Полное резервирование сети
Наименьшее время переключения на резерв предоставляет метод полного дублирование всей сети целиком. Вторым его достоинством является живучесть при отказах не только соединений между коммутаторами, но также и самих коммутаторов, сетевых портов устройств и линий связи устройств с коммутатором. Недостатком является высокая цена, поскольку метод предполагает, что все сетевое оборудование используется в удвоенном количестве.
Рис. 8.20. Полное резервирование сети Ethernet
На рис. 8.20 показан пример дублированной сети с шинной топологией. Здесь . — коммутаторы основной сети, . — коммутаторы дублирующей сети. Каждое оконечное устройство имеет по два Ethernet-порта, один из которых подключается к основной сети, второй — к резервной. При любом отказе в основной сети (обрыв 1 в ветви между коммутаторами, отказ 2 коммутатора, обрыв 3 ветви между портом оконечного устройства и коммутатором на рис. 8.20) связь по сети восстанавливается путем переключения портов оконечных устройств на резервную сеть. Переключение выполняется быстро, поскольку метод не требует построения дерева, как в алгоритме STP.
Разновидностью полного резервирования является одновременное резервирование сети и оконечных устройств [Moxa]. В этом случае получаются две полностью независимые системы автоматизации и резервированным оказывается не только сетевое оборудование, но и вся система. Для выбора одной из сетей и обнаружения отказа необходимы средства диагностики, которые могут быть реализованы на основе стандарта IEEE 802.1p/Q [Moxa].
8.3.3. Резервирование беспроводных сетей
Основным фактором, определяющим надежность связи по беспроводным сетям, является замирание электромагнитных волн. Поэтому резервирование приемопередающей аппаратуры не приводит к повышению коэффициента готовности сети.
Как показывают эксперименты, поток ошибок в канале существенно изменяется с течением времени, поэтому беспроводной канал не может гарантировать доставку сообщений в заданный срок, речь может идти только о вероятности такой доставки. Одним из методов повышения вероятности доставки сообщений является резервирование физического канала связи с помощью применения нескольких антенн или нескольких передатчиков с антеннами [Willig].
Метод основан на том факте, что у приемной антенны электромагнитная волна представляет собой суперпозицию многих волн, пришедших с разных направлений после отражений, преломлений и дифракции на окружающих предметах. Если две приемные антенны расположены близко, то они принимают один и тот же сигнал с одинаковыми замираниями. Для того, чтобы сигналы в антеннах не были коррелированны, расстояние между ними должно быть больше некоторого расстояния, называемого дистанцией когерентности.
Для реализации метода резервирования антенн используется несколько антенн, например, по три антенны на каждом конце канала связи. Передача сообщений выполняется пакетами. Один и тот же пакет передается по очереди первой антенной, второй, затем третьей. На приемном конце пакеты сравниваются методом мажоритарного голосования или проверяются их контрольные суммы, чтобы выделить пакет без ошибок. Используется также выделение достоверных сообщений с помощью анализа отдельных символов сообщения, а не пакетов [Alamouti], избыточное кодирование и сложная обработка сигналов [Paulraj].
Как показано в работе [Willig], добавление каждой очередной антенны позволяет снизить вероятность ошибки в канале в 10 раз. При этом под вероятностью ошибки понимается вероятность неполучения пакета за заданное время, поскольку в [Willig] был использован метод ARQ (Automatic Repeat reQuest — «автоматический повтор запроса»), когда передающая станция повторяет передачу до тех пор, пока не получит подтверждение об успешном приеме или пока не истечет установленное время таймаута.