Phoenix: la nuova rete di trasporto nazionale

PIATTAFORME
Phoenix:
la nuova rete di
trasporto nazionale
SERGIO AUGUSTO
PIERGIORGIO PAGNAN
La nuova rete di trasporto di Telecom Italia rappresenta uno dei primi
esempi a livello mondiale di rete di trasporto a commutazione automatica
con intelligenza distribuita. La presenza di meccanismi automatici di protezione dei flussi di traffico non è ovviamente una novità nel campo delle
trasmissioni ma ciò che caratterizza questa nuova rete sono i principi che
hanno ispirato gli enti di normativa nella definizione delle specifiche e le
modalità di intervento in caso di guasto. L’obiettivo di questo articolo è di
descrivere le caratteristiche fondamentali del piano di trasporto della
nuova rete chiarendo il funzionamento del piano di controllo e dei meccanismi di instradamento e di segnalazione associati.
1. Introduzione
Questo articolo rappresenta la conclusione di
una serie di articoli già apparsi su questo
Notiziario [1] [2] [3] e dedicati alla descrizione
delle nuove opportunità tecnologiche nel campo
delle trasmissioni. L’obiettivo degli autori è descrivere le caratteristiche principali della nuova rete di
trasporto nazionale di Telecom Italia. Questa
nuova rete, identificata con il nome Phoenix 1, si
(1)
La Fenice è un uccello mitico, grande come un'aquila, dalle splendide
piume rosse e dorate, ali in parte d'oro e di porpora, con la coda azzurra e
con piume lunghe, rosa e azzurre. Presente in molte culture antiche muore
e rinasce dalle sue ceneri ogni cinquecento anni. Il nome del mitico uccello si trova per la prima volta nelle opere dei poeti romani. E' Ovidio a raccontare la storia di un uccello che muore e rinasce dalle proprie ceneri.
pone come superamento dei limiti e sintesi dei
vantaggi delle reti a maglia di prima generazione,
in esercizio ormai da più di dieci anni, e delle reti
ad anello tipo Arianna in esercizio dalla fine degli
anni novanta. Ciò che rende possibile questa
sinergia è, come spesso accade, la contaminazione tra due mondi fino ad ora molto lontani: da
una parte il mondo del trasporto e della trasmissione tradizionale SDH e dall’altra quello delle reti
dati ed in particolare quelle basate sui protocolli
Internet.
Il frutto della contaminazione è l’insieme delle
architetture di rete, delle procedure e dei protocolli
che in ambito ITU-T vengono identificate con gli
acronimi ASTN/ASON (Automatically Switched
Transport Network / Automatically Switched Optical
Network) ed in ambito IETF con l’acronimo GMPLS
(Generalised Multi Protocol Label Switching).
NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA › Anno 13 n. 2 - Dicembre 2004
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AUGUSTO › PAGNAN • Phoenix: la nuova rete di trasporto nazionale
2. La nuova rete di trasporto nazionale
2004 è riportata in figura 1. Come si evince dal
disegno la rete ha una struttura magliata e tutti i
nodi, a parte alcuni casi specifici, hanno grado
uscente pari o superiore a tre, cioè hanno almeno
tre vie di uscita garantendo quindi la protezione
almeno al doppio guasto contemporaneo di portante. Vedremo nel seguito che questa rete, se
opportunamente dimensionata, è in grado di resistere mediamente ad un numero ben superiore di
guasti trasmissivi di rete contemporanei.
Le due componenti principali della nuova rete
Phoenix sono i sistemi trasmissivi per la lunga
distanza basati sulla tecnologia a multiplazione di
lunghezza d’onda (DWDM) [4], già ampiamente
impiegati nella rete di Telecom Italia fin dal 1999, e
i nuovi apparati di cross-connessione MSH2k di
fornitura Marconi Communications ad alta capacità
indicati nel seguito con l’acronimo ODXC (Optical
Digital Cross Connect) ed in
esercizio dalla seconda
metà del 2004. I sistemi
DWDM garantiscono il traUD
BZ
sporto di flussi ad alta veloNodo sede di apparato ODXC
MI-B
MI-M
cità fino a quaranta 10
VR
TS
Collegamento trasmissivo
VE
Gbit/s e gli ODXC, grazie
TO
PD
(DWDM o fibra ottica)
alle unità di elaborazione e
AL
BO
PC
di controllo ad alte prestaGE
AN
zioni equipaggiate a bordo,
FI
PI
oltre a garantire le funzionaPG
PE
lità standard SDH, già preRM-I
senti nella rete Arianna, permettono, assieme ad una
BA
RM-S
opportuna catena di sistemi
NOLA
di gestione, l’implementaNA
zione dei meccanismi di
Lamezia
ripristino veloce del traffico
(Fast Restoration) in caso di
CZ
guasto. Questi meccanismi
PA
di ripristino e la struttura di
rete magliata sono i princiCT
DWDM = Dense Wavelength Division Multiplexing
pali elementi di sintesi tra le
ODXC = Optical Digital Cross Connect
reti di trasporto a maglia di
prima generazione e quelle
ad anelli tipo Arianna in FIGURA 1› Struttura della nuova rete di trasporto Phoenix.
quanto permettono all’operatore di telecomunicazioni
Ciascun nodo è equipaggiato con uno o più
di soddisfare contemporaneamente i requisiti prinODXC in base alla quantità di traffico che deve
cipali di una rete di trasporto: l’efficienza nell’utiessere trasportata e le tipiche connessioni con le
lizzo delle risorse, la flessibilità, la scalabilità e la
altre reti sono indicate in figura 2. L’ODXC è, come
capacità di ripristinare il traffico in caso di guasto
tutti i cross connect, un apparato simmetrico nel
in tempi brevi. Nel seguito dell’articolo si cercherà
senso che a differenza di un ADM non dispone di
di chiarire meglio questi aspetti.
insiemi di porte dedicati per la linea trasmissive e
2.1 Architettura e caratteristiche principali
per i tributari cliente; ogni porta può essere utilizzata indifferentemente per collegare due ODXC o
Phoenix, basata sugli apparati ODXC, sarà nel
per collegare apparati cliente. È quindi solo a
prossimo futuro, la piattaforma trasmissiva nazioscopo esplicativo che, in figura 2, le porte sono
nale principale per la maggior parte delle applicastate classificate in quelle che vedono i sistemi
zioni di Telecom Italia. È una rete magliata ed i nodi
DWDM (nella parte bassa del disegno) e quelle che
della rete, ciascuno equipaggiato con uno o più
vedono gli apparati cliente (nella parte alta).
ODXC, sono collegati tra di loro mediante sistemi
L’ODXC può essere equipaggiato con interfacce
DWDM o fibre ottiche. I collegamenti tra i vari
SDH a bassa velocità come quelle a 155 Mbit/s
ODXC, veicolati sui sistemi DWDM o direttamente
(STM-1) e quelle a 622 Mbit/s (STM-4) ma si è ritesu fibre ottiche, sono costituiti da flussi a 2,5
nuto più conveniente che il collegamento alle altre
Gbit/s e a 10 Gbit/s mentre i collegamenti verso gli
reti sia realizzato prevalentemente utilizzando interapparati utilizzatori possono essere realizzati a
facce ad alta velocità a 2,5 Gbit/s (STM-16) e a 10
velocità variabili da 155 Mbit/s a 10 Gbit/s con graGbit/s (STM-64). Il motivo principale è legato alle
nularità pari a 155 Mbit/s.
caratteristiche meccaniche ed elettriche dell’apparato. Come chiarito nel riquadro “La struttura del2.1.1. Struttura ed interconnessione con le altre reti
l’apparato MSH2k”, ogni ODXC dispone di 32 slot
equipaggiabili con schede in grado di portare trafLa struttura di Phoenix aggiornata ad ottobre
fico utile e ciascuno di questi 32 slot è in grado di
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NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA › Anno 13 n. 2 - Dicembre 2004
AUGUSTO › PAGNAN • Phoenix: la nuova rete di trasporto nazionale
gestire fino a 10 Gbit/s di traffico bidirezionale indipendentemente dalla scheda equipaggiata.
Solamente le schede a 2,5 Gbit/s, che dispongono
di 4 porte bidirezionali e quelle a 10 Gbit/s realizzate con una porta bidirezionale saturano la capacità dello slot mentre le altre schede disponibili
(quella con 16 porte bidirezionale a 155 Mbit/s e
quella con 8 porte bidirezionale a 622 Mbit/s) non
ne sfruttano a pieno la capacità.
Anche se attualmente l’ODXC non è in grado
di trasportare flussi conformi alla nuova raccomandazione ITU-T G.709, perchè dotato della
sola matrice SDH, nelle prossime release è prevista la gestione della nuova gerarchia OTH [5] che
garantirà la piena integrazione con il mondo
DWDM come indicato nella figura 2 e la gestione
contemporanea su tutta la rete di flussi SDH e di
flussi OTH.
VC12 o STM-1
strutturati
STM-16,
STM-64
SDH
Groomig
SDH
generico
STM-16,
STM-64
G.709
STM-16, STM-64
o G.709
DWDM
ODXC
OTH
SDH
STM
=
=
=
=
=
OTH
generico
DWDM
ODXC
DWDM
STM-16,
STM-64
DWDM
DWDM
STM-16, STM-64
o G.709
Dense Wavelength Division Multiplexing
Optical Digital cross Connect
Optical Transport Hierarchy
Synchronous Digital Hierarchy
Synchronous Transport Module
FIGURA 2› Struttura del generico nodo e tipologie di collegamenti previsti.
Ciascun ODXC è collegato a quelli adiacenti per
mezzo di sistemi DWDM e,
in un numero ridotto di casi,
non rappresentati nella
figura, direttamente per
mezzo di fibre ottiche.
L’interconnessione è realizzata, come già detto,
mediante interfacce ottiche
a 2,5 Gbit/s (STM-16) e a 10
Gbit/s (STM-64). Per comprendere i motivi che hanno
condotto a definire le modalità di interconnessione con i
sistemi trasmissivi DWDM e
le tipologie di interfacce utilizzate, occorre qui ricordare
che attualmente le tecnologie disponibili nella rete di
trasporto di Telecom Italia
sono fornite dalle società
Marconi Communications e
dalla società Alcatel. In particolare l’ODXC e il
sistema DWDM PLx40 sono forniti da Marconi e il
sistema DWDM 1640WM è fornito da Alcatel.
Nella figura 3 è rappresentato il tipico schema
di interconnessione tra l’ODXC e i due sistemi
DWDM PLx40 e 1640WM. Il fatto che l’ODXC e
uno dei due sistemi DWDM siano in tecnologia
Marconi ha permesso di progettare l’interconnessione facendo uso delle interfacce “colorate”. Per
interfaccia colorata si intende qui un’interfaccia
ottica equipaggiata con un laser in grado di produrre un segnale ottico di una frequenza nota e
predeterminata (un colore quindi) appartenente alla
griglia conforme alla raccomandazione ITU-T
G.692; di contro una interfaccia si dice grigia
quando la frequenza del laser non è specificata
(comunque definita anche se non nota a priori e, in
linea di principio, variabile da scheda a scheda ma
nell’intorno di 1550 nm se in terza finestra o 1300
nm se in seconda finestra). Il vantaggio di disporre
delle interfacce colorate consiste nel poter collegare direttamente l’interfaccia colorata al multiplatore DWDM senza passare per il transponder riducendo quindi il costo dell’interconnessione (si veda
la definzione di sistemi DWDM misti in [4]).
Purtroppo, però, la condizione che la frequenza di
emissione del laser sia nota e appartenga alla griglia standard è necessaria ma non sufficiente affinché l’interfacciamento abbia esito positivo. È
necessario, ad esempio, che anche la forma
d’onda e la dispersione cromatica in fase di lancio
siano note e ben definite. Ne consegue quindi che,
ad oggi, il costruttore dell’ODXC equipaggiato con
interfacce colorate e del DWDM deve essere
necessariamente lo stesso. Osservando la figura 3
si osserva che le interfacce colorate sono state utilizzate solo per l’interconnessione a 10 Gbit/s; ciò
è dovuto al fatto che, per scelte costruttive legate
alla modularità delle schede a 2,5 Gbit/s equipaggiate sull’ODXC (4 porte a 2,5 Gbit/s su una sin-
STM-16
STM-16
STM-64
STM-64
DWDM 1640WM
MSH2k
DWDM PLx40
Transpoder a 2,5 Gbit/s
Transpoder a 10 Gbit/s
Interfaccia grigia a 2,5 Gbit/s
Interfaccia grigia a 10 Gbit/s
FIGURA 3› Collegamento del MSH2k ai sistemi DWDM in tecnologia Alcatel e Marconi.
NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA › Anno 13 n. 2 - Dicembre 2004
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AUGUSTO › PAGNAN • Phoenix: la nuova rete di trasporto nazionale
gola scheda), Marconi ha scelto di non ingegnerizzarle colorate; in tale caso sarebbe stato necessario infatti prevedere tutte le possibili combinazioni
di 40 frequenze (tante quante i canali del PLx40) su
4 porte di una singola scheda.
MSH-64C
MSH-ES
Worker
MSH-2k
Interfacce
ottiche
interne
MSH-ES
Protection
MSH-2k
MSH-2k
Gli apparati in grado di svolgere le
funzionalità di Fast Restoration sono
forniti da Marconi Communications ed
appartengono alla famiglia di apparati
trasmissivi MSH. Sono apparati di tipo
cross-connect SDH con la possibilità
di evolvere verso funzionalità OTH
così come descritto nella raccomandazione ITU-T G.709, in grado di fornire quindi capacità di cross-connessione sia per servizi di tipo SDH (a
livello di VC-4, VC-4-xc x=4,16 e 64),
sia per servizi a standard tipo ODUk
(con K=1 e 2) e dati (Gigabit Ethernet).
La famiglia MSH è costituita dagli apparati MSHES, MSH2k e MSH-64C.
L’apparato MSH2k ha una
MSH-ES
MSH-2k
MSH-64C
capacità di cross-connessione bidirezionale pari a
320 Gbit/s e supporta
interfacce sia di tipo elettrico (16xSTM-1) che di
tipo ottico ad alta densità
(worker)
(16xSTM-1,
8xSTM-4,
4xSTM-16 e STM-64) e a
standard G.709 (ODUk K=1
e 2). Tale apparato, oltre a
realizzare le funzionalità di
(protection)
Fast Restoration, viene
impiegato per realizzare le
funzionalità SDH già presenti nella rete trasmissiva
(protezioni MSP, MSSPRing. e protezioni
SNCP). L’apparato MSH2k
FIGURA A› Apparati MSH2k della Marconi.
è costituito da un singolo
MSH-64C
LA STRUTTURA
DELL’APPARATO
MSH2k
telaio ETSI con dimensioni 2200 mm x
900 mm x 300 mm.
L’apparato MSH-64C, infine, riportato
qui per completezza ma non utilizzato
nella rete Phoenix, ha una capacità di
cross-connessione pari a 80 Gbit/s e
svolge le stesse funzionalità dell’apparato MSH2k differenziandosi da
questo solo in termini di capacità di
permutazione e numero di unità di
traffico equipaggiabili: solo 12 slot per
le unità di traffico. L’apparato presenta un blocco matrice ridondato e
una coppia di unità di controllo
anch’essi ridondati per aumentare
l’affidabilità del sistema. Ogni singola
unità di controllo è infine equipaggiata con due compact fash.
Gli apparati della famiglia MSH condividono tutte le unità di traffico, le
unità di controllo e alcune unità di
supporto.
cestello equipaggiato in un telaio ETSI
con dimensioni 2200 mm x 900 mm x
300 mm. Dispone di 32 slot per l’equipaggiamento delle Unità di Traffico, di
un blocco matrice ridondato e di una
coppia di Unità di Controllo anch’essi
ridondati per aumentare l’affidabilità
del sistema. Ogni singola Unità di
Controllo è infine equipaggiata con
due Compact Flash.
Al crescere delle esigenze di traffico è
vantaggioso centralizzare le funzioni
di permutazione impiegando l’apparato MSH-ES, e trasformare gli apparati MSH-2K in cestelli porte
dell’MSHES.
L’apparato MSH-ES svolge esclusivamente funzioni di permutazione con
una capacità pari a 960 Gbit/s bidirezionale ed è costituito da due cestelli,
l’uno in protezione all’altro, equipaggiati con le sole unità di tipo Matrice;
ambedue i cestelli sono installati in un
Parti Comuni
Fibre/Ventole
Unità di traffico
SDH standard della concatenazione contigua (si
veda il riquadro “Il meccanismo della concatenazione SDH”) e le velocità trasportabili sono qulle
relative al VC-4, al VC-4-4c, al VC-4-16c e al VC-464c. Ad oggi non è ancora disponibile il meccanismo della concatenazione virtuale.
2.1.2 Tipologia di flussi trasportati
C o m e g i à a ntic ipa to, uno de i va nta gg i di
Phoenix rispetto alle reti di trasporto che l’hanno
preceduta è la capacità di trasportare e proteggere
sia flussi a bassa velocità a 155 Mbit/s sia flussi ad
alta velocità a 2,5 Gbit/s e a 10 Gbit/s. Il meccanismo che permette agli ODXC di trasportare flussi
numerici con questi ritmi binari è il meccanismo
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NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA › Anno 13 n. 2 - Dicembre 2004
2.2 Confronto con le precedenti reti di trasporto nazionale:
il meccanismo della Fast Restoration
Si descriveranno qui brevemente le principali differenze e le più evidenti analogie tra la nuova rete di
trasporto Phoenix e le due reti di trasporto nazionali
che l’hanno preceduta: la rete costituita dai permutatori RED 4/4 (nel seguito rete SGF, dall’acronimo
AUGUSTO › PAGNAN • Phoenix: la nuova rete di trasporto nazionale
IL MECCANISMO DELLA
CONCATENAZIONE
SDH
La ragione per cui la capacità massima del segnale cliente trasportabile
dai sistemi SDH (e SONET) si fermava,
fino a qualche anno fa, a 155 Mbit/s
era che tali sistemi erano stati progettati per trasportare servizi telefonici
basati sullo standard PDH; all’epoca
della standardizzazione SDH (prima
metà degli anni novanta) la maggior
parte dei segnali da trasportare era
costituito da flussi PDH a 140 Mbit/s e
nulla faceva presagire che sarebbe
nata l’esigenza di capacità di trasporto con granularità maggiore.
La richiesta sarebbe invece arrivata,
inesorabile, con l’avvento dei nuovi
apparati router IP e switch ATM che
iniziarono a generare flussi trasmissivi
che non sempre potevano essere
accomodati, senza disottimizzazioni
evidenti, nelle strutture numeriche
messe a disposizione dall’SDH
(SONET).
La prima soluzione individuata per
risolvere il problema fu quella di adottare sugli switch e sui router le cosiddette interfacce “canalizzate” che
permettono di suddividere un flusso
ad alta velocità in una molteplicità di
flussi VC-4 (Virtual Container) (ad
esempio un flusso a 622 Mbit/s in 4
flussi VC-4 a 155 Mibit/s) che possono essere agevolmente trasportati
da una rete SDH standard. Questo
approccio risolve il problema dell’interfacciamento tra gli apparati dati e
la rete di trasporto ma ha il grande
svantaggio di richiedere la demultiplazione e la successiva multiplazione
dei flussi VC-4 e l’elaborazione degli
overhead necessari per la corretta
ricostruzione del segnale complessivo
riducendo drammaticamente le prestazioni degli apparati per le reti dati.
Si osservi infatti che in questo caso i
singoli VC-4, costituenti il segnale a
velocità superiore, potrebbero seguire
in rete vie diverse e accumulare
quindi ritardi trasmissivi diversi tra
loro. Come sempre accade, un
aumento di complessità elaborativa
implica un costo superiore.
La soluzione al problema fu data dagli
enti di normativa, in particolare
dall’ITU-T per l’SDH e l’ANSI per il
SONET, con la proposta di inserire
sugli apparati SDH la funzione di concatenazione contigua. Il principio
della concatenazione contigua consiste nel garantire il trasporto di flussi
trasmissivi con ritmo binario superiore a quello della struttura informativa di base (nel caso SDH il VC)
mediante opportuna aggregazione,
all’interno della trama SDH, dei singoli
VC. Il meccanismo permette di preservare l’integrità della sequenza
numerica da trasportare concatenando, appunto, VC contigui (all’interno della trama SDH) e trasformandoli in un unico contenitore virtuale di
gerarchia superiore. In questo modo è
garantito il trasporto dei segnali
generati da apparati equipaggiati con
le cosiddette interfacce “clear channel”. La concatenazione contigua dei
VC-4 di livello n è in genere indicata
con VC-4-nc e garantisce i ritmi binari
indicati nella tabella A.
Si osservi che ciascuna struttura di
tipo VC-4-nc può essere trasportata
da qualunque segnale STM-N (con N
da 1 a 256) in grado di contenerla e
può essere multiplata insieme a strutVC-4
149.760 kbit/s
VC-4-4c
VC-4-16c
599.040 kbit/s
2.396.160 kbit/s
VC-4-64c
9.584.640 kbit/s
VC-4-256c
38.338.560 kbit/s
VC-4 = Virtual Contrainer di livello 4
TABELLA A› Ritmi binari nella concatenazione
contigua dei VC-4-nc.
apparati siano in grado di gestire la
concatenazione contigua, è necessario poi disporre di VC-4 contigui liberi
su ogni sezione trasmissiva permutandoli di volta in volta tutti insieme.
Infine, a causa del ridotto numero di
combinazioni che offre, non permette
di sfruttare al meglio la banda in
quanto è disponibile solo per i multipli
di VC4 indicati (nonostante sia stata
standardizzata per qualunque valore
del parametro n).
La soluzione a tutti e tre i problemi
indicati è fornita dal meccanismo di
concatenazione virtuale indicato
genericamente con il l’acronimo VCAT
(Virtual Concatenation). Disponibile
sugli apparati SDH dalla fine degli
anni novanta questo meccanismo
garantisce il superamento dei limiti
della concatenazione contigua ed in
particolare permette di concatenare
un numero qualunque di VC di generico livello N (purchè tutti di pari
livello) non necessariamente contigui
all’interno della trama SDH. Inoltre
non è piu’ necessario che tutti gli
apparati coinvolti nella trasmissione
siano in grado di gestire il meccanismo di concatenazione virtuale; a
ciascun VC costituente la concatenazione è infatti assegnato dal nodo
sorgente un identificatore ed è sufficiente che il nodo destinazione sia in
grado di ripristinar ne il corretto
ordine. Per far ciò il ricevitore è equipaggiato con una memoria buffer in
grado compensare i diversi ritardi di
propagazione dei singoli VC che possono seguire in rete percorsi diversi e
attraversare apparati SDH standard.
La nomenclatura è del tipo VC-4-7v
che indica la concatenazione virtuale
di 7 VC-4.
La possibilità di concatenare un
numero arbitrario di VC di qualunque
livello permetto uno sfruttamento più
efficiente della banda come si evince
dalla tabella B.
ture diverse in modo eterogeneo. Ad
esempio un segnale STM-64 può
essere organizzato in 64 VC-4 distinti
oppure in 4 VC-4-16c o ancora da 4
VC-4-4c e 3 VC-4-16c e così via.
I principali svantaggi di questa tecnica sono fondamentalmente tre. Da
un lato è necessario che tutti gli
apparati coinvolti dalla trasmissione
dei VC-4-nc lungo il percorso siano in
grado di gestire la
concatenazione
Ritmo
Concatenazione
contigua, rendendo
Servizio
binario Concatenazione
contigua
virtuale
(Mbit/s)
difficile lo sfruttaFast Ethernet
100
67% (VC-4)
100% (VC-3-2v)
mento di infrastrutGigabit Ethernet 1250
42% (VC-4-16c)
95% (VC-4-7v)
ture SDH già instalEscon
200
33% (VC-4-4c)
100% (VC-3-4v)
late di prima geneVC-4 = Virtual Contrainer di livello 4
razione; lungo tutto
il
percorso,
TABELLA B› Efficienza dei meccanismi di concatenazione SDH.
ammesso che gli
NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA › Anno 13 n. 2 - Dicembre 2004
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AUGUSTO › PAGNAN • Phoenix: la nuova rete di trasporto nazionale
del sistema di gestione centralizzato “Sistema
Gestione Flussi” che ne controllo il funzionamento)
e la rete Arianna basata su apparati SDH ADM-16
(nel seguito brevemente Arianna) collegati in configurazione ad anello.
La differenza principale, già descritta al paragrafo precedente, è che la velocità massima di ciascun flusso cliente di Phoenix è pari a 10 Gbit/s
mentre per le reti SGF e Arianna è pari a 155
Mbit/s. Ad onor del vero, c’è da dire che la rete
Arianna sarebbe in grado di trasportare flussi a
velocità superiore, come ad esempio 622 Mbit/s o
2,5 Gbit/s, ma l’architettura ad anello e il fatto che
l’apparato su cui è basata è un ADM-16 (quindi in
grado di realizzare un solo anello a 2,5 Gbit/s) la
rende strutturalmente ed enomicamente inadatta.
Inoltre la nuova rete sarà in grado di trasportare,
appena disponibile la matrice OTH sugli apparati
MSH2k, interi segnali STM-16 e STM-64 in modalità trasparente e cioè senza modificarne in nessun
modo né il payload né overhead.
Per quanto riguarda la sopravvivenza ai guasti,
Phoenix sfrutta un meccanismo, detto di Fast
Restoration, che può essere facilmente compreso
immaginando di fondere logicamente i meccanismi
di protezione automatica disponibili su Arianna, ed
in particolare la protezione di tipo SNCP (Sub
Network Connection Protection) disponibile sugli
anelli di raccordo, e il meccanismo di restoration
messo a disposizione dalla rete SGF.
Prima di entrare nel dettaglio del funzionamento
della Fast Restoration è utile descrivere brevemente i meccanismi di protezione automatica e
quelli di restoration.
In generale, le tecniche di protezione automatica possono essere suddivise in due categorie,
sulla base del grado di coinvolgimento, nell’azione
di commutazione automatica, dei collegamenti
componenti il percorso da proteggere: ve ne sono
a livello di sezione (span protection), quando il percorso di riserva, che deve sostituire quello attualmente fuori servizio, viene allocato tra due nodi
adiacenti al guasto stesso, oppure a livello di percorso (path protection), quando tale percorso di
riserva viene allocato da estremo ad estremo.
Vediamo meglio come funziona la protezione a
livello di sezione. A fronte di una situazione di malfunzionamento che si verifica tra due nodi della
rete, il traffico viene commutato su un percorso di
riserva precedentemente calcolato tra quella coppia di nodi. La protezione a livello di sezione può
essere di tipo dedicato, indicata anche come 1+1:
tale schema prevede una replica totale del flusso
dati della connessione protetta su due collegamenti, uno di esercizio e l’altro di riserva, con
un’occupazione di banda dunque doppia. In caso
di guasto, è sufficiente che il solo nodo ricevente
commuti la sua ricezione sul canale di riserva, operazione che si può svolgere in tempi brevissimi.
Il meccanismo di protezione a livello di percorso
è implementata solo dai nodi iniziali e terminali di
un percorso e richiede l’identificazione di un intero
percorso di riserva. Anche in tale nuovo scenario è
possibile prevedere una protezione dedicata 1+1
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NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA › Anno 13 n. 2 - Dicembre 2004
ove i percorsi di esercizio e di riserva sono calcolati contemporaneamente e l’intero flusso trasmissivo è duplicato su entrambe le vie, lasciando al
ricevitore il compito di selezionare il flusso con
caratteristiche migliori; le prestazioni sono eccellenti in termini di tempi di recupero, ma scarse in
termini di uso efficiente della banda disponibile in
rete.
I meccanismi di restoration classica (per distinguerli da quelli detti di Fast Restoration oggetto
del presente articolo) possono anch’essi essere
suddivisi in restoration a livello di sezione e restoration a livello di percorso. La principale differenza
rispetto agli analoghi meccanismi di protezione
automatica è che le risorse trasmissive dedicate
alla via di protezione non sono pre-allocate e sono
condivise da una molteplicità di circuiti di esercizio principali. È chiaro che l’assenza di una preallocazione delle risorse trasmissive di protezione
implica, al momento del guasto, l’attivazione dei
processi di calcolo necessari ad identificare una
nuova via di esercizio con ciò riducendo drasticamente l’efficacia dell’intervento di protezione e
aumentando i tempi di indisponibilità. Inoltre la
condivisione delle risorse di protezione richiede un
processo di pianificazione delle stesse decisamente più complesso rispetto a quello necessario
nel caso della protezione automatica.
In termini molto generali è possibile dire che la
rete Arianna, basata sui meccanismi di protezione
automatica MS-SPRing e SNCP, tende a ridurre il
tempo di intervento delle protezioni (tipicamente
inferiore a 50 ms ed indipendente dal numero di
circuiti da proteggere) a scapito dell’efficienza nell’uso delle risorse; mentre la rete SGF, basata sul
meccanismo di restoration di sezione senza preallocazione, tende ad aumentare l’efficienza nell’uso delle risorse a scapito dei tempi di intervento
(tipicamente dell’ordine dei minuti e fortemente
dipendente dal numero di circuiti da proteggere).
La Fast Restoration modifica l’equazione sopra
descritta, che prevede costante il prodotto tra il
tempo di intervento e l’efficienza, riuscendo contemporaneamente a contenere i tempi di intervento
e a ottimizzare l’uso delle risorse. Tale obiettivo è
raggiunto modificando parzialmente il comportamento della protezione automatica SNCP, facendo
in modo che il percorso di riserva possa essere
condiviso e distribuendo alcune delle funzioni
necessarie al calcolo della via di protezione in caso
di guasto tra tutti gli apparati della rete.
Nella figura 4 si riporta una descrizione semplificata del meccanismo di Fast Restoration che
verrà analizzato in dettaglio più avanti nell’articolo.
Nella figura sono riportate due condizioni: a sinistra la rete, composta da nove ODXC, in assenza
di guasti e a destra la stessa rete in presenza di un
guasto sulla tratta D-G. Per ciascuno dei due circuiti A-G e C-I, che per comodità possiamo immaginare essere due VC-4 (in figura è indicato uno
solo dei due versi di trasmissione), il sistema di
gestione ha pre-calcolato le vie di protezione che
condividono la stessa porzione di rete tra i nodi B
ed H e lo ha comunicato a tutti i nodi coinvolti.
AUGUSTO › PAGNAN • Phoenix: la nuova rete di trasporto nazionale
che decina di secondi, perché deve essere coinvolto il
si stema di g esti o n e c he
identifica un nuovo percorso
e richiede agli apparati di
C
B
A
B
C
A
realizzarlo.
Come si può vedere
quindi da questa prima analisi semplificata del comportamen to
del l a
Fast
F
E
D
E
F
D
Restoration, l’obiettivo di
contenimento contemporaneo dei tempi di ripristino
del servizio e della quantità
di risorse trasmissive da
I
H
G
H
I
G
allocare si ottiene prendendo il meglio della protezione SNCP e della restoration. Della SNCP si usa la
Circuito C-I
Funzione di duplicazione
velocità di reazione al guasto e la sua tipica configuraCircuito
A-G
Funzione di selezione
zione da estremo a estremo
Risorse di protezione
(protezione di percorso)
mentre della restoration si
usa il principio di condiviFIGURA 4› Descrizione semplificata del meccanismo di Fast Restoration in caso di singolo guasto di rete.
sione delle risorse. In
genere tale meccanismo di
protezione del traffico si
Su ciascuno dei due circuiti è configurata (ma
indica restoration pre-calcolata su base percorso
n o n a tti v a ) u na prote zione SNCP re a li zzata
(Pre-planned path restoration). Per avere un’idea
mediante i due blocchi funzionali di duplicazione e
anche intuitiva del perché il ripristino dell’intero
selezione agli estremi del collegamento. A diffecollegamento da estremo a estremo può essere
renza di quanto accade in una SNCP standard
conveniente rispetto al ripristino della sezione (si
però, sulla via di protezione non c’e’ connettività
faccia riferimento al riquadro “Ripristino di sezione
fintanto che non si verifichi il guasto. In altre parole
e di collegamento”).
i collegamenti di protezione sono pre-calcolati e
Nel seguito dell’articolo saranno chiariti gli
memorizzati all’interno dei singoli apparati ma non
aspetti più importanti del funzionamento e dell’arrealizzati effettivamente e questo permette, evidenchitettura generale di sistema.
temente, di condividere alcune risorse trasmissive
(porte e connessioni in matrice sugli apprati ODXC
3. Il modello di rete
e transponder sui sistemi DWDM) aumentando l’efficienza economica del meccanismo di ripristino
L’introduzione dei meccanismi di Fast
del traffico.
Restoration nella rete trasmissiva ha reso necessaAl verificarsi del guasto sulla tratta D-G il nodo
ria l’introduzione di una serie di entità nel modello
di terminazione G, o meglio la sua funzione di
di rete già esistente al fine di garantire la corretta
selezione si accorge che il segnale che sta ricegestione della rete stessa. Quindi per poter comvendo non ha più le caratteristiche attese e,
prendere i meccanismi sui quali si basa la Fast
mediante segnalazione informa i nodi H, E e B di
Restoration è necessario effettuare un’analisi detrealizzare le cross-connessioni necessarie a dare
tagliata delle entità più importanti. Con riferimento
continuità alla via di protezione; quindi la protealla figura 5 ciascuno dei tre ODXC (A, B e C) viene
zione SNCP ripristina il traffico. Il tempo necessaindicato con il termine Network Element (NE) che
r i o a c o m p l e t a re l ’ i n s i e m e d e l l e o p e r a z i o n i
indica l’apparato trasmissivo sul cui controllore
descritte è inferiore a 200 ms.
sono stati caricati, oltre agli applicativi per la
Contemporaneamente le risorse pre-pianificate
gestione delle funzionalità tradizionali della rete
per il percorso di protezione del circuito C-I venSDH, gli applicativi necessari per implementare i
gono immediatamente ricalcolate (mentre il circuito
meccanismi di Fast Restoration.
C-I non sta perdendo traffico) e dopo qualche
Per descrivere la connessione tra i vari NE si
decina di secondi la protezione di C-I e’ nuovautilizzano l’Adiacenza che è la connessione diretta,
mente pronta a intervenire in tempi dell’ordine delle
a livello di grafo topologico tra due nodi ODXC, il
centinaia di millisecondi.
Link ASTN e il Link Cluster.
Se, ancor prima che il guasto sulla tratta D-G
Il Link ASTN (noto anche in letteratura come
venga ripristinato, si verifica un nuovo guasto in
Component Link) è la connessione tra due porte
rete sul circuito A-G il ripristino del traffico avviene
equipaggiate su due NE all’interno della rete (ad
in tempi più lunghi, tipicamente dell’ordine di qual-
NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA › Anno 13 n. 2 - Dicembre 2004
49
AUGUSTO › PAGNAN • Phoenix: la nuova rete di trasporto nazionale
nee in termini di nodi di terminazione, di capacità trasmissiva, di identificativi
SLRG e di costo amministrativo (vedremo più avanti
il significato di questo
A
B
C
parametro).
L’organizzazione gerarchica dei Link ASTN in Link
Cluster consente di diminuire il numero di connessioni e quindi di semplifiLink di ASTN
Link Cluster
Link di Accesso
care il grafo di rete impieNetwork
Porte di Restoration
Porte di Accesso
Element
gato dagli algoritmi di
Adiacenza
i n s t r a d a m e n t o e d i re instradamento.
Il Link di Accesso è
invece la connessione
impiegata per l’accesso alla
FIGURA 5› Schema di riferimento per le entità associate alle connessioni tra apparati.
rete e viene originato su una
porta dell’apparato cliente e
esempio la connessione tra due porte STM-16 di
terminato su una porta dell’apparato all’interno
due apparati ODXC). Ad ogni Link ASTN viene
della rete.
assegnato un Costo Amministrativo, impiegato
Il SRLG (Shared Risk Link Group - gruppo di link
dagli algoritmi di instradamento e di reinstradaa rischio condiviso) è un identificativo assegnato
mento, una Soglia per dividere la capacità trasmisad un Gruppo di Link che condividono una stessa
siva del collegamento dedicata alla protezione da
risorsa fisica. Ad esempio alle fibre ottiche affaquella dedicata all’esercizio ed un’insieme di idensciate in uno stesso cavo è assegnato uno stesso
tificativi di SRLG (Shared Risk Link Group) che
identificativo SRLG. In questo modo è possibile
saranno descritti più avanti.
rappresentare la condivisione del rischio di interruIl Link Cluster (noto anche in letteratura come
zione di tutte le fibre ottiche appartenenti a quel
TE Link) è un’entità logica costituita da un
cavo; una sua interruzione equivale infatti all’interinsieme di Link ASTN con caratteristiche omogeruzione di tutte le fibre ottiche che lo costituiscono.
RIPRISTINO DI SEZIONE
E RIPRISTINO DI
COLLEGAMENTO
Si supponga di dover proteggere un
singolo circuito dal nodo A al nodo G.
Ci sono due modi di scegliere le
risorse destinate a proteggerlo in
caso di guasto: scegliendole da
estremo a estremo (di percorso)
oppure scegliendole aggirando i guasti (di sezione). Il fatto che le risorse
assegnate per proteggerlo siano dedicate o condivise con altri circuiti non
è importante ai fini di quanto si dirà.
Per allocare correttamente le risorse
di protezione è necessario verificare
che per tutti i guasti che insistono sul
circuito principale esistano le risorse
necessarie per ripristinare il traffico.
Nel caso di ripristino di percorso ciascuno dei tre guasti indicati in figura A
50
indicati i soli guasti di collegamento
trasmissivo e non di nodo, le risorse
allocate sia nel caso di ripristino di
sezione sia nel caso di ripristino di
collegamento sono sufficienti per
resistere ai guasti di nodo C ed E.
Dal disegno si evince facilmente che
il ripristino di sezione alloca due
sezioni in più (la C-D e la E-F) rispetto
al quella di collegamento. Questo può
essere generalizzato
dicendo che in media il
ripristino del collegamento da estremo a
estremo tende a ridurre
la quantità di risorse di
protezione allocate. Di
Circuito principale
contro c’e però da dire
Risorse di protezione
nel caso di ripristino
che, nel caso di restoradi percorso
tion con un’elevata conRisorse di protezione
divisione delle risorse di
nel caso di ripristino
protezione, un guasto
di sezione
singolo implica il reinstradamento di molti
circuiti.
può essere aggirato da un nuovo collegamento da estremo a estremo allocando risorse sul percorso A-B-D-FH-G. Al contrario nel caso di ripristino
di sezione è necessario aggirare ciascun guasto girandogli intorno e allocando per il guasto 1 la sezione A-BD-C, per il guasto 2 la sezione C-D-FE e per il guasto 3 la sezione E-F-H-G.
Si noti che, anche se nel disegno sono
A
B
C
D
E
F
G
H
Guasto
1
Guasto
2
Guasto
3
FIGURA A› Tipologie di ripristino di un guasto.
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Per meglio chiarire il concetto di SRLG si faccia
riferimento all’esempio riportato in figura 6. I link che
collegano i nodi B-D attraversano una serie di cavi e
questa situazione di rete viene rappresentata attribuendo a ciascuno di questi cavi un SRLG; in particolare gli identificativi 6,7,8 e 5. Si osservi inoltre
come sia presente un cavo in comune per i link che
collegano i nodi C-D ed i link che collegano i nodi BD. Un guasto su tale cavo implica l’interruzione sia
dei link che collegano i nodi B e D sia dei link che
collegano i nodi C e D. Assegnando a ciascuno dei
cavi un identificativo diverso è possibile quindi
caratterizzare il grafo di rete in termini di rischio condiviso. In questo modo l’algoritmo di ricerca dei percorsi utilizza gli SRLG per calcolare instradamenti di
protezione diversificati rispetto agli instradamenti di
esercizio evitando che un guasto su un cavo condiviso provochi un’interruzione contemporanea di
entrambe le vie. La scelta degli SRLG è fatta, ovviamente, attraverso un’analisi approfondita di tutte le
risorse fisiche impiegate per il collegamento tra tutti
i nodi ODXC coinvolti nella Fast Restoration.
Nodo B
SRL G=1
SRLG=6
SRLG=8
SRLG=7
SRLG=2
Nodo A
Nodo C
SRLG=3
SRLG=4
FIGURA 6› Gli SRLG: i gruppi di risorse fisiche a rischio condiviso.
Quanto descritto finora serve a rappresentare la
realtà fisica della rete; è necessario a questo
punto, anche per disporre della terminologia adatta
a comprendere meglio i meccanismi di Fast
Restoration, descrivere brevemente le entità
necessarie a rappresentare gli instradamenti all’interno della rete.
Ad ogni instradamento realizzato con una
sequenza di collegamenti tra nodi e cross-connessioni all’interno delle matrici dei nodi ODXC, è
assegnata un’etichetta indicata con l’acronimo LSP
(Label Switched Path). Esistono due diverse tipologie di LSP; una prima tipologia è rappresentata
dagli LSP di esercizio (LSP-W - Worker) mentre la
seconda tipologia è rappresentata dagli LSP di
protezione (LSP-P - Protection). Gli LSP-W identificano le risorse di rete dedicate al trasporto del
traffico di esercizio mentre gli LSP-P identificano le
risorse di rete dedicate al trasporto delle protezioni
per tale traffico.
Nell’attuale implementazione delle funzionalità
di Fast Restoration, gli LSP-W sono instradati in
modo esplicito; in altre parole il percorso viene
individuato in fase di pianificazione e di provisioning e non viene modificato dagli applicativi che
gestiscono la Fast Restoration; una sua modifica
può essere realizzata solo con l’intervento di un
operatore. Gli LSP-P, al contrario, sono calcolati in
modo dinamico nella fase di attivazione del circuito, qualora questo sia definito protetto, e ricalcolate in seguito alle variazioni di rete dovute a
interruzioni, guasti, interventi programmati o introduzione di nuovi sistemi trasmessivi o di nuovi nodi
ODXC. Gli LSP-W e i corrispondenti LSP-P ereditano inoltre la capacità trasmissiva dell’instradamento associato; in altre parole esistono LSP per
flussi trasmissivi VC-4 e per tutti i gradi di concatenazione contigua da 4 a 64.
Per poter caratterizzare completamente il generico circuito tra una coppia di ODXC è necessario
introdurre un’altra entità che
tenga conto sia degli instradamenti sia degli attributi
necessari alla sua gestione
quali ad esempio la tipologia di protezione richiesta
(protetto con restoration,
protetto 1+1 o non protetto)
e gli stati dinamici (circuito
sulla sua via di esercizio,
circuito sulla sua via di protezione, circuito disservito).
Tale entità è detta Optical
Tunnel. Un Optical Tunnel
non protetto è costituito da
un solo LSP-W mentre un
Nodo D
Optical Tunnel protetto è
SRLG=5
costituito da un LSP-W ed
un LSP-P. In funzione della
capacità trasmissiva del circuito sono ad oggi disponibili Optical Tunnel di tipo
OT-1, OT-4, OT-16 e OT-64
rispettivamente per circuiti
di tipo VC-4, VC4-4c, VC-4-16c e VC-4-64c.
Saranno disponili Optical Tunnel in grado di trasportare circuiti con un formato conforme alla raccomandazione ITU-T G.709.
Prima di descrivere i meccanismi che regolano
la Fast Restoration è bene analizzare la catena
gestionale implementata e descriverne i singoli
applicativi.
4. La catena gestionale e il piano di controllo
semi-distribuito
L’introduzione del meccanismo di protezione
del traffico basato sulla Fast Restoration ha reso
necessario l’inserimento nella catena dei sistemi
che garantiscono la gestione e l’esercizio della rete
di trasporto di una serie di nuovi applicativi.
NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA › Anno 13 n. 2 - Dicembre 2004
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AUGUSTO › PAGNAN • Phoenix: la nuova rete di trasporto nazionale
Conseguentemente è stato necessario modificare
rico collegamento passante anche per la sottorete
parte dei sistemi attuali sia per renderli in grado di
degli ODXC (ad esempio un collegamento VC-4
gestire le risorse di rete con le nuove modalità
generato a livello regionale e successivamente tralegate alla Fast Restoration sia per interfacciarsi
sportato sulla rete nazionale) accedendo esclusicon i nuovi applicativi. Nella figura 7 è descritta la
vamente ai punti di terminazione dell’Optical
struttura della catena gestionale della rete di traTunnel.
sporto di Telecom Italia. Per
maggiori dettagli si faccia
riferimento agli articoli [6] e
[7]. Qui interessa evidenData Base
ziare la presenza del nuovo
SGSDH
di rete
applicativo
ASTN-M
(Automatic
Switched
Transport Network Manager)
Routing
EM reti SDH
EM Arianna
EM ODXC
che rappresenta l’elemento
ASTN Manager
centralizzato
regionali
fondamentale per la realizza z i o n e d e l c osidde tto
Controllo
piano di controllo (Control
Plane) semi-distribuito. In
Segnalazione
generale, ci si riferisce al
Rete SDH
distribuita
Controllo
ARIANNA
Controllo
piano di controllo come
all’insieme delle entità
comunicanti tra loro e
Rete SDH
REGIONALE
responsabili della gestione
delle connessioni di rete.
Tali entità sono identificate
Controllo Controllore di apparato
ASTN = Automatic Switched Transport Network
con processi applicativi che
EM = Element Manager
ODXC
possono risiedere direttaODXC = Optical Digital Cross Connect
SDH = Synchronous Digital Hierarchy
mente nei controllori di
SGSDH = Sistema di gestione SDH
Collegamenti trasmissivi
apparato oppure in macFlussi gestionali
chine esterne; ciascuno di
essi può controllare un
unico apparato trasmissivo
FIGURA 7› Architettura dei sistemi di gestione della rete di trasporto di Telecom Italia.
o un gruppo di essi. La
comunicazione tra le entità
del piano di controllo deve
essere garantita attraverso una rete di segnalaIl piano di controllo semi-distribuito permette
zione fisicamente distinta o in parte coincidente
inoltre di disporre di un database centralizzato della
con la rete di trasporto e con la rete di supporto
topologia di rete e delle risorse disponibili con ciò
allo scambio di informazione tra gli apparati ed i
semplificando la gestione operativa della rete e
sistemi di gestione, DCN (Data Communication
garantendo un allineamento costante con i dataNetwork).
base di rete. Tale allineamento lo si ottiene facendo
In generale, è possibile suddividere le funzioni
in modo che ciò che viene descritto nei data base
svolte dal piano di controllo in due classi: le funin fase di pianificazione e provisioning sia effettivazioni di segnalazione (signaling) e le funzioni di
mente implementato in rete. Ad oggi l’unico modo
instradamento (routing).
per ottenere questo risultato è quello di suddividere
L’attuale implementazione dei meccanismi di
le risorse trasmissive in due sottoinsiemi: il sottoinFast Restoration prevede che il piano di controllo
sieme controllato da SGSDH e quindi dai data base
abbia una struttura semi-distribuita, intendendo
di rete, e il sottoinsieme controllato da ASTN-M. In
con ciò che le funzioni di instradamento e reinstraparticolare per ciascun Link ASTN e quindi per ciadamento in caso di guasto sono svolte a livello
scuna sezione di multiplazione STM-N è stato
centralizzato da ASTN-M mentre le funzioni di
necessario identificare una soglia di suddivisione.
segnalazione sono svolte in modo distribuito come
Ad esempio aver assegnato soglia 32 ad un STMindicato in figura 7.
64 significa aver reso disponibile la metà delle
Il principale vantaggio di una tale struttura
risorse trasmissive di quella sezione di multiplasemi-distribuita consiste nel disporre di un’interzione per l’instradamento di LSP-W, che, come già
faccia unica verso il SGSDH. Quest’ultimo infatti,
anticipato, sono definiti in modo esplicito da
attraverso la mediazione operata da ASTN-M, è in
SGSDH. Le restanti risorse sono a completa dispogrado di gestire l’insieme degli apparati ODXC
sizione di ASTN-M che può utilizzarle in modo dinacome un’unica sottorete: in fase di creazione
mico e senza rendere conto di questo a SGSDH e
decide l’instradamento principale e gli attributi dei
quindi ai data base di rete. Tutto questo implica,
circuiti mentre in fase di supervisione raccoglie
ovviamente, che nei data base di rete è conservata
tutte le segnalazioni che gli provengono da ASTNsolo l’informazione relativa all’instradamento di ciaM. In questo modo SGSDH può costruire il genescun LSP-W ma non degli LSP-P.
52
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4.1. Applicativi di gestione della Fast Restoration
Con riferimento alla figura 8 ASTN Manager
(ASTN-M) è un applicativo centralizzato in grado di
svolgere le funzionalità relative della fase di acquisizione degli elementi di rete (Network Creation), di
attivazione dei circuiti (Network Provisioning) e di
attivazione dei meccanismi di Fast Restoration
(Network Monitoring e Assurance). Al fine di centralizzare e di documentare agevolmente sui data
base di rete le operazioni relative alla attivazione di
circuiti, tale funzione, come già anticipato, è stata
delegata ad SGSDH lasciando ad ASTN-M la
gestione dei meccanismi di Fast Restoration.
Affinché quanto deciso da ASTN-M possa
essere effettivamente attuato dagli apparati è
necessario che su di essi sia presente l’ASTN-E
che memorizza tutte le informazioni relative agli
LSP-W e i corrispondenti LSP-P.
Per poter gestire ASTN-M con un Network
Manager esterno, nel nostro caso SGSDH, è stato
necessario prevedere un nuovo sistema di mediazione basato su protocollo SNMP. L’Agent SNMP,
in una direzione, infatti, riceve i comandi da
SGSDH-NM, li processa e li suddivide in una serie
di richieste elementari eseguibili da ASTN-M e nell’altra processa i messaggi ricevuti da ASTN-M e li
trasmette a SGSDH.
L’SPQR Broker è il sottosistema dedicato alla
gestione del protocollo SPQR (Signaling Protocol
Quasi RSVP), concettualmente simile al protocollo
RSVP-TE ma operante nel dominio OSI invece che
nel dominio IP. Il protocollo SPQR garantisce la
segnalazione tra i vari apparati e tra questi e
ASTN-M. Il Broker, in una direzione, riceve i
comandi da ASTN-M (attivazione/disattivazione
nuovi LSP W/LSP P in fase di creazione di un circuito o della sua protezione), li processa e li suddivide in una serie di richieste elementari segnalati
in rete attraverso la DCN ed eseguibili dai singoli
apparati; nell’altra direzione processa i messaggi
ricevuti da questi (allarmi di rete e conseguenti
attivazioni della protezione) e li trasmette verso
ASTN-M.
Da ultimo l’interfaccia di gestione Q-Adapter tra
SGSDH e l’Element Manager MV36, oltre ad eseguire le funzioni tradizionali della rete di trasporto
SDH, provvede a segnalare a ASTN-M la disponibilità delle risorse di rete. In particolare provvede a
segnalare la configurazione e lo stato degli apparati, delle porte e delle risorse trasmissive. Gli algoritmi di reinstradamento implementati da ASTN-M
si basano sull’immagine dello stato della rete presentata dall’interfaccia del Q-Adapter. Ogni qualvolta ASTN-M provoca una variazione di rete, ad
esempio un reinstradamento di un LSP-P o l’esecuzione di un comando operatore, allinea lo stato
delle risorse coinvolte in tale mutamento sui data
base del Q-Adapter.
La cooperazione tra gli applicativi sopra
descritti permette lo svolgersi delle funzionalità di
Fast Restoration. Per esaminare con un certo dettaglio il flusso di informazioni che sono scambiate
tra un applicativo ad un altro si prenderà in esame
SGSDH
Agent SNMP
Q Adapter
ASTN Manager
EM (MV36)
SPQR Broker
SPQR
ASTN-E
SPQR
ASTN-E
SPQR
ASTN-E
ASTN
EM
SGSDH
SNMP
SPQR
=
=
=
=
=
SPQR
ASTN-E
Automatic Switched Transport Network
Element Manager
Sistema di gestione SDH
Simple Network Management Protocol
Signalling Protocol Quasi RSVP
FIGURA 8› Sistemi di gestione coinvolti nella Fast Restoration.
l’attivazione di un generico Optical Tunnel protetto.
La richiesta di attivare un Optical Tunnel protetto, precedentemente inserita dall’operatore su
SGSDH, viene inviata da quest’ultimo all’agent
SNMP. Tale richiesta definisce gli apparati estremi
e le porte di terminazione tra le quali deve essere
creato l’Optical Tunnel ed una serie di attributi
quali il livello di concatenazione contigua e la tipologia di protezione; inoltre segnala per intero il percorso del solo LSP-W identificando gli apparati e le
porte che costituisono il suo instradamento.
L’Agent SNMP suddivide le informazioni ricevute
da SGSDH-NM in una serie di comandi elementari
eseguibili da ASTN-M. Una volta terminata questa
fase ASTN-M crea una nuova entità di tipo OT, un
LSP-W di cui conosce il percorso ed una nuova
entità di tipo LSP-P di cui conosce per ora solo la
tipologia di protezione (ad esempio protetto con
fast Restoration). Questa prima fase si svolge in
modalità locale e non viene scambiata nessuna
informazione con l’applicativo SPQR Broker e
quindi con gli apparati di rete.
Il motore di ricerca degli instradamenti (la PSE,
si veda il riquadro “Architettura di ASTN-M”) tenta
di calcolare quindi l’instradamento del LSP-P in
base allo stato della rete in quel momento disponibile così come presentato da Q-Adapter. Il risultato
di tale calcolo è l’LSP-P. Si noti che il processo
potrebbe fallire perché le risorse di rete non consentono di trovare una protezione per il circuito.
NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA › Anno 13 n. 2 - Dicembre 2004
53
AUGUSTO › PAGNAN • Phoenix: la nuova rete di trasporto nazionale
ASTN-M comunica quindi all’Agent SNMP che ha
concluso positivamente il calcolo e l’analisi di fattibilità dell’Optical Tunnel.
A questo punto termina la fase locale ed inizia
la comunicazione verso gli apparati. ASTN-M
comunica al SPQR Broker le informazioni relative al
nuovo Optical Tunnel, ai due nuovi LSP-W e LSP-P
e l’indirizzo dell’unico nodo che dovrà conservare
tali informazioni detto nodo Ingress. Ogni Optical
Tunnel infatti è terminato su due apparati di cui uno
è denominato nodo Ingress ed il secondo è denominato nodo Egress.
Il nodo Ingress svolge funzioni di master nella
gestione di tutte le operazioni riguardanti l’Optical
Tunnel in quanto provvede alla comunicazione degli
eventi verso SPQR Broker e quindi ASTN-M.
L’applicativo SQPR Broker provvede poi a suddividere la richiesta di creazione proveniente da ASTNM in una richiesta di realizzazione delle cross-connessioni relative al LSP-W ed una richiesta di prenotazione delle cross-connessioni relative al LSP-P. In
particolare SPQR Broker comunica al nodo Ingress
l’instradamento della LSP-W; il nodo Ingress, una
volta ricevuta la segnalazione la trasmette al
secondo nodo mediante il protocollo SPQR e questo al terzo fino ad arrivare al nodo Egress che
segnala all’SPQR Broker che le risorse necessarie
per la realizzazione del LSP-W sono disponibili.
Le operazioni svolte dall’SPQR Broker per
l’LSP-P sono simili con la differenza che in questo
caso le cross-connessioni sono solamente riservate
ma non attivate. Una volta realizzate in rete i due
LSP-W e LSP-P, SPQR Broker comunica a ASTN-M
l’esito positivo dell’operazione. ASTN-M comunica
a sua volta l’esito positivo della creazione verso
l’Agent SNMP che lo inoltra a SGSDH-NM.
5. L’algoritmo di calcolo degli instradamenti
L’algoritmo impiegato dal motore di ricerca
degli instradamenti degli LSP utilizzato dall’applicativo ASTN-M si basa sull’algoritmo di Dijkstra
che consente di calcolare, a partire da un insieme
di nodi e di adiacenze, il percorso minimo tra ogni
coppia di nodi. L’algoritmo di Dijkstra minimizza la
distanza tra ogni coppia di nodi misurandola in
base ad un attributo associato ad ogni adiacenza
genericamente indicato come costo. Il costo di un
Optical Tunnel è la somma dei costi degli LSP che
lo compongono: LSP-W e, nell’eventualità di
Optical Tunnel protetto LSP-P.
Il costo di un generico LSP è dato dalla somma
del costo amministrativo e del costo di allocazione
di una risorsa su un Link ASTN.
Il costo amministrativo è l’unico costo che l’operatore di SGSDH può impostare e serve a dare
un peso all’utilizzo del generico Link ASTN in fase
di creazione della rete. Ad esempio nella rete
Phoenix il costo amministrativo associato ai Link
ASTN che passano sulla rete in fibra ottica a
festoni è molto più alto del costo amministrativo
associato agli altri link; ciò allo scopo di scoraggiarne l’impiego (si ricordi che i festoni sono colle-
54
NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA › Anno 13 n. 2 - Dicembre 2004
gamenti in fibra sommersi e la riparazione di eventuali guasti prevede l’intervento di navi specializzate e quindi tempi molto lunghi).
Il costo di allocazione di una risorsa su un collegamento, di contro, è valorizzato da ASTN-M al
momento della creazione dell’LSP e dipende dallo
stato di occupazione delle risorse (link ASTN e
matrici) attraversate dall’LSP. Per tener conto dello
stato di occupazione delle risorse si utilizza il meccanismo del Traffic Engineering che tende ad
aumentare il costo di allocazione della generica
risorsa al crescere del grado di occupazione delle
risorsa stessa.
Il Traffic Engineering, applicato all’occupazione
del link cluster, favorisce instradamenti più lunghi,
ma disponibili, in alternativa all’ottimale che attraversi però link cluster a rischio congestione. La
riduzione della probabilità di blocco è implementata
scoraggiando fortemente l’utilizzo di link cluster
occupati oltre il 70-80%, ovvero incrementandone il
costo di un contributo funzione dell’occupazione.
Analogamente il Traffic Engineering di occupazione della matrice favorisce instradamenti più lunghi, ma disponibili, in alternativa all’ottimale che
attraversi però nodi ODXC a rischio congestione.
La riduzione della probabilità di blocco viene
implementata scoraggiando fortemente l’utilizzo di
nodi la cui matrice risulti occupata oltre il 70-80%
della propria capacità, ovvero incrementandone il
costo di un contributo funzione dell’occupazione.
Nella fase di valorizzazione di allocazione di una
risorsa si tiene conto inoltre di quanto l’impegno di
quella risorsa pregiudichi l’utilizzo futuro della
risorsa stessa. Si supponga ad esempio di confrontare il costo di allocazione di un VC4 su un link
STM-64 vuoto rispetto al costo di allocazione dello
stesso VC4 su un STM-16 occupato da tre VC-44c. Nel primo caso l’allocazione del VC4 pregiudicherebbe l’uso del STM-64 per l’instradamento di
un LSP relativo ad un OT-64 mentre nel secondo si
pregiudicherebbe l’instradamento di un solo (e
meno pregiato) OT-4. Evidentemente ASTN-M
tende a favorire, modificando opportunamente il
costo di allocazione, la seconda situazione.
Il costo finale dell’Optical Tunnel, come già
detto, è dato dalla somma dei costi degli LSP che
lo compongono. Nel caso di Optical Tunnel protetto i l co sto è dato dal l a so mma del co s t o
del’LSP-W, del’LSP-P e da un extra-costo che
tiene conto del rispetto dei criteri di diversificazione impostati al momento di creazione
dell’Optical Tunnel. Per chiarire questo punto è
bene ricordare che la diversificazione (Diversity) è
un attributo impostato dall’operatore in fase di attivazione dell’Optical Tunnel attraverso il quale è
possibile scegliere il grado di diversità tra le risorse
impegnate nell’instradamento della LSP-W e le
risorse impegnate dall’instradamento della LSP-P.
Tale attributo è di fondamentale importanza per
garantire che un singolo guasto in rete non causi il
disservizio contemporaneo del LSP-W e del LSP-P
con una conseguente indisponibilità del circuito per
il tempo necessario al ricalcolo di una nuova protezione (LSP-P). Sono possibili tre diverse tipologie di
AUGUSTO › PAGNAN • Phoenix: la nuova rete di trasporto nazionale
Diversità: di link, di nodo e di SRLG. La
diversità di link garantisce che tra l’LSP-W
e l’LSP-P non ci siano link ASTN in
comune; la diversità di nodo garantisce
che tra l’LSP-W e l’LSP-P non ci siano né
nodi né link ASTN in comune; infine la
diversità di SRLG garantisce che tra
l’LSP-W e l’LSP-P non ci siano nodi, link o
SRLG in comune. L’aggiunta dell’extracosto sopra indicato serve quindi a scoraggiare l’adozione di LSP-P che non soddisfino i criteri di diversificazione impostati.
6. I meccanismi di protezione del
traffico
A
LSP W
1
A
LSP W
LSP P
E
2
B
F
E
1
B
F
G
D
G
LSP P
C
D
C
Nessuna
azione
intrapresa.
Traffico
disservito.
LSP W attivato
LSP P attivato e non condiviso da altri Optical Tunnel
LSP = Label Switched Path
P = Protection
W = Worker
FIGURA 9› Esempio di protezione SNCP.
La descrizione delle funzionalità della
rete di Fast Restoration svolta nei precedenti paraSi osservi che in questo caso sono direttamente
grafi di questo articolo ha preso in esame un genegli apparati F ed A a rilevare il guasto e ad effettuare
rico Optical Tunnel protetto senza entrare nel dettala protezione e non è richiesto alcun intervento ad
glio delle diverse tipologie di protezione disponibili.
ASTN-M che viene successivamente informato delSi supponga invece di dover realizzare un
l’avvenuta commutazione. A fronte di un secondo
Optical Tunnel protetto. Per esso ASTN-M rende
guasto, quando ancora il primo non sia stato ripadisponibili le seguenti modalità di protezione: prorato, il traffico non può essere più protetto.
tetto SNCP (SNCP Protected), protetto con restoLa protezione mediante restoration statica preration statica pre-pianificata (Static pre-planned
pianificata, rappresentata nella figura 10, è simile alla
restoration), protetto con restoration dinamica preprecedente con la differenza che l’LSP-P può essere
pianificata (Dynamic pre-planned restoration) e
condiviso con altri Optical Tunnel. Al momento delprotetto con restoration dinamica non prepianifil’attivazione infatti l’LSP-P è riservata ma non atticata (On the fly). Per ciascuna di queste protezioni
vata. Nel caso in cui la LSP-W diventa indisponibile
si prevede inoltre il meccanismo di reversione (prola LSP-P è attivata. Quindi, a valle del primo guasto
tezione revertive) che permette al traffico di tornare
sulla tratta A-F, il traffico tra i nodi A e F è instradato
sulla LSP-W non appena questa sia tornata disposulla LSP-P tra i nodi F, E e A. Se queste risorse
nibile (ad esempio in seguito alla riparazione di un
erano condivise con altre protezioni (LSP-P) di altri
guasto). Il ritorno all’LSP-W avviene dopo un
Optical Tunnel protetti con la medesima modalità, tali
tempo prefissato detto “Wait to restore” necessario
protezioni non saranno ricalcolate ed i corrispondenti
ad evitare eventuali oscillazione dell’instradamento
Optical Tunnel risulteranno quindi non protetti per
(tra LSP-W e LSP-P) dovuto ad allarmi fluttuanti. Il
tutto il tempo necessari a riparare il primo guasto. Si
meccanismo della reversione serve a garantire, per
osservi che anche in questo caso ASTN-M è succesquanto possibile, l’ottimalità nell’uso delle risorse
sivamente informato dell’avvenuta commutazione e,
in quanto tende a mantenere il traffico lungo i pera fronte di un secondo guasto, il traffico non può
corsi pianificati e quindi a costo minimo.
essere più protetto.
Per completezza c’è da dire che è
disponibile anche la modalità non protetta (Unprotected).
A
A
La protezione SNCP, rappresentata in
figura 9 è simile alla classica protezione
LSP W
LSP W
LSP P
2
S D H : a l m o m e n t o d e l l a c re a z i o n e
E
B
E
B
1
1
d e l l ’ O p t i c a l Tu n n e l s i a l ’ L S P - W s i a
Nessuna
F
F
azione
l’LSP-P sono attivati e resi disponibili.
G
G
intrapresa.
LSP P
Le risorse impiegate per l’LSP-P non
Traffico
D
C
D
C
disservito.
possono quindi essere condivise con
a l t r i O p t i c a l Tu n n e l . L a d i ff e re n z a
rispetto alla SNCP classica è che il perLSP W attivato
c o r s o d i p ro t e z i o n e è c a l c o l a t o d a
LSP P riservato e condiviso da altri Optical Tunnel
ASTN-M e non impostato dall’operatore.
LSP P attivato e non condiviso da altri Optical Tunnel
A fronte di una interruzione del’LSP-W
gli apparati realizzano la protezione
LSP = Label Switched Path
P = Protection
SNCP come indicato in figura. Il tempo
W = Worker
di disservizio è pari al tempo di rilevazione del guasto e di commutazione
FIGURA 10› Esempio di restoration statica pre-pianificata.
sull’LSP-P quindi dell’ordine di qualche
decina di millisecondi.
NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA › Anno 13 n. 2 - Dicembre 2004
55
AUGUSTO › PAGNAN • Phoenix: la nuova rete di trasporto nazionale
ARCHITETTURA
DI ASTN-M
GUI
PSE Motore di ricerca
dei path
Client GUI
Command Manager
L’elemento centrale delAgent SNMP
Java DataBase
l’architettura dell’ASTN-M,
Access
come indicato in figura A,
Q-Adapter
è il C-MAN (Command
Risorse
di rete
Manager) che implementa
(memoria)
SPQR Broker
SLQ
le procedure per la creaDataBase
zione e la cancellazione
dei circuiti e gestisce i
processi di reinstradaGUI = Graphic User Interface
mento per la protezione
PSE = Path Selection Engine
del traffico o per l’ottimizSNMP = Simple Network Management Protocol
SPQR = Signalling Protocol Quasi RSVP
zazione della rete. Il CSQL = Structured Query Language
MAN coordina l’attività di
tutti gli altri elementi
dell’ASTN-M e gestisce le
FIGURA A› Architettura di ASTN-M.
comunicazioni
verso
l’Agent SNMP, la Q3-NE ed
il modulo SPQR Broker. Il PSE (Path
degli instradamenti necessari al Cverso il quale l’operatore può eseSelection Engine) provvede al calcolo
MAN. La PSE ha un monitor attraguire dei comandi per verificare lo
stato delle risorse di rete
presenti nel C-MAN e per
verificare la disponibilità di
risorse degli instradamenti
in rete.
Le informazioni relative
alla rete trasmissiva
(apparati e collegamenti),
ai circuiti e ai loro percorsi
sono contenuti nel SQL
Data Base mentre il coordinamento tra le componenti di ASTN-M e tra queste e SQL Data Base è
realizzato dall’applicativo
Java DataBase access.
L’interfaccia
per
la
gestione degli accessi al
sistema, la creazione degli
utenti e dei profili è la
Client GUI mentre la NM
GUI è un insieme di Java
Server Pages.
Di seguito sono riportate
alcune maschere accessiFIGURA B› Maschera di visualizzazione dello stato di un Optical Tunnel.
bili mediante la NM-GUI.
In particolare nella figura B
In questo caso il tempo di disservizio conseg u e n t e a l p r i m o g u a s t o è s u p e r i o re a l c a s o
SNCP in quanto è necessario attendere, oltre
alla rilevazione del guasto e alla commutazione
del traffico, anche la propagazione della segnalazione che attiva le cross-connessioni lungo
l’LSP-P fino a quel momento soltanto riservate.
56
NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA › Anno 13 n. 2 - Dicembre 2004
Tipicamente questo tempo è inferiore a duecento
millisecondi.
La protezione mediante restoration dinamica
pre-pianificata, rappresentata in figura 11, si differenzia dalla precedente per il fatto che gli LSP-P
sono ricalcolati a seguito di ogni ulteriore guasto
fino all’esaurimento delle risorse trasmissive. Al
AUGUSTO › PAGNAN • Phoenix: la nuova rete di trasporto nazionale
è riportata la maschera
riassuntiva di un Optical
Tunnel di livello 1. Si noti lo
stato operazione verde
(OT-1 sul suo LSP-W e
LSP-P disponibile), le
informazioni topografiche
(sorgente e destinazione) e
lo stato di recovery della
SNCP (in questo caso è
“non richiesto” cioè la protezione SNCP non è attivata).
Il Diario degli eventi è
riportato in figura C ed
elenca le variazioni di stato
degli LSP e degli Optical
Tunnel.
Infine, nella figura D si
riporta la maschera che
riassume tutte le informazioni relative ad un Link
Cluster. Si noti, ad esempio, il campo relativo all’identificativo SRLG (che in
questo caso è una
sequenza di interi separati
da virgola) e il campo relativo al costo amministrativo.
FIGURA C› Diario degli eventi.
FIGURA D› Maschera riassuntiva di un Link Cluster.
momento dell’attivazione dell’LSP-W, l’LSP-P è
riservata ma non attivata. Nel caso in cui la LSPW diventa indisponibile la LSP-P è attivata.
Quindi, a valle del primo guasto sulla tratta A-F, il
traffico tra i nodi A e F è instradato sulla LSP-P
tra i nodi F, E e A. A differenza della restoration
statica se queste risorse erano condivise con altre
protezioni (LSP-P) di altri Optical Tunnel protetti
con la medesima modalità, tali protezioni sono
nuovamente ricalcolate ed i corrispondenti
Optical Tunnel risultano quindi nuovamente protetti. Si osservi che in questo caso ASTN-M è
informato dell’avvenuta commutazione solamente
a fronte del primo guasto. Per tutti i guasti suc-
NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA › Anno 13 n. 2 - Dicembre 2004
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AUGUSTO › PAGNAN • Phoenix: la nuova rete di trasporto nazionale
cessivi al primo ASTN-M non solo è informato
dell’evento ma ricalcola il nuovo LSP-P che è
comunicato all’SPQR Broker e quindi agli apparati.
Come indicato nella figura 11 il processo può
essere iterato per un numero di guasti che dipende
solamente dalla quantità di risorse disponibili per la
protezione.
A
A
A
LSP W
LSP W
1
guasto su LSP-W (nel disegno sulla tratta A-F)
comporta un disservizio inferiore a 200 ms. Questo
tempo è la somma del tempo di rilevazione del
guasto, della propagazione della segnalazione in
rete necessaria ad attivare le cross-connessioni
dell’LSP-P, fino ad allora solamente riservate, l’attivazione delle medesime cross-connessioni e alla
LSP W
2
LSP P
E
B
2
E
1
B
F
F
B
F
G
D
E LSP P
1
G
LSP P
G
D
C
C
D
C
Il processo
prosegue fino
all’esaurimento
delle risorse
LSP-W attivato
LSP = Label Switched Path
P = Protection
W = Worker
LSP-P riservato e condiviso da altri Optical Tunnel
LSP-P attivato e impegnato dal traffico
FIGURA 11› Esempio di restoration dinamica pre-pianificata.
Analogamente, se è l’LSP-P ad essere disservita, con l’Optical Tunnel instradato ancora sul
LSP-W, ASTN-M calcola immediatamente un
nuovo instradamento lo comunica agli apparati
mediante l’SPQR Broker e lo riserva in rete senza
disservizio.
Infine, se ambedue gli LSP-W e LSP-P sono
disserviti, ASTN-M ricalcola ed attivata una nuova
LSP-P su cui instradare l’Optical Tunnel. In questo
caso il disservizio è limitato al tempo necessario al
calcolo, alla segnalazione del nuovo LSP-P in rete
ed al tempo di creazione delle nuove cross-connessioni.
Per quanto detto finora i tempi di disservizio
associati ai guasti sull’LSP-W sono funzione dall’ordine di arrivo dei guasti. In altre parole il primo
commutazione del traffico dal LSP-W al LSP-P.
Tutti i guasti successivi al primo (come quello indicato nel disegno sulla tratta A-E) comportano l’intevento di ASTN-M che, come detto, deve calcolare un nuovo instradamento per un nuovo LSP-P.
In questo caso i tempi di disservizio sono dell’ordine di qualche decina di secondi.
L’ultimo meccanismo di protezione disponibile
(figura 12) è la restoration dinamica non prepianificata (On the fly). Al momento della creazione
dell’Optical Tunnel è calcolata e attivata solo l’LSP
Worker. Nel caso in cui tale LSP-W diventa indisponibile è calcolata e attivata una nuova LSP-W.
In questo caso non esiste alcun meccanismo di
prenotazione delle risorse per la protezione. Per
tutti i guasti è necessario l’intevento di ASTN-M.
A
A
A
LSP W
2
1
E
B
1
2
E
B
F
F
G
D
C
ELSP W
B
F
LSP W
G
D
LSP = Label Switched Path
W = Worker
FIGURA 12› Esempio di restoration dinamica non pre-pianificata.
58
1
NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA › Anno 13 n. 2 - Dicembre 2004
G
C
LSP W attivato
D
C
Il processo
prosegue fino
all’esaurimento
delle risorse
AUGUSTO › PAGNAN • Phoenix: la nuova rete di trasporto nazionale
In questo caso i tempi di disservizio sono dell’ordine di qualche decina di secondi. Si osservi
che tale meccanismo di protezione del traffico
non è attualmente implementato sulla rete di
Telecom Italia.
Da ultimo si ricorda la modalità non protetta
(Unprotected). In questo caso nessun meccanismo
di protezione o restoration è previsto; solo l’LSP-W
è attivato e nel caso in cui tale LSP-W diventa indisponibile nessuna azione viene intrapresa ed il traffico è disservito come indicato nella figura 13.
Notiziario Tecnico [6], [7] e come inizio di una serie
di attività che consentiranno una più stretta collaborazione tra il mondo IP e la rete trasmissiva o
l’introduzione dei meccanismi delle priorità in
grado di differenziare i circuiti in termini di accesso
alle risorse di protezione. In questo primo articolo
si è cercato di descrivere le componenti ed i meccanismi fondamentali che stanno alla base della
rete di Fast Restoration, elementi ritenuti basilari
per la comprensione dell’attuale e del futuro sviluppo di questa nuova tecnologia.
A
LSP W
1
—
E
BIBLIOGRAFIA
B
F
G
D
C
Nessuna azione
intrapresa.
Traffico disservito.
LSP W attivato
LSP = Label Switched Path
W = Worker
FIGURA 13› Esempio di Optical Tunnel non protetto.
7. Conclusioni
In quest’articolo è stata presentata la nuova
nuova rete di trasporto nazionale di Telecom Italia
Phoenix. Lo nascita e lo sviluppo di tale rete si
basa sulla sinergia tra il mondo del trasporto e
della trasmissione tradizionale SDH ed il mondo
delle reti dati basate sui protocolli Internet. Sono
state esaminate le due componenti principali di
Phoenix: i sistemi DWDM e, con maggiore dettaglio, i nuovi apparati ODXC.
Nell’articolo è stata descritto il meccanismo di
Fast Restoration come risultato della fusione tra la
protezione di tipo SNCP, caratterizzata dall’elevata
velocità di reazione al guasto, e il meccanismo di
Restoration caratterizzato dalla capacità di instradamento dinamico dei flussi. Attraverso questo
meccanismo è stato possibile migliorare l’efficienza nell’utilizzo delle risorse di rete grazie all’elevato grado di condivisione delle risorse trasmissive ed all’utilizzo di sistemi con bit rate pari a 10
Gbit/s. È stato infine decritto il piano di controllo e
la sua architettura di tipo semi-distribuito che vede
nell’applicativo ASTN-M l’elemento fondamentale
in grado di gestire l’insieme degli apparati ODXC
come un’unica sottorete interfacciandosi con
SGSDH-NM.
L’articolo si pone come conclusione, in termini
di effettiva realizzazione nella rete trasmissiva di
Telecom Italia, di una serie di interventi apparsi sul
[1]
“GMPLS nelle reti ottiche di nuova generazione”,
tratto da Notiziario Tecnico Telecom Italia, anno 11,
n. 3, dicembre 2002, di G. Ferraris, F. M. Renon, G.
Rossi, P. Salamandra
[2] “Il nuovo backbone ottico di Telecom Italia”, Notiziario
Tecnico Telecom Italia, anno 11 n. 2, settembre
2002, di P. Pagnan, G. Picciano, A. M. Langellotti
[3] “La gestione del backbone di trasporto ottico”,
Notiziario Tecnico Telecom Italia, anno 11 n. 2, settembre 2002, di P. Pagnan, G. Picciano
[4] Pagnan P.; Aureli G.; “I sistemi DWDM: problematiche
trasmissive e loro impatto sul progetto dei collegamenti”; Notiziario Tecnico Telecom Italia, anno 9, n. 2,
ottobre 2000
[5] Pagnan P.; Aureli G.;”La rete di trasporto ottico OTN:
stato dell’arte e prospettive”; Notiziario Tecnico
Telecom Italia, anno 10, n. 1, aprile 2001
[6] Broccolini F.; Ciminari G.; Picciano G; “Il sistema di
gestione della rete SDH di Telecom Italia”, Notiziario
Tecnico Telecom Italia, anno 8, n° 2, ottobre 1998
[7] Broccolini F.; Ciminari G.; Picciano G; “Gestione degli
apparati SDH”; Notiziario Tecnico Telecom Italia, anno
8 numero 2, ottobre 1998
[8] “Interfaces for the optical transport network”, Racc.
ITU-T G.709
[9] “Requirements for the automatic switched transport
network”, Racc. ITU-T G.807
[10] “La rete di trasporto nazionale di Telecom Italia”, tratto
da Notiziario Tecnico Telecom Italia, Anno 10 n. 1,
aprile 2001, di G. Cosmo, G. D’Orazio
NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA › Anno 13 n. 2 - Dicembre 2004
59
AUGUSTO › PAGNAN • Phoenix: la nuova rete di trasporto nazionale
—
ABBREVIAZIONI
ADM
ANSI
ASTN
ASTN-E
ASTN-M
ATM
C-MAN
DCN
DWDM
EM
GMPLS
GUI
IETF
IP
ITU-T
Add Drop Multiplexer
American National Standards Institute
Automatic Switched Transport Network
ASTN Embedded
ASTN Manager
Asyncronous Transfer Mode
Command Manager
Data Communication Network
Dense Wavelength Division Multiplexing
Element Manager
Generalised Multi Protocol Label Switching
Graphic User Interface
Internet Engineering Task Force
Internet Protocol
Internation Telecommunication Union Telecommunications
LSP
Label Switched Path
LSP-P
LSP Protection
LSP-W
LSP Worker
MS-Spring Multiplex Section Shared Protection Ring
NE
Network Element
ODU
Optical Data Unit
ODXC
Optical Digital Cross Connect
OT-1
Optical Tunnel di livello 1 (155 Mbit/s)
OT-4
Optical Tunnel di livello 4 (622 Mbit/s)
OT-16
Optical Tunnel di livello 16 (2,5 Gbit/s)
OT-64
Optical Tunnel di livello 64 (10 Gbit/s)
OTH
Optical Transport Hierarchy
PDH
Plesiochrnous Digital Hierarchy
PSE
Path Selection Engine
RED
Ripartitore Elettronico Digitale
RSVP-TE
Reservation Protocol - Traffic Engineering
RTO
Rete di Trasporto Ottico
SDH
Synchronous Digital Hierarchy
SGF
Sistema Gestione Flussi
SGSDH
Sistema di Gestione SDH
SLRG
Shared Link Risk Group
SNCP
Subnetwork Conncetion Protection
SNMP
Simple Network Management Protocol
SONET
Synchronous Optical NETwork
SPQR
Signalling Protocol Quasi RSVP
SQL
Structured Query Language
STM-1
Synchronous Transport Module di livello 1 (
155 Mbit/s)
STM-4
Synchronous Transport Module di livello 4
(622 Mbit/s)
STM-16
Synchronous Transport Module di livello 16
(2,5 Gbit/s)
STM-64
Synchronous Transport Module di livello 64
(10 Gbit/s)
STM-N
Synchronous Transport Module di livello N
60
NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA › Anno 13 n. 2 - Dicembre 2004
VC-4
VC-4-4c
VC-4-16c
VC-4-64c
VCAT
Virtual Contrainer di livello 4 (155 Mbit/s)
Virtual Contrainer concatenato di livello 4
(622 Mbit/s)
Virtual Contrainer concatenato di livello 16
(2,5 Gbit/s)
Virtual Contrainer concatenato di livello 64
(10 Gbit/s)
Virtual Concatenation
S e r g i o A u g u s t o si è diplomato in
telecomunicazioni nel 1982; assunto in
Telecom Italia nel 1983 si è occupato di
valutazioni tecnico-economiche di nuove
tecnologie nella rete trasmissiva a lunga
distanza presso la Linea Centrale
Pianificazione. Dal 1990 lavora sulle nuove
tecnologie e sistemi per la rete di accesso a
larga banda presso la Linea Centrale
Tecnologie ed Architetture. Dal 1997 si occupa
della redazione di specifiche e norme tecniche di apparati
trasmissivi SDH e DWDM. Attualmente cura le attività di test della
nuova rete Phoenix nell’ambito della funzione Network Services.
Piergiorgio Pagnan si è laureato in
Ingegneria Elettronica presso l’Università degli
studi di Roma “La Sapienza”. Dopo una
esperienza in qualità di ricercatore nell’ambito
delle reti ottiche in Ericsson Telecomunicazioni,
nel 1995, è entrato in Telecom Italia dove ha
condotto valutazioni tecnico-economiche di
soluzioni alternative per le reti d’accesso a
larga banda. Dal 1997 si occupa
dell’industrializzazione di apparati e sistemi per
la Rete di Trasporto Ottico (OTN). Coordina oggi le attività di
industrializzazione degli apparati di trasporto ottico (metro DWDM,
DWDM long haul e ODXC) presso la funzione Network
Engineering.