Резервирование в решетчатых сетях
Все перечисленные выше структуры осуществляют так называемое автоматическое защитное резервирование, при котором резервные емкости и резервные маршруты фиксированы. Существует другой способ резервирования, когда резервные емкости выделяются в момент возникновения отказа. Такой способ используется в решетчатых сетях (решетчатое резервирование). Решетчатыми (mesh) сетями принято называть сети произвольной структуры с высокой (три и более) связностью узлов сети. Под связностью здесь понимается количество независимых путей между узлами, например, у древовидной структуры или звезды таких путей один, а у кольца – два. Поэтому решетчатая сеть может рассматриваться как наиболее развитая универсальная структура, позволяющая организовывать большое количество обходных путей. Решетчатые структуры обычно используются в сетях высшего уровня иерархии.
В схеме решетчатого резервирования помимо мультиплексоров должны использоваться также кросс-коннекторы, которые переключают поврежденный трафик на резервное направление под действием сигналов системы управления. На рис. 5 приведен пример схемы решетчатого резервирования. Схемы решетчатого резервирования также могут быть с резервированием участков (линий) и с резервированием трактов. В первом случае восстанавливаются все тракты, трассы которых включают поврежденный участок, путем организации обхода этого участка вне зависимости от источников и получателей этих трактов. При восстановлении трактов пострадавшие тракты восстанавливаются по принципу «из конца в конец». На рис. 5 показан пример восстановления участков и трактов.
Рис. 6.10 Пример восстановления по участкам и по трактам
Из рис. 6.10 видно, что при восстановлении линий производится резервирование тракта, проходящего по трассе А-В-С-D путем обхода поврежденного участка В-С через узел Е, а при восстановлении трактов производится обход тракта с маршрутом А-В-С-D по тракту A-F-G-H-D.
Схема решетчатого резервирования требует наименьших затрат на резервные емкости по сравнению со всеми другими схемами, так как общие резервные емкости используются при разных отказах. Однако время переключения в таких схемах велико и составляет несколько секунд, так как резервный тракт должен формироваться в процессе резервирования. В настоящее время на транспортных сетях SDH операторов связи РФ способ решетчатого резервирования не используется. Однако такие структуры находят широкое применение в сетях с технологией DWDM, о чем будет подробнее указано ниже.
Скорость переключения на резерв
Известно, что все автономные отказоустойчивые структуры SDH производят переключение на резерв за время, не превышающее 50 мс. Обеспечение на уровне SDH, т.е. на физическом уровне переключения на резерв за время порядка 50 мс не нарушает установленных соединений и практически полностью восстанавливает передаваемую информацию. Например, для разговорного трафика, для трафика видеоконференций и для мультимедийного трафика перерыв в передаче на время 50 мс не превышает нижнюю границу допустимого перерыва по нормированным характеристикам QoS, т.е. не приводит к значительной потере качества. Для трафика передачи данных в сети IP за время перерыва 50 мс может быть потеряно несколько десятков или сотен кадров. Такая потеря будет обнаружена протоколами верхнего уровня (TCP) и потерянные кадры будут автоматически повторены с помощью протоколов верхних уровней. Основной эффект переключений за время 50 мс состоит в том, что процедура перемаршрутизации на сетевом уровне за это время обычно не успевает инициализироваться. Поэтому резервирование на физическом уровне с помощью отказоустойчивых структур SDH надежно защищает сеть от наиболее частых одиночных отказов на транспортной сети. При двойных и более отказах на транспортной сети восстановление связи на физическом уровне не всегда возможно и в большинстве случаев оно должно производиться на сетевом уровне.
Как уже указывалось, при решетчатом резервировании время переключения зависит от конкретной схемы и находится в диапазоне от долей секунды до минуты. Такая длительность перерыва в обслуживании на физическом уровне может быть на сетевом уровне зафиксирована как «повреждение линии» и приводить к попыткам перемаршрутизации сообщений на сетевом уровне, т.е. к изменению маршрутных таблиц. Однако в большинстве протоколов маршрутизации стека TCP/IP используется программируемая задержка в изменении маршрутов, которая может перекрывать время переключения на резерв в решетчатых схемах. В каждом конкретном случае используется индивидуальная настройка маршрутов с учетом резервирования на физическом уровне. Особенно это относится к резервированию маршрутов с MPLS (Multy-Protocol Label Switching – мультипротокольная коммутация по меткам), которое требует одновременного рассмотрения резервирования на физическом и на сетевом уровне.