Redes de Transporte Digitalização do Sistema Telefônico Com a viabilização comercial dos sistemas PCM ( Pulse Code Modulation ) a partir do final da década de 1960, deu-se um passo decisivo rumo à digitalização da telefonia. Isso se tornava possível graças ao início da era dos circuitos integrados lógicos, que viabilizaram a produção em escala dos equipamentos multiplex PCM. Os objetivos desses sistemas eram: Aumentar a capacidade de entroncamento entre as centrais urbanas com melhor aproveitamento da infra-estrutura (cabos de pares telefônicos e dutos) 1 ; Possibilita a melhoria da qualidade do sinal recebido por duas razões principais: (i) as características inerentes de maior imunidade a ruído da modulação digital, e (ii) a transmissão de sinais de áudio sem a atenuação por distâncias relativamente grandes 2 ; Aumentar a capacidade e a confiabilidade das centrais de comutação telefônicas. Sistema MUX PCM Plesiócrono de Primeira Hierarquia Assim nasceu a hierarquia plesiócrona 3 de equipamentos multiplex PCM, cujo elemento básico é o equipamento multiplex PCM de primeira hierarquia. Alguns padrões para a telefonia digital foram adotados mundialmente na década de 1960 e prevalece até hoje, como é o caso da freqüência de amostragem de 8kHz 4 e do uso de 8 bits (1 octeto ou 1 byte) por amostra (resultando uma taxa de 64kb/s), utilizando compansão (compressão+expansão) do sinal. Porém, vários outros parâmetros foram escolhidos diferentemente pelas principais entidades de padronização, como resume a Tabela 1. O Brasil adotou o sistema europeu. À taxa de 2,048Mb/s, mesmo utilizando-se cabos telefônicos de boa qualidade, é necessário instalar repetidores regenerativos de pulsos a cada certo número de quilômetros para garantir a reconstrução do sinal digital com baixa taxa de erro. 1 Nas regiões urbanas, devido à densidade crescente de empresas com alto tráfego telefônico, era comum a saturação dos entroncamentos analógicos entre as centrais urbanas com conseqüente congestionamento. Porém, em muitos casos era anti-econômico expandir-se o entroncamento analógico devido ao custo dos cabos e, principalmente, da infra-estrutura de obras civis (dutos, posteamento, etc), sobretudo em locais de alta concentração de prédios. 2 A distância entre centrais urbanas pode variar tipicamente na faixa de alguns quilômetros até poucas dezenas de quilômetros nas grandes cidades. Veremos que estas distâncias podem ser cobertas por equipamentos PCM de primeira hierarquia com vantagens econômicas e técnicas em relação aos antigos troncos analógicos. 3 Plesiócrono: plesi(o) = próximo, vizinho, quase (do grego plésíos) + crono = tempo (do grego khrónos). Plesiócrono significa quase-síncrono ou quase-sincronizado. A razão do emprego desta terminologia será explicada mais adiante. 4 O teorema da amostragem exige que a freqüência de amostragem seja superior ao dobro da freqüência máxima do sinal amostrado. Por isso costuma-se limitar a banda do sinal de áudio à faixa entre 300Hz até 3,4kHz antes de amostrar e codificar, garantindo-se assim que não ocorra erro de aliasing (superposição de espectro). 1
Sistema Americano Sistema Europeu Canais na 1.a hierarquia 24 30 Taxa Bruta 5 1,544Mb/s 2,048Mb/s Lei de Compansão Lei µ Lei A Tabela 1 algumas diferenças entre os padrões adotados nos Estados Unidos e na Europa A Figura 1 mostra o entroncamento entre duas centrais telefônicas analógicas utilizando-se equipamento multiplex temporal PCM de primeira hierarquia 6 (MUX PCM). Neste exemplo, cada feixe de 30 troncos a dois fios provenientes de uma central analógica local é conectado a um acesso do MUX PCM. Central analógica local Equipamento MUX PCM A/D D/A D/A MUX Linhas (pares) de assinantes Híbridos (30) CODECS (30) Equipamento de Linha 1,8km Repetidor de Linha 1,8km 1,8km Troncos analógicos a dois fios Equipamento MUX PCM Central analógica 4 fios MUX A/D D/A D/A 1,8km 1,8km 1,8km Repetidor de Linha Figura 1 Entroncamento entre duas centrais de comutação através de Equipamento Multiplex temporal PCM de primeira hierarquia Internamente ao MUX, cada entrada/saída a dois fios acessa um híbrido que realiza a transformação 2/4 fios, e as suas respectivas entradas e saídas conectam-se a CODECS (codificadores-decodificadores) PCM cujas entradas e saídas acessam, por sua vez, um multiplex digital para entrelaçamento (e desentrelaçamento, no sentido inverso) dos octetos (bytes) que representam amostras de voz. À esquerda do MUX há 30 sinais digitais cada um à taxa de 64kb/s (em cada sentido), e à direita o sinal multiplexado à taxa de 2,048Mb/s (em cada sentido, incluindo sincronismo e sinalização). A estrutura do sinal multiplexado temporalmente é mostrada na Figura 2, na qual se pode observar a organização do quadro ( frame ) PCM para o padrão brasileiro (derivado do europeu). No sentido da transmissão, para se conectar à linha 5 A taxa bruta inclui canais de sincronismo e sinalização 6 O sinal da primeira hierarquia é referido por E1 (padrão europeu) ou T1 (padrão americano) 2
telefônica à direita, o sinal do MUX é conformado pelo equipamento de linha, adquirindo características otimizadas de distribuição espectral de potência. No sentido inverso, o receptor de linha filtra, amplifica e reconforma os pulsos recebidos, bastante atenuados e arredondados pela linha telefônica. Outra função essencial realizada na recepção é a extração do clock, que permite a correta leitura do sinal binário recebido. No caso de uma central de comutação digital, a digitalização se dá assim que o sinal chega ou sai da central. Ainda, neste caso, a multitplexação temporal é feita internamente, dentro da própria central. Repetidores de Linha Tipicamente, a cada 1,8km é necessário instalar-se um equipamento repetidor de linha que tem funções semelhante às do equipamento de linha. Esta distância depende da qualidade da linha utilizada. Os pulsos são então regenerados (filtrados, amplificados e reconformados). Neste exemplo, depois do último lance de linha os sinais de transmissão e recepção são conectados a um outro MUX PCM. Observe-se que neste caso a equipamento não está equipado com híbridos, pois a próxima central de comutação é uma central a 4 fios (tipicamente uma central de trânsito analógica) 7. 0 125 s 0 1 15 16 17 30 31 SINC VOZ VOZ SINALIZ. VOZ VOZ VOZ Figura 2 Estrutura de quadro PCM de primeira hierarquia O período de amostragem de Ta 125 s ( Ta 1/ fa, fa 8kHz ) é dividido em 32 trechos ( slots ) com 8 bits cada. O período de duração de cada bit é, portanto sendo a taxa bruta de transmissão Tb 125 10 32 8 6 488ns t (1.1) 1 2, 048 Mb / s T. (1.2) b Os canais são numerados de 0 a 31, sendo o canal 0 utilizado para sincronismo (padrão repetitivo) e o canal 16 para transportar sinalização telefônica. Os 30 canais restantes são para transportar voz codificada. Sinalização O sistema de sinalização tradicional (mais antigo) é chamado sinalização por canal associado. Neste sistema um multiquadro ( multiframe ) contendo 16 quadros consecutivos é organizado (com duração de 2ms) e conseqüentemente há 128 bits disponíveis por multiquadro para sinalização. É possível, portanto, neste esquema de 7 Com a digitalização das centrais telefônicas, as mesmas passaram a realizar a função do MUX PCM, sendo apenas necessário instalar os equipamentos de linha 3
canal associado, alocar-se até 4 bits para transportar a sinalização telefônica ordinária 8 de cada um dos 30 canais telefônicos. O período de 2ms não foi escolhido por acaso. Foi adotado por permitir amostrar os pulsos decádicos (10Hz 100ms) com boa precisão. Mais recentemente (principalmente nas duas últimas décadas) a sinalização por canal associado, restrita às funções telefônicas triviais, foi gradativamente substituída pelo sistema de sinalização por canal comum 9, o qual utiliza mensagens estruturadas que permitem uma comunicação muito mais eficiente entre os controladores das centrais modernas, controladas por computador 10. Com mensagens estruturadas o sistema telefônico tornou-se muito mais versátil, podendo oferecer novos serviços tais como chamadas em espera, redirecionamento de chamadas, chamadas a cobrar, chamadas com cartão, para mencionar apenas alguns. O canal 16 do quadro PCM pode ser alternativamente utilizado para este tipo de sinalização com facilidade. As Hierarquias Plesiócronas Superiores A partir dos enlaces E1 a 2,048Mb/s (ou T1), definiram-se as hierarquias superiores de sistemas plesiócronos através de sucessivas multiplexações temporais. A Figura 3 mostra três padrões internacionais de hierarquias plesiócronas. Hierarquia 5 4 3 2 1 0 Brasil - Europa América do Norte Japão 565,148 Mb/s (8192) 400,362 Mb/s (5760) 4+8,092 Mbps x1,4286 +8,672 Mbps 565,148 Mb/s (8192) x 5,69+1,536Mbps 139,264 Mb/s (2048) 274,176 Mb/s (4032) 97,728 Mb/s (1440) x 4+1,792Mbps x 6+5,76 Mbps x 3+1,536Mbps 34,368 Mb/s (512) x 4+576kbps 44,736 Mb/s (672) x 7+552kbps 32,064 Mb/s (480) x 5+504kbps 8,448 Mb/s (128) x 4+256kbps 6,312 Mb/s (96) x 4 + 136kbps 2,048 Mb/s (32) x 30 +128kbps 1,544 Mb/s (24) x 24 + 8kbps 64 kb/s (1) 64 kb/s Figura 3 Hierarquia plesiócrona: padrões internacionais Observe-se que a taxa do sinal agregado 11 de cada nível sucessivo a partir do segundo é superior ao produto da taxa do nível anterior pelo número de tributários 12. Esta é a essência da hierarquia plesiócrona, que foi concebida para permitir a combinação de sinais tributários assíncronos (apesar de possuírem a mesma taxa nominal). A taxa do sinal agregado foi escolhida de tal forma que mesmo no caso de todos os tributários possuírem taxas no limite superior de tolerância de variação de relógio, 8 Como, por exemplo, tomada de linha, tomada de tronco, pulsos decádicos, comando de toque de campainha, etc. 9 Este sistema é conhecido como SS7 sistema de sinalização por canal comum número 7, da ITU-T. 10 Evidentemente este tipo de sinalização de alto nível só é possível entre centrais do tipo CPA com controle por programa armazenado. É a sinalização telefônica mais difundida no Brasil e no Mundo. 11 No sentido da transmissão, tributário (afluente) é cada um dos sinais de entrada, de taxa mais baixa, que são multiplexado no tempo para compor o sinal de saída, de taxa mais alta. Este é chamado de agregado. Analogamente no sentido da recepção. 12 Idem anterior. 4
nenhuma amostra de informação de nenhum sinal tributário é perdida. Além disso, informação adicional chamada overhead é acrescentada em cada hierarquia com funções sistêmicas. Esta solução engenhosa foi adotada neste período por que a utilização de sistemas MUX PCM (com relógios independentes) já era uma realidade, e sincronizar todos os sistemas (de uma região, de um país, ou idealmente do planeta) era uma tarefa de difícil implementação prática. O sonho do sistema digital síncrono teve de ser adiado também por limitações tecnológicas (ainda não eram comercialmente disponíveis os relógios atômicos de altíssima precisão, hoje utilizados para sincronizar virtualmente todos os elementos de uma rede digital planetária). Para acomodar diferentes taxas de transmissão (ainda que próximas), o sistema plesiócrono utiliza o conceito de justificação, de tal forma que dependendo das taxas dos tributários, certos bits de justificação são ou não preenchidos com informações dos tributários. Estudo O aluno interessado pode se informar com mais detalhe sobre o sistema de justificação, método essencial para o funcionamento do sistema plesiócrono (ref.: Sistemas Telefônicos do Prof. Paul Jean E. Jeszensky). Meios de Transmissão A capacidade dos pares telefônicos para transmitir sinais pulsados estava virtualmente esgotada ao se considerarem apenas os sinais E1 (2,048Mb/s) ou T1. Para as hierarquias superiores do sistema plesiócrono planejou-se inicialmente a utilização de cabos coaxiais (a exemplo daqueles utilizados para TV a cabo), com características de resposta em freqüência e de atenuação muito superiores às dos pares telefônicos. De resto, a topologia do sistema é a mesma, com repetidores (regeneradores) de pulsos instalados espaçadamente, a distâncias que não ultrapassam poucos quilômetros. A utilização extensiva destes cabos, entretanto, não chegou a se concretizar por dois motivos: (i) o seu alto custo, e (ii) a rápida evolução das pesquisas com fibras e dispositivos ópticos no início da década de 1970. Com isso a idéia original (cabos coaxiais) foi prontamente deixada de lado, e a grande explosão de uso das fibras ópticas iniciou-se, viabilizando técnica e economicamente de forma definitiva a rápida digitalização dos entroncamentos analógicos. Limitações do Sistema PDH Uma forte limitação que se evidenciou principalmente com a utilização dos sistemas PDH de alta capacidade reside nas funções de gerenciamento e manutenção de rede. Os overheads especificados no protocolo são insuficientes para que tais funções possam ser realizadas com eficiência. Outra restrição importantíssima é a inflexibilidade para se retirarem canais dos (ou acrescentar canais aos) agregados superiores, sendo exigido demodular (ou modular) todos níveis hierárquicos para se executar esta tarefa. Esta restrição torna os projetos de rede bastante rígidos, caros, e dificulta sobremaneira a reconfiguração da rede para atender a variações de demanda. Estes fatos fizeram com que uma nova hierarquia digital fosse concebida: SDH a Hierarquia Digital Síncrona. 5
SDH Hierarquia Digital Síncrona Vários fatores induziram a criação da hierarquia digital síncrona de transporte: (i) as limitações já conhecidas do sistema PDH no que se refere ao gerenciamento e controle da qualidade de serviço; (ii) alto custo da operação add-drop 13 ; (iii) a capacidade bastante limitada para transporte de dados; (iv) a disponibilização de capacidade (velocidade) e de qualidade sem precedentes por parte da tecnologia de fibras ópticas, e (v) a possibilidade de se construir uma rede digital totalmente síncrona graças à tecnologia de osciladores de altíssima precisão com referência atômica. Desta forma foi concebido e implementado nos Estados Unidos o sistema SONET (Synchronous Optical Network). Ao contrário do caso PDH, as hierarquias SONET e SDH são rigorosamente compatíveis. Podemos então dizer que SDH é um padrão internacional para redes ópticas de comunicação de alta velocidade que especifica um sistema de transporte síncrono. Este permite implementar redes mais simples (do que o antecessor PDH), mais flexível e mais econômica. Vantagens do SDH Grande capacidade interna de gerenciamento e manutenção de rede; Flexibilidade para acomodar todos os tipos de sinais atuais (incluindo as hierarquias PDH e padrões de dados) e futuros; Ambiente multivendor equipamentos de diferentes fornecedores podem ser interligados com maior facilidade; add-drop oferece facilidade para extrair ou inserir canais em pontos intermediários 14 Apesar de os sistemas SONET e SDH terem sido projetados para utilizar as fibras ópticas como meio de transmissão, o sucesso destas tecnologias levou à disponibilização de outras formas de transmissão, destacando-se cabos coaxiais, sistemas de rádio (rádio digital) terrestres e via satélite. A rede SDH acomoda todos os sinais da hierarquia PDH, por exemplo os tributários de 2, 34 e 140 Mb/s, bem como os correspondentes da hierarquia norte-americana. Pode também acomodar o padrão ATM (Asynchronous Transfer Mode), os padrões Ethernet, Giga-Ethernet, além de FDDI Fiber distributed data interface e DQDB Distributed Queue Dual Bus ). Atualmente já existem 4 níveis na hierarquia SDH, e alguns fabricantes já anunciaram equipamentos no nível 5. A Tabela 1 ilustra este fato. 13 add-drop neste contexto significa retirar ou inserir canal ou um conjunto de canais de um agregado de alta hierarquia. 14 Nas aplicações práticas é comum ter-se de extrair e inserir informação em pontos intermediários de uma rota, por exemplo em cada quarteirão ao longo de um anel de fibra óptica em áreas comerciais densamente populadas para atender escritórios em prédios com comunicação de voz e dados 6
Módulo de Transporte Síncrono Taxa Taxa (aproximada) STM-1 155,52 Mb/s 155 Mb/s STM-4 622,08 Mb/s 622 Mb/s STM-16 2,48832 Gb/s 2,5 Gb/s STM-64 9,95328 Gb/s 10 Gb/s STM-256 39,81312 Gb/s 40 Gb/s Tabela 2 Hierarquia SDH STM (Synchronous Transport Module) No sistema SDH adotou-se o conceito de camadas de rede, associadas a um conjunto de entradas e saídas compatíveis que podem ser interconectadas. Um quadro com taxa de 155,52 Mb/s está definido na recomendação ITU-T G.707. Este quadro é chamado STM-1 (Synchronous Transport Module level 1) Módulo de Transporte Síncrono de nivel 1, o primeiro nível da hierarquia SDH. A Figura 4 mostra o formato deste quadro. Ele é constituído por uma matriz de octetos (ou bytes) de 9 linhas e 270 colunas. A transmissão ocorre linha a linha iniciando pelo byte mais à esquerda. A duração de um quadro é 125µs. Cada octeto na região de payload contém informação, por exemplo de um canal de 64kb/s. O quadro STM-1 é capaz de transportar qualquer sinal tributário PDH até 140Mb/s. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 270 octetos 1. 9 10................ 270 Overhead Payload (informação) Figura 4 Estrutura de um quadro STM-1 a 155Mb/s A Figura 8 mostra estrutura SDH típica em anel. O anel é normalmente constituído por um par de fibras pelas quais a informação flui bidirecionalmente segundo o padrão STM-4 (a 622Mb/s), STM-16 (a 2,5Gb/s) ou mesmo STM-64 (10Gb/s). Destacam-se neste exemplo os tipos de elementos de rede (NE network elements ) a seguir descritos. 7
TM Multiplex Terminais são usados para combinar entradas plesiócronas e síncronas em um sinal STM-N de hierarquia mais alta (Figura 5). PDH SDH TM STM-N Figura 5 Multiplex Terminais ADM Add-Drop Multiplex utilizado para extrair e inserir sinais tributários PDH e sinais tributários SDH de menor hierarquia (Figura 6). STM-N ADM STM-N PDH SDH Figura 6 Add-Drop Multiplex DCX Digital Cross Connect é o elemento que tem a gama mais ampla de funções. Permite o mapeamento de tributários PDH em containers virtuais bem como o chaveamento de vários containers até VC-4 (Figura 7). STM-16 STM-4 STM-1 140 Mb/s 34 Mb/s 2 Mb/s DCX STM-16 STM-4 STM-1 140 Mb/s 34 Mb/s 2 Mb/s Figura 7 Digital Cross-connect 140 Mb/s 2 Mb/s TM STM-1 ADM ADM DXC TM Add-Drop MUX Digital Cross-Connect Terminal Multiplex STM-1, STM-4 2 Mb/s 34 Mb/s Switch ATM LAN ADM STM-4/16 DCX ADM 140 Mb/s 34 Mb/s 8 Mb/s 2 Mb/s 2 Mb/s 34 Mb/s 140 Mb/s STM-1 STM-4 Gateway para SONET (STM-1 STS-3c) Figura 8 Estrutura SDH típica em anel com vários tipos de tributários 8
A Hierarquia digital síncrona em termos do modelo de camadas ( layers ) As tecnologias de telecomunicações são comumente descritas através de um modelo baseado em camadas ( layers ) Este modelo pode ser utilizado para as redes SDH, no qual as várias camadas constituintes estão relacionadas diretamente à topologia da rede. Na Figura 9 está representado o modelo de camadas, sendo o nível mais baixo é o nível físico, que representa o meio de transmissão (usualmente uma fibra óptica de vidro, ou ainda um link de rádio digital ou de satélite). A seção de regeneração é o trajeto entre dois regeneradores consecutivos. Parte do overhead (RSOH Regenerator Section Overhead) é dedicado à sinalização requerida para esta camada. O restante do overhead (MSOH Multiplex Section Overhead) é usado para atender as necessidades da seção de multiplex. Esta, por sua vez, cobre a parte do link entre multiplexers. Entre duas terminações da seção de multiplex estão disponíveis em termos de payload os VC Virtual Containers, objetos que são utilizados pelo sistema de mapeamento através do qual tributários PDH, ATM, e outros, podem ser empacotados e transportados por um módulo de transporte SDH. O mapeamento VC-4 é usado para sinais PDH a 140Mb/s ou sinais ATM, enquanto VC-12 são usados para sinais à taxa primária de 2,048Mb/s. PSTN/ISDN ATM IP Camada VC12 Camada VC-4 Seção de Multiplex Seção de Regenerador Interface Física Figura 9 Modelo de camadas para SDH PDH ATM IP MUX SDH Regen DCX MUX SDH PDH ATM IP Seção Regen. Seção Regen. Seção MUX Seção MUX Trajeto Figura 10 Designações da camadas e seções SDH As hierarquias superiores Para atingir taxas de transmissão mais elevadas que STM-1 (155,52 Mb/s) utilizam-se os quadros STM-N (Módulo de transporte síncrono de nível N, N=4, N=16, etc). A 9
estrutura do STM-4, por exemplo possui uma região de overhead com tamanho 4 vezes maior que STM-1, isto é, de 4 9 36 octetos, o mesmo ocorrendo com a região de payload (Figura 11). O conteúdo da seção de overhead é especificado para cada estágio individualmente. 4 x 9 octetos 4 x 270 octetos 4 x 261 octetos 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Overhead Payload (informação) Figura 11 Quadro da Hierarquia STM-4 WDM e DWDM Com a disponibilização de fibras ópticas de alta qualidade e também das tecnologias WDM ( Wavelength Division Multiplexing ) e DWDM ( Dense Wavelength Division Multiplexing ) a capacidade de transmissão de uma simples fibra é enorme quando comparada com qualquer tecnologia precursora, a exemplo dos cabos coaxiais. Já existem fibras que permitem o uso de 64 comprimentos de ondas (ou lambdas, ou ainda cores ) cada um deles transmitindo um agregado STM-256, de 40Gb/s, resultando uma taxa total de transmissão de 2,56 Tb/s. A disponibilização desta tecnologia a custos competitivos possibilita a construção de redes com equipamentos SDH interligados por fibras ópticas capazes de transportar milhões de canais de voz, vídeo, dados e informações multimídia. Destacam-se as redes metropolitanas e as redes de longa distância. Topologia de redes Tornou-se muito comum organizarem-se redes SDH em anéis (rings), sendo essencial o uso de elementos de rede dos tipos ADM (add-drop MUX) e DCX (digital crossconnect) para inserção e retirada de canais em pontos intermediários. Proteção de Rede A questão da proteção de rede para uma rede tão complexa e extensa é fundamental. Para tanto, diferentes estratégias de proteção podem ser utilizadas, destacando-se os mecanismos de proteção linear 1:1 e 1:N (Figura 12), e os mecanismos de proteção de anel, estes bastante utilizados pela sua vantagem em custo. Quanto maior a banda oferecida pelas fibras ópticas, maior a vantagem em custo de estruturas em anel quando comparadas com estruturas lineares. Pode-se admitir que as estruturas em anel são os mais efetivos (considerando-se o compromisso do desempenho com o custo) para se interligarem elementos de redes ópticas. Existem 10
vários mecanismos de proteção para este tipo de arquitetura de rede, alguns dos quais foram padronizados pelo ITU-T. Uma distinção básica deve ser feita entre estruturas em anel com conexões unidirecionais e bidirecionais. Linha de proteção Linhas Ativas Figura 12 Proteção linear 1:N várias linhas são protegidas por uma linha única de proteção. Anel Unidirecional A Figura 13 mostra o princípio básico do chaveamento para anéis unidirecionais. Note-se que a informação, na ausência de falha, só circula em um único sentido dentro da rede em anel. Considerando que ocorra interrupção entre os elementos de rede A e B, o sentido ativo y-y não é afetado. No sentido x-x ocorre chaveamento para a rota alternativa (C-D-A). Este chaveamento é controlado por dois octetos do overhead (bytes K1 e K2). Observe-se que o sistema é redundante, pois o tráfego é transmitido simultaneamente em dois sentidos (linha ativa e linha de proteção). Em caso de interrupção o recebedor (no caso, lado A) chaveia imediatamente para a linha de proteção (C-D-A). B B x y A C x y x y A C x y D Figura 13 Trajetória unidirectional com duas fibras chaveamento em caso de falha Anéis Bidirecionais A Figura 14, mostra um caso com proteção anel bidirecional. Em caso de falha entre os elementos de rede A e B, os elementos de rede A e B acionam a chave de proteção para completar o loop, gerando o circuito (A-D-C-B). x y B D x y B x y A D C x y A D C x Figura 14 proteção baseada em Anel Bidirecional 11
Primeiramente, note-se que a informação trafega em ambos os sentidos, mesmo sem falha. Isto permite maior eficiência, em especial, quando as conexões ocorrem em nós vizinhos, deixando recursos disponíveis nos demais nós para novas conexões. Em comparação, no caso unidirecional cada conexão no anel toma recursos de todo o anel. Em outras palavras, a capacidade total da rede pode ser compartilhada por vários trajetos da rede em arranjo bidirecional, enquanto que para arranjos de anéis unidirecionais, um anel virtual é requerido para cada trajeto. Todavia, é preciso ressaltar que, em caso de falha no anel com proteção bidirecional, parte dos recursos disponíveis no enlace SDH deve ser reservada para o redirecionamento do tráfego. Em geral, reserva-se metade da capacidade para redirecionamento de conexões em caso de falha. Vale ainda ressaltar que, para tirar máximo proveito da linha, essa reserva pode ser usada para trafegar conexões que possam ser desativadas se houver uma falha. Evidentemente, o valor cobrado para essas conexões será menor, visto que elas não têm a mesma resiliência que uma conexão que esteja protegida. Evidentemente, nada vem de graça e esse sistema de proteção bidirecional é mais complexo, exigindo uma maior sinalização para a sua implantação, maior tempo de latência na resposta da proteção (ainda que pequeno para a maior parte das aplicações) e maior cuidado na alocação de conexões no anel, i.e., deve-se tomar cuidado para reservar recursos adequados para suportar as falhas. Proteção ainda melhor pode ser conseguida com anéis bidirecionais a 4 fibras. Às custas de um custo mais alto, este esquema atinge proteção 1:1, isto é, 100% de redundância. 12