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リンク保護は、ネットワークを障害から保護するように設計されています。高速ネットワークの障害は、常に最も重要な懸念事項でした。1 本のファイバーが切断されると、トラフィックの大きな損失につながる可能性があるため、保護スイッチング技術がネットワークの存続可能性を確保するための主要なソースとして使用されてきました。存続可能性は、ネットワークの多くのレイヤーで対処でき、保護は物理レイヤー( SONET/SDH、光トランスポート ネットワーク)、レイヤー 2 (イーサネット、MPLS )、およびレイヤー 3 ( IP ) で実行できます。
パス保護やリンク保護などの保護アーキテクチャは、上記のネットワークをさまざまな種類の障害から保護します。パス保護では、障害を回避するために、ソースから宛先までのバックアップ パスが使用されます。リンク保護では、障害が発生したリンクのエンド ノードが保護を開始します。これらのノードは、保護メカニズムを開始する原因となる障害を検出し、障害が発生したリンクから影響を受けるトラフィックを事前に予約されたパスに迂回させます。その他のタイプの保護には、チャネル保護、セグメント保護、およびp サイクル保護があります。
光トランスポート層におけるリンク保護
以前の高速トランスポート ネットワークでは、SONET層 (SDH とも呼ばれる) が主要なクライアント波長分割多重(WDM) 層でした。このため、WDM 保護スキームが定義される前は、光ネットワークの存続可能性を保証するために主に SONET 保護メカニズムが採用されていました。WDM 層が作成されたとき、検討された光ネットワーク存続可能性技術は、レガシー システム (SONET システム) との互換性を最大限に確保するために、主に SONET 保護の多くの要素に基づいていました。したがって、WDM 層の保護技術の一部は、リング ネットワークの場合の SONET/SDH 保護技術と非常によく似ています。[1]
リングベースの保護
リンクまたはネットワーク障害の場合、ネットワーク存続可能性のための最も単純なメカニズムは、自動保護スイッチング (APS) です。APS 技術では、保護対象のチャネルまたは要素と同じ容量の保護チャネル (専用または共有) を予約します。[2]共有保護技術を使用する場合、共有保護帯域幅へのアクセスを調整するために APS プロトコルが必要です。[3]光トランスポート ネットワーク層 でのリンクベースの保護アーキテクチャの例は、双方向ライン スイッチ リング (BLSR) です。BLSR では、すべてのリンクが同時に作業トラフィックとバックアップ トラフィックの両方を伝送できるため、バックアップ リンクは必要ありません。UPSR (SONET を参照)とは異なり、BLSR では通常、保護ファイバーは使用されず、これは ISP にとって有益です。なぜなら、ISP は保護ファイバーを使用して、データ トラフィックや音声トラフィックなどの優先度の低いトラフィック (保護帯域幅を使用) を送信できるからです。
BLSR には 2 つのアーキテクチャがあります。4 ファイバ BLSR と 2 ファイバ BLSR です。4 ファイバ BLSR では、2 つのファイバが作業ファイバとして使用され、他の 2 つは障害発生時に利用される保護ファイバとして使用されます。4 ファイバ BLSR は、障害回復時にリング スイッチングとスパン スイッチングという 2 種類の保護メカニズムを使用します。スパン スイッチングでは、リンクの送信元または送信先に障害が発生すると、トラフィックは同じリンク上の 2 つのノード間の保護ファイバにルーティングされ、ファイバまたはケーブルが切断されると、リング スイッチング メカニズムを使用してサービスが復元されます。
2 ファイバー BLSR では、保護ファイバーは作業ファイバー内に含まれており (4 ファイバー BLSR と同様)、両方のファイバーを使用して作業トラフィックを伝送しますが、保護の目的で各ファイバーの容量は半分だけ保持されます。2 ファイバー BLSR もリング スイッチングのメリットを享受できますが、4 ファイバー BLSR のようにスパン スイッチングを実行することはできません。
BLSR は保護効率が高いため、アクセス ネットワークよりもトラフィック パターンが分散している長距離ネットワークや局間ネットワークで広く導入されています。ほとんどのメトロ キャリアは 2 芯 BLSR を導入していますが、長距離キャリアの多くは 2 芯 BLSR よりも多くの負荷を処理できるため 4 芯 BLSR を導入しています。[1]
メッシュベースの保護
メッシュ アーキテクチャにリング分解があり、障害発生時にサービスを回復するために明確に定義された保護スイッチング スキームを使用している限り、SONET および WDM ネットワーク向けの上記の技術はメッシュ ネットワークアーキテクチャにも適用できます。メッシュ ネットワーク向けの最も注目すべき 3 つのリングベースの保護技術は、リング カバー、サイクル ダブル カバー、およびp サイクル(事前構成済み保護サイクル) です。
リング カバー技術の主な目的は、すべてのネットワーク リンクをカバーするリングのセットを見つけ、これらのリングを使用してネットワークを障害から保護することです。リング カバー内の一部のネットワーク リンクは複数のリングで使用される可能性があり、ネットワークの冗長性が高まる可能性があります。このため、冗長性のスケールダウンがこの技術の主な焦点となります。
サイクルダブルカバー技術は、SONETリングのように、各作業ファイバーに対して1本の保護ファイバーを提供し、100%の冗長性を維持します。この技術は、当初、リングカバー方式によって発生する追加の冗長性の問題を排除するために提案されました。[4]
p-サイクル技術は、リングの特性に基づいており、リング自体のリンクだけでなく、コードリンクと呼ばれる隣接していない 2 つのリングノードを接続する可能性のあるリンクも保護します。これにより、p-サイクルは、リンク障害からメッシュ ネットワークを保護するために必要な冗長性を削減します。p-サイクルには、リンク p-サイクルとノード p-サイクルの 2 種類があります。リンク p-サイクルはリンク上のすべてのチャネルを保護しますが、ノード p-サイクルはノードを通過するすべての接続を保護します。
pサイクルの最も優れた特徴の1つは、予備リソースを節約できることであり、容量最小化に関して最も効率的な保護構造であるとも認識されています。ただし、pサイクルの計画はNP困難な問題であり、スケーラブルではありません。[1]
一般化ループバック技術と呼ばれる別の技術も、リングベースのアプローチに含めることができます。これは厳密にはメッシュベースのリング保護技術の1つとは見なされていませんが、ループバック操作の使用方法は、リング内のAPS操作に似ており、信号を動作中の容量から冗長容量に切り替えることができます。[4]
クライアント/サービス層でのリンク保護
イーサネットの保護
イーサネットリンクは、障害からの回復メカニズムとしてリンクアグリゲーションを使用します。リンクに障害が発生した場合でも、リンク容量は減少しますが、通信システムはデータフローが中断されることなく動作し続けます。[5]
リンク アグリゲーションを説明するために使用されるその他の用語には、IEEE 802.1ax (旧称802.3ad )、リンク バンドル、またはNIC チーミングなどがあります。
IPにおける保護
近年、パケットベースのネットワークは大きな飛躍を遂げ、提供されるほぼすべてのサービス（音声、IP-TVなど）はIPベースになりました。これは、IP層が長い間ベストエフォート型のサービスを提供してきたためです。[3]
IP はパケットの動的なホップバイホップ ルーティングを使用し、リンク障害が発生すると、ルーティング プロトコル ( OSPFまたはIS-IS ) が分散方式で動作し、ドメイン内の各ルータでルーティングテーブルを更新します。このプロセスは遅くなり、ネットワークに大きな遅延を引き起こす可能性があります。回復が遅くならないように、すべての IP リンクを下位レベルのプロトコルを使用して保護することができます。これにより、IP ルーティング テーブルの変更を待つことなく、IP リンクが自ら回復できるようになります。たとえば、IP リンクは、ラベル スイッチ パス(LSP) (IP over MPLS)を使用して保護されたMPLSによって実現できます。
MPLS ネットワークの保護
MPLS ベースのネットワークは、ネットワーク回復力メカニズムとして高速再ルートを使用します。MPLS高速再ルートでは、障害が検出されたときにシグナリングを実行する必要なく、リンク障害を回避して MPLS データを転送できます。
高速再ルーティングの1つの形式はリンク保護と呼ばれます。[6]この保護では、脆弱な物理リンクのバックアップを提供するために、ネットワーク全体にLSPトンネルが設定されます。LSPは並列仮想リンクを提供します。物理リンクに障害が発生すると、上流ノードはトラフィックを仮想リンクに切り替え、中断を最小限に抑えてデータが流れ続けるようにします。
バックアップ LSP の容量は、保護された LSP を伝送するのに十分なものでなければなりません。LSP に応じて、容量を設定する必要があります。たとえば、すべての LSP を保護する場合、正味容量は保護されたリンクの帯域幅と等しくする必要があります。これにより、複数のリンクを保護する場合にバックアップ帯域幅が増加します。一方、リンク上の一部の LSP を保護せずに残しておくと、バックアップ帯域幅が削減されます。[6]
参照
参考文献
- ^ abc Guido Maier、Achille Pattavina、Simone De Patre、Mario Martinelli (2002)。「光ネットワークの存続可能性: WDM レイヤーの保護技術」。フォトニック ネットワーク通信。
- ^ 「SONET/SDH 自動保護スイッチング」 2005 年 2 月 2 日. 2012 年 12 月 13 日閲覧。
- ^ ab光ネットワーク 、実践的視点。Morgan Kaufmann。2010年。pp.511–569。ISBN 978-0-12-374092-2。
- ^ ab メッシュ光ネットワークにおけるパスルーティング。John Wiley and Sons, Ltd. 2007年。pp . 32–57。ISBN 978-0-470-01565-0。
- ^ 「リンク アグリゲーション - LAG」 。2012年 12 月 12 日閲覧。
- ^ ab MPLSネットワークの保護と復元。メタスイッチネットワーク。2001年。pp.29–36。