protection) основывается на дублировании передаваемых сигналов и выборе наилучшего сигнала из доступных на окончании соединения. Два сигнала одного источника пересылаются по двум соединениям подсети, одно из которых определено в качестве основного, а другое – в качестве резервного. Система переключается на резервное соединение только при отказе основного.
Защита секций и трактов (соединений подсети) применяется в любых конфигурациях транспортных сетей. Однако особое положение в этом смысле имеют сети кольцевой архитектуры. В кольцевых сетях предусмотрены следующие варианты защиты:
– однонаправленное кольцо 2-х волоконное с защитой подсети или секции;
– двунаправленное кольцо 2-х волоконное с защитой подсети или секции;
– двунаправленное 4-х волоконное кольцо с защитой секции;
Принципы однонаправленности и двунаправленности соединения в кольцевой сети демонстрируется на рисунке 2.42. Эти соединения могут быть выполнены в любой из транспортных сетей (SDH, ATM, WDМ), однако различаются принципами реализации (электронные, оптические, протокольные).При этом в SDH и WDM сетях защита носит характер физического переключения, а в сети АТМ протокольного изменения пути доставки данных.
Рисунок 2.42 Принципы одно- и двунаправленного соединения в кольце
Резервирование соединения в кольце SNCP состоит в следующем. Составляющие сигналы направляются по кольцу по часовой и против часовой стрелки. В принимающем узле сигналы сравниваются и выбирается сигнал с более высоким качеством. При разрыве линии передачи сигналы направляются по другому пути (рисунок 2.43).
Рисунок 2.43 Защитное соединение SNCP
На рисунке 2.44
представлена схема однонаправленного 2-х волоконного кольца с защитой
секции мультиплексирования, которая гарантирует сохранение трафика любой
поврежденной секции.
а) Организация 2-х волоконного кольца с однонаправленной передачей
б) Защитное переключение в поврежденной секции
на резервную емкость
Рисунок 2.44 Однонаправленные 2-х волоконные кольца с защитой секции
На рисунке 2.45 представлена схема резервирования 2-хволоконного двунаправленного самовосстанавливающегося кольца BLSR (Bi-directional line switched ring). При организации этого способа защиты емкость каждой секции между мультиплексорами загружается не более чем на половину. Например, в цикле SDH STM-N полезная нагрузка занимает не более N/2. В этом случае создается возможность обходить поврежденную секцию за счет перегрузки данных на свободную емкость внутри STM-N.
а) Организация 2-х волоконного кольца с двунаправленной передачей
Рисунок 2.45 Резервирование 2-х волоконного BLSR
Защита кольцевой транспортной сети с 4-х волоконным двунаправленным
режимом передачи демонстрируется на рисунке 2.46.
а)
Организация 4-х волоконного двунаправленного кольца BLSR
б) Защита поврежденного кабеля в секции 4-х волоконного BLSR
в) Защита двух поврежденных кабелей в секции 4-х волоконного BLSR
Рисунок 2.46 Резервирование 4-х волоконного BLSR
Защитные переключения в кольцевых сетях, направленные на резервирование
секций получили общее обозначение:
MS – SPRing, multiplexer section shared protection ring – кольцо разделяемой защиты секции мультиплексирования.
Для защиты трафика (каналов) при переключениях установлен норматив на время переключения. Согласно рекомендаций ITU–T G.841/842:
– время переключения SNCP верхнего и нижнего порядка не более 30 мс;
– время переключения MSP 1+1; 1:1; 1:N не более 50 мс;
– время переключения MS–SPRing не более 50 мс.
Резервирование блоков оборудования транспортной сети используется во избежание прерываний связи при отказе компонентов. Наиболее ответственные блоки оборудования, например, кроссовые коммутаторы SDH (LPC, HPC) или блоки тактового синхронизма (CLK или SETS), резервируются по схеме 1+1. Возможно резервирование компонентных блоков, например, блоки интерфейсов SDH LOI и HOI могут резервироваться по схемам 1+1; 1:3; 1:4; 1:N (N<=10). Однако некоторые блоки оборудования транспортных сетей могут не резервироваться, например, в оборудовании SDH это блоки OHA, SEMF.