Protección de ruta

La protección de ruta en telecomunicaciones es un esquema de protección de extremo a extremo utilizado en circuitos orientados a conexión en diferentes arquitecturas de red para proteger contra fallas inevitables en la red de los proveedores de servicios que podrían afectar los servicios ofrecidos a los clientes finales. Cualquier falla que ocurra en cualquier punto a lo largo de la ruta de un circuito hará que los nodos finales muevan/selijan el tráfico hacia/desde una nueva ruta. Encontrar rutas con protección, especialmente en redes ópticas elásticas, se consideró un problema difícil, pero se propuso un algoritmo eficiente y óptimo. ^[1]

Otras técnicas para proteger las redes de telecomunicaciones contra fallos son: Protección de canal, Protección de enlace , Protección de segmento y Protección de ciclo P.

En la topología de redes basadas en anillo , donde la configuración consiste en formar un bucle cerrado entre los multiplexores Add Drop , básicamente hay un esquema de protección de anillo relacionado con la ruta disponible en la arquitectura de anillo unidireccional de ruta conmutada ^[2] . En las redes SDH , el equivalente de UPSR es la protección de conexión de subred (SNCP). Tenga en cuenta que SNCP no supone una topología de anillo y también se puede utilizar en topologías de malla.

En UPSR, los datos se transmiten en ambas direcciones, en el sentido horario y antihorario, en el ADM de origen . Luego, en el destino, se comparan ambas señales y se selecciona la mejor de las dos. Si se produce una falla, el destino solo necesita cambiar a la ruta no afectada.

Los circuitos en redes de malla óptica pueden estar desprotegidos, protegidos ante un único fallo y protegidos ante múltiples fallos. Los conmutadores ópticos de los extremos de los circuitos protegidos se encargan de detectar el fallo, en algunos casos solicitando interconexiones digitales o interconexiones ópticas en dispositivos intermedios, y conmutando el tráfico hacia/desde la ruta de respaldo. Cuando se calculan las rutas principal y de respaldo, es importante que sean al menos diversas en cuanto a enlaces, de modo que una única falla de enlace no afecte a ambos al mismo tiempo. También pueden ser diversas en cuanto a nodos, lo que ofrece más protección en caso de que se produzca una falla en un nodo; dependiendo de la red, a veces no se puede aprovisionar la ruta principal y de respaldo para que sean diversas en cuanto a nodos en los bordes, entrada y salida, nodo.

Hay dos tipos de protección de ruta en redes de malla óptica: ^[3] Protección de ruta de respaldo dedicada y protección de ruta de respaldo compartida

En DBPP, tanto la ruta principal como la de respaldo transportan el tráfico de extremo a extremo, luego es el receptor quien decide cuál de los dos tráficos entrantes va a elegir; este es exactamente el mismo concepto que en Ring Based Path Protection. Dado que las ópticas a lo largo de ambas rutas ya están activas, DBPP es el esquema de protección más rápido disponible, generalmente en el orden de unas pocas decenas de milisegundos, porque no hay señalización involucrada entre los nodos de entrada y salida, por lo que solo se necesita que el nodo de salida detecte la falla y cambie el tráfico a la ruta no afectada. Al ser el esquema de protección más rápido, también es el más costoso; normalmente utiliza más del doble de la capacidad aprovisionada para la ruta principal porque la ruta de respaldo suele ser más larga debido a la regla general de diversidad de enlaces y/o nodos. ^[4]

El concepto detrás de este esquema de protección es compartir un canal de respaldo entre diferentes rutas primarias, diversas en cuanto a enlaces/nodos. En otras palabras, un canal de respaldo puede usarse para proteger varias rutas primarias, como se muestra en la figura a continuación, donde el enlace entre S y T se usa para proteger tanto las rutas primarias AB como CD. En condiciones normales de funcionamiento, suponiendo que no haya fallas en la red, el tráfico se transporta solo en las rutas primarias; la ruta de respaldo compartida solo se usa cuando hay una falla en una de esas rutas primarias. ^[5]

Existen dos enfoques para aprovisionar o reservar canales de backup. En primer lugar, existe la asignación dependiente de fallos o el enfoque también conocido como restauración , en el que la ruta de backup se calcula en tiempo real después de que se produce el fallo. Esta técnica se encuentra en las primeras versiones de las redes Mesh. Sin embargo, en la red Mesh óptica actual se puede utilizar como una técnica de reaprovisionamiento para ayudar a recuperarse de un segundo fallo cuando los recursos de backup ya están en uso. La desventaja de la restauración como técnica de protección es que el tiempo de recuperación no es lo suficientemente rápido. ^[5]

El segundo enfoque consiste en calcular una ruta de respaldo predefinida antes de que se produzca el fallo. Se dice que este enfoque es independiente del fallo y requiere menos tiempo de procesamiento para recuperarse en comparación con el enfoque dependiente del fallo. En este caso, la ruta de respaldo se calcula junto con la ruta principal en el momento del aprovisionamiento. Aunque se calcula la ruta de respaldo, no se asigna a un circuito específico antes de que se produzca un fallo; las solicitudes de conexión cruzada se inician después del hecho por orden de llegada. Dado que este enfoque solo puede proteger de un único fallo a la vez, si falla una segunda ruta principal y al menos una parte de su ruta de respaldo ya está en uso, esta ruta no podrá recuperarse a menos que se implemente una técnica de restauración para tales casos. ^[5]

Ambos enfoques tienen una desventaja general: si se da el caso de que se produzca una falla en un enlace con varias rutas que lo atraviesan, cada ruta de ese enlace se recuperará individualmente. Esto implica que el tiempo total que tardará la última ruta de ese enlace en volver a estar en servicio a través de la ruta secundaria será la suma de todos los demás tiempos de recuperación anteriores más el suyo propio. Esto podría afectar el SLA (Acuerdo de nivel de servicio) comprometido con el cliente. ^[5]

La arquitectura de conmutación de etiquetas multiprotocolo (MPLS) ^{[6] [7]} se describe en el RFC-3031. Es una tecnología de red basada en paquetes que proporciona un marco para la recuperación a través de la creación de rutas punto a punto llamadas rutas conmutadas por etiquetas (LSP). La creación de estas LSP se realiza entre un enrutador de conmutación de etiquetas (LSR) de cabecera y un enrutador de cola . En el primer caso, el enrutador de cabecera es el enrutador de entrada o de ingreso . En el segundo caso, el enrutador de cola representa el enrutador de salida o de egreso en la ruta. Existen algunas técnicas de protección para MPLS ^[8] muy similares en el concepto general a las de las redes de malla óptica , como la protección de enlaces (por ejemplo, la protección local MPLS ) y la protección de rutas. Los esquemas de protección de rutas para MPLS son los siguientes:

Este esquema de protección es similar en cierto sentido a los esquemas de protección de ruta basada en anillo y de protección de ruta de respaldo dedicada (DBPP) descritos anteriormente. Aquí, el mismo tráfico se transmite a través de dos LSP disjuntos entre enlaces y/o nodos : primario y de respaldo. La transmisión la realiza el LSR de cabecera. El LSR de cola recibe y compara ambos tráficos; cuando ocurre una falla, la detecta y cambia el tráfico al LSP secundario. Al igual que con DBPP en la red de malla óptica , no hay señalización involucrada en este esquema de protección. Esta técnica es la más simple y rápida de todas, pero como reserva y transmite paquetes en ambos LSP, quita ancho de banda que podría ser compartido y utilizado por otros LSP.

En este esquema de protección, se calculan y configuran un LSP primario y uno de respaldo en el momento de la provisión antes de que se produzcan fallas. El LSP de respaldo no necesariamente necesita tener la misma restricción en términos de ancho de banda que el primario; es posible reservar menos ancho de banda en el LSP de respaldo y no incurrir en pérdida de paquetes cuando está en uso. Esto se debe a que el ancho de banda del enlace se comparte entre los diferentes LSP y esa es la razón por la que no se prefiere el esquema de protección explicado anteriormente. También es cierto que el LSP de respaldo no necesariamente transporta tráfico a menos que falle el LSP primario. Cuando esto ocurre, se envía una señal de indicación de falla (FIS) de vuelta al LSR de cabecera que cambiará inmediatamente el tráfico al LSP de respaldo. El inconveniente de este esquema de protección es que cuanto más largos sean los LSP, más largo será el tiempo de recuperación debido al tiempo de viaje de la notificación FIS.

• SONET
• Multiplexor de adición y eliminación (ADM)
• Redes de malla óptica
• Problema del camino más corto
• Ruta más corta K
• Protección de enlaces
• Protección de segmentos
• Grupo de recursos de riesgo compartido
• MPLS
• Acuerdo de nivel de servicio

• Descripción general de las redes DWDM
• "Enrutamiento de rutas en redes ópticas en malla", por Eric Bouillet, Georgios Ellinas, Jean-Francois Labourdette y Ramu Ramamurthy [1], [2], [3]
• "Recuperación de red: protección y restauración de redes ópticas, SONET-SDH, IP y MPLS", por Jean-Philippe Vasseur, Mario Pickavet y Piet Demeester, 2004 [4]
• "Tecnologías Gmpls: sistemas y redes troncales de banda ancha" por Naoaki Yamanaka, Kohei Shiomoto y EIJI AUTOR OKI [5]
• Jean-Philippe Vasseur, Mario Pickavet y Piet Demeester. Recuperación, protección y restauración de redes ópticas, SONET-SDH, IP y MPLS. Morgan Kaufmann Publishers, 2004.
• Abordar la transparencia en redes de malla DWDM con capacidad de supervivencia por Sid Chaudhuri, Eric Bouillet y Georgios Ellinas ^{[ enlace muerto permanente ‍ ]}
• Protección de ruta compartida en redes de malla DWDM
• Protección de múltiples rutas de redes ópticas troncales DWDM
• RFC-3031
• G.841