Il livello di ridondanza – Part 3

Proseguiamo il viaggio ridondante dando per assodati i concetti appresi nelle precedenti puntate. Chi se le fosse perse e vuole comprendere l’articolo che segue è caldamente invitato a leggersi i primi due episodi, recuperandoli qui: (Part 1Part 2)

Proprietà dei livelli

Che relazioni ci sono tra livello di ridondanza della foglia e del nodo, del nodo e della zona, tra zona e path, tra path e task o, in generale, tra sottosistemi e il sistema nel suo complesso?

Si possono definire delle proprietà e queste serviranno per assegnare il rating al progetto, partendo dalle foglie, risalendo ai nodi, alle zone e così via.
Non si riesce a stimare il livello del sistema in altro modo e tale processo fa comprendere in maniera cristallina cosa serve (e dove) per centrare gli obiettivi.
Si vedrà che per certificare un sistema non basta il livello generale, ma anche quello dei principali task e delle zone cruciali.

Alcune convenzioni

Al fine di procedere nell’analisi della ridondanza e per capire che proprietà esistono tra diversi sotto- sistemi, è utile stabilire alcune convenzioni.

Cablaggio locale e protetto

Non si considera parte della classe wiring il cablaggio che connette il nodo alla foglia, se questo è locale e protetto. Se, ad esempio, la connessione MADI (ottica o coassiale) di qualche decina di centimetri tra un nodo ed una console non è alla portata del pubblico o è custodita all’interno dello stesso rack, la si può considerare una connessione locale e protetta. La probabilità che si verifichi un malfunzionamento o una rottura per quel cablaggio tende a zero e la sua inclusione nella classe wiring appesantirebbe soltanto analisi e costi senza apportare reali benefici. Il discorso è diverso quando il cablaggio tra foglia e console è di decine di metri e attraversa aree con presenza di pubblico; in tal caso il collegamento non è locale e nemmeno protetto ed è da includere nella classe wiring.

Power nelle foglie

Si vedrà nei prossimi esempi che la mancanza di ridondanza specifica della classe power nelle foglie (assenza di doppio PSU) vanifica gli sforzi fatti per tale classe qualora si valuti un qualsiasi sopra-insieme che le includa. Si tenderà quindi, ove possibile, ad utilizzare foglie con doppio PSU e si darà questa caratteristica per scontata. Si preferirà quindi far notare l’eventuale mancanza anziché ripetere che le foglie sono dotate di alimentatori ridondanti.

Synch per le foglie

Ove non diversamente specificato, si darà per scontato che la foglia riceva il segnale di sincronismo dal nodo alla quale è collegata. Si considererà, inoltre, tale collegamento di tipo protetto.

Sottosistema A3

Quando un sottosistema ha livello di ridondanza 3 automatico per le classi di inconvenienti fondamentali e cioè è del tipo RED A 3(power, wiring, synch) lo si indicherà brevemente come sottosistema A3.

Proprietà dei livelli di ridondanza

Sistema e sotto-sistemi

Si prenda ad esempio un semplicissimo sistema costituito da due zone (FOH e STAGE) collegate tra loro da due nodi Nf e Ns appartenenti al network. La zona FOH è costituita dall’insieme del nodo Nf e della foglia Console, mentre la zona STAGE è formata dal nodo Ns e dalla foglia StageRack. Il sistema è schematizzato in figura

Semplice sistema per analizzare alcune proprietà

Si supponga che Console e StageRack siano A3, così come i nodi Nf e Ns. Si considerino protetti i cablaggi di clock e di audio tra nodi e foglie e si vada a valutare che livello ha la zona FOH nel suo insieme.
Se si guasta un PSU della zona FOH (della console o del nodo non ha importanza) cosa succede? La console continua a funzionare e lo stesso vale per il nodo (sono entrambe A3, per cui la classe power è inclusa).
Se si interrompe una fibra che collega il nodo Nf ? Essendo il nodo A3, la classe wiring è inclusa e pertanto non si ha alcuna interruzione di servizio per l’intera zona.
Se il nodo Nf dovesse per qualsiasi motivo non ricevere più il segnale di sincronismo dal resto del network? Essendo di tipo A3 (synch è inclusa), il nodo genererebbe in autonomia il clock e la console non subirebbe nessuna interruzione.
Si può allora concludere che la zona FOH è anch’essa A3, stesso livello dei sotto-sistemi che la compongono. Il discorso si può ripetere per la zona STAGE.

Proprietà e relazioni tra i path

Si vada ora ad analizzare il path FOH-STAGE. Si ricorda che il path è l’insieme di tutti e soli gli apparati che il segnale in analisi percorre dal suo ingresso alla sua uscita, relativamente alla porzione di sistema definita dal percorso stesso.
Se il punto di partenza e di arrivo di un path non è un elemento semplice, ma una zona (FOH o STAGE) può essere che i path che le collegano siano più di uno. Si effettua allora un’interpretazione estensiva e si intendono tutti i path esistenti tra le due zone.

Nell’esempio in questione, FOH-STAGE include diversi path:

  • P1 = Nf-Ns
  • P2 = Nf-Ns- StageRack
  • P3 = Console-Nf- Ns-StageRack.

Altrettanti path sono inclusi in STAGE-FOH:

  • P4 = Ns-Nf
  • P5 = Ns-Nf- Console
  • P6 = Stage-Rack-Ns- Nf-Console

Sebbene tutti i path siano distinti, P1 è incluso in P2 e P2 è incluso in P3, così come P4 e P5 sono inclusi in P6. Ai fini dell’analisi di ridondanza di FOH-STAGE e STAGE-FOH è sufficiente valutare i path più estesi e quindi P3 e P6.

Non vale la proprietà invariantiva del verso

Prese due generiche zone (ZONA1 e ZONA2), i path ZONA1-ZONA2 e ZONA2- ZONA1 non sono la stessa. Si deve infatti seguire il segnale dal suo ingresso alla sua uscita e non c’è quindi certezza che gli apparati che i due path opposti attraversano siano sempre gli stessi. Il path che collega due zone non gode della proprietà invariantiva del verso.
Solo nel caso in cui i path coincidano e cioè individuino lo stesso insieme di elementi, si può affermare che il livello di ridondanza è lo stesso ed è indipendente dal verso.

Nell’esempio in analisi i path P3 e P6 coincidono in quanto gli elementi che li compongono sono gli stessi. In questo particolare caso si può allora limitare l’analisi a uno dei due ed affermare che sono A3 e dunque lo sono anche FOH-STAGE e STAGE-FOH.

Altre proprietà dei path

E’ bene fare chiarezza sulle relazioni che intercorrono tra i path.

Path diversi per analizzare alcune proprietà

Con riferimento alla figura, valgono le seguenti:

  • i path B-C e E-F sono distinti e indipendenti
  • i path A-B- C-D e A-E- F-D sono equivalenti in quanto hanno in comune partenza e arrivo, sono distinti (non sono coincidenti) ma non indipendenti (hanno due elementi in comune)
  • i path A-B- C-D e G-H- I-L sono distinti e indipendenti
  • i path X-A- B-C- D-Y e X-G- H-I- L-Y sono equivalenti, distinti ma non indipendenti.

Queste proprietà saranno molto utili per lo studio dell’incremento del livello di ridondanza.

Task come insieme di path

Si vuole ora capire a che livello si trova il task DIFFUSIONE e cioè l’insieme dei path necessari per far arrivare i segnali provenienti dallo stage alla console e per riconsegnare i segnali mixati dalla console allo stage per giungere ai diffusori sonori. Si è appena visto che i path FOH-STAGE e STAGE-FOH sono A3, ripetendo dunque in modo analogo i precedenti controlli, si può affermare che anche il task DIFFUSIONE è A3.

Predominanza del livello minore per il path

Qualora anche uno solo degli elementi del path considerato dovesse presentare un livello inferiore rispetto agli altri, tale valore limiterebbe il livello dell’intero path.
Vale infatti la proprietà che afferma: “Il livello di ridondanza del path è rappresentato dal minore dei livelli dei sotto-sistemi che lo compongono” ovvero

Corollario della proprietà: “Il livello del path è sempre minore o uguale a quello dei suoi singoli elementi”.

Importanza del livello del network

Il network è l’elemento che connette gran parte dei sotto-sistemi ed entra quasi sempre nei path da valutare. Alla luce della precedente proprietà si può affermare che il livello dei path sarà spesso dominato dal livello del network che, di conseguenza, è uno dei livelli di ridondanza più importanti del sistema.

Foglie in serie e in parallelo

Foglie disposte in parallelo (che scambiano segnali direttamente con i nodi) hanno livelli di ridondanza indipendenti tra loro, mentre foglie in serie (il segnale di uscita della foglia1 alimenta la foglia2) seguono la proprietà della predominanza del livello inferiore e cioè hanno livello pari al minore tra le foglie.

Foglie in parallelo (a sinistra) e in serie (a destra)

Un esempio può chiarire meglio quest’ultimo concetto: due amplificatori A1 e A2 sono dotati di ingressi AES3 e ricevono il segnale dal nodo N1. Se il collegamento avviene tra N1 e A1 e ancora tra N1 e A2 (due cavi indipendenti tra nodo e amplificatori) allora si può dire che le foglie sono in parallelo. Se invece si collega N1 ad A1 e A1 rilancia il segnale verso A2 allora si ha un collegamento in serie. Questo, ai fini dell’analisi della ridondanza, fa una grande differenza in quanto il fault dell’amplificatore A1 decreta l’interruzione del servizio anche di A2, cosa che non avverrebbe nel primo caso, con collegamento in parallelo.

Path indipendenti per aumentare il livello

La via da percorrere per aumentare il livello di ridondanza di un sotto-sistema è quella di prevedere dei path alternativi, cioè distinti e indipendenti. Nella realtà sarà relativamente semplice ottenere path alternativi per una zona o un task, ma praticamente impossibile (anti-economico) averli per l’intero sistema.

Interruzione significativa del servizio per il sistema

Riprendendo la definizione di livello di ridondanza data nella prima puntata e cioè “il numero di inconvenienti distinti ed indipendenti che possono verificarsi senza che questi causino un’interruzione significativa del servizio” e riferendola all’intero sistema si capisce che diventa assai complicato specificare cosa sia l’interruzione significativa, in quanto il sistema è composto di svariate zone, task e path di importanza anche molto diversa tra loro.
Si suggerisce quindi di specificare e concordare cosa si intenda per interruzione significativa per path, zone e task, ma di considerare significativa qualsiasi interruzione quando la si riferisce al sistema nel suo complesso.
Si può allora dire che, prendendo come riferimento l’intero sistema, è significativa qualsiasi interruzione (perdita di segnale di input o di output) che non venga ripristinata da procedure di emergenza.
Si prenda come esempio di sistema l’intero impianto audio di uno stadio, si pensi alla diffusione sonora (task) effettuata con 100 diffusori e si supponga che per qualsiasi motivo si perdano i segnali che alimentano 3 di questi e non si abbia modo di ripristinarli. E’ ovvio che lo spettacolo non si interrompe e quindi non si abbia interruzione significativa (del task), ma l’integrità del sistema nel suo complesso è stata violata.

Predominanza del livello minore per il sistema

Fatta questa premessa, si può estendere la predominanza del livello minore all’intero sistema nel seguente modo:

Ciò significa che il livello di ridondanza dell’intero sistema è rappresentato dal più basso livello dei sotto-sistemi che lo compongono.

Network ad anello

Particolare attenzione va posta nell’analisi dei network con struttura ad anello. Questa topologia offre diversi vantaggi, soprattutto per eventi live, ma ha caratteristiche particolari in merito al livello di ridondanza.

L’integrità di ogni singolo nodo è fondamentale per l’integrità del network stesso: l’eventuale fault di un nodo non solo porta alla perdita locale dei segnali da e per le foglie ad esso collegate, ma ha ripercussioni sul livello di ridondanza del network e di conseguenza dell’intero sistema. La perdita di un nodo, infatti, obbliga il percorso del segnale tra i nodi residui riducendo la ridondanza specifica della classe wiring per l’intero network a 0. Questo significa che una qualsiasi ulteriore fibra interrotta spezzerebbe in due il network.
Questa interdipendenza di livello non esiste per i nodi delle reti con star topology, eccezion fatta per il nodo più critico e cioè il centro stella.
A queste problematiche del ring si può porre rimedio bypassando il nodo guasto, unendo tra loro le fibre entranti ed uscenti, ma è chiaro che questo richiede un intervento manuale e pertanto il livello wiring, se pur salvo come valore, muta da automatico a manuale, con tutte le ripercussioni del caso.
Al fault di un nodo si può anche reagire con path differenti grazie a cambi di patch per mezzo di procedure semi-automatiche, come già visto in altri esempi. Anche in quest’ultimo caso cambia comunque la tipologia del livello, anche se non il valore.
Sebbene tutti i nodi di un network ad anello hanno concettualmente pari livello di ridondanza, non tutti hanno di fatto la stessa importanza in un progetto reale. Non sempre si ha la possibilità o il budget per prevedere azioni di backup su tutti i nodi e lo si farà per quelli che si reputano i fondamentali.
Nonostante queste avvertenze, si ricorda che è di gran lunga più semplice gestire classi di inconvenienti per i nodi di un anello che prevederne per il centro di un network a stella.

Incremento del livello di ridondanza

Sebbene venga naturale pensare che il livello di ridondanza più importante sia quello relativo al sistema nel suo complesso, le sezioni precedenti hanno dimostrato che non è così. A causa della predominanza del livello minore, il sistema può presentare livelli bassi per il semplice fatto di includere tutti gli elementi presenti e sarà sufficiente che uno solo di questi non abbia, ad esempio, doppio PSU per abbassarne di un’unità il livello.
E’ altrettanto vero che se si riuscisse a garantire il livello massimo previsto per l’intero sistema si avrebbe automaticamente la garanzia che ogni suo sotto-sistema presenti almeno lo stesso livello. Questo richiede quasi sempre un investimento economico sproporzionato rispetto ai reali vantaggi che se ne traggono.

Il livello di ridondanza dell’intero sistema serve quindi per avere un’indicazione generale di quale sia il livello minimo garantito in ogni sua sottoparte, ma durante le fasi di progettazione, valutazione e certificazione si concentreranno gli sforzi su altri livelli ed in particolare su quelli dei task principali, sul network e sulle zone di maggiore interesse.

Nella prossima puntata vedremo un esempio reale, ispirato al progetto del primo studio televisivo full HD del più importante broadcaster privato italiano, per il quale diedi il mio contributo per aumentare il livello di ridondanza a valori di tutto rispetto.

A presto!

Luca Giaroli
ZioGiorgio Contributor

info: www.lucagiaroli.com

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