1.7. Резервирование в сетях СЦИ
Резервирование определено как использование заранее распределенной пропускной способности между узлами для замены поврежденного транспортного элемента или элемента с ухудшенными параметрами. Определены два способа резервирования: последовательное резервирование и резервирование подсетевым соединением.
1.7.1 Резервирование мультиплексной секции (MSP)
Резервное переключение сигнала обеспечивает возможность, основанную на использовании избыточности аппаратуры и операции переключения, которая состоит в том, что в случае повреждения рабочего канала сигнал доступен через резервный канал.
Способ использования резервного переключения зависит от стратегии технического обслуживания, применяемой оператором сети. Оно может требоваться не всегда. Если оно требуется в системах СЦИ, то избыточность обеспечивается для функций и физической среды передачи между двумя функциями MST (и включая их), т.е. для мультиплексной секции. Таким образом, функция резервирования мультиплексной секции (MSP) обеспечивает резервирование для сигнала CTM-N при повреждениях в мультиплексной секции.
Функция MSP устанавливает связь с соответствующей функцией MSP дальнего конца для координации операции переключения с помощью бит-ориентированного протокола, определенного для К байтов заголовка MSOH-1. Она также устанавливает связь с функцией SEMF для автоматического и ручного управления переключением. Автоматическое переключение на резерв инициируется на основе состояния принятых сигналов. Ручное переключение па резерв инициируется на основе состояния принятых сигналов. Ручное переключение на резерв обеспечивает как местное, так и дистанционное переключение по командам, принятым с помощью функции SEMF.
Функция MSP может осуществлять переключение в обоих направлениях передачи или в одном направлении передачи и в режиме обратного переключения или в режиме без обратного переключения в зависимости от управления сетью.
При двустороннем переключении канал переключается на резервную секцию в обоих направлениях, а переключение только в одном направлении не разрешается. При одностороннем переключении переключение завершается в тот момент, когда канал в поврежденном направлении переключается на резервный.
В режиме обратного переключения рабочий канал снова переключается на рабочую секцию, т.е. восстанавливается, когда повреждение в рабочей секции устранено. В режиме без обратного переключения переключатель удерживается даже после устранения повреждения.
Определены две конфигурации переключения на резерв MSP: 1+1 (один плюс один) и 1 : n (один для n). Для конфигурации 1 : n разрешается только режим обратной работы.
Конфигурация 1 + 1
В конфигурации переключения на резерв MSP 1+1, показанной на рисунке 1.26, сигнал CTM-N одновременно передается на обе мультиплексные секции, называемые рабочей и резервной секциями; другими словами, сигнал CTM-N постоянно подключен к рабочей и резервной секциям на передающем конце. Функция MSP на приемном конце контролирует состояние сигналов CTM-N, поступающих от обеих секций, и подключает (выбирает) подходящий сигнал. Вследствие постоянного подключения рабочего канала по мостовой схеме конфигурация 1+1 не позволяет обеспечить канал с нерезервированной дополнительной нагрузкой.
Рис. 1.26 Конфигурация переключения на резерв MSP 1 + 1
Конфигурация 1 : n.
В конфигурации переключения на резерв 1: n, показанной на рисунке 1.27, резервная секция совместно используется рядом рабочих каналов; допустимые значения n составляют 1 - 14. На обоих концах любой из n каналов CTM-N или канал дополнительной нагрузки (или, возможно, измерительный канал) подключается по мостовой схеме к резервной секции. Функции MSP контролируют и оценивают состояния принимаемых сигналов, выполняют мостовое соединение и выбор соответствующих сигналов на резервной секции.
Рис. 1.27 Конфигурация переключения на резерв MSP 1:n
Следует отмстить, что конфигурация 1:1 является частным случаем конфигурации 1: n (n = 1) и может действовать как 1 + 1 для взаимной работы с конфигурацией 1 + 1 на другом конце.
Схемы переключения на резерв на участке между синхронными мультиплексорами СМ-1 и СМ-2 типа 1 + 1 и 1 : n приведены, соответственно на рисунках 1.28 и 1.29 (для одного направления передачи).
Рис. 1.29 Схема переключения па резерв 1 : n
Благодаря мостовой схеме переключения, время переключения на резерв не превышает 50 мс.
1.7.2 Резервирование подсетевым соединением (НРР, LPP)
Резервирование трактов подсетевым соединением (Sub-Network Connection Protection - SNCP) может быть обеспечено использованием функций соединения НРС и LPC.
Резервирование SNC может использоваться в мультиплексорах ввода-вывода, кроссовых узлах (АОП) компонентных сигналов. Соединения устанавливаются точно также, как и кроссовые соединения, за исключением того, что вместо двух терминальных точек соединяются три терминальные точки. На рисунке 1.30 проиллюстрирован принцип резервированных соединений SNC.
Рис. 1.30 Резервируемое соединение SNC на уровне ВК-12 между узлами А и В
Резервируемые соединения являются двунаправленными, при этом как защищаемое (основное), так и защищающее (резервное) соединение могут быть добавлены или удалены без нарушения графика.
Все три сигнала ВК-12 (один надежный сигнал, один защищающий сигнал и один защищенный) должны размещаться в разных сигналах ВК-4.
Соединения SNC защищены по схеме «горячий резерв 1+1», при которой осуществляется непрерывная передача сигнала как по основному, так и по резервному тракту.
Если рабочее соединение выходит из строя, то узел автоматически переключается на защищающий (резервный) сигнал. Переключение на каждом из концов соединения производится независимо от другого конца. Переключение необратимо, т.е., после переключения узел не возвращается в исходное состояние даже в случае восстановления работы отказавшего соединения.
Переключение происходит при поступлении в узел сигнала AU-4 AIS (сигнал индикации аварии), TU-12 AIS, AU-4 LOP (потеря указателя) или TU-12 LOP из используемого в данный момент резервируемого.
Защита соединений между подсетями SNC может использоваться, например, для построения самовосстанавливающегося кольца. В этом случае защищенный сигнал передается по кольцу одновременно в обоих направлениях и оба сигнала контролируются на приеме. Если произойдет отказ основного сигнала, то приемный узел автоматически переключится на защищающий сигнал. Так как защищающий сигнал передается постоянно, то восстановление после отказа соединения или узла занимает 100-250 мс соединений ВК-4 и 200-450 мс для соединений ВК-12.
1.7.3 Типовые примеры резервирования
1.7.3.1 Резервирование трактов в подсети (SNCP)
На рисунке 1.31 представлено кольцо, включающее 5 сетевых элементов (СЭ1…СЭ5), с резервированием SNCP.
В качестве примера показано резервирование передачи компонентных сигналов Т1 между СЭ2 и СЭ5 и сигналов Т2 между СЭ1 и СЭ4.
Основные (рабочие) компонентные тракты образованы в агрегатных сигналах CTM-N, распространяющихся по часовой стрелке, резервные тракты - в сигналах CTM-N, распространяющихся против часовой стрелки. Компонентные сигналы на передаче вводятся в оба направления; на приеме осуществляется переключение по определенным критериям, относящимся, например, к уровням ВК-4 или TU-2/TU-3. В случае применения SNCP трафик в кольце сохраняется при обрыве кабеля.
Рис. 1.31 Резервирование трактов в подсети
1.7.3.2 Резервирование 2F MS SPRING (2 Fiber Multiplex Section Shared Protection Ring - двухволоконное посекционное резервирование в кольце).
На рисунке 1.32 представлено кольцо, включающее 6 сетевых элементов с резервированием типа 2F MS SPRING. Сетевые узлы представляют из себя мультиплексоры ввода-вывода с двумя двусторонними портами агрегатных сигналов (Запад и Восток). Западные порты одного мультиплексора соединены с восточными портами другого мультиплексора так, чтобы образовать два направления передачи - по и против часовой стрелки. Тракт агрегатного сигнала любого направления кольца содержит как рабочие тракты, так и резервные тракты в отличие от кольцевых структур с резервированием типа SNCP. В основу рассматриваемого резервирования положены переключения типа "Bridge" и "Switsh". При повреждении на сети, например, при обрыве кабеля, в СЭ2 и СЭЗ, ближайших к месту повреждения, производится комплекс переключений типа "Bridge" (рис. 1.33) и "Switsh" (рис. 1.34), в результате которых образуются соответствующие шлейфы и происходит резервирование передаваемых компонентных трактов (рис. 1.35).
Компонентные тракты с резервированием
Рис. 1.32 Кольцевая структура с резервированием типа 2F MS SPRING
Переключение производится с помощью протокола, использующего байты К1 и К2, в результате чего компонентные тракты поврежденной секции заменяется трактами по резервной емкости других секций.
1.7.3.3 Резервирование в двух связанных кольцах
Весьма перспективным представляется построение сетей СЦИ в виде нескольких объединенных колец. Например, сеть может состоять из одного или несколько колец сети доступа, связанных посредством главного кольца (кольца транспортной сети). Для сопряжения и взаимодействия колец между собой организуются шлюзы (сетевые узлы межкольцевой связи). В этих сетевых узлах могут использоваться мультиплексоры ввода-вывода (МВВ) или аппаратура оперативного переключения (АОП).
Рис. 1.33 Переключение типа BRIDGE (ВОСТОК)
Рис. 1.34 Переключение типа SWITCH (ЗАПАД)
Рис. 1.35 Восстановление компонентных трактов после повреждения на сети с использованием двухволоконного посекционного резервирования в кольце (2F MS SPRING)
На рисунке 1.36 показаны два кольца, включающих 10 внутризоновых узлов, связанных компонентными трактами через два шлюза. Для такой структуры возможно резервирование "Drop and Continue" с переключениями на приеме тина SNCP. При этом оба кольца должны конфигурироваться как SNCP, а сетевые элементы связи (3, 4, 6, 10) как "Drop and Continue"
Компонентные тракты
Компонентные тракты
Рис. 1.36 Резервирование типа Drop and Continue в связанных кольцах
Компонентные сигналы связи могут быть как оптические, так и электрические.
На рисунках 1.37 и рис. 1.38 показано восстановление компонентных трактов в случае одного или двух повреждений в сетевой структуре.
При проектировании транспортной сети СЦИ необходимо исходить из перспективного прогноза развития сети, тем самым необходимо предусмотреть запас емкости в оптических волокнах и резерв пропускной мощности, чтобы в перспективе решать задачи развития и оптимального резервирования, создания логических кольцевых структур.
Рис. 1.37 Резервирование типа Drop and Continue в связанных кольцах в случае одного повреждения
Рис. 1.38 Резервирование типа Drop and Continue в связанных кольцах в случае двух повреждений
