حفاظت شبکه SDH

1-1 حفاظت شبکه SDH

مكانيسم حفاظتي در شبكه­ هاي SDH به سوئیچينگ حفاظتي اتوماتيك APS معروف است و در آن در صورت بروز خطا در مسير اصلي به‌صورت اتوماتيك بر روي يك مسير حفاظتي كه قبلاً براي اين منظور در نظر گرفته شده است سوئیچ می‌شود. براي فراهم‌آوردن امكان سوييچينگ حفاظتي، دو ارتباط فيبر نوري مستقل بين دو گره برقـرار مـی­گردد، يكي به‌عنوان مسير اصلي و ديگري به‌عنوان مسير حفـاظتي، در صـورت بـروز خطـا در فيبـر نـوري ارتباط اصلي تمام ترافيك بين دو گره حداكثر در زمان 50 ميلي­ ثانيه بعد از آغاز سوييچينگ بر روي مسـير حفاظتي برقرار مي­گردد. شرايط مختلفي می‌تواند باعث فعال‌شدن مكانيسم حفاظتي گردد. به‌عنوان‌مثال موارد زير مي­ توانند باعث انجام سوييچينگ گردند: عدم دريافت سيگنال يا LOS، عدم دريافت درست فـريم يا LOF، سيگنال هشداردهنده خط  يا L‐AIS و نرخ بالای خطاي بيت به دليـل تضـعيف سـيگنال.

با ازبین‌رفتن مشكل در مسير اصلي دوباره سوييچينگ بازگشت ترافيك بر روي مسـير اصـلي می‌تواند به‌صورت اتوماتيك انجام شود. دو مكانيسم اصلي براي APS وجود دارد: يكي مكانيسم حفاظتي خطـي كه براي اتصالات خطي و نقطه‌به‌نقطه كاربرد دارد و ديگـري مكانيسـم حفـاظتي حلقـوي كـه خـود انـواع مختلفي را شامل می‌شود[25].

1-1-1 روش حفاظت خطی 1+1

در اين مكانيسم که در شکل 1 آورده شده است، گره ارسال‌کننده، اطلاعات را روي هر دو مسير فيبر نوري اصلي و حفاظتي ارسـال مي­کند و در صورت بروز مشكل در مسير فيبر نوري اصلي عمل سوييچينگ بر روي مسير حفاظتي انجـام مي ­پذيرد. اين سوييچينگ هم می‌تواند به‌صورت یک‌طرفه انجـام شود و هـم به‌صورت دوطرفـه. در سوييچينگ یک‌طرفه فقط گيرنده در صورت تشخيص بروز خطا و خرابي در مسير اصلي در همـان مسير دريافت اطلاعات بر روي فيبر نوري مسير حفاظت سوئیچ می‌نماید ولي همچنـان ديتـاي خـود را بـر روي مسير اصلي ارسال می‌نماید، اما در سوييچينگ دوطرفه، هنگامی‌که در مسير اصلي مشكلي به وجود آيد هر دو گره فرستنده و گيرنده پس از ردوبدل اطلاعات به مسير حفاظتي سوئیچ می‌نمایند. همچنين در اين مکانیسم سوييچينگ می‌تواند برگشت ­پذير يا برگشت­ ناپذير باشد، در حالـت برگشت ­پذير پس از برطرف‌شدن مشكل در مسير اصلي دوباره به مسير اصلي سوئیچ می‌شود و براي ارسال و دريافت اطلاعات از مسير اصلي استفاده می‌شود؛ اما در حالت برگشت ­ناپذير حتي پـس از رفـع مشـكل در مسير اصلي در صورت عدم وجود مشكل در مسير حفاظتي همچنان از همان مسير حفاظتي براي دريافـت و ارسال اطلاعات استفاده می‌شود. البته در حالت برگشت­ پذير مدت‌ زمان مشخصـي پـس از برطرف‌شدن مشكل مسير اصلي بايد سپري شود تا سوييچينگ مجـدد بـه مسـير اصـلي انجـام شـود و ايـن زمـان بـراي جلوگيري از سوئیچ به مسير اصلي در زماني است كه خط پايدار نيست و به‌صورت مـوقتي مشـكل برطـرف شده است.

شکل 1 حفاظت خطی1+1

1-1-2 روش حفاظت حلقوی SNCP یا UPSR

اين مكانيسم حفاظتي كه در استاندارد SONET به حفاظت حلقـه UPSR و در اسـتاندارد SDH به حفاظت SNCP معروف است (شکل 2)، بر روي آرايش حلقوي داراي 2 تار فيبر نـوري اجـرا مـي­گـردد. جريـان اطلاعات بين گره­هاي اين حلقه بر روي هر دو فيبر ارسال مي­گردد، يكـي در جهـت عقربـه­ هـاي سـاعت و ديگري در خلاف جهت عقربه­هاي ساعت. در حقيقت گره ارسال­ كننـده، اطلاعـات را بـر روي هـر دو فيبـر ارسال مي­كند و اين گره گيرنده است كه تشخيص مـي­دهـد بـر روي كـدام مسـير سوئیچ نمايـد. در ايـن مكانيسم هيچ پيغام كنترلي بين فرستنده و گيرنـده ردوبدل نمـي­شـود و عمـل سـوييچينگ بـر مبنـاي آلارم‌های دريافت شده در سمت گيرنده انجام مي­ پذيرد. تصميم سوييچينگ هنگامي كه گره گيرنده در سـطح حامل­هاي مجازي مرتبه پايين كار كند بر مبناي آلارم‌های بخش مالتي پلکس کننده و آلارم‌های بخش تكـراركننده و آلارم‌های مسير مرتبه بالا و مسير مرتبه پايين اتخاذ می‌شود ولي هنگامي كه گره گيرنـده در سـطح حامل­ هاي مجازي مرتبه بالا كار كند نيازي به درنظرگرفتن آلارم‌های مسير مرتبه پايين نمي­باشـد.

شکل 2 حفاظت خطی SNCP یا UPSR

1-1-3 روش حفاظت خطی BLSR یا MS-SPRing

اين روش يكي ديگر از روش­های حفاظتي در آرايش حلقوي بوده و در استاندارد SONET بهBLSR  و در استاندارد SDH بهMS-SPRing معروف است. اين مكانيسم حفاظتي بر روي حلقه ­هاي با 2 تار فيبر نوري و يـا 4 تـار فيبـر نـوري قابل‌پیاده‌سازی اسـت كـه در حالـت حلقـه بـا 2 فيبـر نوري BLSR/MS-SPRing دو فيبره ناميده می‌شود و در حالت حلقه با 4 فيبـر نـوري BLSR/MS-SPRing 4 فيبره ناميده می‌شود. در حالتی که حلقه از دو فيبر نوري تشكيل شده باشد آرايـش حلقـوي شـبيه حلقـه SNCP بوده ولي با اين تفاوت كه نصف ظرفيت هر فيبر به ترافيك اصلي و نصف ديگر به‌منظور حفاظـت در نظـر گرفته می‌شود، بدين صورت ترافيك در هر دو جهت عقربه­هاي ساعت و خلاف جهت عقربه­هاي ساعت در هر دو فيبر ارسال مي­گردد. معادل ظرفيت اصلي در هر فيبر يك ظرفيت حفاظتي بر روي فيبر ديگر در نظر گرفته شده اسـت و درصورتی‌که ترافيك اصلي روي يك فيبر دچار مشكل شود عمل سـوييچينگ آن ظرفيـت بـر روي ظرفيـت رزرو شده حفاظتي در فيبر ديگر انجام می‌شود.

دقت نماييد كه در شكل 3 گره­هاي C و D اطلاعات را به‌صورت دوطرفه بر روي فيبـر مـابـين خود منتقل مي­نمايند. قسمت نقطه­ چين قسمتي از ظرفيت فيبر را نشان مي­دهد كه براي حفاظت در نظر گرفته شده است و در حقيقت هر فيبر نوري با يك قسمت بدون خط ­چين (نشان‌دهنده ظرفيـت اصـلي) و يك قسمت خط ­چين (نشان‌دهنده ظرفيت حفاظتي) نشان‌داده‌شده است. در حالت عادي بـراي ارسـال و دريافت اطلاعات از ظرفيت اصلي هر فيبر استفاده می‌شود.

شکل 3 روش حفاظت حلقوی BLSR/MS-SPRing دو فیبره

حال در نظر بگيريد كه گره D در حال ارسال اطلاعات به گره C مي­باشد و فيبر مابين A و B دچـار مشكل شود در اين صورت حالت عملكرد عادي و سوييچينگ حفاظتي مطابق شکل 4 خواهد بود. همان‌طور که در شکل مشاهده می­کنید، وقتی مشکلی در لینک بین A و B ایجاد می­شود، مکانیسم طوری عمل می­کند که تا جای ممکن از خرابی دور باشد؛ پس از اینکه دو گره A و B متوجه این مشکل شدند، هر دو ترافیک را روی مسیر خلاف جهت ترافیک ورودی­شان سوئیچ می­کنند تا ترافیک به مقصد برسد. این نکته را به‌خاطر داشته باشید که گره­های در مسیر هستند که سازوکارشان را تغییر می­دهند و ترافیک را سوئیچ می­کنند و تغییری در دو گره مبدأ و مقصد (که اینجا C و D هستند) ایجاد نمی­شود.

در مكانيسم حفاظتي BLSR/MS-SPRing 4 فیبره، دو فیبر اصلي يكي در جهت عقربه ­هاي ساعت و دو فیبر ديگر در خلاف جهـت عقربه­ هاي ساعت وجود دارند. به‌عبارت‌دیگر هر دو گره مجاور يكديگر اطلاعات را به‌صورت دوطرفه بـراي يكديگر ارسال مي­كنند و همچنين دو فيبر حفاظتي يكي در جهت عقربه­ هاي سـاعت و ديگـري در خـلاف جهت عقربه­ هاي ساعت وجود دارد. دو نوع سوييچينگ براي اين حلقه می­توان متصور بود: ترافيك مسير اصـلي بـر روي فيبر حفاظتي در همان جهت مسير اصلي سوئیچ شود و يا ترافيـك مسـير اصلي روي فيبر حفاظتي مسير در جهت عكس سوئیچ شـود.

حالتي را در نظر بگيريد كه گره D در حال ارسال اطلاعات براي گره C مي­باشد و فيبـر اصـلي بين گره A و گره B دچار مشكل می‌شود ولي فيبر نوري حفاظتي بـين دو گره A و B سـالم اسـت، در ايـن حالت فقط بين دو گره A و B به مسير حفاظتي سوئیچ می‌شود و ساير گره­ هاي شبكه در همان مسير فیبر اصلی به ارسال و دريافت اطلاعات ادامه مي­دهند. این نوع سوییچینگ به سوییچینگ SPAN در ساختار حفاظتی BLSR/MS-SPRing 4 فیبره معروف است. شکل 4 این نوع سوییچینگ را نشان می­دهد:

شکل 4 سوییچینگ حفاظتی SPAN در حلقه BLSR/MS-SPRing چهار فیبره

اكنون حالتي را در نظر بگيريد كه گره C و D در حال تبادل اطلاعات هستند و هر دو فيبر اصـلي و حفاظتي بين گره A و B دچار مشكل می‌شود. در ايـن حالـت در حلقه BLSR/MS-SPRing 4 فیبره ترافيك بر روي مسير طولاني ­تر در حلقه سوئیچ می‌شود كه به سوييچينگ Ring در این ساختار حفاظتی شناخته می­شود. شكل 5 اين نوع سوييچينگ حفاظتي را توضیح مي­دهد.

شکل 5 سوییچینگ حفاظتی Ring در حلقه BLSR/MS-SPRing 4 فیبره

تا به اینجا با اجزا، انواع توپولوژی، سازوکار هم‌زمان‌سازی و روش­های حفاظت در شبکه SDH آشنا شده­ایم. در ابتدا نیز ساختار فریم SDH به‌طورکلی معرفی شد. در اینجا قصد داریم تا به طور جزئی ­تری به بررسی فریم SDH پرداخته تا مقدمه ه­ای برای بحث انتهایی خرابی ­ها مربوط به شبکه SDH باشد.