Protecção e redundância de Links em cortes de meios de transmissão ópticos I

Quando o fluxo de dados num meio de transmissão guiado como um cabo de fibra óptica é interrompido, recorrem-se a técnicas de  protecção de tal modo que os usuários finais não sintam os efeitos da interrupção  até que a junção do cabo seja novamente realizada.

Continuidade de serviços em caso de falhas é um factor importante nas redes Multi-Serviços. Serviços críticos não podem ser interrompidos por causa da falha duma interface numa carta (IOC, SPC). Neste contexto é extremamente recomendável prover protecção de interfaces tributárias.

Cisco ONS 15454 SDH Multiservice Provisioning Platform (MSPP) com diversas cartas e interfaces

Cisco ONS 15454 SDH Multiservice Provisioning Platform (MSPP) com diversas cartas e interfaces

 

Quando se fala em protecção, interessa-nos falar em protecção de equipamentos e protecção do anel.

 

A protecção de equipamentos

É importante, já que uma MSPP é um equipamento crítico na rede que fornece conectividade a vários outros como comutadores e encaminhadores. Ela é realizada duplicando as cartas e a ligação entre elas. Alguns destes esquemas de protecção são os seguintes:

  • 1:1 – Uma única carta de protecção não activa, protege uma carta activa. Se a carta activa falha ou é removida, o tráfego comuta para a carta de protecção.
  • 1:N – Uma única carta de protecção não activa, protege múltiplas cartas activas. Como no caso do esquema 1:1, este esquema é muito usado para protecção de interfaces TDM de domínio eléctrico.
  • 1+1 – Este é um esquema de protecção óptica, onde uma carta ou porta não activa protege uma única carta activa ou porta numa carta multi-porta.

Protecção de interfaces de camada superior

Tal como cartas Ethernet nativas, estas estão geralmente desprotegidas. Elas podem ser protegidas instalando cartas separadas a 100Mbps ou até mesmo no padrão Gigabit Ethernet[1] com ligações a um comutador ou encaminhador. É realizado então balanceamento de tráfego entre o MSPP e o comutador ou encaminhador.

Proteccao por Topologias

As topologias são muito importantes no desenvolvimento duma rede Multi-Serviços, já que elas determinam como o esquema de protecção do anel será realizado e a capacidade total de transporte de payload (i.e. Carga ou informação útil). Diversas topologias podem ser adoptadas, com diferentes níveis de resiliência e capacidade transporte de tráfego.

Topologia Linear

Topologias lineares são geralmente usadas quando o tráfego é encaminhado entre dois nós, num modo ponto-a-ponto ou ponto-a-ponto mas com inserções e extracções de tráfego ao longo do caminho. A figura abaixo ilustra essa topologia:

 

Topologia Linear 01

Topologia Linear

 

No cenário acima, cada nó necessita de duas interfaces ópticas que podem estar em cartas separadas ou em diferentes portas ou interfaces ópticas na mesma carta multi-porta. Este tipo de protecção 1+1 faz com que se uma das interfaces e sua fibra de serviço em qualquer nó é activada a outra interface é considerada inactiva e serve como interface de protecção. Se ocorre uma falha na interface activa, a interface inactiva de protecção, assume o tráfego.

Aconselha-se, por motivos de diminuição de riscos a manter-se sempre as interfaces activa e inactiva de protecção, em cartas diferentes.

Tratando-se de uma cadeia de inserção/extracção de tráfego para outro nó, um nó necessitará sempre de quatro interfaces. Duas delas para a zona Este e as outras duas para a zona Oeste. Nas duas zonas uma delas será Interface activa e outra, interface de protecção como ilustra a figura abaixo:

Topologia Linear com cadeia de inserção extracção 02

Topologia Linear com cadeia de inserção extracção



Topologia UPSR (Unidirectional Path-Switched Rings)

Este tipo de topologia, usa um esquema de protecção 1+1, de tal forma que o tráfego originado num determinado nó é enviado simultaneamente pela interface e fibra activa no sentido horário e pela interface e fibra de protecção no sentido anti-horário, conforme ilustra a figura abaixo:

Topologia UPSR 03

Topologia UPSR

Este tipo de topologia unidireccional, é recomendado nos casos em que é necessário que um conjunto de circuitos necessita de ter um ponto comum de escoamento de tráfego.          Um exemplo disso seria uma rede corporativa[2] com uma rede privada[3] em que um conjunto de filiais tem acesso a Internet[4] a partir da sede.

Topologia MS-SPRING (Multiplex Section Shared Protection Ring)

Na terminologia SONET, esta topologia é conhecida como BLSR (i.e. Bidirectional Line Switched Ring). Ela divide-se em duas categorias: anéis de duas fibras, e anéis de quarto fibras. Estes anéis são bidireccionais. Outra diferença fundamental, entre esta topologia e a topologia UPSR é que a MS-SPRING não é limitada pela capacidade de débito binário do anel.

No caso do MS-SPRING de duas fibras, um par de fibras ópticas é usado para ligar os nós MSPP tal como na topologia UPSR. No entanto, aqui o tráfego da origem ao destino é encaminhado em apenas uma direcção ou pela rota Este ou pela Oeste. Na direcção oposta é mantida capacidade sobressalente de débito binário para reserva em caso de falha, ou seja, metade do débito binário é atribuído ao tráfego activo ou de serviço e a outra metade é mantida em reserva para fins de protecção, como ilustra a figura abaixo:

Topologia MS-SPRING de 2 fibras 04

Na figura 2.10 é atribuída cerca de 5Gbps para cada direcção. Um SONET OC-192 equivale a um SDH STM-64 ou mais precisamente 10Gbps.

Topologias MS-SPRING de 4 fibras duplicam o débito binário de topologias MS-SPRING de 2 fibras, com a desvantagem de requererem custos adicionais e recursos de instalação mais complexos. Entre nós adjacentes, são necessárias quatros fibras ou dois pares de fibras.
Duas dessas fibras são utilizadas como fibras activas ou de serviço e as outras duas são utilizadas como fibras de protecção. Neste caso o débito binário completo, por exemplo um OC-192 ou SDH STM-64 é atribuído as duas fibras activas ou de serviço, como ilustra a figura abaixo:

Topologia MS-SPRING de 4 fibras 05

Se entre dois pares de fibras num segmento acontecer algum problema tal como um corte, uma comutação rápida é realizada para outro par de fibras no mesmo segmento, como ilustra a figura abaixo, onde dois pares de fibras de serviço entre os nós 1 e 2 foram afectados por alguma falha grave:

Comutação de Fibra em topologia MS-SPRING de 4 fibras 06

Por outro lado se acontece algum problema nos dois pares de fibras num segmento uma comutação de anel é realizada como ilustra a figura abaixo:

Comutação de anel em topologia MS-SPRING de 4 fibras 07
Fontes:[1] DURKIN, Jim; GOODMAN, John; HARRIS, Ron; FERNANDEZ-POSSE, Frank; REZEK, Michael; WALLACE, Mike.

Building Multiservice Transport Networks

Cisco Press, USA, 13 Julho, 2006.

[2] BAIÃO, Nataniel [Implementação duma rede Voz sobre IP num ambiente Multi-Serviços: Usando ambiente de simulação por computador para projectar Qualidade de Serviço, UCAN]


[1] Entrega débitos binários na ordem dos 1 Gigabits por segundo

[2] Rede pertencente a uma corporação. Mesmo separada geograficamente é vista como uma só.

[3] Rede cujos dados não são interpretáveis do fora da rede corporativa.

[4] Rede mundial de computadores

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