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Restauración automática rápida

La restauración automática rápida ( FASTAR ) es un sistema automatizado de respuesta rápida desarrollado e implementado por American Telephone & Telegraph ( AT&T ) en 1992 para ...

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La restauración automática rápida ( FASTAR ) es un sistema automatizado de respuesta rápida desarrollado e implementado por American Telephone & Telegraph ( AT&T ) en 1992 para la restauración centralizada de su red de transporte digital. [ 1 ] FASTAR redirige automáticamente los circuitos a través de una capacidad de protección de reserva cuando se detecta una falla en un cable de fibra óptica , lo que aumenta la disponibilidad del servicio y reduce el impacto de las interrupciones en la red. De funcionamiento similar es la restauración en tiempo real (RTR), desarrollada e implementada por MCI y utilizada en la red de MCI para minimizar los efectos de un corte de fibra. [ 2 ]

Técnicas de restauración

Es una técnica de recuperación utilizada en redes informáticas y de telecomunicaciones, como las redes ópticas en malla , donde la ruta de respaldo (la ruta alternativa que toma el tráfico afectado tras una falla) y el canal de respaldo se calculan en tiempo real después de que ocurra una falla. Esta técnica se puede clasificar en dos grandes categorías: restauración centralizada y restauración distribuida. [ 3 ]

Técnicas de restauración centralizadas

Esta técnica utiliza un controlador central que tiene acceso a información completa, actualizada y precisa sobre la red, los recursos disponibles, los recursos utilizados, la topología física de la red , las demandas de servicio, etc. Cuando se detecta una falla en cualquier parte de la red mediante un esquema de detección, identificación y notificación de fallas, el controlador central calcula una nueva ruta alternativa alrededor de la falla basándose en la información de su base de datos sobre el estado actual de la red. Una vez calculada esta nueva ruta (ruta de respaldo), el controlador central envía comandos a todas las interconexiones digitales afectadas para que realicen las reconfiguraciones adecuadas en sus elementos de conmutación con el fin de implementar esta nueva ruta. Los sistemas de restauración FASTAR y RTR son ejemplos de sistemas que utilizan esta técnica de restauración. [ 3 ]

Técnicas de restauración distribuida

En esta técnica de restauración, no se utiliza un controlador central, por lo que no se necesita una base de datos actualizada del estado de la red. En este esquema, todos los nodos de la red utilizan controladores locales que solo disponen de información local sobre cómo un nodo en particular está conectado a sus nodos vecinos, la capacidad disponible y de reserva en los enlaces utilizados para conectarse con los vecinos, y el estado de sus elementos de conmutación. Cuando se produce un fallo en cualquier parte de la red, los controladores locales se encargan del cálculo y el redireccionamiento del tráfico afectado. Un ejemplo de un enfoque que utiliza esta técnica son las Redes Autorreparables (SHN). [ 3 ]

Evolución de la arquitectura de recuperación

A medida que las redes de transporte evolucionaron gradualmente desde redes de malla basadas en sistemas de interconexión digital (DCS), a redes de anillo SONET , y a redes de malla ópticas a lo largo de los años, también lo hizo la arquitectura de recuperación utilizada en ellas. Las arquitecturas de recuperación utilizadas para las diferentes redes de transporte son: restauración de instalaciones DS3 en redes de malla basadas en DCS, protección de anillo basada en multiplexores de inserción/extracción (ADM) en redes de anillo SONET, y finalmente protección y restauración mixta basada en interconexión óptica (OXC) en redes de malla ópticas [ 4 ].

Restauración de malla basada en DCS

La primera arquitectura de restauración utilizada en la década de 1980 fue la restauración de malla basada en DCS de las instalaciones DS3. Esta arquitectura empleaba una técnica de restauración centralizada: cada evento de restauración se coordinaba desde el centro de operaciones de red (NOC). Esta arquitectura se basa en rutas y depende de fallos, y se utiliza tras la ocurrencia de un fallo para su detección y aislamiento. Si bien es eficiente en términos de capacidad gracias al uso de la liberación de stubs, presenta un tiempo de recuperación ante fallos lento (el tiempo necesario para restablecer la continuidad del tráfico tras un fallo mediante el redireccionamiento de las señales en diversas instalaciones), del orden de minutos. [ 4 ]

Protección de anillo basada en ADM

Esta arquitectura se implementó en la década de 1990 con la introducción de las redes SONET/SDH y empleó la técnica de protección distribuida. Utiliza protección basada en ruta ( UPSR ) o en tramo ( BLSR ), y su ruta de recuperación se precalcula antes de que ocurra una falla. La protección de anillo basada en ADM es ineficiente en términos de capacidad, a diferencia de la restauración de malla basada en DCS, pero tiene un tiempo de recuperación más rápido (50  ms). [ 4 ]

Protección de redes de malla óptica basada en OXC

Esta arquitectura de recuperación se utiliza en la protección de redes de malla ópticas, introducida a principios de la década de 2000. Esta arquitectura de protección tiene un tiempo de recuperación de entre decenas y cientos de milisegundos, lo que supone una mejora significativa con respecto al tiempo de recuperación que ofrece la restauración de malla basada en DCS. Sin embargo, a diferencia de esta última, su ruta de recuperación está predeterminada y preconfigurada. Esta arquitectura también presenta la eficiencia de capacidad observada en la arquitectura de restauración de malla anterior (basada en DCS). [ 4 ]

Arquitectura FASTAR

FASTAR utiliza una arquitectura de restauración de malla basada en DCS. Esta arquitectura consta de equipos nodales, un equipo de control central y una red de comunicación de datos que interconecta los nodos con el controlador central. La figura de la derecha explica la arquitectura de FASTAR y cómo interactúan sus diferentes componentes.

Arquitectura de FASTAR

Equipos centrales

El procesador central denominado Diseño Integrado de Restauración y Aprovisionamiento (RAPID), ubicado en el NOC [ 5 ], es responsable de recibir y analizar los informes de alarma generados en caso de una falla de fibra. También gestiona el cálculo de rutas alternativas (de respaldo), el redireccionamiento del tráfico afectado desde la ruta principal a la ruta de respaldo ya calculada, las pruebas de garantía de ruta y permite la reversión del tráfico a la ruta original una vez reparada la falla. [ 6 ] El RAPID mantiene información actualizada sobre el estado de la red y la capacidad de reserva disponible. [ 7 ] El sistema de Acceso y Visualización Central (CADS) proporciona una interfaz de trabajo para el RAPID y otros sistemas de gestión de restauración relacionados.

El Sistema de Administración y Mantenimiento de Tráfico (TMAS) permite a RAPID realizar y controlar el proceso de bloqueo del interruptor de protección en los canales de protección que se utilizan para la restauración, mediante el envío de comandos al Equipo de Terminación de Línea (LTE).

Equipo nodal

Los controladores de red de restauración (RNC) están ubicados en cada oficina central (CO) en la red de fibra óptica. [ 5 ] Las alarmas generadas por los sistemas de acceso digital y de interconexión (DACS) afectados o desde LTE se envían al RNC, donde se procesan para determinar si la alarma es resultado de un transitorio, se correlacionan y finalmente se envían al RAPID a través de la red de comunicación de datos.

El LTE, que puede ser un sistema de transmisión digital FT Serie G o un multiplexor de inserción/extracción (ADM), informa al RNC de cualquier fallo de fibra entre los LTE y también proporciona a RAPID acceso inmediato a los canales de respaldo para el redireccionamiento del tráfico o las pruebas de garantía de ruta.

El equipo de prueba de restauración (RTE) proporciona a RAPID los medios para realizar pruebas de continuidad utilizadas en la garantía de trayectoria.

El DACS es responsable de informar al RNC sobre fallas de fibra y fallas de nodo que ocurren dentro de la oficina. [ 6 ] Además, el DACS permite la restauración automática al proporcionar acceso al procesador central para realizar interconexiones de forma remota en el nivel DS-3 .

red de comunicación de datos

La red de comunicación de datos se utiliza para conectar los equipos nodales con el controlador central. Para garantizar la disponibilidad necesaria de esta red, se emplea redundancia total mediante dos redes completamente independientes, una terrestre y otra satelital. En caso de una interrupción importante del servicio, una de estas redes puede soportar la carga de comunicación en ausencia de la otra.

Restauración mediante FASTAR

Red de transporte DS3 de 17 nodos con tráfico del nodo A al nodo Q antes de la falla.
El tráfico del nodo A al nodo Q a través de C, F, K y L es redirigido por FASTAR a través de los nodos: C, D y E.

FASTAR opera a nivel DS-3; no restaura demandas individuales más pequeñas. [ 8 ] FASTAR restaura del 90 al 95 por ciento de la demanda DS-3 afectada en dos o tres minutos. [ 9 ] Cuando ocurre un corte de fibra óptica entre la salida de un equipo DACS y la entrada de otro, cada RNC recopila alarmas de los LTE afectados. El RNC registra estas alarmas y las envía a RAPID. RAPID determina la cantidad de capacidad de reserva disponible después de esta falla, identifica las demandas DS-3 afectadas, encuentra la ruta de restauración para cada tráfico afectado en orden secuencial de prioridad y envía un comando a los DACS apropiados para implementar el redireccionamiento, estableciendo así una restauración.

En la figura de la derecha, existe una ruta entre el nodo A y el nodo Q a través de los nodos C, F, K y L. En caso de fallo del cable de fibra óptica entre los nodos F y K, el LTE (FT Serie G o ADM) de estas dos oficinas detecta el fallo y envía informes de alarma a sus respectivos RNC. Ambos RNC gestionan la alarma y envían estos informes a RAPID, ubicado en el NOC. RAPID inicia una ventana de tiempo para garantizar que se generen todas las alarmas relacionadas desde los RNC de los nodos afectados y el RNC de cualquier otra oficina cuyo tráfico utilice el cable de fibra óptica averiado de F a K. Cuando expira esta ventana, RAPID calcula la ruta para establecer una nueva ruta de respaldo para el tráfico entre el nodo A y el nodo Q. Para ello, crea una nueva ruta a través de C, F, G, J, K y L. Este cálculo de ruta también se realiza secuencialmente, en orden de prioridad, para todo el tráfico entre cualquier par de nodos de la red que utilicen el mismo cable de fibra óptica averiado. Una vez calculada la ruta de respaldo para todo el tráfico que pasa por los nodos F y K, RAPID garantiza la continuidad o conectividad a lo largo de las rutas de respaldo establecidas enviando un comando a los RNC ubicados en A y Q, los cuales a su vez utilizan la señal de prueba generada por su respectivo RTE para verificar la continuidad del enlace. Cuando se verifica la conectividad de esta ruta de respaldo, el tráfico entre los nodos A y Q se transfiere a esta ruta de respaldo ordenando a los DACS III que realicen las interconexiones adecuadas. RAPID realiza una prueba de verificación de servicio para comprobar que la transferencia de servicio fue exitosa. Si esta prueba devuelve un resultado positivo, la transferencia de servicio fue exitosa; de lo contrario, la transferencia de servicio no fue exitosa y debe repetirse. Este proceso de transferencia de servicio o tráfico se realiza para todo el tráfico que pasa por el cable de fibra óptica afectado F–K. [ 8 ] FASTAR restaura la mayor cantidad de demanda de tráfico afectada que permita la capacidad de protección disponible.

Restauración de redes con SRLG mediante FASTAR

Los grupos de enlaces de riesgo compartido (SRLG) se refieren a situaciones en las que los enlaces que conectan dos nodos u oficinas distintos en una red comparten un conducto común. En esta configuración, los enlaces del grupo comparten un riesgo: si un enlace falla, otros enlaces del grupo también podrían fallar. La mayoría de las redes en uso actualmente utilizan SRLG, ya que, en la mayoría de los casos, el único acceso a un edificio o a través de un puente se realiza mediante un único conducto. Para restablecer el tráfico en un enlace entre dos oficinas o nodos que comparten el mismo SRLG con otros enlaces en caso de que se corte el conducto, al menos una de estas dos oficinas debe ser compatible con FASTAR. [ 10 ]

Una interrupción en SRLG1 se podría restaurar usando FASTAR si FASTAR estuviera implementado en la oficina A o B, pero B y C aún no cumplían con FASTAR. Sin embargo, ante una falla en SRLG2, el tráfico DS-3 en el enlace 3 se restauraría mediante FASTAR a través de una ruta de respaldo recalculada, mientras que el tráfico DS-3 en el enlace 2 no se restauraría, ya que FASTAR no está implementado en la oficina B ni en la C. Para restaurar los tres enlaces en caso de falla de ambos SRLG, FASTAR se implementa en las oficinas A y C. Una falla en SRLG1 haría que FASTAR redirigiera automáticamente el tráfico en los enlaces 1 y 3 a través de dos rutas de respaldo recalculadas. Además, si en otro momento se detecta una falla en SRLG2, se informa a RAPID y el tráfico a través de los enlaces 2 y 3 se redirige a través de una nueva ruta de respaldo. [ 10 ]

Gestión de redes FASTAR

Descripción general del proceso y las comunicaciones del RNC-EMS

La gestión de red FASTAR se utiliza para integrar y analizar los diferentes datos y alarmas proporcionados por los diversos elementos del sistema que conforman la arquitectura FASTAR para su visualización centralizada, y para solucionar y aislar problemas mediante el análisis de gestión de fallos , de modo que se puedan tomar medidas correctivas. La gestión de red FASTAR se desarrolla en tres niveles. [ 10 ]

  1. El primer nivel (el más bajo) consta de todos los elementos que constituyen la arquitectura FASTAR y todos los enlaces de interconexión entre ellos.
  2. El segundo nivel consta de Sistemas de Gestión de Elementos (EMS), que son sistemas operativos (SO) computarizados utilizados para gestionar los elementos del primer nivel. Los diferentes EMS se denominan colectivamente Sistemas de Gestión de Elementos FASTAR (FASTEMS). Los dos FASTEMS principales son los Sistemas de Gestión de Elementos DACS (DEMS) y los Sistemas de Gestión de Elementos RNC (RNC-EMS). El DEMS está diseñado para ayudar al NOC con la gestión de los DACS. En caso de un cambio en el estado de la red debido a una falla de fibra, RAPID reenvía este cambio de estado al DEMS, lo que activa el aislamiento del problema. El RNC-EMS supervisa los RNC directamente a través de la red de comunicación de datos e indirectamente supervisa el RTE, LTE y DASC III, y sus enlaces al RNC, a través de agentes que residen en el RNC. Consta de dos componentes: el gestor y el agente. El demonio de software del gestor (NMd) se ejecuta en la máquina del RNC-EMS y es responsable de sondear los RNC. Cada RNC se consulta dos veces, una vez a través de cada red de comunicación de datos. El demonio del software agente (NAd) se ejecuta en cada RNC como parte del software de aplicación . Accede al registro de la aplicación RNC para responder a las consultas del administrador y tiene la capacidad de enviar alarmas autónomas al administrador.
  3. El tercer nivel (el más alto) comprende únicamente la estación de trabajo CADS y proporciona acceso centralizado al administrador de red a través de los dos niveles inferiores.

Véase también

Referencias

  1. ↑ "Hitos en la historia de la red de AT&T" . Archivado del original el 7 de enero de 2007. Consultado el 23 de noviembre de 2013 .
  2. ↑ Restauración en tiempo real
  3. 1 2 3 Enrutamiento de rutas en redes ópticas de malla", por Eric Bouillet, Georgios Ellinas, Jean-Francois Labourdette y Ramu Ramamurthy
  4. 1 2 3 4 ""Restauración de malla compartida en redes ópticas", por Jean-Francois Labourdette (PDF) . Archivado del original (PDF) el 10 de septiembre de 2006. Consultado el 27 de noviembre de 2013 .
  5. 1 2 Redes de transporte de próxima generación: planos de datos, gestión y control por Manohar, NE; Steven SG; Lakshmi GR; Wayne DG
  6. 1 2 Chao, CW; Dollard, PM; Weythman, JE; Nguyen, LT; Eslambolchi, H., "FASTAR: un sistema robusto para la restauración rápida de DS3", Conferencia Global de Telecomunicaciones, 1991. GLOBECOM '91. 'Cuenta regresiva para el nuevo milenio. Presentando un minitema sobre: ​​Servicios de comunicaciones personales, vol., n.°, págs. 1396, 1400 vol. 2, 2-5 de diciembre de 1991
  7. ↑ Telecomunicaciones por fibra óptica IV-B: Sistemas y deficiencias por Ivan Kaminow, Tingye Li
  8. 1 2 Optimización de la capacidad de restauración en la red de AT&T por Cwilich S., Deng M., Houck DJ, Lynch DF, Ken, A., Yan, D.
  9. ↑ "AT&T Mejores Prácticas - Descripción general de la continuidad de la red" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 4 de marzo de 2016. Consultado el 23 de noviembre de 2013 .
  10. 1 2 3 operaciones en la red de transporte real de AT&T por Bums HS, Chao CW, Dollard PM, Mallon RE, Eslambolchi H., Wolfmeyer PA

Lecturas adicionales

  • Jean-Philippe Vasseur; Mario Pickavet; Piet Demeester (3 de agosto de 2004). Recuperación de redes: protección y restauración de redes ópticas, SONET-SDH, IP y MPLS . Elsevier. ISBN 9780127150512.
  • Krishna M. Sivalingam; Suresh Subramaniam (16 de enero de 2006). Tecnologías emergentes de redes ópticas: arquitecturas, protocolos y rendimiento . Springer. ISBN 9780387225845.
  • Ramesh Bhandari (1999). Redes resilientes: algoritmos para enrutamiento diverso . Springer. ISBN 9780792383819.