informar a origem para que realize a comutação. Pelo canal de Proteção se pode transportar um tráfego de baixa prioridade que será cortado em caso de falha no canal de alta prioridade.
Figura 66 - Proteção 1+1.
Proteção 1 : N: Este modo segue a mesma filosofia da proteção 1:1, diferenciando-se na situação em que há um único canal reserva para "N" canais principais. Esta configuração também pode suportar tráfego de baixa prioridade.
Proteção M:N: Neste modelo são "M" canais reservas para "N" canais principais.
Figura 67 - Proteção 1:1. Arquitetura 1+1
Numa arquitetura 1+1, o sinal STM-N (canal principal) é transmitido simultaneamente nas duas seções de multiplexação, chamadas de seções: principal e reserva. Assim, na transmissão o sinal STM-N é permanentemente conectado (paralelado) nas seções principal e reserva.
Figura 68 - Proteção 1 : N.
A função MSP, na recepção, monitora as condições dos sinais STM-N recebidos das duas seções e seleciona o sinal apropriado realizando a comutação, quando necessário. Recomenda-se rotas fisicamente independentes.
A função MSP pode ser representada da seguinte forma: Transmissão Æ Paralelamento Recepção Æ Comutação
Figura 69 - Proteção M:N
Devido ao paralelamento permanente do canal principal, a arquitetura 1+1 não permite o envio de um canal de tráfego extra através da seção reserva. A figura 70 mostra a arquitetura 1 +1 representada em diagrama de blocos funcionais. Apresenta os modos de operação: unidirecional ou bidirecional, reversível ou não reversível.
Figura 70 - Diagrama em blocos da arquitetura 1+1. Arquitetura 1:n
Numa arquitetura 1:n a seção reserva é compartilhada por um número n de canais principais. Os valores de n permitidos vão de 1 a 14. Nos dois terminais (local e remoto) qualquer um dos canais STM-N principais ou um canal de tráfego extra (ou possivelmente um sinal de teste) pode ser paralelado para a seção reserva. As duas funções MSP monitoram e avaliam as condições dos sinais recebidos e realizam o paralelamento e comutação do sinal STM-N apropriado para a seção reserva.
Para arquiteturas 1 :n onde n=1, o controlador de comutação de proteção local deve ser capaz de colocar- se em um estado compatível com a arquitetura 1+1 para permitir a compatibilidade das duas arquiteturas.
A figura 71 mostra a arquitetura 1:n representada em diagrama de blocos funcionais. Esta arquitetura é opcional para sistemas operando com linhas físicas. Modos de Operação: unidirecional ou bidirecional, reversível.
Figura 71 - Diagrama em blocos da arquitetura 1 :n. (*) Necessária apenas para tráfego extra.
Modos de operação
A proteção da seção de multiplexação pode operar bidirecional ou unidirecionalmente e no modo reversível ou não reversível, dependendo do gerenciamento da rede.
Em operação bidirecional, o sinal é comutado para a seção reserva nas duas direções e a comutação de uma só direção não é permitida.
Figura 72 - Situação sem falha.
Em operação unidirecional, a comutação se completa quando o canal na direção com falha é comutado para a seção reserva. Figura 73 - Situação com falha.
No modo reversível de operação, o canal principal é comutado de volta para a seção principal correspondente quando a falha for eliminada. No modo não reversível, a comutação é mantida mesmo após a eliminação da falha da seção principal. Para arquiteturas 1 :n, somente o modo reversível é permitido.
Figura 74 - Situação sem falha.
Para sistemas rádio - síncronos, o modo de operação é idêntico podendo-se fazer uso de sistemas de proteção (N + m), com N canais de transmissão protegidos por m canais reserva.
Figura 75 - Situação com falha.
Os comutadores para sistemas rádio são do tipo "hitless", com faseamentos de feixes proporcionando comutação livre de erros. O comutador "hitless" é obrigatório para sistemas rádio operando abaixo de 10 GHz.
Comutação unidirecional Vantagens:
1. O esquema de implementação é muito simples e não requer nenhum tipo de protocolo. 2. O tempo de comutação é menor.
Comutação bidirecional Vantagens:
1. Um mesmo equipamento usa ambas direções depois de uma falha. Função MSP (proteção de seção de multiplexação)
A função MSP prove proteção para sinal STM-N contra falhas numa seção de multiplexação.
As funções MSP local e remota operam do mesmo modo, monitorando os sinais STM-N, avaliando o status do sistema (levando em consideração as prioridades das condições de falhas detectadas localmente e pedi- dos de comutação remotos e externos) e comutando o canal principal apropriado para a seção reserva. As duas funções MSP comunicam-se através de um protocolo orientado a bit definido para os bytes K1 e K2 do MSOH da seção reserva.
A função MSP recebe parâmetros de controle e pedidos externos de comutação da SEMF, envia-lhe indicadores de status do sistema e informação sobre eventos de APS.
Critérios de comutação Início
A APS pode se iniciar devido a condições de falha das seções principais e reserva. Estas condições SF
("Signal Fail - falha de sinal) e SD ("Signal Degrade" - degradação do sinal).
A comutação de proteção pode também ser iniciada por comandos externos recebidos da SEMF. Tempo
A comutação de proteção deverá ser completada dentro da 50 ms após a detecção de uma condição SF ou SD que inicie a comutação. Depois de completada a comutação, um "Protection Switch Event (PSE) deve ser reportado à SEMF.
Restabelecimento
No modo reversível de operação a seção principal deve ser restabelecida, ou seja, o sinal na seção reserva deve ser comutado de volta para a seção principal quando a falha for eliminada. O restabelecimento permite que outros canais principais em seções com falha ou um canal de tráfego extra utilizem a seção reserva. Para evitar operações freqüentes de comutação devido a uma falha intermitente (por exemplo, BER flutuante ao redor do limiar de SD), após uma seção ter sua falha eliminada, um período de tempo fixo deverá decorrer antes de ser feito o restabelecimento. Este período, denominado "Wait-To-Restore" (WTR), deve ser da ordem de 5 a 12 minutos e deve ser possível programá-lo. Caso seja detectada uma condição SF ou SD em uma outra seção principal, o estado WTR é interrompido, o restabelecimento é realizado imediatamente e tem início a operação de comutação.
A figura 76 apresenta o conceito de tempo de comutação e tempo de restabelecimento (WTR) de uma forma gráfica.
Figura 76 - Tempo de comutação e WTR (wait to restore). Protocolo da função MSP
As funções MSP, nas terminações de uma seção de multiplexação fazem pedidos e recebem confirmações de ações de comutação usando os bytes K1 e K2 do MSOH da seção reserva. O protocolo da comutação automática de proteção (APS) é o seguinte:
9 Byte K1:
o Transporta pedidos para ação de comutação. o Possui o número do canal a ser comutado.
9 Byte K2:
o Possui identificação da arquitetura 1+1 ou 1:N.
A designação dos bits para estes bytes e o protocolo orientado a bit são definidos a seguir: a) Byte K1
O byte K1 indica um pedido para ação de comutação de um determinado canal. Os bits 1 a 4 indicam o tipo de pedido, os quais podem ser:
1. Uma condição (SF ou SD) associada a uma seção. Uma condição pode ter prioridade alta ou baixa. Esta prioridade é fixada para cada canal.
2. Um estado (WTR, "do not revert” "no request”, "reverse requesf” da função MSP.
3. Um pedido externo ("lockout of protection", comutação forçada ou manual e exercício) vindo da SEMF. Os tipos de pedidos associados aos bits 1 a 4 do byte K1 são mostrados na tabela 7. Os bits 5 a 8 indicam o número do canal para o qual o pedido é emitido na tabela 8.
Tabela 7 - Pedido de comutação. (1) Os pedidos são selecionados a partir da tabela, dependendo das necessidades de ações de comutação. Em casos particulares, somente um subconjunto de pedidos pode ser necessário.
(2) Impede que qualquer canal (principal ou de tráfego extra) ocupe a seção reserva. O número do canal associado a este pedido é "0" (bits 5 a 8 do byte K1 ="000 0"). Portanto, o byte K1 deve ser "11110000".
(3) Algumas operadoras de rede podem usar esses códigos para outros fins. O receptor deve ser capaz de ignorar estes códigos.
(4) Pedido reverso: o terminal local recebe um pedido do terminal remoto através do byte K1, aceita este pedido e envia um pedido reverso para que ação semelhante seja realizada remotamente.
(5) Utilizado no modo de operação não reversível, indica que a comutação deve ser mantida, sem restabelecimento do tráfego para a seção reparada.
(6) Indica que nenhuma ação deve ser realizada.
Tabela 8 - Número do canal a ser comutado.
b) Byte K2
Os bits 1 a 5 indicam o estado do
paralelamente realizado pela função
MSP. Os bits 6 a 8 são reservados para uso posterior para implementação de comutação com deriva/insere. Os códigos "111" e "110" não serão disponíveis para tal uso visto que eles são usados para detecção de SIA e indicação de RDI da seção de multiplexação. Estes bits (6 a 8) serão transmitidos através do byte K2 de cada seção principal.
A figura 6.14 apresenta os bytes K1 e K2 e detalha os bits 6, 7 e 8 do byte K2, com as suas possíveis combinações e as respectivas funções dessas combinações.
Os bits 1 a 4 indicam o número de canal (o número do canal paralelado) e o bit 5 indica o tipo de arquitetura MSP:
"1" Æ Arquitetura 1: n "0" Æ Arquitetura 1+1
A tabela 9 mostra a indicação do canal paralelado dada pelo byte K2.
Tabela 9 - Número do canal paralelado. Comandos de comutação
Os comandos de comutação são listados abaixo em ordem decrescente de prioridade:
1. "Clear": Limpa todos os comandos listados abaixo.
2. "Lockout of Protection": Nega a todos os canais principais (e ao canal de tráfego extra) o acesso a seção reserva emitindo um pedido "lockout of
protection".
3. Comutação forçada #: Comuta o canal principal 0 para a seção reserva a menos que um comando de comutação de maior ou igual prioridade exista.
Figura 78 - Situação normal.
Para sistemas 1+1 não reversíveis a ocorrência de "comutação forçada - canal nulo", "comutação forçada - No Working Channel (K1 = 11100000) transfere o canal principal da seção reserva para a seção principal, a menos que um pedido de maior ou igual prioridade ocorra. Como comutação forçada tem prioridade maior que SF e SD em uma seção principal, este comando será executado desconsiderando a condição da seção principal.
Figura 79 - Situação em caso de operação.
4. Comutação manual #: Comuta o canal principal # para a seção reserva, emitindo um pedido de comutação manual para este canal, a menos que uma condição de falha exista em outras seções (incluindo a seção reserva) ou um comando de comutação de prioridade maior ou igual exista. Para sistemas 1+1 não reversíveis a ocorrência de "comutação manual - canal nulo (K1 =10000000) transfere o canal principal da seção reserva para a seção principal, a menos que um pedido de prioridade maior ou igual exista. Como comutação manual tem prioridade menor que SF ou SD numa seção principal, este comando será realizado somente se a seção principal não estiver na condição SF ou SD.
5. Exercício #: Analisa o protocolo para proteção de um canal a menos que a seção reserva esteja em uso. Emite um pedido "Exercise" para este canal e verifica a resposta no canal APS. A comutação não é realmente completada, isto é, o comutador permanece liberado quando um pedido "Exercise" é emitido ou recebido (e confirmado) através do byte K1. A funcionalidade "Exercise" pode não existir em todas as funções MSP.
Proteção de conexão de sub-rede (SNC/P)
A proteção de conexão de sub-rede inerente protege contra falhas na camada servidora. O processo de proteção e o processo de detecção de defeito são realizadas por duas camadas adjacentes. A camada
servidora realiza o processo de detecção de defeito e envia o estado para a camada de cliente por meio de um sinal denominado falha do sinal de servidor (SSF).
Figura 79 - Rede com path protection. A proteção de conexão de sub-rede não intrusiva protege contra falhas na camada superior e contra falhas e degradações nas camadas de cliente.
A proteção de conexão de sub-rede de ordem superior e inferior é um exemplo de proteção de camada de trajeto.
Figura 80 - Operação normal.
BSHR (Bi-directional Self Healing Ring)
É possível fazer proteção BSHR a 2 ou 4 fibras e são baseadas nos mecanismos de proteção de seção. O tráfego principal segue pelas duas direções do anel. A metade da capacidade do anel está reservada para a proteção que será utilizada para realocar o tráfego principal no caso de uma falha em uma parte do anel. Em anéis a 2 fibras a metade da capacidade de cada fibra é reservada para a proteção. Um anel STM-4 a 2 fibras tem capacidade de tráfego equivalente a 2 sinais STM-1 para cada fibra.
Figura 81 - Operação em caso de falha.
Em anéis a 4 fibras: um par é exclusivamente reservada para proteção. Um anel STM-4 a 4 fibras tem uma capacidade de tráfego equivalente a 4 sinais STM-1 por um par de fibras.
Existe também a possibilidade para anéis a 4 fibras de se fazer 2 x BSHR 2, onde se utiliza do princípio de anéis a 2 fibras para cada par.
BSHR 2F
A figura seguinte mostra o sistema de proteção BSHR 2, de um determinado tráfego entre os equipamentos A e D. Em caso de falha, ocorre uma comutação para a proteção, segundo o protocolo APS (bytes K1e K2). Figura 82 – Rede com BSHR 2F
Devido a utilização dos bytes K1 e K2, o número máximo de nós no anel corresponde a 16.
Em um BSHR 4, o mecanismo de proteção pode ser observado como na figura anterior. Entretanto, existem, agora, dois pares de fibras para cada direção. Isto eqüivale a dizer que em um sistema 622Mbps teremos 4 STM-1 para operação e 4 STM-1 para reserva, sendo que ambos estarão em placas diferentes. Este arranjo permite que o tráfego em proteção, quando de uma condição de falha, seja mantido na mesma direção ou altere sua direção.
BSHR 2x2 e 4F
Com o 2 x BSHR 2 (dual 2 fibre BSHR), é possível observar, pelas figuras abaixo, que traz vantagens em comparação ao BSHR 4.
Existe uma divisão em dois sub-anéis, porém, a capacidade é igual ao BSHR 4. Esta divisão possibilita que o tráfego seja realocado para a proteção no caso de falhas entre dois pontos diferentes do anel: desde que estejam em sub-anéis diferentes.
Também propõe uma facilidade de ampliação na rede (anel ou sub-anel), com custo reduzido.