高速自動復元

FASTAR（高速自動復旧）は、AT&T（米国）が1992年にデジタル伝送ネットワークの集中復旧のために開発、導入した自動高速応答システムです。^{[1] FASTARは、}光ファイバーケーブルの障害が検出されると、予備の保護容量を介して回線を自動的に再ルーティングするため、サービスの可用性が向上し、ネットワークの停止の影響が軽減されます。動作が似ているのは、 MCIによって開発、導入され、ファイバー切断の影響を最小限に抑えるためにMCIネットワークで使用されているリアルタイム復旧（RTR）です。^[2]

これは、コンピュータネットワークやメッシュ光ネットワークなどの通信ネットワークで使用される復旧技術であり、障害発生後にバックアップパス（障害が発生した後に影響を受けるトラフィックが取る代替パス）とバックアップチャネルがリアルタイムで計算されます。この技術は、集中型復旧と分散型復旧の2つに大別できます。^[3]

この技術では、ネットワーク、利用可能なリソース、使用されているリソース、ネットワークの物理トポロジ、サービス需要などに関する最新かつ正確な情報にアクセスできる中央コントローラを使用します。何らかの障害検出、識別、通知スキームによってネットワークの任意の部分で障害が検出されると、中央コントローラは、データベース内のネットワークの現在の状態に関する情報に基づいて、障害を迂回する新しい再ルート パスを計算します。この新しいルート (バックアップ パス) が計算された後、中央コントローラは、影響を受けるすべてのデジタル クロスコネクトにコマンドを送信して、この新しいパスを実装するために、スイッチング要素を適切に再構成します。FASTAR および RTR 復元システムは、この復元技術を使用するシステムの例です。^[3]

この復旧技術では、中央コントローラは使用されない。したがって、ネットワークの状態に関する最新のデータベースは不要である。この方式では、ネットワーク内のすべてのノードがローカル コントローラを使用する。ローカル コントローラは、特定のノードが近隣ノードとどのように接続されているか、近隣ノードとの接続に使用されるリンクの使用可能容量と予備容量、およびスイッチング要素の状態に関するローカル情報のみを持っている。ネットワークのどこかの部分で障害が発生すると、ローカル コントローラが影響を受けるトラフィックの計算と再ルーティングを処理する。この技術が使用されるアプローチの例としては、セルフヒーリング ネットワーク (SHN) がある。^[3]

トランスポートネットワークは、デジタルクロスコネクトシステム（DCS）ベースのメッシュネットワークからSONETリングネットワーク、光メッシュネットワークへと徐々に発展してきましたが、そこで使用されるリカバリアーキテクチャも進化してきました。さまざまなトランスポートネットワークに使用されるリカバリアーキテクチャは、DS3設備のDCSベースのメッシュネットワークの復元、SONETリングネットワークのアドドロップマルチプレクサ（ADM）ベースのリング保護、そして最後に光メッシュネットワークの光クロスコネクト（OXC）ベースの混合保護と復元です^[4]

1980 年代に使用された最初の復旧アーキテクチャは、DS3 設備の DCS ベースのメッシュ復旧です。このアーキテクチャでは、集中型の復旧技術が使用されました。すべての復旧イベントは、ネットワーク オペレーション センター(NOC) から調整されました。この復旧アーキテクチャは、パス ベースで障害に依存し、障害発生後に障害検出と分離に使用されます。このアーキテクチャは、スタブ リリースを使用しているため容量効率に優れていますが、障害回復時間 (障害発生後にさまざまな設備の信号を再ルーティングしてトラフィックの連続性を再確立するのにかかる時間) が数分単位と長くなります。^[4]

このアーキテクチャは、1990年代にSONET/SDHネットワークの導入とともに実装され、分散保護技術を採用しました。パスベース（UPSR）またはスパンベース（BLSR）の保護を使用し、障害発生前に回復パスが事前に計算されます。ADMベースのリング保護は、DCSベースのメッシュ回復とは異なり、容量効率が悪いですが、回復時間はより高速です（50ミリ秒）。^[4]

この回復アーキテクチャは、2000 年代初頭に導入された光メッシュ ネットワークの保護に使用されています。この保護アーキテクチャの回復時間は数十から数百ミリ秒で、DCS ベースのメッシュ回復でサポートされている回復時間よりも大幅に改善されていますが、DCS ベースのメッシュ回復とは異なり、回復パスは事前に決定され、プロビジョニングされています。このアーキテクチャは、前述のメッシュ回復アーキテクチャ (DCS ベース) で見られる容量効率も備えています。^[4]

FASTAR は、DCS ベースのメッシュ復元アーキテクチャを使用します。このアーキテクチャは、ノード機器、中央制御装置、およびノー​​ドを中央コントローラに接続するデータ通信ネットワークで構成されます。右の図は、FASTAR のアーキテクチャと、さまざまな構成要素がどのように相互作用するかを説明しています。

^{NOC [5]}にある Restoration and Provisioning Integrated Design (RAPID) と呼ばれる中央プロセッサは、ファイバー障害の発生時に生成されるアラーム レポートを受信して​​分析する役割を担っています。また、代替 (バックアップ) ルートの計算、影響を受けたトラフィックをプライマリ パスから計算済みのバックアップ パスに再ルーティングする処理、パス保証テストも処理し、障害が修復された後にトラフィックを元のパスにロールバックできるようにします。^[6] RAPID は、ネットワークの状態と使用可能な予備容量に関する最新情報を維持します。^[7] 中央アクセスおよび表示システム (CADS) は、RAPID およびその他の関連する復旧管理システム用のクラフト インターフェイスを提供します。

トラフィック保守および管理システム (TMAS) により、RAPID は、回線終端装置 (LTE) にコマンドを送信して、復旧に使用されている保護チャネルで保護スイッチ ロックアウト プロセスを実行および制御できます。

復旧ネットワークコントローラ（RNC）は、光ファイバーネットワーク内の各中央局（CO）に設置されています。^[5]影響を受けたデジタルアクセスおよびクロスコネクトシステム（DACS）またはLTEから生成されたアラームはRNCに送信され、そこでアラームが一時的なものかどうかを調べるために時系列で分析され、相関関係が調べられて、最終的にデータ通信ネットワークを介してRAPIDに送信されます。

LTE (FT シリーズ G デジタル伝送システムまたはアドドロップマルチプレクサ(ADM)) は、LTE 間のファイバー障害を RNC に報告し、トラフィックの再ルーティングやパス保証テストのために RAPID にバックアップ チャネルへの即時アクセスを提供します。

復旧テスト装置 (RTE) は、パス保証で使用される継続性テストを実行する手段を RAPID に提供します。

DACSは、オフィス内で発生したファイバー障害やノード障害をRNCに報告する役割を担っています。^{[6]さらに、DACSは、中央プロセッサに}DS-3レベルでのクロスコネクトをリモートで実行するためのアクセスを提供することで、自動復旧を可能にします。

データ通信ネットワークは、ノード機器を中央コントローラに接続するために使用されます。このネットワークの必要な可用性を実現するために、完全に異なる 2 つの地上および衛星ベースのネットワークの形で完全な冗長性が使用されています。大規模な復旧プロセスが発生した場合、これらのネットワークの 1 つが、もう 1 つのネットワークが機能しなくなったときに通信負荷をサポートできます。

FASTAR は DS-3 レベルで動作し、個々の小さな需要を回復することはありません。^[8] FASTAR は、影響を受けた DS-3 需要の 90 ～ 95 パーセントを 2 ～ 3 分以内に回復します。^[9] DACS 機器の出力と別の機器の入力の間で光ファイバーの切断が発生すると、各 RNC は影響を受けた LTE からアラームを収集します。RNC はこれらのアラームをエージングして RAPID に送信します。RAPID は、この障害後に利用可能な予備容量を決定し、影響を受けた DS-3 需要を識別し、影響を受けた各トラフィックの回復ルートを優先順位に従って見つけ、適切な DACS にコマンドを送信して再ルートを実行し、回復を確立します。

右の図では、ノード A とノード Q の間に、ノード C、F、K、および L を経由するルートが存在します。ノード F と K の間で光ファイバー ケーブルに障害が発生すると、これら 2 つのオフィスの LTE (FT シリーズ G または ADM) がこの障害を検出し、それぞれの RNC にアラーム レポートを送信します。両方の RNC はアラームをエージングし、これらのレポートを NOC にある RAPID に送信します。RAPID は、影響を受けるノードの RNC と、トラフィックが F から K に障害が発生した光ファイバー ケーブルを使用する他のオフィスの RNC から生成されたすべての関連アラームを確認するための時間ウィンドウを開始します。このウィンドウがタイムアウトすると、RAPID はルート計算を実行し、ノード A とノード Q 間のトラフィックの新しいバックアップ パスを確立します。ここでは、C、F、G、J、K、および L を通る新しいルートが作成されます。このルート計算は、同じ障害が発生した光ファイバー ケーブルを使用するネットワーク内の任意の 2 つのノード間のすべてのトラフィックに対しても、優先順位に従って順番に実行されます。ノード F および K を通過するすべてのトラフィックのバックアップ パスが計算されると、RAPID は A および Q にある RNC にコマンドを送信して、確立されたバックアップ パスに沿って連続性または接続性があることを確認します。RNC はそれぞれ、それぞれの RTE によって生成されたテスト信号を使用して、リンクの連続性をチェックします。このバックアップ パスの接続が検証されると、DACS III に適切なクロス接続を行うようにコマンドを送信して、ノード A と Q 間のトラフィックがこのバックアップ パスに転送されます。RAPID はサービス検証テストを実行して、サービス転送が成功したことを確認します。このテストで肯定的な結果が返された場合は、サービス転送が成功し、そうでない場合はサービス転送が失敗し、繰り返す必要があります。このサービスまたはトラフィック転送プロセスは、影響を受ける光ファイバー ケーブル F–K を通過するすべてのトラフィックに対して実行されます。^[8] FASTAR は、利用可能な保護容量が許す限り、影響を受けるトラフィック需要を回復します。

共有リスク リンク グループ(SRLG) とは、ネットワーク内の 2 つの異なるノードまたはオフィスを接続するリンクが共通の導管を共有する状況を指します。この構成では、グループ内のリンクにリスクが共有されます。つまり、1 つのリンクに障害が発生すると、グループ内の他のリンクも障害が発生する可能性があります。現在使用されているネットワークの大部分は SRLG を使用しています。ほとんどの場合、建物内または橋を渡る唯一のアクセスは単一の導管経由のみです。導管が切断された場合に、他のリンクと同じ SRLG を共有する 2 つのオフィスまたはノード間のリンクのトラフィックを回復するには、これらの 2 つのオフィスのうち少なくとも 1 つが FASTAR に準拠している必要があります。^[10]

FASTAR がオフィス A または B のいずれかに実装されているが、B と C がまだ FASTAR に準拠していない場合は、SRLG1 の切断は FASTAR を使用して回復できます。ただし、SRLG2 に障害が発生すると、リンク 3 の DS-3 トラフィックは、新しく再計算されたバックアップ パスを介して FASTAR によって回復されますが、リンク 2 の DS-3 トラフィックは、オフィス B と C のどちらにも FASTAR が実装されていないため回復されません。両方の SRLG に障害が発生した場合に 3 つのリンクすべてを回復するには、オフィス A と C に FASTAR を実装します。SRLG1 に障害が発生すると、FASTAR は、再計算された 2 つのバックアップ パスを介して、リンク 1 と 3 の各トラフィックを自動的に再ルーティングします。また、別の時点で SRLG2 の障害が検出されると、RAPID に報告され、リンク 2 と 3 を経由するトラフィックはそれぞれ新しいバックアップ パスを介して再ルーティングされます。^[10]

FASTARネットワーク管理は、FASTARアーキテクチャを構成するさまざまなシステム要素から提供されるさまざまなデータとアラームを統合して分析し、集中的に表示するために使用されます。また、障害管理分析を通じて問題のトラブルシューティングと分離を行い、修正措置を講じることができます。FASTARネットワーク管理は3つの層にまたがっています。^[10]

1. 最初の（最下位の）層は、FASTAR アーキテクチャを構成するすべての要素と、それらの間のすべての相互接続リンクで構成されます。
2. 第 2 層は、第 1 層の要素を管理するために使用されるコンピュータ化されたオペレーション システム (OS) である要素管理システム(EMS) で構成されています。さまざまな EMS は、まとめて FASTAR 要素管理システム (FASTEMS) と呼ばれます。2 つの主要な FASTEMS は、DACS 要素管理システム (DEMS) と RNC 要素管理システム (RNC-EMS) です。DEMS は、NOC による DACS の管理を支援するように設計されています。ファイバー障害によりネットワークの状態が変化すると、RAPID はこの状態変化を DEMS に転送し、DEMS が問題を切り分けるようにトリガーします。RNC-EMS は、データ通信ネットワークを介して RNC を直接監視し、RNC に常駐するエージェントを介して RTE、LTE、DASC III、およびそれらの RNC へのリンクを間接的に監視します。RNC-EMS は、マネージャーとエージェントの 2 つのコンポーネントで構成されています。マネージャー ソフトウェア デーモン (NMd) は、RNC-EMS マシン上で実行され、RNC のポーリングを担当します。各 RNC は、各データ通信ネットワークで 1 回ずつ、計 2 回ポーリングされます。エージェント ソフトウェア デーモン (NAd) は、アプリケーション ソフトウェアの一部として各 RNC 上で実行されます。NAd は、RNC アプリケーション ログにアクセスしてマネージャのクエリに応答し、マネージャに自律アラームを送信する機能を備えています。
3. 3 番目 (最上位) の層は CADS ワークステーションのみで構成され、下位 2 層を介してネットワーク マネージャーへの集中アクセスを提供します。

• アクセスネットワーク
• 可用性
• クロスコネクト
• リンク保護
• ネットワークノード
• 光ファイバー
• 通信
• ワイヤレスメッシュネットワーク

• Jean-Philippe Vasseur、Mario Pickavet、Piet Demeester (2004-08-03)。ネットワークリカバリ: 光、SONET- SDH、IP、および MPLS の保護と復元。Elsevier。ISBN 9780127150512。
• Krishna M. Sivalingam、Suresh Subramaniam (2006-01-16)。新興光ネットワーク技術: アーキテクチャ、プロトコル、パフォーマンス。Springer。ISBN 9780387225845。
• Ramesh Bhandari (1999)。生き残れるネットワーク: 多様なルーティングのためのアルゴリズム。Springer。ISBN 9780792383819。