2.2.9. Топология сети и резервирование – байты к.

К современной цифровой первичной сети предъявляются повышенные требования в части надежности. Поэтому современные первичные сети строятся с использованием резервных трактов и коммутаторов, выполняющих оперативное переключение в случае неисправности хотя бы на одном из каналов. Для этого в состав системы передачи включаются цепи резервирования мультиплексной секции (Multiplex Section Protection - MSP). В сети SDH осуществляется постоянный мониторинг параметров ошибок (процедура контроля четности BIP) и параметров связности. В случае значительного ухудшения качества передачи в мультиплексной секции выполняется оперативное переключение (Automatic Protection Switching - APS) на резервную мультиплексную секцию. Это переключение выполняется соответствующими коммутаторами. По типу резервирования различаются коммутаторы APS с архитектурой 1 + 1 и 1 : n. В первом случае при выходе из строя важного блока или узла, например, кросс-коммутатора происходит переключение на резервный. Аналогичное переключение осуществляется при защите мультиплексной секции по схеме 1 + 1 в линейной топологии. Во втором случае, при выходе из строя одного из n менее важных блоков, например, платы компонентных потоков происходит переключение на резервирующую ее плату.

Рассмотрим теперь методы резервирования в сетях SDH кольцевой топологии. Для этого применяются байты К, используемые для резервного переключения. Всего существует 4 типа байтов К, соответственно К1, К2, К3 и К4. С помощью этого достигается высокая гибкость в части резервирования, а именно, резервное переключение осуществляется на всех уровнях SDH: на секционном уровне и на уровне маршрутов. Эта ситуация напоминает обеспечение непотопляемости судна – отдельно проектируется контур защиты отсека и отдельно каюты, в результате реализуется практически непотопляемое судно. Если по пути следования маршрут верхнего уровня обрывается, происходит переход на резерв и маршрут восстанавливается, аналогично происходит самовосстановление на уровне маршрута нижнего уровня. Это необходимо, т. к. маршруты верхнего и нижнего уровней имеют разную протяженность относительно друг друга и протяженность каждого из них больше, чем протяженность секций.

В оборудовании и сетях СЦИ применяются следующие основные виды автоматической защиты в зависимости от типа защищаемого с помощью резервирования элемента сети:

• защита блоков и элементов оборудования SDH (Equipment Protection Switching, EPS);

• защита агрегатных и трибутарных плат мультиплексора (Card Protection, CP);

• защита мультиплексной секции, т. е. участка сети между двумя смежными мультиплексорами SDH (Multiplex Section Protection, MSP);

• защита пути (соединения) через сеть для определенного виртуального контейнера (Sub-Network Connection Protection, SNC-P);

• разделяемая между пользовательскими соединениями защита путей в кольцевой топологии (Multiplex Section Shared Protection Ring MS-SPRing,).

В СЦИ предусмотрены следующие схемы защиты блоков «1 + 1», «1:1» и «1:N». Защита «1+1» означает, что резервный элемент выполняет ту же работу, что и основной. Например, при защите трибутарной платы по схеме «1+1» трафик проходит как через рабочую плату (резервируемую), так и через защитную (резервную). Схема «1:1» подразумевает, что защитный элемент в нормальном режиме не выполняет функции защищаемого, а переключается на них только в случае отказа. Защита «1:N» предусматривает выделение одного защитного элемента на N защищаемых; при отказе одного из них его функции начинает выполнять защитный, при этом остальные элементы остаются без прикрытия – до тех пор пока отказавший элемент не будет заменен.

Защита EPS применяется для таких жизненно важных элементов мультиплексора, как процессорный блок, блок кросс-коммутации, блок питания, блок ввода сигналов синхронизации и т. п. EPS обычно работает по схемам «1+1» или «1:1». Защита плат СР позволяет мультиплексору продолжить работу в случае отказа одной из агрегатных или трибутарных плат и организуется по схемам «1+1», «1:1» и «1:N». Защита «1+1» (рис. 2.28) обеспечивает непрерывность транспортного сервиса, так как трафик пользовательских соединений не прерывается.

В приведенном на рисунке примере защита трибутарных двухпортовых плат в мультиплексоре осуществляется по схеме «1+1». Одна из плат является основной или рабочей, а другая – защитной. Режим работы пары плат, связанных так, как показано на рис. 2.28, задается конфигурированием мультиплексора. Когда и та и другая плата работоспособны, трафик обрабатывается параллельно каждой из них.

Агрегатная

плата

Основная

плата

(активная)

Защитная З плата

Устройство Трибутарные

переключения платы

Р1

Р1 Р2

Р1

Р2

Р2

Трафик передается на обе трибутарных платы,

принимается от активной платы

Рис. 2.28. Защита 1+1.

Для переключения трафика между трибутарными платами используется дополнительное устройство переключения. Входящий трафик каждого порта поступает на ключи устройства переключения, которые разветвляют его и передают на входы соответствующих портов трибутарных плат. Агрегатная плата принимает оба сигнала STM-N нижнего уровня от трибутарных плат и выбирает полученный от активной в данный момент платы. Выходящий трафик от агрегатной платы также обрабатывается обеими трибутарными платами, но устройство переключения передает на выход только трафик от активной платы.

При отказе основной платы (или другом событии, наступление которого предусматривает переход на резервную плату, - деградации или ошибке принимаемого сигнала, удалении платы) агрегатная плата по команде от блока управления мультиплексором переходит на прием сигнала от защитной трибутарной платы. Одновременно устройство переключения также начинает передавать на выход сигналы от резервной платы.

Данный способ обеспечивает автоматическую защиту всех соединений, проходящих через защищаемую плату. То есть, при установлении защиты на уровне СР конфигурация соединений рабочей платы дублируется для резервной платы.

Защита мультиплексной секции (MSP) действует более избирательно по сравнению с защитой плат. Она защищает секцию между двумя мультиплексорами, включающую два порта и линию связи, куда, в свою очередь, могут входить регенераторы. Обычно защита организуется по схеме «1+1». При этом для рабочего канала (верхняя пара соединенных кабелем портов на рис. 2.29) конфигурируется защитный канал (нижняя пара портов). При установлении защиты MSP на каждом мультиплексоре необходимо выполнить конфигурирование, указав связь между рабочим и защитными портами. В исходном состоянии весь трафик передается как по рабочему, так и по защитному каналам.

Защита MSP может быть однонаправленной и двунаправленной. В первом случае, который показан на рисунке, решение о переключении принимает только один из мультиплексоров – тот, который является приемным для отказавшего канала. После обнаружения отказа (не работает порт, ошибка или деградация сигнала и т. п.) этот мультиплесор переходит на прием по защитному каналу. Причем, передача и прием в едутся через разные порты.

MUX 1 MUX 2

а) до отказа

MUX 1 MUX 2

б) после отказа

Рис. 2.29. Защита мультиплексной секции.

Второй случай предусматривает полное переключение на защитные порты мультиплексоров при отказе рабочего канала в каком-либо направлении. Для уведомления передающего (по рабочему каналу) мультиплексора о необходимости переключения принимающий мультиплексор использует информацию, которая передается в байте К секционного заголовка цикла STM-N, об указании статуса рабочего и защитного каналов, а также анализирует информацию об отказе.

Механизм MSP защищает все соединения, проходящие через защищаемую мультиплексную секцию. Время переключения защиты MSP, согласно требованиям рекомендации МСЭ, не должно превышать 50мс.

Защита соединения (Sub-Network Connection Protection, SNC-P) обеспечивает переключение определенного пользовательского соединения на альтернативный путь при отказе основного. Объект защиты SNC-P согласно определению – трибутарный трафик, помещенный в виртуальный контейнер определенного типа (например, в VC-12, VC-3 или VC-4). Используемая схема «1+1».

Защита SNC-P конфигурируется на двух мультиплексорах – входном, в котором помещенный в виртуальный контейнер трибутарный трафик разветвляется, и выходном, где сходятся два альтернативных пути. Пример защиты SNC-P показан на рис. 2.30. В мультиплексоре ADM 1 (add/drop мультиплексор ввода/вывода) для виртуального контейнера VC-4 трибутарного порта Т2 заданы два соединения: с одним из четырех контейнеров VC-4 агрегатного порта А1 и с одним из четырех контейнеров VC-4 агрегатного порта А2. Одно соединение конфигурируется как рабочее, а второе – как защитное, при этом трафик передается по обоим соединениям. Промежуточные мультиплексоры, где не предусмотрен ввод/вывод компонентного потока данного к онтейнера, конфигурируются обычным образом.

ADM6 ADM5

ADM7 ADM4

А2 А1 А2 А1

ADM1 ADM2 ADM3

T2 T3

VC-4 VC-4

Рис. 2.30. Защита SNC-P.

В выходном мультиплексоре контейнер VC-4 трибутарного порта Т3 также соединяется с контейнерами – агрегатного порта А1 и агрегатного порта А2. Из двух поступающих на порт Т3 потоков выбирается тот, качество которого выше (при равном нормальном качестве сигнал берется от агрегатного порта, получившего при конфигурации статус рабочего).

Защита SNC-P применяется в любых топологиях сетей SDH, где имеются альтернативные пути следования трафика, т. е. кольцевых и ячеистых. Хотя защита SNC-P вполне подходит для кольцевой топологии сети СЦИ, во многих случаях применение SNC-P уменьшает полезную пропускную способность кольца, так как каждое соединение использует удвоенную пропускную способность вдоль всего кольца. Например, в кольце СТМ-16 можно установить в этом случае только 16 защищенных с помощью SNC-P соединений VC-4 (см. рис. 2.31).