10.1.3. Кольцевые сети
«Интеллектуальные» возможности МВВ позволяют организовывать кольцевые «самозалечивающиеся» сети двух типов: однонаправленные и двунаправленные. В сетях первого типа используются два волокна, каждый входной поток направляется по кольцу в обоих направлениях, а в пункте приема, как и в случае резервирования по схеме 1+1, осуществляется выбор лучшего сигнала. Передача информационных потоков по всем основным путям происходит в одном направлении (например, по часовой стрелке), а по всем резервным – в противоположном. Поэтому такое кольцо и называется однонаправленным, с переключением трактов или с закрепленным резервом. Схема прохождения сигналов по основному и резервному путям такого кольца представлена на рис. 10.7.
В двунаправленных кольцевых сетях с двумя волокнами сигнал не дублируется. При нормальной работе такой сети каждый поток направляется по кольцу кратчайшим путем в нужном «двунаправленном» направлении. При возникновении отказа посредством МВВ на обоих концах отказавшего участка осуществляется переключение всего потока информации, поступавшего на этот участок, в обратном направлении. Такую конфигурацию сети также называют кольцом с переключением секций или кольцом, защищенным с помощью совместно используемого резерва.
Пример двунаправленной кольцевой сети типа с двумя волокнами приведен на рис. 10.8. На нем показаны схемы прохождения сигналов в обоих направлениях передачи для одного соединения в нормальном режиме (рис 10.8 а) и в аварийном режиме при отказе (перечеркнут крестом) одного из участков кольца (рис 10.8 б).
Существуют двунаправленные кольца с четырьмя волокнами. Они обеспечивают более высокий уровень отказоустойчивости, чем кольца с двумя волокнами, однако затраты на их построение существенно большие. В таких сетях при отказе на любом участке первоначально делается попытка перейти на другую пару волокон в пределах той же секции, а если это не удается, производится реконфигурация сети, аналогичная той, что показана на рис 10.8 б.
Сравнивая кольца с двумя волокнами между собой, следует заметить, что при одиночном отказе можно сохранить полную работоспособность для любого варианта сети, однако в большинстве случаев двунаправленное кольцо оказывается более экономичным, поскольку требует меньшей пропускной способности. Это объясняется тем, что для сигналов, передаваемых на различных непересекающихся участках кольца, используют одни и те же волокна (как в основном, так и в аварийном режиме работы). В то же время однонаправленное кольцо проще в реализации.
Однонаправленные кольца больше подходят в случае «центростремительного» трафика, в частности, для сетей доступа к ближайшему узлу. Двунаправленные кольца предпочтительнее при равномерном трафике, когда становится существенной их более высокая пропускная способность, например, для соединительных сетей.
10.1.4. Сети на основе аппаратуры оперативного переключения
Для сети с произвольной структурой, в узлах которой устанавливают АОП, в случае возникновения отказов, что разрывают существующие тракты, возможно переключение потоков с использованием резервов пропускной способности работоспособных линий, т.е. реконфигурация (рис. 10.9).
В сетях на основе АОП резервирование может осуществляться с использованием различных маршрутов, количество которых тем больше, чем больше связность сети и чем больше резервы к пропускной способности. Поэтому в таких сетях возможна защита от одновременных отказов нескольких элементов, а не только от одноразовых отказов, как в кольцевой сети.
Организация самозалечивающейся сети на основе АОП имеет несколько вариантов. В первую очередь следует сказать, что процедура реконфигурации может быть централизованной или децентрализованной (распределённой). В первом случае, когда реконфигурация централизованная, необходим сетевой центр управления, который собирает информацию о состоянии всех элементов сети и, в случае необходимости, принимает решение о реконфигурации, рассылает соответствующие команды всем АОП на переключение. Основное преимущество централизованного метода заключается в его реализации. Недостатком является критическое отношение к отказам центра управления или искажение информации, которая поступает в центр, и команд, которые идут от центра к АОП.
В другом случае полностью распределённые процедуры не требуют подобного центра. В результате возникновения отказов на сети комплекты АОП разных узлов обмениваются между собою сообщениями и определяют состояние сети, вырабатывают согласованное решение относительно реконфигурации и реализуют его. Основным недостатком этого вида реконфигурации является сложность в распределении процедур и, как следствие, очень большие потери времени на их исполнение.
Выбор нового плана распределения потоков может осуществляться с применением процедур поиска в ответ на изменение состояния сети в реальном масштабе времени или использования заранее рассчитанных конфигурационных таблиц, которые сохраняются в памяти процессоров центра управления или АОП.
Первый вариант даёт возможность проанализировать любую ситуацию на сети, но здесь необходимо учитывать ограничения на время принятия решения. Во втором варианте возникают трудности, обусловленные большим количеством возможных состояний сети. Поэтому невозможно иметь таблицу, которая охватывала бы всё множество состояний сети, поскольку для её сохранения необходим был бы недостижимый на практике объём памяти и недопустимо продолжительное время поиска в ней. В связи с этим приходится ограничиваться некоторым подмножеством состояний сети, размер которого выбирается с учётом требований относительно отказостойкости и реальных объемов памяти и быстродействия. Такое подмножество может содержать только состояние с одним элементом, который отказал, или все состояния с одним отказом и часть состояний с двумя и т.д. (рис. 10.9).
Кроме описанных двух вариантов есть и комбинированные методы. Например, возможный подход, по которому АОП всех узлов сохраняет конфигурационные таблицы, охватывающие определённое подмножество возможных состояний сети. В случае отказов включается распределенная процедура определения состояния сети, после исполнения, которой принимается решение о реконфигурации на основании таблицы. Состояние сети контролируется также единым центром, который обновляет конфигурацию таблицы и рассылает её всем узлам. Выход со строя центра управления не приводит к полной блокировке самозалечивания, однако может снизить их эффективность.
