2.6. Методы защиты синхронных потоков и оборудования sdh

2.6.1. Общие методы защиты и восстановления работоспособности сети

Одним из основных преимуществ технологии SDH является возможность такой организации сети, при которой достигается высокая надежность ее функционирования, обусловленная не только на­дежностью оборудования SDH (т.н. аппаратной надежностью) и надежностью среды переда­чи, в качестве которой используется ВОК, но и возможностью сохранения или восстановления (за очень короткое время в десятки миллисекунд) работоспособности сети, даже в случае отказа од­ного из ее элементов или среды передачи на одном из участков (т.н. системной надежностью).

Такие сети (и системы) логично называть уже существующим в литературе по системному анализу и теории надежности термином: самовосстанавливающиеся сети (а не медицинским термином "самозалечивающиеся" сети, используемым некоторыми авторами).

В принципе существуют различные методы обеспечения быстрого восстановления работо­способности синхронных сетей [51, 52], которые могут быть сведены к следующим схемам:

1. - резервирование участков сети по схемам 1+1 и 1:1 по разнесенным трассам;

2. - организация самовосстанавливающихся кольцевых и линейных сетей, резервированных по

схемам 1+1, 1:1 и 1:N;

3. - резервирование терминального оборудования по схемам 1:1, или N: 1, или N:m;

4. - восстановление работоспособности сети в целом путем обхода отказавшего узла;

5. - использование систем оперативного переключения на работоспособный участок.

Указанные методы могут использоваться как отдельно, так и в комбинации.

В первом случае участки между двумя узлами сети соединяются по двум разнесенным трассам (стопроцентное резервирование), сигналы по которым могут распространяться одновре­менно. В узле приема они могут обрабатываться по двум схемам:

• резервирование по схеме 1+1 - в узле приема сигналы анализируются и выбирается тот, который имеет наилучшие рабочие параметры, или тот, который фактически возможен;

• резервирование по схеме 1:1 - в узле приема альтернативным маршрутам назначаются приори­ теты: низкий и высокий, ветвь с низким приоритетом находится в режиме горячего резерва, пе­ реключение на нее происходит по сигналу аварийного переключения от системы управления.

Эти общие методы восстановления работоспособности применимы для любых сетей (см. ниже, гл. 7, пример с ячеистой сетью).

Во втором случае, наиболее распространенном в сетях SDH, используется топология типа "кольцо", для организации которого может быть использовано как два волокна (сдвоенное коль­цо), так и четыре волокна (счетверенное кольцо, или два сдвоенных кольца). Несмотря на более высокую стоимость четырехволоконного варианта, он стал использоваться в последнее время все чаще, так как обеспечивает более высокую надежность и позволяет реализовать более гибкие схе­мы резервирования. Например, такую схему защиты позволяет реализовать мультиплексор 1664 SM/C компании Alcatel и мультиплексоры других компаний.

Например, в одном из вариантов (широко используемом в системах SDH первого поколе­ния [51]) защита маршрута в сдвоенном (2ОВ) кольце соответствует типу 1+1 и организуется на уровне трибных блоков TU-n путем передачи их по разным кольцам. Основной трафик передается в одном из направлений (например, по часовой стрелке, такое кольцо называется однонаправ­ленным). Если в момент приема мультиплексором блоков, посланных другими мультиплексора­ми, происходит сбой в одном из колец, система управления, осуществляющая постоянный мони­торинг колец, автоматически выбирает такой же блок из другого кольца.

В другом варианте [51] защита маршрута соответствует типу 1:1, когда одно из колец вы­бирается основным, а второе - резервным (причем сигнал в разных кольцах распространяется в противоположных направлениях так, что каждая сторона мультиплексора (восточная и западная) работает на прием и передачу, такое кольцо называется двунаправленным). В случае сбоя в ос-

новном кольце, происходит переключение на резервное кольцо и организуется новая схема про­хождения сигнала, а если сбой был результатом повреждения обоих волокон (или кабеля, см. рис. 2-64,а), то происходит замыкание основного и защитного колец на границах дефектного участка. Это позволяет образовать новое кольцо и восстановить работоспособность системы путем исклю­чения дефектного участка. Такое замыкание происходит за счет включения петли обратной связи, когда передатчик агрегатного блока замыкался на приемник на соответствующей стороне мульти­плексора (восточной или западной). Схемы управления мультиплексорами обычно поддерживают оба эти варианта защиты. Фактически для защиты маршрутов потоков данных в сдвоенном и счетверенном кольцах используются и более развитые методы, которые будут рассмотрены ниже более подробно.

В третьем случае восстановление работоспособности осуществляется за счет резервиро­вания на уровне трибных интерфейсов. Схема резервирования, обозначаемая в общем случае как N:m, использует т резервных на N работающих интерфейсных карт, что допускает различную степень резервирования: от 1:1 (100%) до N:m (100-m/N%), где минимально т=1, когда на N ос­новных трибных интерфейсных карт используется одна резервная, которая автоматически выби­рается системой управления при отказе одной из основных. Этот метод широко (если не повсеме­стно) распространен в аппаратуре SDH для резервирования трибных карт 2 Мбит/с (21:1, 16:1), 34 Мбит/с (3:1), 140 Мбит/с или STM-1 (1:1), а также для резервирования наиболее важных сменных блоков, например, блоков кросс-коммутации, систем управления и резервного питания (1:1). Вре­мя переключения основных карт (модулей) на резервные обычно не превышает 10 мс.

В четвертом случае резервирование как таковое не используется, а работоспособность всей системы в целом восстанавливается за счет исключения отказавшего (поврежденного) узла из схемы функционирования. Так, системы управления SDH мультиплексоров обычно дают воз­можность организовывать обходной путь, позволяющий пропускать агрегатный поток мимо мультиплексора в случае его отказа, путем использования пассивных оптических трактов переда­чи (см. рис. 2-64,6). Более детально обходной путь показан ниже на схеме мультиплексора STM-4 (см. рис. 2-71).

В последнем случае, характерном для сетей общего вида или ячеистых сетей, в узлах сети устанавливаются кросс-коммутаторы систем оперативного переключения, которые осуществ­ляют, в случае сбоя, вызванного либо разрывом соединительного кабеля, либо отказом узла по­следовательной линейной цепи, реконфигурацию маршрутов на прилегающих (входящих или ис­ходящих) участках сети и соответствующую кросс-коммутацию потоков. Процедура такой рекон­фигурации может быть централизованной или распределенной.

Использование систем оперативного переключения по принципу организации защиты на­поминает схему резервирования 1:1 метода резервирования по разнесенным трассам. Разница, од­нако, состоит в том, что в последнем случае физический или виртуальный канал уже существует, тогда как в первом он формируется в момент оперативного переключения.