U NIVERSIDAD M AYOR G. Vásquez Y. Diciembre 2011 CONMUTACIÓN DE PROTECCIÓN GENÉRICA DE RED DE...

UNIVERSIDAD

MAYOR

1G. Vásquez Y.

Diciembre 2011

CONMUTACIÓN DE PROTECCIÓN GENÉRICA DE RED DE TRANSPORTE

CONMUTACIÓN DE PROTECCIÓN GENÉRICA DE RED DE TRANSPORTE

Asignatura: Seguridad en Redes de TelecomunicacionesCarrera: Ingeniería Civil Electrónica

G. Vásquez Y. Seguridad en redes de telecomunicaciones. Ingeniería Civil Electrónica – 2011 2

Conmutación de Protección Genérica de Red de Transporte

· Resumen· Objetivos· Temario


Resumen

· En esta Presentación se describe los modelos funcionales genéricos, las características y los procesos asociados con diversos métodos de protección lineal para redes de capa orientadas a conexión. Se explica los conceptos fundamentales de protección lineal de camino y de

subred, y la terminología asociada, Se describe los principios de funcionamiento de las principales arquitecturas de

protección genérica de red: 1+1, 1:n, m:n y (1:1)n. Se identifica las funciones que realizan los componentes de protección en

distintas arquitecturas de protección y diversos esquemas de supervisión y conmutación de protección. El marco descrito es aplicable, por ejemplo, a redes ópticas de transporte (OTN),

redes de jerarquía digital síncrona (SDH), redes de modo de transferencia asíncrono (ATM), redes MPLS de transporte, y redes Ethernet.

Este material didáctico está basado principalmente en la Recomendación UIT-T G.808.1 (02/2010), Conmutación de protección genérica - Protección lineal de camino y de subred.

Las arquitecturas de protección de anillo y de subred interconectada (por ejemplo, anillo SDH, red óptica, red ATM, red MPLS, red Ethernet) están definidas en otras Recomendaciones UIT-T identificadas en la sección Bibliografía.


Objetivos generales

· Interpretar el significado de la terminología referente a la protección lineal de redes de transporte.

· Explicar los principios de operación y reconocer los componentes de los modelos funcionales genéricos de diversos métodos de protección de redes de capa.

· Distinguir las clases, tipos y modos de funcionamiento de la conmutación de protección.


Temario

1. Conceptos básicos de protección.

2. Arquitecturas de protección.

3. Conmutación de protección.· Bibliografía.

· Presentación personalizada: <Protección de red – Nociones>.

Seguridad en redes de telecomunicaciones. Ingeniería Civil Electrónica – 2011 6G. Vásquez Y.

1. CONCEPTOS BÁSICOS DE PROTECCIÓN

Red y entidades de transporteInformación y señales de red

Proceso de supervisiónCalidad de funcionamientoArquitectura de protecciónConmutación de protección


Sección 1 – Conceptos básicos de protección

Contenido:1.1 Red y entidades de transporte.

1.2 Información y señales de red.

1.3 Proceso de supervisión.

1.4 Problemas de calidad de funcionamiento.

1.5 Concepto protección.

1.6 Componentes de protección.

1.7 Arquitectura de protección.

1.8 Conmutación de protección.

1.9 Conmutación de protección automática .

Objetivos:· Explicar los conceptos básicos de protección de redes e interpretar el

significado de la terminología asociada.· Relacionar los conceptos de arquitectura de protección con condiciones

de fallas y mecanismos de supervisión.· Reconocer las funciones que realizan los componentes de protección en

distintas arquitecturas de protección y diversos esquemas de conmutación de protección.


1.1 Red y entidades de transporte


Red y entidades de transporte – Términos clave

· Transporte.· Red de transporte.· Función· Función de tratamiento de transporte· Entidad de transporte.


Red de transporte

· Transporte:Proceso funcional de transferencia de información entre ubicaciones diferentes.

· Red de transporte:Recursos funcionales de la red que transporta información de usuario entre ubicaciones.


Función de transporte

· Función:Proceso (en el contexto de comunicación) que actúa sobre una colección de información de entrada para producir una colección de información de salida. Una función se distingue por el modo en que las características de la

colección de información de salida difiere de la colección de información de entrada.

· Función de tratamiento de transporte:Componente de arquitectura definido por el tratamiento de la información que se realiza entre sus entradas y salidas. La entrada o la salida deben ser internas a una red de capa; la salida o la

entrada correspondientes pueden estar en la red de gestión (p. ej., salida de una función de supervisión).


Entidad de transporte

· Entidad de transporte:Componente de arquitectura que transfiere información entre sus entradas y salidas dentro de una red capa. Ejemplos de entidades de transporte:

Camino. Conexión de red. Conexión de subred. Conexión de enlace.


1.2 Información y señales de red


Información y señales de red – Términos clave

· Señal.· Información característica.· Información adaptada.· Señal de tráfico.· Señal de tráfico normal.· Señal de tráfico adicional.· Señal nula.· Cabecera de unidad de datos.


Concepto señal de red

· Señal:En el contexto de protección de redes, las señales son cargas útiles reales transportadas a través del grupo de protección.

Este concepto de señal incluye: Una señal o señales de tráfico normal; Una señal de tráfico adicional (opcionalmente); y La señal nula.


Información de red de capa

· Información característica:Señal con un formato específico transferida por conexiones de red. Los formatos específicos de la información característica dependen de la

tecnología de red.

· Información adaptada:Señal que es transferida por caminos, y por tanto es la información que pasa a través de un punto de acceso (AP).


Señales de tráfico

· Señal de tráfico:Información característica o adaptada.

· Señal de tráfico normal:Señal de tráfico protegida por dos entidades de transporte alternativas, denominadas entidad de transporte de trabajo y entidad de transporte de protección.

· Señal de tráfico adicional:Señal de tráfico transportada por la entidad y/o ancho de banda de transporte de protección, cuando éstas no están siendo utilizadas para la protección de una señal de tráfico normal (cuando la entidad de transporte de protección se encuentra en reserva). El tráfico adicional tiene prioridad inferior al tráfico que lleva la entidad de

trabajo. El tráfico adicional no es tráfico protegido.

El tráfico adicional es desplazado cuando se solicita la entidad/ancho de banda de transporte de protección para proteger o restablecer el tráfico normal de la entidad de transporte de servicio,.


Señal nula

· Señal nula:Por defecto la señal nula es la señal insertada por una función de conexión en una salida, que no se conecta a una de sus entradas. La señal nula puede ser una señal de cualquier clase que sea conforme a la

estructura de señal (información característica o adaptada) del punto de referencia en la capa específica.

La señal nula se ignora (no se selecciona) en el extremo sumidero de la protección.

La señal nula se indica en el protocolo APS si la entidad de transporte de protección no se utiliza para llevar la señal de tráfico extra o adicional. Ejemplos de señales nulas: VC-n (SDH) no equipado; ODUk-OCI (OTN); sin señal

(ATM, MPLS); una señal de prueba; una de las señales de tráfico normal; una señal AIS/FDI.


Cabecera de unidad de datos (1/2)

· Cabecera de unidad de datos:Una cabecera (overhead) es un campo de información añadida a la carga útil de una unidad de datos de protocolo (paquete), que es utilizada para fines de alineación, mantenimiento, supervisión de la calidad de funcionamiento y otras funciones operacionales.

Se definen seis tipos de información de cabecera:1) Información de cabecera de terminación de camino: información generada

por la fuente de terminación de camino y extraída por el sumidero de terminación de camino para supervisar el camino. Esta información de cabecera es específica para una red de capa y es

independiente de cualquier relación cliente/servidor entre capas de red.

2) Información de cabecera específica del cliente: información asociada a una determinada relación cliente/servidor, por lo que es procesada por una determinada función de adaptación.

3) Información de cabecera no asociada: Información de supervisión transportada en una señal de transporte.


Cabecera de unidad de datos (2/2)

4) Información de cabecera de canal auxiliar: información que puede ser transferida por una capa de red, pero que no está necesariamente asociada a una conexión determinada. Ejemplo: canal de comunicaciones de datos para transferir datos de gestión entre

entidades de gestión. Estas entidades de gestión no son funciones de terminación ni de adaptación de camino.

5) Información de cabecera reservada: esta cabecera se define para cada capa de red específica.

6) Información de cabecera específica del operador de red: información que puede ser utilizada por un operador para soportar sus necesidades específicas de interconexión de redes y/o para diferenciación de servicios. El contenido de esta cabecera no está normalizado.


1.3 Proceso de supervisión


Proceso de supervisión – Términos clave

· Proceso de supervisión.· Funciones de supervisión.· Punto extremo de supervisión de conexión.· Función de terminación de camino.· Supervisión de calidad de la señal.· Supervisión de la conexión.· Supervisión de conexión de subred.· Supervisión de calidad de la señal de terminación de camino.· Supervisión de conectividad.· Supervisión de continuidad.


Proceso de supervisión

· Proceso de supervisión:El proceso de supervisión describe el modo en que se analiza la ocurrencia real de una avería o perturbación con el fin de proporcionar una indicación apropiada de la calidad de funcionamiento y/o de la condición de la avería detectada al personal de mantenimiento.

Para describir el proceso de supervisión se utilizan los siguientes términos: Anomalía. Defecto. Avería. Falla. Alarma. Causa de la avería. Acción consiguiente.


Funciones de supervisión

Se definen las siguientes funciones de supervisión básicas:· Supervisión de continuidad (terminación de camino).· Supervisión de conectividad (terminación de camino).· Supervisión de la calidad de señal (terminación de camino).· Supervisión del tipo de carga útil (adaptación).· Supervisión de la alineación (adaptación).· Procesamiento de la señal de mantenimiento (terminación de

camino, adaptación):· Supervisión del protocolo (conexión).


Punto extremo de supervisión de conexión

· Punto extremo de supervisión de conexión:Los puntos extremos de supervisión de conexión (CMEP, connection monitoring end point) representan puntos extremos de camino y, como tales, se corresponden con las funciones de terminación de camino. La cabecera de supervisión de conexión (CMOH, connection monitoring

overhead) se inserta y extrae en los CMEP.


Función de terminación de camino

· Función de terminación de camino:La función de terminación de camino realiza la supervisión de integridad de señal de la capa. Esta operación incluye: Supervisión de la conectividad. Supervisión de continuidad. Supervisión de la calidad de la señal. Procesamiento de la información de mantenimiento (indicaciones hacia

adelante y hacia atrás).


Supervisión de la conexión

· Supervisión de calidad de la señal:Conjunto de procesos para comprobar la calidad de funcionamiento de una conexión que soporta un camino.

· Supervisión de la conexión:Proceso de comprobación de la integridad de una conexión o conexión en cascada que forman parte de un camino.

· Supervisión de conexión de subred:Conjunto de procesos que proporcionan supervisión de conectividad y/o supervisión de continuidad y/o supervisión de calidad de la señal en una conexión de subred que está soportando un camino.


Supervisión del camino

· Supervisión de calidad de la señal de terminación de camino:Conjunto de procesos para comprobar la calidad de funcionamiento de un camino, los que se realizan en los puntos extremos de camino.

· Supervisión de conectividad:Conjunto de procesos para supervisar la integridad del enrutamiento de la conexión entre las terminaciones de camino fuente y sumidero.

· Supervisión de continuidad:Conjunto de procesos para supervisar la integridad de la continuidad de un camino.


1.4 Problemas de calidad de funcionamiento


Problemas de calidad de funcionamiento – Términos clave

· Anomalía.· Deficiencia.· Defecto.· Falla.· Avería.· Causa de la avería.· Alarma.· Señal Todos UNOS.· Acción consiguiente.· Señal de indicación de alarma (AIS).· Punto distante (RP).· Información distante (RI).

· Indicación de defecto distante (RDI).· Indicación de error distante. (REI).· Degradación de señal (SD).· Falla de señal (SF).· Degradación de señal de camino (TSD).· Falla de señal de camino (TSF).· Señal de degradación de servidor (SSD).· Señal de falla de servidor (SSF).


Anomalía y deficiencia

· Anomalía:La discrepancia más pequeña que se puede observar entre las características reales y deseadas de un elemento. La ocurrencia de una sola anomalía no constituye una interrupción en la

capacidad de realizar una función requerida. Las anomalías se utilizan como entradas del proceso de supervisión de la

calidad de funcionamiento (PM, performance monitoring) y en la detección de defectos.

· Deficiencia:Defecto o degradación de la calidad de funcionamiento que puede llevar a una activación por falla de señal (SF) o degradación de señal (SD).


Defecto y falla

· Defecto:La densidad de anomalías ha alcanzado un nivel en el que la posibilidad de ejecutar una función requerida se ha interrumpido. Los defectos se utilizan como entrada de la supervisión de la calidad de

funcionamiento (PM), el control de las acciones consiguientes y la determinación de la causa de la avería.

· Falla:La causa de avería ha durado tiempo suficiente para que se pueda considerar que la capacidad de un elemento para realizar una función requerida ha terminado. Se puede considerar que el elemento ha fallado; en este momento se ha

detectado una avería.


Avería

· Avería:Una avería es la incapacidad de que una función ejecute una acción requerida. La avería no incluye la incapacidad debida a las tareas de mantenimiento

preventivo, a la falta de recursos externos o a acciones planificadas.

· Causa de la avería:Una perturbación o avería única puede conducir a la detección de múltiples defectos. Una causa de avería es el resultado de un proceso de correlación destinado

a identificar el defecto representativo de la perturbación o avería que es causante del problema.


Alarma

· Alarma:Indicación observable por las personas que atrae la atención hacia una falla (avería detectada) dando normalmente una indicación de la gravedad del mismo.

· Señal Todos UNOS:Condición especial de una señal de transporte en que toda la capacidad de la información característica o adaptada se pone al valor lógico “1”. Por lo general, la señal todos UNOS representa una señal indicación de

alarma (AIS, alarm indication signal).


Acción consiguiente

Después de detectarse un defecto o anomalía, pueden ser necesarias una o más de las siguientes acciones consiguientes:· Inserción de todos UNOS (AIS).· Inserción de “indicación de defecto distante (RDI)”.· Inserción de “indicación de error distante (REI)”.· Inserción de “indicación de defecto de salida (ODI)”.· Inserción de “indicación de error de salida (OEI)”.· Inserción de la señal de no equipado.· Generación de la señal “falla de señal de servidor (SSF)“.· Generación de la señal “falla de señal de camino (TSF)”.· Generación de la señal “degradación de señal de camino (TSD)”.


Señal de indicación de alarma (AIS)

· Señal de indicación de alarma (AIS, alarm indication signal): Código enviado en sentido descendente (hacia el destino) en una red digital para indicar que se ha detectado una falla más arriba (hacia el origen) en la red y debido a la cual se ha emitido una alarma. Por defecto, la AlS es una señal de información adaptada o característica

todos UNOS que se genera para reemplazar a la señal de tráfico normal cuando ésta contiene una condición de defecto, con el fin de evitar que se declaren fallas en sentido descendente y aparezcan las consiguientes alarmas.

La AIS se asocia con múltiples capas de transporte.


Información distante

· Punto distante (RP, remote point):Punto de referencia en el cual la salida de una función sumidero de terminación de camino de una terminación de camino bidireccional está vinculada a la entrada de su función fuente de terminación de camino con el fin de transportar la información al extremo distante.

· Información distante (RI, remote information):Información que atraviesa un punto distante (RP), por ejemplo, una indicación de defecto distante (RDI) o una indicación de error distante (REI).


Indicación de defecto y error distante

· Indicación de defecto distante (RDI, remote defect indication):Señal que retorna el estado de defecto de la información característica recibida por la función sumidero de terminación de camino hacia el elemento de red que originó la información característica.

· Indicación de error distante (REI, remote error indication):Señal que retorna el número exacto o el número truncado de violaciones del código de detección de errores de la información característica detectada por la función sumidero de terminación de camino hacia el elemento de red que originó la información característica.


Degradación y falla de señal

· Degradación de señal (SD, signal degrade):Señal que indica que los datos asociados se han degradado en el sentido de que se ha activado la condición de defecto de degradación (dDEG).

· Falla de señal (SF, signal fail):Señal que indica que los datos asociados han fallado en el sentido de que se ha activado una condición de defecto en el extremo cercano (no tratándose de un defecto de degradación).


Degradación y falla de camino

· Degradación de señal de camino (TSD, trail signal degrade):Señal de indicación de degradación a la salida del punto de acceso (AP) de una función de terminación de camino.

· Falla de señal de camino (TSF, trail signal fail):Señal de indicación de falla a la salida del punto de acceso (AP) de una función de terminación de camino.


Degradación y falla de (capa) servidor

· Señal de degradación de servidor (SSD, server signal degrade):Señal de indicación de degradación a la salida del punto de conexión (CP) de una función de adaptación.

· Señal de falla de servidor (SSF, server signal fail):Señal de indicación de falla a la salida del punto de conexión (CP) de una función de adaptación.


1.5 Concepto protección


Concepto protección – Términos clave

· Supervivencia de red.· Red con capacidad de supervivencia.· Escalación.· Protección.· Relación de protección.· Protección de la entidad de transporte.· Protección de camino.· Protección de conexión de subred.· Protección de conexión de red.· Protección individual.· Protección de grupo.· Protección especializada.· Protección compartida.


Supervivencia de red

· Supervivencia de red:Conjunto de capacidades que permiten a una red restablecer el tráfico afectado en caso de una degradación o falla. El grado de supervivencia viene determinado por la capacidad de la red para

sobrevivir a degradaciones aisladas, degradaciones múltiples y degradaciones de equipo.

· Red con capacidad de supervivencia:Red capaz de restablecer el tráfico en caso de una degradación o falla.

· Escalación:Acción de supervivencia de red que se produce cuando no se ha llevado a cabo la función supervivencia en capas inferiores.


Concepto protección

· Protección:Protección es la utilización de capacidad previamente asignada entre nodos de una red con el fin de proteger el tráfico que soporta una entidad de transporte (p. ej., un camino, una conexión de (sub)red, o una conexión de enlace). La arquitectura de protección más sencilla tiene una entidad de protección

especializada (dedicada) para cada entidad de trabajo (1+1). La arquitectura de protección más compleja tiene m entidades de protección

compartidas entre n entidades de trabajo (m:n).

· Relación de protección:Cociente de la anchura de banda realmente protegida dividido por la anchura de banda de tráfico, que se intenta proteger.


Protección de la entidad de transporte

· Protección de la entidad de transporte:Método que permite transportar una señal de tráfico a través de más de una entidad de transporte previamente asignada. El transporte de una señal de tráfico normal a través de una entidad de

transporte de trabajo se reemplaza por el transporte de esta señal de tráfico normal a través de una entidad de transporte de protección si la entidad de transporte de trabajo falla (condición SF), o si su calidad de funcionamiento cae por debajo de un nivel requerido (condición SD).


Clases de protección (1/3)

· Protección de camino:Protección de entidad de transporte para el caso que la entidad de transporte sea un camino. El camino se protege mediante la incorporación de puentes y selectores en

ambos extremos del camino, y un camino adicional entre dichos puentes y selectores.

La determinación de una condición de falla en un camino dentro del dominio protegido se efectúa mediante la operación de supervisión de camino.



· Protección de conexión de subred:Protección de la entidad de transporte para el caso que la entidad de transporte sea una conexión de subred. La conexión de enlace compuesto en modo serie dentro de la conexión de

subred se protege agregando puentes y selectores en las funciones de conexión ubicadas en los márgenes del dominio protegido, y una conexión de enlace compuesto serie adicional entre esas funciones de conexión.

· Protección de conexión de red: Caso especial de la protección de conexión de subred.



· Protección individual:La protección se efectúa para una sola entidad de transporte.

· Protección de grupo:La protección se efectúa para un conjunto de entidades de transporte.

· Protección especializada:Arquitectura de protección que proporciona capacidad especializada para la protección de la capacidad de transporte de tráfico. Se denota por (1 + 1).

· Protección compartida:Arquitectura de protección que utiliza m entidades de protección compartidas entre n entidades de trabajo. Se denota por (m:n). Las entidades de protección pueden también utilizarse para transportar

tráfico adicional cuando no se emplean con fines de protección.


1.6 Componentes de protección


Componentes de protección – Términos clave

· Dominio administrativo.· Dominio de gestión.· Dominio protegido.· Nodo fuente.· Nodo sumidero.· Nodo intermedio.· Grupo.· Grupo de protección.· Extremo de cabecera.· Extremo de cola.· Entidad de grupo de protección.

· Entidad de transporte de trabajo.· Entidad de transporte de protección.· Entidad de transporte activa.· Entidad de transporte de reserva.· Puente.· Puente permanente.· Puente de difusión.· Puente selector.· Selector.· Selector selectivo.· Selector de combinación.


Dominio administrativo

· Dominio administrativo:Un dominio administrativo representa la extensión de recursos que pertenecen a un ejecutor, tal como un operador de red, un proveedor de servicio o un usuario de extremo. Los dominios administrativos de diferentes actores no se superponen entre

sí.


Dominio de gestión

· Dominio de gestión:Un dominio de gestión define un conjunto de objetos gestionados que son agrupados para satisfacer requisitos de organización de acuerdo con la geografía, tecnología, política u otra estructura, y para varias zonas funcionales, tales como configuración, seguridad (FCAPS), con el fin de proporcionar control de una manera coherente. Los dominios de gestión pueden estar disjuntos, contenidos o superpuestos. Los recursos de un dominio administrativo se pueden distribuir entre varios

posibles dominios de gestión superpuestos. El mismo recurso puede pertenecer simultáneamente a varios dominios de

gestión, pero un dominio de gestión no deberá cruzar el límite de un dominio administrativo.


Dominio protegido

· Dominio protegido:Un dominio protegido define una o más entidades de transporte (caminos, conexiones de subred), para las cuales se proporciona un mecanismo de supervivencia en el caso que una degradación afecte a ésa u otras entidades de transporte. Un dominio protegido se extiende desde el selector/puente de un punto

extremo al selector/puente del otro punto extremo.

Puente Selector

Entidad de transporte de trabajo

Entidad de transporte de protección

Camino protegido o conexión de subred protegida

Dominio protegido

Señal de tráfico normal

Señal de tráfico normal

Extremo de cabecera

(A)

Extremo de cola(Z)

Convención para describir un dominio protegido:A: Designación de punto extremo cercano

de un dominio protegido, que es el origen de las señales protegidas.

Z: Designación de punto extremo distante de un domino protegido, en el que se inicia la señalización de petición de conmutación para el extremo A.

Falla en elemento de entidad de transporte

(nodo o enlace)


Nodos de un dominio protegido

· Nodo fuente:Nodo en el ingreso del dominio protegido, en el que una señal de tráfico normal se puede “puentear” con la entidad de transporte de protección.

· Nodo sumidero:Nodo en el egreso de un dominio protegido, en el que se puede seleccionar una señal de tráfico normal desde una entidad de transporte de trabajo o de una entidad de transporte de protección.

· Nodo intermedio:Nodo en la ruta física de la entidad de trabajo o de la entidad de protección entre la fuente y el sumidero del dominio protegido correspondiente.


Grupo de protección

· Grupo:Dos o más entidades de transporte, que son tratadas como entidad simple para conmutación de protección. Por lo general, estas entidades de transporte se enrutan a través de los

mismos enlaces dentro del dominio protegido.

· Grupo de protección:Conjunto de funciones de extremos de cabecera y de cola, 1 a n señales de tráfico normal, facultativamente una señal de tráfico adicional, 1 a n entidades de transporte principales y una sola entidad de protección que se utiliza para dar fiabilidad adicional al transporte de las señales de tráfico normal.


Extremos de grupo de protección

· Extremo de cabecera:El extremo cabecera de un grupo de protección lineal es el extremo donde se produce el proceso de puenteo. En el caso en que se protege el tráfico en ambos sentidos de transmisión, el

proceso de extremo de cabecera está presente en ambos extremos del grupo de protección.

· Extremo de cola:El extremo de cola del grupo de protección lineal es el extremo donde se produce un proceso de selección. En el caso de que el tráfico esté protegido en ambos sentidos de transmisión

el proceso de extremo de cola está presente en ambos extremos del grupo de protección.


Entidad de grupo de protección

· Entidad de grupo de protección:Una entidad de transporte conectada entre el extremo de cabecera y el extremo de cola del grupo de protección.

En protección lineal, existe una entidad de protección y una o más entidades de trabajo. La entidad de protección se enumera siempre "0". En protección 1+1, la entidad de trabajo se enumera "1". En protección ODUk 1:n, las entidades de trabajo pueden tener números

asignados de 1 a 254. ODU: unidad de datos de canal óptico.


Entidad de transporte de trabajo y protección

· Entidad de transporte de trabajo o servicio:Entidad de transporte a través de la cual se transporta la señal de tráfico normal.

· Entidad de transporte de protección:Entidad de transporte atribuida a la señal de tráfico normal durante un evento de conmutación. La entidad de transporte de protección se puede utilizar para llevar tráfico

adicional en ausencia de un evento de conmutación. Cuando se produce un evento de conmutación, el tráfico normal en la

entidad de transporte de trabajo afectada se puentea sobre la entidad de transporte de protección, superando la prioridad del tráfico adicional (si lo hubiera).


Entidad de transporte activa y de reserva

· Entidad de transporte activa:Entidad de transporte de la cual el selector de protección elige la señal de tráfico normal.

· Entidad de transporte de reserva:Entidad de transporte de la cual el selector de protección no selecciona la señal de tráfico normal.


Puentes de protección (1/2)

· Puente:Función que conecta las señales de tráfico normales y adicionales a las entidades de transporte de trabajo y de protección.

· Puente permanente:Para una arquitectura 1+1, el puente conecta la señal de tráfico normal a las entidades de trabajo y de protección.

· Puente de difusión:Para arquitecturas 1:n, m:n, (1:1)n, el puente conecta la señal de tráfico normal permanentemente a la entidad de transporte de trabajo. En el caso de conmutación de protección, la señal de tráfico normal se

conecta adicionalmente a la entidad de transporte de protección. La señal de tráfico adicional se conecta o no a la entidad de transporte de

protección.


Puentes de protección (2/2)

· Puente selector:Para arquitecturas 1:n, m:n, (1:1)n, el puente conecta la señal de tráfico normal a la entidad de transporte de trabajo o bien a la entidad de transporte de protección. La señal de tráfico adicional se conecta o no a la entidad de transporte de

protección.


Puentes de protección – Diagramas

Puente permanente

N W

P

Puente de difusión

N W

P

Puente selectorPuente de tráfico adicional

N: Señal de tráfico normalET: Señal de tráfico adicionalW: Entidad de transporte de trabajoP: Entidad de transporte de protección

NW

P

ET

P


Selectores de protección

· Selector:Función que extrae de la entidad de transporte de trabajo o de protección la señal de tráfico normal. La señal de tráfico adicional se extrae de la entidad de transporte de

protección, o bien no se extrae; en este último caso, se activa una señal de indicación de alarma (AIS).

· Selector selectivo:Selector que conecta la salida de señal de tráfico normal a la entrada de la entidad de transporte de trabajo o de protección.

· Selector de combinación:Para arquitecturas 1:1 y (1:1)n, selector que conecta permanentemente la salida de la señal de tráfico normal con las entradas de la entidad de transporte de trabajo y la entidad de transporte de protección.


Selectores de protección – Diagramas

Selector selectivo Selector de combinación

Selector de tráfico adicional

N: Señal de tráfico normalET: Señal de tráfico adicionalW: Entidad de transporte de trabajoP: Entidad de transporte de protecciónAIS: Señal de indicación de alarma

NW

P

ET

P

NW

P

AIS


1.7 Arquitectura de protección


Arquitectura de protección – Términos clave

· Protección especializada.· Protección compartida.· Arquitectura de protección 1+1.· Arquitectura (de protección) 1:n (n 1).· Arquitectura de protección (1:1)n.· Arquitectura (de protección) m:n.


Arquitecturas de protección

Las arquitecturas de protección se pueden agrupar en dos clases:· Protección especializada:

Arquitectura de protección que proporciona capacidad especializada para la protección de la capacidad de transporte de tráfico de una entidad de trabajo (1 + 1).

· Protección compartida:Arquitectura de protección que utiliza m entidades de protección compartidas entre n entidades de trabajo (m:n). Las entidades de protección pueden también utilizarse para transportar

tráfico adicional cuando no se emplean con fines de protección.


Arquitectura de protección 1+1

· Arquitectura de protección 1+1La arquitectura de protección 1+1 tiene una señal de tráfico normal, una entidad de transporte de trabajo, una entidad de transporte de protección y un puente permanente. En el extremo fuente, se establece permanentemente un puente entre la

señal de tráfico normal y las entidades de transporte de trabajo y de protección.

En el extremo sumidero, la señal de tráfico normal se selecciona eligiendo la mejor de las dos entidades de transporte.

Debido a la disposición permanente del puente, la arquitectura 1+1 no permite que se proporcione una señal de tráfico adicional no protegida.


Arquitectura de protección 1:n (n 1)

· Arquitectura de protección 1:n (n 1)La arquitectura de protección 1:n tiene n señales normales de tráfico, n entidades de transporte de trabajo y 1 entidad de transporte de protección. Puede tener una señal adicional de tráfico. En el extremo fuente, una señal de tráfico normal está conectada

permanentemente a su entidad de transporte de trabajo y se puede conectar a la entidad de transporte de protección (caso del puente de difusión), o se conecta a la entidad de transporte de trabajo o bien a la entidad de transporte de protección (caso del puente selector).

En el extremo sumidero, la señal de tráfico normal se selecciona de la entidad de transporte de trabajo o de la entidad de transporte de protección.

Se puede transportar una señal de tráfico adicional no protegida a través de la entidad de transporte de protección siempre que esta entidad no se utilice para transportar una señal de tráfico normal.


Arquitectura de protección (1:1)n

· Arquitectura de protección (1:1)n

Consiste de n arquitecturas de protección 1:1 paralelas, que tienen sus n entidades de transporte de protección compartidas (y en competencia) para la anchura de banda de protección. Poseen n señales de tráfico normal, n entidades de transporte de trabajo y n

entidades de transporte de protección. Pueden tener una señal de tráfico adicional en cuyo caso estará presente

una entidad de transporte de protección adicional. Esta arquitectura se aplica en redes de capa de celda/paquete (por ejemplo, ATM,

MPLS).


Arquitectura de protección m:n

· Arquitectura de protección m:nUna arquitectura de protección m:n tiene n señales de tráfico normales, n entidades de transporte de trabajo y m entidades de transporte de protección. En el extremo fuente, una señal de tráfico normal se conecta

permanentemente a su entidad de transporte de trabajo y se puede conectar a una de las entidades de transporte de protección (caso del puente de difusión), o bien se conecta a su entidad de transporte de trabajo o una entidad de transporte de protección (caso del puente selector).

En el extremo sumidero, la señal de tráfico normal se selecciona de su entidad de transporte de trabajo o de una entidad de transporte de protección.

Se pueden transportar hasta m señales de tráfico adicionales no protegidas a través de las m entidades de transporte de protección siempre que estas entidades no se utilicen para transportar una señal de tráfico normal.


1.8 Conmutación de protección


Conmutación de protección – Términos clave

· Evento de conmutación.· Conmutación de protección.· Atribución de recursos de protección especializada.· Conmutación de protección manual.· Conmutación de protección sin errores.· Iniciación de la conmutación de protección.· Conmutación de protección unidireccional.· Conmutación de protección bidireccional.

· Tiempo de detección.· Tiempo de liberación.· Tiempo de conmutación.· Restablecimiento.· Tiempo de espera de restablecimiento.· Operación de protección no reversible.· Operación de protección reversible.· Control de protección.· Canal de comunicación de protección.


Evento de conmutación

· Evento de conmutación:Un evento de conmutación existe si hay una condición de falla en una entidad de transporte de trabajo, o existe una instrucción externa, y el algoritmo de protección determinó que esta condición de falla o la instrucción externa es el evento de mayor prioridad.


Conmutación de protección (1/2)

· Conmutación de protección:Técnica de supervivencia de red con política de atribución de recursos de protección especializada1) (Para el selector) Acción de seleccionar tráfico normal de la entidad de

transporte (actualmente) en reserva en lugar de la entidad de transporte (actualmente) activa.

2) (Para el puente – en el caso de la conexión permanente de la entidad de trabajo) Acción de conectar o desconectar el tráfico normal a la entidad de transporte de protección.

3) (Para el puente – en el caso de una conexión no permanente a la entidad de trabajo) Acción de conectar la señal de tráfico normal a la entidad de transporte (actualmente) en reserva.

· Atribución de recursos de protección especializada: Política de atribución de recursos en la que tanto la ruta como la anchura de banda de la entidad de protección se atribuyen previamente.


Conmutación de protección (2/2)

· Conmutación de protección manual:Acción de conmutación iniciada por una instrucción de operador. La acción se lleva a cabo a menos que esté en efecto una petición de

prioridad superior.

· Conmutación de protección sin errores:Conmutación de protección que no provoca características o pérdida de información adaptada, duplicación, desorden, o errores en los bits tras la acción de conmutación de protección.


Criterios para la iniciación de la conmutación

Los siguientes criterios pueden ser utilizados para la iniciación de la conmutación:1) Una instrucción iniciada externamente.

Ejemplos: Eliminación de otras instrucciones previas. Congelación de la función conmutación de protección local. Exclusión de protección. Conmutación forzada. Conmutación manual.

2) Una instrucción iniciada automáticamente (falla de señal o degradación de señal) asociada con un dominio de protección.

3) Un estado de la función conmutación de protección.Ejemplos: Espera al restablecimiento. No revertir. Ninguna petición.


Conmutación de protección unidireccional y bidireccional

· Conmutación de protección unidireccional:Arquitectura de conmutación de protección en la que, en caso de una falla unidireccional (es decir, una falla que afecta solamente un sentido de la transmisión), se conmuta a protección sólo el sentido afectado (del camino, de la conexión de subred, etc.).

· Conmutación de protección bidireccional:Arquitectura de conmutación de protección en la que, en el caso de una falla unidireccional (que afecta un solo sentido de la transmisión), los dos sentidos (del camino, de la conexión de subred, etc.) se conmutan a protección, incluyendo tanto al sentido afectado como al no afectado.


Conmutación unidireccional y bidireccional – Esquemas

W

P

(a) Conmutación unidireccional

W

P

(b) Conmutación bidireccional

Puente/Selector Selector/Puente Puente/Selector Selector/Puente

W: Entidad de transporte de trabajoP: Entidad de transporte de protección


Tiempos característicos de la conmutación de protección

· Tiempo de detección:Tiempo que transcurre entre la aparición de la avería o degradación y su detección como condición de defecto y consiguiente activación de la condición SF o SD.

· Tiempo de liberación:Tiempo que transcurre entre la declaración de degradación o la falla de una señal y el comienzo del algoritmo de conmutación de protección.

· Tiempo de conmutación:Tiempo transcurrido entre la iniciación del algoritmo de conmutación de protección y el momento que el tráfico es seleccionado por la entidad de transporte de reserva.


Restablecimiento

· Restablecimiento:Utilización de cualquier capacidad disponible entre nodos para protección. Los algoritmos utilizados para restablecimiento implican, por lo general, un

reenrutamiento. Cuando se utiliza la función de restablecimiento se reservará un determinado

porcentaje de la capacidad de red de transporte para el reenrutamiento del tráfico normal.

· Tiempo de espera de restablecimiento:Periodo de tiempo que debe transcurrir antes que la entidad de transporte que haya recuperado la condición SF o SD pueda utilizarse de nuevo para transportar la señal de tráfico normal y/o para que se pueda seleccionar del mismo la señal de tráfico normal.


Operación de conmutación reversible y no reversible

· Operación de protección no reversible:Operación de conmutación de protección, en la que el transporte y selección de la señal de tráfico normal no vuelve a la entidad de transporte de trabajo cuando terminan las peticiones de conmutación.

· Operación de protección reversible:Operación de conmutación de protección en la que el transporte y la selección de la señal de tráfico (de servicio) normal vuelve siempre a (o permanece en) la entidad de transporte de trabajo cuando terminan las peticiones de conmutación; es decir, cuando ha desaparecido el defecto de la entidad de transporte de trabajo o cuando ya no existe la petición externa.


Control de protección

· Control de protección:Información y conjunto de procesos para proporcionar control de conmutación de protección a un camino o a una conexión de subred.

· Canal de comunicación de protección:Canal de control para el intercambio de información de configuración entre los extremos de cabecera y de cola de un grupo de protección.


1.9 Conmutación de protección automática


Conmutación automática de protección – Términos clave

· Conmutación automática de protección (APS).· Controlador de conmutación automática de protección (APS).· Canal conmutación automática de protección (APS).· Solicitud de conmutación automática de protección (APS).· Instrucción iniciada automáticamente.· Protocolo APS: 1 fase.· Protocolo APS: 2 fases.· Protocolo APS: 3 fases.


Conmutación de protección automática (APS)

· Conmutación automática de protección (APS, automatic protection switch):Conmutación autónoma de una señal entre dos funciones de terminación de red de capa, incluidas éstas, desde un camino/SNC de servicio en el que se ha producido una falla a un camino/SNC de protección, y el subsiguiente restablecimiento mediante las señales de control transportadas por el canal APS.

SNC: conexión de subred/enlace.


Control de la conmutación de protección automática

· Controlador de conmutación automática de protección (APS):La parte de un nodo encargada de generar y terminar información transportada por el protocolo APS y de aplicar el algoritmo APS.

· Canal de conmutación de protección automática (APS):El canal de conmutación automática de protección (APS) se utiliza para transportar información entre los dos extremos de un grupo de protección lineal para coordinar el puente de extremo de cabecera con el selector de extremo de cola para la protección 1:n y para coordinar los selectores en ambos sentidos en el caso de protección bidireccional.


Solicitud de conmutación de protección automática

· Solicitud de conmutación automática de protección (APS):Conjunto de señales que recibe un controlador APS y determina su comportamiento. Una solicitud APS puede ser bien una instrucción externa o una iniciada automáticamente.

· Instrucción iniciada automáticamente:Solicitud APS que se origina por una de las siguientes causas:1) criterios de calidad de funcionamiento del camino o conexión de subred.

2) criterios de la calidad de funcionamiento del equipo local.

3) solicitudes de puenteo recibidas.


Protocolos APS (1/3)

· Protocolo APS de 1 fase:Medio para alinear los dos extremos del dominio protegido a través del intercambio de un mensaje simple (Z A). Para arquitecturas (1:1)n, el puente/selector en el punto Z se activan antes de

conocer si la condición en Z tiene prioridad sobre la condición en A. Cuando A confirma la prioridad de la condición en Z, activa el puente y el selector.

Para conmutación unidireccional la prioridad es determinada únicamente por Z y se activa el selector en Z y el puente en A.

Para arquitecturas 1+1 los puentes son permanentes y sólo los selectores se deben activar.



· Protocolo APS de 2 fases:Medio para alinear los dos extremos del dominio protegido a través del intercambio de dos mensajes (Z A, A Z). Para arquitecturas (1:1)n, el punto extremo Z señala la condición de

conmutación al punto extremo A y activa el puente. Cuando A confirma la prioridad de la condición en Z, activa el puente y el selector. Tras la recepción de la confirmación, Z activa su selector.

Para conmutación unidireccional la prioridad sólo es determinada por Z y se activan el selector en Z y el puente en A.

Para arquitecturas 1+1 los puentes son permanentes y sólo se han de activar los selectores.



· Protocolo APS de 3 fases:Medio para alinear los dos extremos del dominio protegido a través del intercambio de tres mensajes (Z A, A Z, Z A). Para arquitecturas 1:n, m:n, el punto extremo Z no activa ninguna acción de

conmutación hasta que el punto extremo A confirme la prioridad de la condición en Z. Cuando el punto A confirma la prioridad, activa el puente. Tras la recepción de la confirmación, Z activa su selector y puente e indica al punto

A la acción del puente. Por último, el punto A activa el selector.

Para arquitecturas 1+1 los puentes son permanentes y sólo se han de activar los selectores.


Características de los protocolo APS

· Protocolo de 1 fase: Funciona con las arquitecturas 1+1 y (1:1)n; Tiempo de conmutación de protección más corto; Hace funcionar un puente/selector antes de que se confirme la prioridad; Protocolo más complejo.

· Protocolo de 2 fases: Funciona con las arquitecturas 1+1 y (1:1)n; Tiempo de conmutación de protección más corto.

· Protocolo de 3 fases: Funciona con todos los tipos de arquitectura; Evita que se produzca una conexión errónea en cualquier circunstancia; Hace funcionar un selector o un puente únicamente después de la

confirmación de la prioridad.


Fin de la Sección 1CONCEPTOS BÁSICOS DE PROTECCIÓN


2. ARQUITECTURAS DE PROTECCIÓN

Arquitectura de protección tipo 1+1Arquitectura de protección tipo 1:nArquitectura de protección tipo m:n

Arquitectura de protección tipo (1:1)n

Comparación de las arquitecturas de protección


Sección 2 – Arquitecturas de protección

Contenido2.1 Principios de las arquitecturas de protección.

2.2 Arquitectura de protección tipo 1+1.

2.3 Arquitectura de protección tipo 1:n.

2.4 Arquitectura de protección tipo m:n.

2.5 Arquitectura de protección tipo (1:1)n.

2.6 Comparación de las arquitecturas de protección.

Objetivos:· Describir los principios y las

capacidades de las arquitecturas de protección genérica de red de transporte.

· Comparar las arquitecturas de protección genérica en lo que concierne a capacidad de protección y complejidad de implementación.


2.1 Principios de las arquitecturas de protección


Principio general de la conmutación de protección

En una arquitectura de protección lineal, la conmutación de protección se produce en los dos puntos extremos de un camino protegido o conexión de subred protegida.· Entre estos puntos extremo, habrá entidades principales y de

protección.· Para un determinado sentido de transmisión, el extremo de

cabecera de la señal protegida tiene capacidad para llevar a cabo la función de puenteo, mediante la cual colocará una copia de la señal de tráfico normal en la entidad de protección cuando sea necesario.

· El extremo de cola se encargará de la función del selector, que consiste en seleccionar una señal de tráfico normal de su entidad principal o una entidad de protección. En el caso de transmisión bidireccional, con protección en ambos

sentidos de transmisión, los dos extremos de la señal protegida llevarán a cabo normalmente funciones de puenteo y de selección.


Clases de protección individual y de grupo

Las distintas arquitecturas de protección lineal se basan en alguna de las dos siguientes clases de protección:· Protección individual: La protección se efectúa para una sola

entidad de transporte.· Protección de grupo: La protección se efectúa para un conjunto

de entidades de transporte.


Ámbito de aplicación de la protección individual

Situaciones propicias para la aplicación del concepto de protección individual:· Cuando es necesario proteger sólo una parte de las señales de

tráfico, que deben tener una fiabilidad elevada. El resto de las señales de tráfico en la capa de red quedan

desprotegidas, permitiendo que se reduzca el ancho de banda necesario para la protección.


Ámbito de aplicación de la protección de grupo

Situaciones propicias para la aplicación del concepto de protección de grupo:· Cuando resulta útil proteger un gran número de las señales de

tráfico (pero no todas) que se transportan por los mismos caminos de capa servidora, con tiempos de protección del mismo orden de la protección individual (de un pequeño conjunto de señales de tráfico). Puede lograrse conmutación de protección rápida mediante el

tratamiento de un agrupamiento lógico de entidades de transporte como una sola entidad después del comienzo de las acciones de protección;

· Cuando se necesita proteger un grupo de señales de tráfico que se comportan como una sola señal de tráfico mediante por ejemplo, concatenación virtual, multiplexación inversa.


Reducción de la complejidad de la protección de grupo

Existen dos técnicas para reducir la complejidad del proceso de protección de grupo:1) Tratar el grupo de señales como una sola entidad, dentro de un

solo proceso de protección. El estado de los grupos de servicio y protección se representa

mediante indicaciones de grupo SF y de grupo SD.

2) Introducir una señal de prueba adicional (que se transporta por los mismos caminos de capa servidora), de la cual se utilizan las indicaciones SF y SD para representar el estado del grupo. Desventaja: imposibilidad de supervisar las señales individuales de

cada grupo con relación a su conectividad, continuidad y calidad de funcionamiento. No puede detectarse una de esas fallas dentro de una de las señales en

el grupo y por consiguiente no están protegidas.


Tipos de arquitectura de protección

Se distinguen cuatro tipos de arquitectura de protección lineal de camino y de subred:· Arquitectura de protección tipo 1+1.· Arquitectura de protección tipo 1:n.· Arquitectura de protección tipo m:n.· Arquitectura de protección tipo (1:1)n.

Nota: Los principios y los componentes fundamentales de cada una de estas cuatro arquitecturas de protección están descritos en las siguientes sub-secciones 2.2, 2.3, 2.4 y 2.5, respectivamente.


2.2 Arquitectura de protección tipo 1+1


Arquitectura de protección tipo 1+1

En la arquitectura de protección 1+1, se designa una entidad de transporte de protección que actúa permanentemente como facilidad de respaldo para la entidad de transporte de servicio.· La señal de tráfico normal se puentea permanentemente hacia la

entidad de transporte de protección en el punto extremo de origen del dominio protegido.

· El tráfico normal de las entidades de transporte de servicio y de protección se transmite simultáneamente al punto extremo de destino del dominio protegido.

· En el punto extremo de destino se efectúa una selección entre la entidad de transporte de servicio y la de protección basándose en algunos criterios predeterminados, como las indicaciones de falla de señal y de degradación de señal.

La diapositiva siguiente ilustra la configuración general de la arquitectura de protección 1+1.


Arquitectura de protección tipo 1+1 – Diagrama

Selector Puente permanente

SelectorPuente permanente

Protección(0)

Normal(1)

Normal(1)

Servicio(1)

Falla

Señal de tráfico normal de la entidad de servicio (en falla) transmitida por la entidad de protección.

Señal de tráfico normal transmitida por la entidad de servicio.


2.3 Arquitectura de protección tipo 1:n


Arquitectura de protección 1:n

En la arquitectura de protección 1:n, una entidad de transporte de protección dedicada se comporta como una facilidad de respaldo compartida entre n entidades de transporte de servicio.· El ancho de banda de la entidad de transporte de protección

debe poder proteger cualquiera de las n entidades de transporte de servicio, siempre que esté disponible la entidad de transporte de protección.

· Cuando una entidad de transporte de servicio tiene degradaciones, su señal de tráfico normal se transfiere de la entidad de transporte de servicio a la de protección en los puntos extremos de origen y de destino del dominio protegido. Observar que cuando más de una entidad de transporte de servicio

tiene degradaciones, sólo puede protegerse una señal de tráfico normal.


Puentes para la arquitectura de protección 1:n

En la arquitectura de protección 1:n, el puente puede realizarse de dos modos: puente selector o puente de difusión.· Con la conectividad de puente selector, la señal de tráfico

normal se conecta a la entidad de transporte de servicio o bien a la entidad de transporte de protección.

· Con la conectividad de puente de difusión, la señal de tráfico normal se conecta permanentemente a la entidad de transporte de servicio y ocasionalmente también a la de protección. El interfuncionamiento entre las dos opciones está garantizado.


Arquitectura de protección 1:n – Diagrama de opción de puente selector

Seguridad en redes de telecomunicaciones. Ingeniería Civil Electrónica – 2011 110

Servicio(1)

Normal(1)

Normal(1)

Señal nula(0)

Señal nula(0)

Servicio(2)

Normal(2)

Normal(2)

Servicio(n)

Normal(n)

Normal(n)

Protección(0)

Adicional(n+1)

Adicional(n+1)

Selector(Cola)

Puente(Cabecera)

Selector(Cola)

Puente(Cabecera)

AIS/FDI AIS/FDI

Falla

Señal de tráfico normal de la entidad de servicio #1 (en falla) transmitida por la entidad de protección.

Señal de tráfico normal transmitida por la entidad de servicio #1.

Opción de puente selector: conexión normal a la entidad de servicio o bien a la entidad de protección.

Señal AIS

Señal AIS


Arquitectura de protección 1:n – Diagrama de opción de puente de difusión

Servicio(1)

Normal(1)

Normal(1)

Señal nula(0)

Señal nula(0)

Servicio(2)

Normal(2)

Normal(2)

Servicio(n)

Normal(n)

Normal(n)

Protección(0)

Adicional(n+1)

Adicional(n+1)

Selector(Cola)

Puente(Cabecera)

Selector(Cola)

Puente(Cabecera)

AIS/FDI AIS/FDI

Falla

Señal de tráfico normal de la entidad de servicio #1 (en falla) transmitida por la entidad de protección.


Opción de puente de difusión: conexión normal permanente a la entidad de servicio y ocasional a la entidad de protección.

Señal AIS

Señal AIS


2.4 Arquitectura de protección tipo m:n


Arquitectura de protección m:n

En la arquitectura de protección m:n, m entidades de transporte de protección dedicadas se asignan como facilidades de respaldo compartidas para n entidades de transporte de servicio, y en general se cumple que m n.· El ancho de banda de cada entidad de transporte de protección debe

poder proteger cualquiera de las n entidades de transporte de servicio, siempre que esté disponible al menos una de las m entidades de transporte de protección.

· Cuando una entidad de transporte de servicio tiene degradaciones, su señal de tráfico normal es asignada a una entidad de transporte de protección disponible, y luego se efectúa la transición de la entidad de transporte de servicio a la de protección asignada en los puntos extremo de origen y de destino del dominio protegido. Observar que cuando más de m entidades de transporte de servicio

tienen degradaciones, sólo puede protegerse m señales de transporte normales.


Arquitectura de protección m:n – Diagrama de opción de puente de difusión

Servicio(1)

Normal(1)

Normal(1)

Señal nula(0)

Señal nula(0)

Servicio(2)

Normal(2)

Normal(2)

Servicio(n)

Normal(n)

Normal(n)

Protección(0)

Adicional(n+1)

Adicional(n+1)

Selector(Cola)

Puente(Cabecera)

Selector(Cola)

Puente(Cabecera)

Falla



AIS/FDI AIS/FDI

Señal de tráfico normal de la entidad de servicio #1 (en falla) transmitida por la entidad de protección #m.

Protección(1-m)

Adicional(n+m)

Adicional(n+m)

Señal AIS

Señal AIS


2.5 Arquitectura de protección tipo (1:1)n


Arquitectura de protección (1:1)n (1/2)

La arquitectura de protección (1:1)n comprende n grupos de entidades de transporte, cada uno compuesto por una entidad de servicio y una entidad de protección dedicada. Las entidades de protección comparten el mismo ancho de banda como facilidades de respaldo para las n entidades de servicio.· El ancho de banda de protección debe poder proteger cualquiera de las

n entidades de transporte de servicio siempre que estén disponibles el ancho de banda de transporte de protección y la entidad de transporte de protección específica asociada con la entidad de transporte de servicio que ha de conmutarse.

· Cuando una entidad de transporte de servicio tiene degradaciones, su señal de tráfico normal es asignada a la entidad de transporte de protección disponible asociada, y luego se efectúa la transición de la entidad de transporte de servicio a la de protección asignada en ambos puntos extremo de origen y de destino del dominio protegido. Observar que cuando más de una entidad de transporte de servicio tiene

degradaciones, sólo podrá protegerse una de ellas en general.


Arquitectura de protección (1:1)n (2/2)

· Todas la n entidades de transporte de servicio se enrutan por distintas facilidades y equipos (para evitar un punto común de falla que no pueda protegerse). Todas las n (o n+1) entidades de transporte de protección se enrutan por las mismas facilidades y equipos, distintos de las facilidades y equipos de servicio.

· En términos aproximados, si el ancho de banda ocupado por cada entidad de transporte de servicio es BWi, el ancho de banda que ocupan las entidades de transporte de protección es del orden de BP = máx{BW1, BW2,…,BWn}. Desde la perspectiva del ancho de banda, esta arquitectura de

protección (1:1)n se comporta como una arquitectura tipo 1:n.

Arquitectura

Ejemplos


Arquitectura de protección (1:1)n – Opción de puente de difusión

Protección(1)

Normal(1)

Normal(1)

Servicio(1)

Señal nula(0)

Señal nula(0)

Protección(2)

Normal(2)

Normal(2)

Servicio(2)

Protección(n)

Normal(n)

Normal(n)

Servicio(n)

Adicional(n+1)

Adicional(n+1)

Protección(0)

Selector(Cola)

Puente(Cabecera)

Selector(Cola)

Puente(Cabecera)

AIS/FDI AIS/FDI



Falla

Señal de tráfico normal de la entidad de servicio #1 (en falla) transmitida por la entidad de protección.#1

Señal AIS

Señal AIS


Ejemplos de la arquitectura de protección (1:1)n

Ejemplo de arquitectura (1:1)2

· Grupos de entidades de transporte de servicio y de protección: <WP1; BP1> = <ABC; AGHC> <WP2; BP2> = <DEF; DGHF>.

· El ancho de banda del enlace GH es compartido por las dos entidades de protección.

Ejemplo de arquitectura (1:1)4

· Grupos de entidades de transporte de servicio y de protección: <WP1; BP1> = <AB; AEFB> <WP2; BP2> = <BC; BFGC> <WP3; BP3> = <CD; CGHD> <WP4; BP4> = <AD; AEHD>

A B C

G

D

H

E F

Grupo 1

Grupo 2

A B

E

H

D

G

C

F

Grupo 1

Grupo 2

Grupo 3G

rupo

4

WPi: Entidad de transporte de servicio # i (working).BPi: Entidad de transporte de protección # i (backup).


2.6 Comparación de las arquitecturas de protección


Ventajas y desventajas de la arquitectura 1+1

· Posibles ventajas de la arquitectura 1+11) Baja complejidad;

2) En el caso de la conmutación unidireccional, es posible soportar la interconexión de nodos duales de las subredes protegidas.

· Posibles desventajas de la arquitecturas 1+13) Requiere 100% de capacidad adicional.


Ventajas de las arquitecturas 1:n, m:n, (1:1)n

· Posibles ventajas de las arquitecturas 1:n, m:n, (1:1)n

1) Posibilidad de proporcionar acceso a la protección; la entidad/ancho de banda de transporte de protección puede

transportar una señal de tráfico adicional durante periodos en los que no se requiere la entidad/ancho de banda de transporte de protección para transportar una señal de tráfico normal.

2) Restricción de capacidad adicional a 100/n % ó m 100/n %;

3) En el caso de la protección m:n, es posible lograr la protección hasta de m fallas.


Desventajas de las arquitecturas 1:n, m:n, (1:1)n

· Posibles desventajas de las arquitecturas 1:n, m:n, (1:1)n

4) Alta complejidad.

5) En el caso de la clase de protección SNC, se necesita funciones de terminación de subcapa adicionales en los puntos de entrada y de salida del dominio protegido de cada entidad de transporte de servicio y de protección.

6) No soporta la interconexión de nodos duales de las subredes protegidas.

7) Para n 2: cada una de las n entidades de transporte de servicio debe enrutarse por distintas facilidades y equipos para evitar la existencia de puntos comunes de falla que no puedan protegerse mediante una sola entidad de transporte de protección en una arquitectura 1:n y (1:1)n.


Fin de la Sección 2ARQUITECTURAS DE PROTECCIÓN


3. CONMUTACIÓN DE PROTECCIÓN

Clasificación de la conmutación de protecciónTipos de funcionamiento de la conmutación de protección

Calidad de funcionamiento de la conmutación de protección


Sección 3 – Conmutación de protección

Contenido:3.1 Tipos de conmutación de protección.

3.2 Tipos de funcionamiento de la conmutación de protección.

3.3 Calidad de funcionamiento de la conmutación de protección.

Objetivos:· Distinguir los distintos tipos de conmutación de protección considerando

modo de funcionamiento, dominio protegido, y protocolo de conmutación de protección.

· Señalar la aplicabilidad y describir la forma de utilización de los distintos tipos de conmutación de protección dentro de las arquitecturas de protección genérica de red de transporte.

· Explicar el significado de los parámetros temporales utilizados en la descripción del comportamiento y la calidad de funcionamiento de la conmutación de protección.


Clasificaciones generales de la conmutación de protección

Para esclarecer la descripción de la conmutación de protección es necesario hacer las siguientes distinciones:· Tipos de conmutación de protección:

Conmutación unidireccional. Conmutación bidireccional.

· Tipos de funcionamiento de la protección: Funcionamiento no reversivo. Funcionamiento reversivo.

· Clases y subclases de protección: Protección de camino. Protección de conexión de subred (SNC).

· Tipos de protocolos de conmutación de protección: Protocolo de 1 fase. Protocolo de 2 fases. Protocolo de 3 fases.

En esta Sección se describen los tipos de conmutación de protección y los tipos de funcionamiento de la conmutación de protección. En otras Secciones se describen las clases de protección y los protocolos de conmutación de protección.


3.1 Tipos de conmutación de protección


Tipos de conmutación de protección

Los tipos de conmutación de protección pueden ser:· Conmutación unidireccional:

Se completa la conmutación cuando la señal de tráfico (servicio) se selecciona de la entidad de transporte de reserva en el extremo que detecta la falla. Para la arquitectura 1+1, sólo se hace funcionar el selector en el extremo de

destino (sin comunicación con el extremo de origen). Para las arquitecturas 1:n, m:n, (1:1)n, se hace funcionar el selector en el

extremo de destino y el puente en el extremo de origen.

· Conmutación bidireccional: Se conmuta la señal de tráfico (servicio) de la entidad de transporte activa a la de reserva en ambos extremos del tramo de protección. Para la arquitectura 1+1, funcionan los selectores en los extremos de destino

y de origen. Para las arquitecturas 1:n, m:n, (1:1)n, funcionan los selectores y los puentes

en los extremos de destino y de origen.


Canal de comunicación para la conmutación de protección – Canal APS

Todos los tipos de conmutación, excepto la conmutación unidireccional 1+1, necesitan un canal de comunicación entre los dos extremos del dominio protegido, que se denomina canal de conmutación automática de protección (APS, automatic protection switching).· El canal APS termina en las funciones de conexión de cada

extremo del dominio protegido.


Comunicación para la conmutación de protección bidireccional

En los protocolos de conmutación bidireccional, no se permite la conmutación (funcionamiento de selector y puente) en un solo extremo.· Los dos extremos se comunican para iniciar la transferencia de

la señal de tráfico normal.· Si la prioridad de la petición del extremo de origen es inferior que

la del extremo de destino o no existe, el extremo de destino inicia la transferencia de la señal de tráfico normal y el extremo de origen da seguimiento a esa transferencia.


Ventajas de la conmutación unidireccional

Posibles ventajas del tipo de conmutación unidireccional:1) La conmutación de protección unidireccional es un método de fácil

implementación y no necesita un protocolo en una arquitectura 1+1. La conmutación unidireccional en una arquitectura 1:n (usada en los enlaces

de radiocomunicación/satélite) necesita un protocolo que funcione entre los dos puntos extremos del dominio protegido.

2) En una arquitectura 1+1, la conmutación de protección unidireccional puede ser más rápida que la conmutación de protección bidireccional ya que no requiere de un protocolo.

3) Cuando se tienen múltiples condiciones de falla hay una gran probabilidad de restablecer el tráfico mediante conmutación de protección si se utiliza la conmutación de protección unidireccional en lugar de emplear la conmutación de protección bidireccional.

4) La conmutación unidireccional permite una realización más simple de una red fiable por medio de subredes protegidas en cascada. Dos subredes se conectan mediante una arquitectura de interconexión de nodo

dual/interfuncionamiento de subred dual.


Ventajas de la conmutación bidireccional (1/2)

Posibles ventajas del tipo de conmutación bidireccional:1) En la conmutación de protección bidireccional se utiliza el mismo

equipo para ambos sentidos de transmisión después de una falla, lo que implica que habrá menos interrupciones de servicio para la reparación y el retorno al trayecto de servicio original. Con la conmutación unidireccional, se activan tres conmutaciones:

i) Conmutación de protección.

ii) Conmutación forzada para el sentido no afectado por el fallo.

iii) Conmutación reversiva. Con la conmutación bidireccional, sólo se producen dos

conmutaciones:i) Conmutación de protección.

ii) Conmutación reversiva. Cada conmutación dará por resultado uno o dos segundos con

muchos errores, por lo que con la conmutación bidireccional resultan menos SES.


Ventajas de la conmutación bidireccional (2/2)

2) Con la conmutación de protección bidireccional, si hay una falla en una entidad de transporte de la red, la transmisión de ambas entidades de transporte entre los nodos afectados se conmuta al sentido opcional alrededor de la red. No se transmite tráfico por la sección de la red fallida para que pueda

repararse sin conmutación de protección adicional.

3) La conmutación de protección bidireccional es más fácil de gestionar ya que en ambos sentidos de transmisión se utiliza el mismo equipo a lo largo de toda la entidad de transporte.

4) La conmutación de protección bidireccional mantiene retardos iguales en ambos sentidos de transmisión. Esto puede ser importante cuando hay un desequilibrio significativo en la

longitud de las entidades de transporte, por ejemplo, en los enlaces transoceánicos en los que una entidad de transporte se conduce a través de un enlace por satélite y la otra vía un enlace por cable.

5) La conmutación de protección bidireccional tiene la capacidad para transportar tráfico adicional por la entidad de transporte de protección.


3.2 Tipos de funcionamiento de la conmutación de protección


Tipos de funcionamiento de la conmutación de protección

Los tipos de funcionamiento de protección pueden ser:· Funcionamiento reversivo

La señal de tráfico (servicio) siempre regresa a (o permanece en) la entidad de transporte de servicio cuando se terminan las solicitudes de conmutación, es decir, cuando la entidad de transporte de servicio se restablece de la condición de defecto o se despeja la petición externa.

· Funcionamiento no reversivoLa señal de tráfico (servicio) no regresa a la entidad de transporte de servicio cuando se terminan las peticiones de conmutación.


Aplicación de los tipos de funcionamiento de protección

· Algunos métodos de protección son inherentemente reversivos. En otros casos es posible el funcionamiento reversivo o no reversivo. Una ventaja del funcionamiento no reversivo es que, por lo general,

tendrá menos repercusión sobre la calidad de funcionamiento del tráfico.

No obstante, hay situaciones en las que podrá tenerse preferencia por el funcionamiento reversivo.


Aplicación del funcionamiento reversivo de protección

Ejemplos de casos en los que es apropiado el funcionamiento reversivo:1) Cuando algunas partes de la entidad de transporte de protección pueden

asignarse para proporcionar capacidad para satisfacer una necesidad más urgente.

Ejemplo, cuando la entidad de transporte de protección se ponga fuera de servicio para liberar capacidad que se utilizará para restablecer otro tráfico.

2) Cuando la entidad de transporte de protección pueda estar sujeta a reestructuraciones frecuentes.

Ejemplo: cuando una red tiene limitaciones de capacidad y las rutas de protección se reestructuran frecuentemente para maximizar la eficacia de la red cuando se producen cambios en la misma.

3) Cuando la entidad de transporte de protección tiene una calidad de funcionamiento significativamente inferior que la de la entidad de transporte de servicio.

Ejemplo: si la entidad de transporte de protección tiene una característica de error inferior o un retardo más prolongado que la entidad de transporte de servicio.

4) Cuando un operador necesita confirmar qué entidades de transporte conducen el tráfico normal, a fin de simplificar la gestión de la red.


3.3 Calidad de funcionamiento de la conmutación de protección


Modelo temporal de conmutación de protección

En la figura de la diapositiva siguiente se ilustra el modelo temporal de conmutación de protección presentado en la Rec. UIT‑T M.495. Los parámetros de este modelo son los siguientes:1) Tiempo de detección, T1.

2) Tiempo de retención, T2.

3) Tiempo de las operaciones de conmutación de protección, T3.

4) Tiempo de transferencia de la conmutación de protección, T4.

5) Tiempo de recuperación, T5.

6) Tiempo de confirmación, Tc.

7) Tiempo de transferencia, Tt.

8) Tiempo de restablecimiento del tráfico protegido, Tr.


Modelo temporal de conmutación de protección – Diagrama de tiempos de restablecimiento

Falla potencial

Reconocimiento de la falla potencial

Conocimiento del procedimiento de restablecimiento

Última señal de control o instrucción recibida

Última operación de restablecimiento terminada

Transmisión totalmente restablecida

T1 Tiempo de detección

T2 Tiempo de espera

T3 Tiempo de procedimiento de restablecimiento

T4 Tiempo de transferencia de restablecimiento

T5 Tiempo de recuperación

Tc Tiempo de confirmación

Tt Tiempo de transferencia

Tr Tiempo de restablecimiento

TiempoT1 T2 T3 T4 T5

Tc Tt

Tr


Modelo temporal de conmutación de protección – Eventos (1/3)

· Tiempo de detección, T1

Intervalo de tiempo comprendido entre la aparición de una degradación de red y la detección de una condición de fallo de señal (SF) o de degradación de señal (SD) activada por dicha degradación.

· Tiempo de retención, T2

Intervalo de tiempo después de la detección de una condición SF o SD y su confirmación como una condición que necesita el procedimiento de conmutación de protección.

· Tiempo de las operaciones de conmutación de protección, T3

Intervalo de tiempo comprendido entre la confirmación de una condición SF o SD y la conclusión del procesamiento y la transmisión de las señales de control necesarias para efectuar la conmutación de protección.



· Tiempo de transferencia de la conmutación de protección, T4

Intervalo de tiempo comprendido entre la conclusión del procesamiento y la transmisión de las señales de control necesarias para efectuar la conmutación de protección y la conclusión de las operaciones de conmutación de protección.

· Tiempo de recuperación, T5

Intervalo de tiempo comprendido entre la conclusión de las operaciones de conmutación de protección y el restablecimiento total del tráfico protegido.

NOTA – Esto podrá incluir la verificación de las operaciones de conmutación, la resincronización de la transmisión digital, etc.

· Tiempo de confirmación, Tc

Tiempo comprendido entre la aparición de la degradación de red y el instante en el que se confirma la activación de la condición SF o SD para solicitar las operaciones de conmutación de protección:

Tc = T1 + T2.



· Tiempo de transferencia, Tt

Intervalo de tiempo después de la confirmación de que una condición SF o SD necesita las operaciones de conmutación de protección y la terminación de las mismas:

Tt = T3 + T4.

· Tiempo de restablecimiento del tráfico protegido, Tr

Tiempo comprendido entre la aparición de la degradación en la red y el restablecimiento del tráfico protegido:

Tr = T1 + T2 + T3 + T4 + T5 = Tc + Tt + T5. NOTA – Un equipo podría detectar una degradación de red aparente que no se

confirma después de las operaciones de confirmación. En este caso, sólo los tiempos T1 y T2 son pertinentes.


Fin de la Sección 3CONMUTACIÓN DE PROTECCIÓN


BIBLIOGRAFÍA


Bibliografía – Arquitecturas de protección de redes de transporte (1/2)

· Recomendación UIT-T G.808.1 (02/2010), Conmutación de protección genérica - Protección lineal de camino y de subred.

· Recomendación UIT-T G.841 (10/1998), Tipos y características de las arquitecturas de protección para redes de la jerarquía digital síncrona.

· Recomendación UIT-T G.842 (04/1997), Interfuncionamiento de las arquitecturas de protección para redes de la jerarquía digital síncrona.

· Recomendación UIT-T M.2102 (02/2000), Procedimientos y umbrales de mantenimiento para los mecanismos de recuperación (protección y restablecimiento) de caminos (trayectos) contenedores virtuales y secciones múltiplex internacionales en la jerarquía digital síncrona.

· Recomendación UIT-T I.480 (03/2000), Conmutación de protección 1+1 en la capa física para sistemas basados en células.

· Recomendación UIT-T I.630 (02/1999), Conmutación de protección del modo de transferencia asíncrono.


Bibliografía – Arquitecturas de protección de redes de transporte (2/2)

· Recomendación UIT-T G.873.1 (03/2006), Red óptica de transporte: Protección lineal.

· Recomendación UIT-T G.8031/ Y.1342 (06/2006), Conmutación de protección lineal Ethernet.

· Recomendación UIT-T G.8032/ Y.1344 (03/2010), Conmutación de protección del anillo Ethernet.

· Recomendación UIT-T G.8131/ Y.1382 (02/2007), Conmutación de protección lineal para las redes MPLS de transporte.

· Recomendación UIT-T Y.1720 (12/2006), Conmutación de protección para redes con conmutación por etiquetas multiprotocolo.

· RFC 4426, Generalized Multi-Protocol Label Switching (GMPLS) Recovery Functional Specification. J. Lang, B. Rajagopalan, D. Papadimitriou, Eds. March 2006.

· RFC 4428, Analysis of Generalized Multi-Protocol Label Switching (GMPLS)-based Recovery Mechanisms (including Protection and Restoration). D. Papadimitriou, E. Mannie, Eds. March 2006.


Bibliografía – Terminología y principios generales relativos a la protección para redes de transporte

· Recomendación UIT-T M.60 (03/1993), Terminología y definiciones relativas al mantenimiento.

· Recomendación UIT-T M.495 (11/1988), Restablecimiento de la transmisión y diversidad de rutas de transmisión: terminología y principios generales.

· Recomendación UIT-T E.800 (09/2008), Definiciones de términos relativos a la calidad de servicio.

· RFC 4427, Recovery (Protection and Restoration) Terminology for Generalized Multi-Protocol Label Switching (GMPLS). E. Mannie, D. Papadimitriou, Eds. March 2006.

· RFC 6414, Benchmarking Terminology for Protection Performance. S. Poretsky, R. Papneja, J. Karthik, S. Vapiwala. November 2011.


Fin de la BIBLIOGRAFÍA


Fin de la Presentación CONMUTACIÓN DE PROTECCIÓN GENÉRICA

DE RED DE TRANSPORTE

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