PROCEDIMIENTO Y SISTEMA PARA LA SUPERVIVENCIA DE UNA RED ÓPTICA FRENTE A MÚLTIPLES FALLOS.

El procedimiento comprende usar un esquema de restauración de trayecto planificado previamente para computar con antelación,

o precalcular, trayectos de recuperación para recuperar trayectos de trabajo fallidos, y particularmente comprende precalcular un conjunto de trayectos de recuperación para cada trayecto de trabajo que enlaza un nodo de origen con un nodo de destino, y simultáneamente usar los trayectos de recuperación del conjunto de trayectos de recuperación para tratar de comunicar el nodo de origen con el nodo de destino, en caso de que se hayan producido uno o más fallos en el trayecto de trabajo.

El sistema está dispuesto para precalcular un conjunto de trayectos de recuperación para cada trayecto de trabajo y simultáneamente usarlos para recuperar un fallo de trayecto de trabajo, y es adecuado para implementar el procedimiento.

Procedimiento y sistema para la supervivencia de una red óptica frente a múltiples fallos Campo de la técnica La presente invención se refiere en general, en un primer aspecto, a un procedimiento para la supervivencia de una red óptica frente a múltiples fallos, y más particularmente a un procedimiento que permite a una red óptica reaccionar rápidamente en caso de fallos de trayectos de trabajo precalculando un conjunto de trayectos de recuperación para cada trayecto de trabajo que enlaza un nodo de origen con un nodo de destino, con reserva de recursos hacia atrás.

En un segundo aspecto, la invención se refiere en general a un sistema para la supervivencia de una red óptica frente a múltiples fallos, y más particularmente a un sistema dispuesto para precalcular un conjunto de trayectos de recuperación para cada trayecto de trabajo y simultáneamente usarlos para recuperar un fallo de trayecto de trabajo.

Estado de la técnica anterior

En la actualidad, las redes ópticas de transporte son la solución para mover volúmenes enormes de datos de un punto a otro en ubicaciones geográficamente diferentes. Una red óptica de transporte se compone de conmutadores fotónicos interconectados por enlaces de fibra. No es poco habitual un fallo en los enlaces de fibra o los nodos. La fuente de los fallos está relacionada con fallo de equipo en el enlace (por ejemplo amplificadores) , cortes en las fibras, por ejemplo por obras en carreteras, excavación, fallo de potencia o mal tiempo. Para estimar la cantidad de fallos en la red, pueden verse los informes FCC, que publicaron conclusiones de que redes de larga distancia experimentan anualmente 3 cortes por cada 1500 km de fibra [Grover03]. Esto implica un corte cada cuatro días en una red de larga distancia típica con 45000 km de fibra. Por tanto, es necesario proporcionar a la red medios para mantener la continuidad del servicio en presencia de fallos. No solo debe poder la red reaccionar a un fallo individual, sino también a una situación de múltiples fallos en la que varios enlaces o nodos resultan afectados simultáneamente (o uno tras otro) . Un fallo doble puede llevar a una desconexión del servicio. No es poco habitual llegar a una situación en la que antes de reparar un fallo, se produce otra avería en la red. Asimismo, situaciones catastróficas, como las provocadas por mal tiempo o indisponibilidad de potencia, afectan a múltiples ubicaciones cercanas geográficamente.

En resumen, puesto que las redes ópticas transportan volúmenes enormes de datos, un tiempo de recuperación rápido es crítico para evitar la pérdida de Tb de datos. El impacto de la indisponibilidad de red se estudia en [Grover03] y se resume en la figura 1. La dinámica de red comienza a resultar ligeramente afectada entre 50 ms y 200 ms, y entre 200 ms y 2 s, la dinámica empieza a resultar afectada más seriamente. Por encima de 2 s, los negocios empiezan a verse afectados, lo que puede provocar millones de euros en pérdidas por hora. Por tanto, una recuperación rápida recuperación es de extrema importancia en una red de transporte.

En la actualidad, la solución para proporcionar posibilidad de supervivencia en redes ópticas de transporte se basa en GMPLS [RFC3471], un avance evolutivo de MPLS que soporta multiplexación por conmutación de paquetes, división de tiempo y longitud de onda. GMPLS es la base de un plano de control de red óptica de transporte. La especificación funcional de la recuperación GMPLS se describe en [RFC 4426]. Para el resto de la presente descripción, se usará la terminología para Recuperación (Protección y Restauración) para GMPLS especificada en [RCF 4427].

GMPLS define diferentes modos de lograr posibilidad de supervivencia. En una red óptica de transporte, las conexiones de datos de extremo a extremo se conocen como LSP (trayecto conmutado por etiquetas) . Según [RFC4426], un (LSP) puede estar sujeto a recuperación local (ámbito) , de segmento y de extremo a extremo. Ámbito local se refiere a la protección del enlace entre dos conmutadores vecinos. Protección de segmento se refiere a la recuperación de un segmento entre dos nodos. Finalmente, protección de extremo a extremo se refiere a la protección de un LSP entero desde el nodo de entrada hasta el nodo de salida.

Según [RFC4427], la protección y restauración de LSP conmutados bajo estrechas limitaciones de tiempo es un problema que supone un reto. Esto es particularmente de aplicación para redes ópticas que consisten en multiplexación por división de tiempo (TDM) y/o conexiones cruzadas todo ópticas (fotónicas) denominadas nodos GMPLS (o simplemente nodos, o incluso a veces “encaminadores por conmutación de etiquetas, o LSR”) conectados en una topología general [RFC3945].

Para el resto de la presente descripción, el LSP de trabajo se denominará LSP para transportar tráfico de usuario normal, y el LSP de recuperación, LSP para transportar tráfico de usuario normal cuando falla el LSP de trabajo.

GMPLS [RFC4426] e ITU-T [G.801] definen varios esquemas de posibilidad de supervivencia, agrupados en esquemas de protección y restauración, que se resumen a continuación, junto con esquemas combinados.

-Esquemas de protección:

a) Protección dedicada 1+1

Este esquema se basa en el preestablecimiento de un LSP (trayecto conmutado por etiquetas) de recuperación de protección disjunta de recursos dedicado asociado con el LSP de trabajo. El tráfico se divide y simultáneamente se envía en ambos trayectos pero cuando se detecta un fallo entonces toda la información se envía a través del trayecto que no está afectado por el fallo.

b) Protección con tráfico adicional 1:1

Este esquema es similar a 1+1, aunque permite transportar tráfico adicional en el LSP de recuperación. Este tráfico adicional tendrá prioridad en caso de fallo.

c) Protección 1:n Un LSP de recuperación se establece para proteger N LSP de trabajos. En caso de que 2 o más LSP fallen, sólo uno de ellos puede usar el LSP de recuperación.

d) Protección m:n m LSP de recuperación se establecen para proteger n LSP de trabajo. Si más de m LSP fallan, algunos de los LSP de trabajo no pueden recuperarse.

e) SMP (protección por malla compartida)

Según SMP, cada conexión de trabajo se protege mediante un trayecto de protección preestablecido. El trayecto de protección puede compartir algunos recursos con otros trayectos de protección. Los recursos están reservados para la protección, pero los trayectos de recuperación no están establecidos. Tras la notificación y localización del fallo, el trayecto de protección se establece completamente.

La principal diferencia con los esquemas anteriores es que partes del LSP de recuperación se comparten con otros LSP de recuperación (no todo el trayecto de recuperación) .

- Esquemas de restauración:

a) Restauración de LSP planificada previamente Antes de la detección y notificación del fallo, uno o más LSP de restauración se precomputan y señalizan entre el mismo par de nodos de entrada-salida que el LSP de trabajo, pero no se establecen (conexión cruzada) . Tras la notificación del fallo y su localización, se selecciona un LSP de recuperación entre los precalculados y se establece completamente.

b) Restauración por malla compartida La restauración por “malla compartida” se define como un caso particular de la restauración de LSP planificada previamente que reduce los requisitos de recurso de restauración permitiendo múltiples LSP de restauración (iniciados desde distintos nodos de entrada) para compartir recursos comunes (incluyendo enlaces y nodos) .

Este mecanismo es muy similar a la protección por malla compartida (SMP) en la ITU-T. La principal diferencia es que SMP reserva los recursos, mientras que en la restauración por malla compartida no hay ninguna garantía.

c) Restauración de LSP

Tras la detección y notificación del fallo, se computa, señaliza y establece completamente un LSP alternativo. El LSP alternativo se señaliza a partir del nodo de entrada y puede reutilizar los recursos del nodo intermedio del LSP de trabajo bajo condición de fallo (y también puede incluir nodos intermedios adicionales.)

No hay LSP de recuperación específicos activados protegiendo el LSP de trabajo.

Sin embargo, el LSP de trabajo puede restaurarse potencialmente a través de cualquier ruta disponible alternativa, con o sin una ruta de restauración precomputada. En este caso los recursos para el LSP de recuperación pueden preasignarse, pero se necesita señalización explícita para activar los LSP de recuperación. Los inventores denominan lo anterior restauración...

1. Procedimiento para la supervivencia de una red óptica frente a múltiples fallos, que comprende usar un esquema de restauración de trayecto planificado previamente para computar con antelación, o precalcular, trayectos de recuperación para recuperar trayectos de trabajo fallidos, caracterizado porque comprende precalcular un conjunto de trayectos de recuperación para cada trayecto de trabajo que enlaza un nodo de origen con un nodo de destino, y simultáneamente usar los trayectos de recuperación de dicho conjunto de trayectos de recuperación para tratar de comunicar dicho nodo de origen con dicho nodo de destino, en caso de que se haya producido al menos un fallo en dicho trayecto de trabajo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dichos trayectos de dicho conjunto de trayectos de recuperación son al menos tres en número, de modo que al menos uno de los trayectos de recuperación es válido en caso de un doble fallo de enlace.

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende detectar dicho fallo de LSP de trabajo en dicho nodo de origen.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que dicha detección de fallo se realiza por medio de pérdida de señal o pérdida de indicaciones de calidad.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el precálculo de cada uno de dichos trayectos de recuperación tiene en cuenta ruta, longitud de onda y parámetros ópticos para el transpondedor, para cada trayecto de trabajo.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el número de trayectos de recuperación de dicho conjunto de trayectos de recuperación es configurable, tal como el número de trayectos de recuperación se configura según el nivel de protección deseado, en el que cuanto mayor es el número de trayectos de recuperación, mayor es el nivel de protección.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, tras la detección de dicho fallo de trayecto de trabajo, enviar simultáneamente diferentes mensajes de recuperación de petición a través de dichos trayectos de recuperación.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que dichos mensajes de recuperación de petición difieren entre sí al incluir diferentes identificadores de trayecto de recuperación, e incluyen respectivos campos de trayecto que indican la ruta elegida por el respectivo trayecto de recuperación.

9. Procedimiento según la reivindicación 7 u 8, que comprende recibir, dicho nodo de destino, al menos uno de dichos mensajes de recuperación de petición, y responder enviando de vuelta, al nodo de origen, un mensaje de recuperación de respuesta a través de la ruta indicada en el campo de trayecto del mensaje de recuperación de petición recibido.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, que comprende recibir, dicho nodo de destino, al menos dos de dichos mensajes de recuperación de petición, y responder enviando de vuelta, al nodo de origen, un mensaje de recuperación de respuesta a través de la ruta indicada en el campo de trayecto de uno seleccionado de los al menos dos mensajes de recuperación de petición recibidos.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, que comprende seleccionar a partir de dichos al menos dos mensajes de recuperación de petición recibidos, por dicho nodo de destino, el que ha llegado en primer lugar.

12. Procedimiento según la reivindicación 9, 10 u 11, que comprende reservar recursos, necesarios para la transmisión a través del trayecto de recuperación a través del cual está circulando el mensaje de recuperación de respuesta, realizándose dicha reserva de recursos en una secuencia hacia atrás a través de los nodos incluidos en la ruta de dicho trayecto de recuperación hasta el nodo de origen, usando la información incluida en el mensaje de recuperación de respuesta.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, que comprende recibir, por dicho nodo de origen, dicho mensaje de recuperación de respuesta, y establecer como trayecto de trabajo el trayecto de recuperación cuya ruta se indica en el campo de trayecto del mensaje de recuperación de respuesta.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos trayectos son trayectos conmutados por etiquetas, o LSP.

15. Sistema para la supervivencia de una red óptica frente a múltiples fallos, que comprende:

-medios de detección para detectar un fallo en un trayecto de trabajo que enlaza un nodo de origen con un nodo de destino;

-medios de procesamiento para, siguiendo un esquema de restauración, computar con antelación, o precalcular, trayectos de recuperación para recuperar trayectos de trabajo fallidos;

-medios de control, conectados a dichos medios de detección y dichos medios de procesamiento, para construir un trayecto de recuperación tras la detección de un fallo de trayecto de trabajo;

en el que dicho sistema está caracterizado porque dichos medios de procesamiento están dispuestos para precalcular un conjunto de trayectos de recuperación para cada trayecto de trabajo, y porque dichos medios de control están dispuestos para usar simultáneamente los trayectos de recuperación de dicho conjunto de trayectos de recuperación para tratar de establecer comunicaciones entre dicho nodo de origen y dicho nodo de destino, en caso de que se haya producido al menos un fallo en dicho trayecto de trabajo.

16. Sistema según la reivindicación 15, en el que dichos medios de procesamiento se incluyen en un módulo (101) de computación de múltiples trayectos y dichos medios de detección y de control se incluyen en un módulo (105) de controlador de posibilidad de supervivencia de nodo óptico, estando dichos módulos comunicados bidireccionalmente entre sí a través de correspondientes submódulos (102, 106) de comunicación, y estando incluidos o asociados con dicho nodo de origen.

17. Sistema según la reivindicación 16, en el que dichos medios de control están previstos para solicitar a dichos medios de procesamiento, a través de dichos submódulos (102, 106) de comunicación, trayectos de recuperación para un trayecto de trabajo, estando previstos dichos medios de procesamiento para enviar, también a través de dichos submódulos (102, 106) de comunicación, dicho conjunto de trayectos de recuperación a los medios de control tras recibir dicha petición.

18. Sistema según la reivindicación 17, en el que dicho módulo (105) de controlador de posibilidad de supervivencia de nodo óptico comprende un submódulo (107) de memoria de trayecto de recuperación, comunicado con dicho submódulo (106) de comunicaciones para al menos recibir y almacenar dicho conjunto de trayectos de recuperación, y con dichos medios de control para al menos recibir y almacenar datos de ajuste calculados por los últimos con respecto a cada uno de los trayectos de recuperación, para construirlos.

19. Sistema según la reivindicación 18, en el que dicho módulo (105) de controlador de posibilidad de supervivencia de nodo óptico también comprende un submódulo (110) de señalización comunicado con los medios de control para enviar a través de los trayectos de recuperación correspondientes mensajes de recuperación de petición al nodo de destino y para recibir al menos un mensaje de recuperación de respuesta de éste.

20. Sistema según la reivindicación 19, que comprende segundos medios de procesamiento incluidos o asociados con dicho nodo de destino para procesar los mensajes de recuperación de petición recibidos y enviar de vuelta dicho mensaje de recuperación de respuesta hacia el nodo de origen a través de uno de dichos trayectos de recuperación.

21. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 20, en el que implementa el método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.

< 50 ms Sin indisponibilidad. Sin impacto en sesiones TCP

50 ms – 200 ms < 5% de llamadas de voz desconectadas. Problemas en conmutación SS7 y ATM

200 ms – 2 s Desbloqueo de protocolo TCP. Comienzan dinámicas de red menores

2 s – 10 s La línea privada se desconecta. Se inicia el exceso de tiempo asignado de sesión TCP, errores de página web no disponible. Protocolo Hello entre encaminadores empieza a resultar afectado.

10 s – 5 min Todas las llamadas y sesiones de datos se terminan. Los programas de capa de aplicación TCP/IP exceden el tiempo asignado. Los encaminadores emiten LSA en todos los enlaces fallidos, comienza actualización de topología y resincronización en toda la red.

más de 5 min Efectos en el negocio. A partir de 1 hora, importante impacto social

Figura 1

Figura 2 Figura 3

ID_LSP Id de fallo ID_LSP_recuperación Fuente Destino Trayecto Longitud de onda

ACK ID_LSP Id de fallo ID_LSP_recuperación Fuente Destino Trayecto

Figura 4

Figura 5 Figura 6

Figura 7