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Redes SDH: Proteção

 

Vários mecanismos ou procedimentos de proteção podem ser aplicados a rede SDH para garantir alta disponibilidade e segurança para os serviços a serem fornecidos. Os procedimentos e mecanismos mais importantes são apresentados a seguir.

 

Rede Física

 

Dentre as topologias de rede apresentadas, a configuração em anel é a mais usada para fornecer a proteção da rede física. Os projetos dessas redes devem considerar sempre a implantação de redes ópticas ou de enlaces de rádios que utilizem caminhos físicos distintos para evitar que uma única falha simples possa interromper o serviço oferecido pela rede SDH.

 

Esse procedimento deve aplicar-se tanto à rede a ser implantada externamente aos sites, sejam eles da rede de serviços ou dos seus Clientes, como nos acessos a esses sites. A figura a seguir ilustra estes procedimentos.

 

 

Equipamentos

 

O padrão SDH possui mecanismos de proteção já definidos para as interfaces de tributários, principalmente aquelas com taxas de bits a partir de 155 Mbit/s (STM-1). Nesses casos são instaladas 2 placas de tributários nos equipamentos (principal e reserva) e são usados bytes do próprio frame SDH para decidir como redirecionar o sinal do tributário (principal -> reserva) em caso de falha.

 

Para o caso das interfaces elétricas com taxas de 2 Mbit/s até 155 Mbit/s, os equipamentos possuem mecanismos de proteção onde podem ser adicionadas placas na proporção 1 reserva para n ativas, onde em caso de falha de uma das n placas ativas, a placa reserva é ativada automaticamente, sem interrupção dos serviços fornecidos.

 

Adicionalmente, muitos equipamentos já fornecem proteção do tipo 1+1 para as placas de Matriz de Conexão Cruzada para os equipamentos de rede.

 

Proteção Lógica

 

A proteção lógica da Rede SDH atende a recomendação ITU-T G.841 - Types  and  Characteristics  Of  SDH Network Protection  Architectures. Esta recomendação trata principalmente de 2 tipos de arquiteturas de proteção (redundância):

  • SNCP (Subnetwork Connection Protection), que usa segmentos de rede entre os equipamentos com 2 fibras ópticas;
  • MS SP Ring  (Multiplex Section - Shared Protection Ring),  que usa segmentos de rede entre os equipamentos que podem ter 2 ou 4 fibras ópticas.

A proteção SNCP utiliza o conceito de subrede (subnetwork connection) para efetuar o chaveamento do tráfego a ser protegido, conforme ilustra a figura.

 

Configura-se entre 2 equipamentos distintos, NE 1 e NE 4, um caminho principal (main subnetwork connection) e um caminho de proteção (protection subnetwork connection), sendo que esses caminhos podem ser compostos por múltiplos nós de rede (NEs 2 e 3 no caminho principal e NEs 5 e 6 no caminho de proteção).

 

No NE 1 todo o tráfego é enviado tanto pelo caminho principal como pelo caminho reserva. No NE 4 o tráfego do caminho principal é preferencialmente recebido. Em caso de falha ou degradação do tráfego no caminho principal, decorrente da rede óptica ou de algum equipamento, a preferência no recebimento do tráfego passa a ser do caminho reserva. Essa comutação ocorre de forma automática em tempo menor que 50 ms por iniciativa do NE 4, envolvido no recebimento do tráfego, sem qualquer intervenção do sistema de Gerência de Rede.

 

Este sistema de proteção tem ainda as seguintes características:

  • Todo tráfego protegido entre 2 equipamentos distintos utiliza banda nas 2 subredes (caminhos principal e reserva);
  • As subredes (caminhos principal e reserva) podem ser compostas por segmentos de fibra óptica ou rádio;
  • Este tipo de proteção pode ser configurado em anéis compostos por segmentos formados por equipamentos de fabricantes diversos, situação que pode ocorrer quando o anel é configurado com segmentos de rede de prestadores de serviços distintos;
  • Este tipo de proteção pode ser configurado em anéis compostos por segmentos de diferentes capacidades (STM-1, STM-4, STM-16), situação que pode ocorrer quando um anel de capacidade menor é formado contendo um segmento ancorado noutro segmento de um anel de capacidade maior.

A proteção MS SP ring utiliza o conceito de proteção de linha ou segmento, entre 2 equipamentos consecutivos, para efetuar o chaveamento do tráfego a ser protegido, conforme ilustra a figura.

 

A capacidade de tráfego no anel é configurada de forma que 50% da banda disponível seja reservada para operação normal (linha de principal) e 50% seja reservada para proteção (linha de proteção).

 

Configura-se entre 2 equipamentos distintos, NE 1 e NE 4, o caminho através da linha principal (passando pelos NEs 2 e 3) usando a banda para operação normal. Todo o chaveamento do tráfego é feito através de informações existentes no overhead do frame SDH. Quando um equipamento (NE 2, por exemplo) detecta uma falha em qualquer uma de suas interfaces de linha voltada para outro NE (agregado voltado para o NE 3, por exemplo) decorrente de falha de rede óptica ou de equipamento, esta informação é enviada aos outros equipamentos. O tráfego entre os NEs 2 e 3, que foi interrompido, é então chaveado para a linha de proteção no NE 2, que detectou a falha, e conduzido para o NE 3 usando a banda de proteção. No NE 3 o tráfego que chega pela linha de proteção é então chaveado para a linha principal novamente, restabelecendo o tráfego para o NE de destino (NE 4).

 

Este sistema de proteção tem ainda as seguintes características:

  • Todo tráfego entre 2 NEs distintos a ser protegido utiliza banda da linha principal apenas, em operação normal, e banda da linha de proteção apenas em caso de falha;
  • O anel, como um todo, só pode ser composto por segmentos de fibra óptica;
  • Este tipo de proteção não pode ser configurado em anéis compostos por segmentos formados por equipamentos de fabricantes diversos, situação que pode ocorrer quando o anel é configurado com segmentos de rede de prestadores de serviços distintos;
  • Este tipo de proteção não pode ser configurado em anéis compostos por segmentos de diferentes capacidades (STM-1, STM-4, STM-16), situação que pode ocorrer quando um anel de capacidade menor é formado contendo um segmento ancorado noutro segmento de um anel de capacidade maior.

Os 2 tipos de proteção aplicam-se principalmente a topologia de rede em anel. Como já foi mencionado anteriormente, eventualmente podem ser aplicados a segmentos de rede onde, embora a topologia da rede física apresente restrições para ser implantada em anel, de forma temporária ou permanente, tenha sido usada a estratégia de implementar esses tipos de proteção para prevenir eventuais falhas de equipamentos.

 

Topologias Típicas

 

De forma geral as redes dos prestadores de serviços são implantadas usando todos os tipos de mecanismos de proteção apresentados acima. A implantação dessas redes sempre parte da escolha de uma filosofia geral de proteção que aplica-se a rede física, a rede lógica e aos serviços fornecidos.

 

Em geral, até os procedimentos de proteção para os tributários adotam práticas distintas dependentes do porte dos Clientes.

 

A figura a seguir apresenta uma rede típica de um prestador de serviços de telecomunicações.

 

 

Esta configuração com um anel principal, chamando de núcleo ou backbone, e diversos anéis secundários, ou regionais, aplica-se tanto as grandes metrópoles, onde tanto o tráfego interno como o tráfego para outras localidades é muito intenso, como também para redes de longa distância, onde o backbone liga duas localidades de maior porte, e os anéis secundários atendem regiões ou localidades de menor porte.