8.3.2. Архитектура линейной защиты
8.3.3. Режимы функционирования
8.3.4. Временные критерии переключений
8.3.1. Общие положения
Защита сети передачи обеспечивается наличием избыточности оборудования аппаратуры и применением коммутационной логики, которая, в случае повреждения или снижения качества, производит замену аварийного блока (слота) на резервный. Резервирование этих блоков осуществляется по схеме 1:n, означающее что на n-работающих блоков приходится один резервный.
В сети SDH можно осуществлять защиту секции мультиплексирования (оконечного оборудования секции мультиплексирования - Multiplex Section Termination, MST), путём использования блока защиты секции мультиплексирования (Multiplex Section Protection, MSP).
Рисунок 8.14. Принцип защиты системы SDH
Чтобы скоординировать процедуру обмена между двумя противоположными блоками MSP, используются байты, представленные в секционном заголовке MSOH аббревиатурами К1 и К2.
| A1 | A1 | A1 | A2 | A2 | A2 | J0 | X | X | RSOH Полезная нагрузка PAYLOAD MSOH |
| B1 | M | M | E1 | M | * | F1 | X | X | |
| D1 | M | M | D2 | M | * | D3 | * | * | |
| AUOH | |||||||||
| B2 | B2 | B2 | K1 | * | * | K2 | * | * | |
| D4 | * | * | D5 | * | * | D6 | * | * | |
| D7 | * | * | D8 | * | * | D9 | * | * | |
| D10 | * | * | D11 | * | * | D12 | * | * | |
| S1 | Z1 | Z1 | Z2 | Z2 | M1 | E2 | X | X | |
Рисунок 8.15. Позиция байтов К1 и К2 в матрице STM-1
В частности, байты К1 и К2 передают от одного терминала к другому всю информацию, относящуюся к отмеченным авариям, архитектуре сети защиты и режимам, в которых должно происходить переключение.
8.3.2. Архитектура линейной защиты
В сети SDH предусмотрены две различные архитектуры защиты:
- защита n+1;
- защита 1+1.
8.3.2.1. Защита n+1
В архитектуре n+1 одна секция защиты обслуживает большую часть рабочих трактов, число которых п. заключено в пределах между 1 и 14 (n=1...14).
В случае повреждения в одной из рабочих секций тестирования, сигнал приема и передачи STM-N направляется по резервному тракту.
Если в процессе тестирования не наблюдается никаких проблем в функционировании сети, то по резервному тракту может быть передан не защищаемый дополнительный сигнал; очевидно, что в случае, когда секция защиты запрашивается одним из п. рабочих трактов, дополнительный сигнал удаляется из резервного тракта.
Рисунок 8.16. Архитектура линейной защиты n+1
8.3.2.2. Защита 1+1
В конфигурации 1+1 сигнал STM-N при передаче посылается и по тестируемому тракту, и по резервному тракту.
При приеме функция MSP выбирает наилучший сигнал на основе информации, исходящей от байтов К1 и К2 заголовка MSOH или по командам, полученным системой управления.
Из-за постоянной передачи сигнала по резервному тракту, архитектура 1+1 не позволяет увеличивать трафик за счёт организации дополнительного канала.
Рисунок 8.17. Архитектура линейной защиты 1+1
8.3.3. Режимы функционирования
С точки зрения режимов функционирования защита может быть двух типов:
- однонаправленная, когда переключение на резервный тракт осуществляется только в случае аварии;
- двунаправленная, когда в случае повреждения цифровой сигнал коммутируется на резервные тракты обоих направлений.
Кроме того, возможна защита следующих видов:
- обратимая;
- необратимая.
В обратимом режиме при ликвидации повреждения информационный сигнал, направленный по резервному тракту, возвращается в первоначальный рабочий тракт.
В необратимом режиме трафик остается в резервном тракте и после устранения повреждения в рабочем тракте.
Что касается архитектуры n+1, то для нее предусмотрен только обратимый режим, в то время, как при архитектуре 1+1 могут быть использованы оба режима функционирования.
8.3.4. Временные критерии переключений
Информация, относящаяся к режимам и приоритетам переключений содержится в двух байтах К1 и К2, двоичное кодирование которых показано ниже.
Рисунок 8.18. Кодирование байтов К1 и К2
Как уже было подчеркнуто, активизация переключения с перемаршрутизацией потока на резервный тракт может быть осуществлена:
- ручным способом на основании команд, полученных системой управления;
- автоматическим способом, посредством закодированной информации, содержащейся в байтах К1 и К2.
Автоматическая защита активизируется всякий раз, когда в полученных потоках присутствуют следующие условия повреждения или понижения качества информационного сигнала. Условия повреждения:
- отсутствие принимаемого сигнала;
- потеря указателя;
- авария в секции (AIS);
- вероятность ошибки, подсчитанная в байтах В2 заголовка MSOH, ТЕ> 10ˉ3.
Условия понижения качества:
- вероятность ошибки, подсчитанная с помощью байтов В2, 10ˉ9<ТЕ< 10ˉ5.
Что касается времени переключения, то оно равно сумме двух отдельных составляющих:
- времени активизации команды переключения;
- времени активизации переключения, то есть времени обмена сообщениями между двумя терминалами и осуществления коммутации на резервный тракт; согласно рекомендации ITU-T это время может составлять максимум 50 мс..
8.3.5. Защита кольца
Кольцевая сеть состоит из аппаратуры SDH (узлы передачи), последовательно связанной между собой в замкнутую структуру.
Защита в кольцевых сетях - автоматического типа (сети с самовосстановлением self-healing) с активизацией переключений в случаях повреждения и случайного понижения качества сигнала.
Кольца с защитой SDH подразделяются на две категории, в зависимости от топологии переключений:
- кольцо с переключением тракта (Path Switched Ring);
- кольцо с переключением секции мультиплексирования (MS Switched Ring).
Кроме того, кольца можно определить, как:
- однонаправленные, когда во время нормального осуществления связи между узлами X и Y, сигналы от Х к У и от У к Х следуют по кольцу в одном направлении.
- двунаправленные, когда во время нормального осуществления связи между двумя узлами X и Y, сигнал транспортного потока от X к Y протекает по кольцу в направлении противоположном относительно сигнала Y к X.
Рисунок 20. Двунаправленное кольцо
8.3.5.1. Защита однонаправленного кольца
В случае однонаправленного кольца возможна как защита тракта, так и защита секции мультиплексирования.
Сеть с защитой тракта состоит из 2 колец, с маршрутами в противоположных направлениях, из которых одно передает трафик, в то время как второе предназначено для защиты.
Ниже на рисунке 8.21 показано, что при передаче сигналы от обоих рассматриваемых узлов (В и Е) посылаются параллельно как во внешнее кольцо, так и во внутреннее.
Сейчас допустим, что при условии нормального функционирования, внутреннее кольцо (по часовой стрелке) предназначено для рабочего режима, в то время, как внешнее кольцо (против часовой стрелки) используется как резервное.
Рисунок 8.21. Однонаправленное кольцо с защитой тракта при нормальном функционировании.
При повреждении, например, между узлами C и D (рисунок 8.22) трафик в направлении от B к E удаляется из резервного тракта (внешнего кольца) после того, как было произведено переключение (1+1) на станции E. Кольца с защитой тракта не функционируют
на основе критериев, передаваемых посредством байтов К1 и К2.
Кольцо с защитой секции мультиплексирования (однонаправленное кольцо с переключением секции мультиплексирования - Unidirectional MS Switched Ring) состоит из двух колец, из которых одно предназначено для предоставления услуг, а другое используется как резервное.
На рисунке 8.23 показаны условия нормального функционирования, когда предполагается, что два сигнала двунаправленной связи (например, от В к Е или от Е к В) передаются по кольцу в одном и том же направлении.
В случае повреждения между узлами С и D, трафик в направлении от В к Е сохраняет тот же маршрут (рисунок 8.24).
Чтобы передать в этом случае сигнал от Е к В, кольцо осуществляет первую петлю в узле D и направляет трафик на резервный путь.
Информационный сигнал, после того как он прошел через аппаратуру Е, А и В, достигает С, где осуществляется вторая петля, позволяющая потоку достигнуть выхода в В.
Рисунок 8.24. Однонаправленное кольцо с защитой MS при повреждении линии.
При таком типе конфигурации в кольце активизируются петли на узлах, прилегающих к месту повреждения; при устранении повреждения кольцо возвращается к нормальной конфигурации работы и освобождает систему защиты для других случайных повреждений (аварий).
Если кольцо не используется в целях зашиты, то его можно использовать для передачи дополнительного трафика; в случае же запроса о защите, дополнительный сигнал удаляется из резервного тракта.
Сеть в виде кольца с защитой секции мультиплексирования использует байты К1 и К2 для коммутации сообщений.
8.3.5.2. Защита двунаправленного кольца
В двунаправленных кольцах может осуществляться только защита на уровне секции мультиплексирования (двунаправленное кольцо с переключением секции мультиплексирования - Bidirectional MS Switched Ring); каждую секцию кольца можно реализовать, используя 2 или 4 волокна:
- двунаправленное двухволокновое кольцо с переключением секции мультиплексирования (Two Fiber Bidirectional MS Switched Ring), где каждая секция кольца содержит 2 волокна (одно для передачи ТХ и одно для приема RX); следовательно, в каждом волокне половина каналов будет использоваться в рабочем режиме, в то время как другая половина будет использоваться как резерв;
- двунаправленное четырехволокновое кольцо с переключением секции мультиплексирования (Four Fiber Bidirectional MS Switched Ring), где в каждой секции кольца - 4 волокна (два для передачи ТХ и два для приема RX); рабочие и резервные потоки направлены по двум разным волокнам, как в направлении передачи ТХ, так и в направлении приема RX.
На рисунке 8.25 приведена схема двунаправленного кольца с двумя волокнами, в которой показано, как сигналы двунаправленной связи (например, от В к Е или от Е к В) в условиях нормального функционирования пересекают одни и те же секции кольца; поэтому в случае повреждения поражаются оба направления.
Рисунок 8.25. Двунаправленное кольцо с защитой MS при пормальном функционировании.
Если наблюдается повреждение, например в секции С -> D, то сигнал В -> D переводится в резервное (внутреннее) кольцо, посредством петли на терминале С (рисунок 8.26).
Сигнал, после того, как он пересек узлы В, А и Е достигает станции D, где через петлю он всегда вставляется в рабочий поток внешнего кольца и достигает поэтому узла Е.
Аналогичным образом это происходит и с сигналом Е —> В; чтобы перенаправить потоки необходимо образовать петлю на узлах, прилегающих к месту, где наблюдается повреждение.
После устранения повреждения кольцо возвращается к нормальной конфигурации работы и освобождает систему защиты для других случайных повреждений (аварий).
Если кольцо не используется для защиты, то его можно использовать для организации дополнительного трафика; в случае же запроса о защите дополнительный сигнал выводится из резервного тракта.
Сеть в виде кольца с защитой секции мультиплексирования использует байты К1 и К2 для коммутации сообщений.
Рисунок 8.26. Двунаправленное кольцо с защитой MS при повреждении линии
Контрольные вопросы:
- Каким методом можно осуществлять защиту секции мультиплексирования?
- Какие архитектуры линейной защиты предусмотрены в сетях SDH?
- Перечислите два типа защиты с точки зрения режимов функционирования.
- Чему равно время переключений?
- На какие категории подразделяются кольца с защитой SDH?
- Как может быть осуществлена активизация переключения с перемаршрутизацией потока на резервный тракт?
- Перечислите несколько условий повреждения или понижения качества информационного сигнала.