Какво е Ethernet Ring Protection Switching (ERPS)?

Ethernet Ring Protection Switching или АСУЗ, е усилие при ITU-T съгласно G.8032 Препоръка за осигуряване на защита под 50ms и превключване за възстановяване Ethernet трафик в a топология на пръстена като същевременно се уверите, че няма образувани примки при Индустриален мрежов комутатор Пръстен.

G.8032v1 поддържа топология с един пръстен и G.8032v2 поддържа топология с множество пръстени/стълба. Ethernet пръстените могат да осигурят многоточкова свързаност на широка зона по-икономично поради техния намален брой връзки.

Всеки Ethernet Ring възел е свързан със съседни Ethernet Ring възли, участващи в същия Ethernet Ring, като се използват две независими връзки. Два съседни Ethernet пръстеновидни възела обвързват пръстеновидна връзка и порт за пръстенна връзка се нарича пръстенен порт. Минималният брой възли на Ethernet Ring в Ethernet Ring е три.

Мрежов протокол за позвъняване за Индустриален превключвател

Обикновено излишните връзки се използват в мрежа за превключване на Ethernet, като например пръстеновидна мрежа, за да се осигури резервно копие на връзката и да се подобри надеждността на мрежата. Излишните връзки обаче могат да причинят цикли, водещи до бури на излъчване и рендиране на нестабилност на таблицата с MAC адреси. В резултат на това качеството на комуникацията се влошава или дори комуникационните услуги се прекъсват. Таблица 1-1 описва пръстеновидни мрежови протоколи, поддържани от устройства.

АСУЗ Основна концепция

ERPS включва главно ERPS пръстен, възел, роля на порт и статус на порт

Екземпляр на ERPS

Екземплярът на ERPS се формира от един и същ идентификатор на екземпляр, управляваща VLAN и взаимосвързани комутатори.

Контролен канал

Каналът за управление е VLAN за предаване на ERPS протокол и пакетът на протокола ще носи съответния VLAN маркер.

УПИ

RPL (Връзка за защита на пръстена) е връзка, определена от механизъм, който е блокиран по време на неактивно състояние, за да се предотврати примка на мостовия пръстен.

ERPS пръстен

ERPS пръстенът е основна единица на ERPS. Състои се от набор от една и съща управляваща VLAN и свързано L2 превключващо оборудване.

Възел

Превключвателят L2, добавен в ERPS пръстена, се нарича възли. Всеки възел не може да се добавя към повече от два порта в един и същ ERPS пръстен. Възлите са разделени на RPL собственик, съсед и пръстен възел.

Роля на порт

В ERPS ролите на порта включват RPL собственик, съсед и общ:

1) УПИ Собственr: ERPS пръстенът има само един порт на собственика на RPL, конфигуриран от потребителя, и предотвратява примки в пръстена на ERPS, като блокира порта на собственик на RPL. Възелът, който притежава порта на собственик на RPL, става възел на собственик на RPL.

2) УПИ Съсед： ERPS пръстенът има само един RPL Neighbor порт, конфигуриран от потребителя, и той трябва да е порт

свързан към порта на собственика на RPL. Ако мрежата е нормална, тя ще блокира заедно с порта на собственика на RPL към

предотвратяване на примки в ERPS пръстена. Възелът с RPL Neighbor порт става RPL Neighbor възел.

3) Пръстенов възел: Общият порт. Портовете, с изключение на собственика на RPL и съседния порт, са портове на Ring Node. Ако

възелът има само общия порт, който ще стане пръстеновият възел.

Състояние на порта

В ERPS пръстена състоянието на порта на ERPS протокола е разделено на два типа.

1) Препращане: В състояние на препращане портът препраща потребителски трафик и получава/препраща R-APS пакети. Освен това той препраща R-APS пакети от други възли.

2) Блокиране: ИВ състояние на блокиране, порт в състояние на блокиране не участва в препращането на кадри и също така отхвърля кадри, получени от свързания мрежов сегмент. Въпреки това ERPS съобщенията се препращат.

Режим на работа на ERPS

Режимът Word включва Revertive и Non-revertive:

Реверсивен: Когато връзката се повреди, RPL връзката е в състояние на защита срещу освобождаване и RPL връзката е повторно защитена, след като дефектната връзка бъде възстановена, за да се предотвратят цикли.

Нереверсивен: След като повредата бъде отстранена, дефектният възел остава дефектен (без препращане) и RPL връзката остава в състояние на защита от освобождаване.

ERPS пръстеновидни портове

Това са физическите интерфейсни портове или интерфейсни групи за агрегиране на връзки (LAG), които се използват от екземпляра. Всички възли трябва да имат два ERPS пръстеновидни порта в основния пръстен. Традиционно те се наричат ​​източни и западни пръстеновидни пристанища.

RAPS канал VLAN (контролна VLAN)

R-APS съобщенията се пренасят по канал. В G.8032 този канал е реализиран с помощта на VLAN. Всеки екземпляр на ERP използва базирана на тагове VLAN, наречена raps-channel, за изпращане и получаване на R-APS съобщения. От всички възли в пръстена се изисква да използват тази VLAN на raps-канал и тази VLAN трябва да има портовете на ERP пръстена като членове. Функцията на R-APS VLAN е да наблюдава пръстена и да поддържа неговите оперативни функции. R-APS VLAN не носи потребителски данни.

R-APS съобщенията преминават през пръстена, за да контролират поведението му при превключване на защита.

Всеки възел по пътя ще получи R-APS съобщението във VLAN на raps-канала и ще го копира за локална обработка.

Той също така ще се опита да препрати оригиналната версия със скорост на превключване L2 към другия си пръстен порт. Ако VLAN на raps-канала на другия пръстенен порт е блокиран, тогава R-APS съобщението не се препраща към другите възли.

VLAN за управление на raps-канал е блокиран от препращане към други възли, където защитените VLAN за данни са блокирани от препращане.

ЗАБЕЛЕЖКА: Подпръстените без виртуален канал са изключение, обсъдено по-долу. В този случай VLAN на raps-канала не е блокиран от препращане, въпреки че защитените VLAN за данни са блокирани.

Възелът, който генерира R-APS съобщенията, винаги ще изпраща през двата си пръстеновидни порта, независимо дали VLAN на raps-канала е блокиран на неговите пръстеновидни портове. По същия начин R-APS съобщенията ще бъдат получени и обработени независимо от това дали VLAN на raps-канала е блокиран на своите пръстени портове. По-долу е форматът на съобщението R-APS,

Конкретна информация (32 октета) е по-долу:

Заявка/статус (4 бита) – '1101' = FS, '1110' = Събитие, '1011' = SF, '0111' = MS, '0000' = NR, Друго = Бъдеще

Състояние – RB (1bit) – Задайте, когато RPL е блокиран (използван от собственика на RPL в NR)

Състояние – DNF (1bit) – Задайте, когато FDB Flush не е необходимо

NodeID (6 октета) – MAC адрес на възел източник на съобщение (информационен)

Запазено 1 (4 бита), Състояние Запазено (6 бита), Запазено 2 (24 октета)

ЗАБЕЛЕЖКА: Виртуален канал RAPS (Превключвател за автоматична защита на пръстена): В пресичащия се пръстен, пресичащият се възел между, използван за предаване на протоколни пакети на подпръстена, но не принадлежащ на подпръстена, се нарича RAPS виртуален канал на подпръстена.

VLAN със защитени данни

Всеки екземпляр на ERP защитава един или повече пренасящи данни VLAN (наречен трафик на данни). Всички възли в пръстена трябва да имат еднакви защитени VLAN. Защитените VLAN трябва да имат ERPS ring портове като членове.

ERPS индустриален мрежов комутатор RPL собственик

RPL осигурява блокиране на трафика при нормални работни условия, като по този начин предотвратява зациклянето. УПИ се състои от Собственик от едната страна и Съсед от другата. Собственикът е този, който осигурява основния контрол за защитно превключване. При нормални работни условия двата края на RPL изпълняват блок. Собственикът обаче непрекъснато генерира R-APS съобщения No Request RPL-Blocked(NR, RB) и отговаря за състоянията на блокиране и препращане на RPL.

При нормална работа RPL-собственикът генерира R-APS(NR, RB) съобщения, когато няма повреди. Той периодично ги изпраща на всеки 5 секунди през двата си пръстенови порта. Тези съобщения показват кой от неговите източни или западни пръстенови портове е блокиран. Всеки възел по пътя получава R-APS, записвайки Node-id и Block Port Reference (BPR) в съобщението. Това се използва за откриване на промяна на топологията.

ЗАБЕЛЕЖКА: Никога не се препоръчва конфигуриране на G.8032 пръстен без RPL-собственик. Докато протоколът G.8032 може да работи без RPL-собственик, тъй като други възли в пръстена могат да изпращат R-APS съобщения и да блокират трафик както при нормални, така и при неуспешни условия, RPL-собственикът осигурява предвидимост за това къде ще се появи блокирането на пръстена при нормални условия. RPL-собственикът също е необходим за реверсивни операции.

Реверсивни и нереверсивни операции

G.8032 също така осигурява реверсивни операции. След като повредата изчезне и след време на изчакване от обикновено 5 минути, пръстенът се връща към нормалния си режим на работа. G.8032 също така осигурява нереверсивна операция, при която след като повредата отшуми, не се извършва защитно превключване обратно към нормалното състояние. В този случай връзките, където е възникнала повреда, остават блокирани и RPL остава деблокиран. Предоставя се ясна команда, описана по-долу, за да контролирате дали е разрешена обратна или нереверсивна операция.

1. РЕВЕРТИВЕН В идеалния случай връзката между основния възел и основния съсед е блокирана. В случай на повреда на сигнала или команди на оператора като принудително превключване или ръчно превключване, връзката, както е споменато по-горе, се деблокира, за да насочва трафика. При възстановяване същата връзка трябва да се блокира, за да се предотврати образуването на цикъл. В ревертивен режим на работа връзката за защита на пръстена се блокира автоматично при възстановяване на неуспешната връзка.

2. НЕРЕВЕРТИВЕН В нереверсивен режим връзката за защита на пръстена не се блокира автоматично след възстановяване на неуспешната връзка или команди на оператора. Неуспешната връзка или връзката, към която е издадена командата на оператора, остава в блокирано състояние, като по този начин предотвратява образуването на цикъл. Предимството зад това тук е да се избегне ненужното превключване между състояния. Това превключване може да наложи изчистване на научения MAC адрес на портовете.

ЗАБЕЛЕЖКА: Когато се използват реверсивни операции, пръстенът няма да се върне веднага. Възстановяването не започва, докато не изтече времето за възстановяване, което е 5 минути по подразбиране.

Принудително превключване (FS) и ръчно превключване (MS)

Принудително превключване (FS) е команда, която може да принуди пръстена да превключи. Командата се издава на даден възел и даден интерфейс на пръстена. Това води до прилагане на блок на този интерфейс, деблокиране на противоположния интерфейс и съобщение за принудително превключване на R-APS (FS), преминаващо около пръстена. Това ще доведе до

RPL се деблокира. Всички други възли, които преди това са имали блок, също ще се деблокират, когато получат това съобщение. FDB флъшове също се появяват по пътя.

Забележки: Командите за принудително превключване (FS) могат да се издават на множество места по пръстена. Това обаче може да доведе до сегментиране на пръстена. Командата за ръчно превключване (MS) е почти идентична с командата за принудително превключване (FS), с изключение на това, че само една команда за ръчно превключване (MS) може да бъде издадена на пръстена. Освен това има по-нисък приоритет от команда Forced Switch(FS), когато даден възел има много заявки, които трябва да обработи едновременно.

За да отмените тази операция, използвайте командата clear в същия възел. Това ще накара изчистващия възел да деблокира всеки приложен преди това блок. Той също така ще изпрати R-APS No Request(NR) съобщение, което ще доведе до повторно блокиране на RPL.

Състояние на ERPS

В ERPS протокола има пет състояния

• IDLE състояние

Това състояние не представлява отказ на сигнала или някаква административна команда (принудително/ръчно превключване), преобладаваща над звъненето. RPL (Ring Protection Link) е блокиран (Не пренася трафик на данни, но Tx/Rx APS PDU)

• Държава на защита

Това състояние представлява условието за отказ на сигнала в пръстена. Обикновено RPL е деблокиран, за да управлява трафика в пръстена. Когато се появи повече от един неуспешен сигнал в пръстена, той сегментира пръстена. Движението е затруднено.

• Чакащо състояние

Това състояние възниква, когато издателят отмени условието за отказ на сигнала и RPL все още не е блокиран. Като цяло главният възел след получаване на съобщението за липса на заявка (индикация за условие за отказ при липса на сигнал) изчаква до времето за изчакване за възстановяване, за да блокира RPL. Това е условието, при което пръстенът преминава в чакащо състояние. Това се случва и по време на периода на изчакване в изчакване за блокиране след отмяна на принудителното/ръчното превключване.

• Принудително превключване

Това е състояние, задействано от управлението. Когато администратор трябва да направи прекратен порт, участващ в пръстена, този управляващ обект ще влезе в действие. Когато на порта е издаден обект за принудително превключване, портът се изключва и APS PDU се разпространява около пръстена, показвайки състоянието. Когато обектът за изчистване на управление е зададен на порта, това принудително превключване се отменя.

Бележки: Това има по-висок приоритет пред състоянието на неуспешен сигнал. Така че дори когато някой възел е изправен пред сигнал Fail, това ще го замени.

• Ръчен превключвател

Подобно на принудителното превключване, ръчното превключване също се задейства от управлението. Разликата е, че има по-нисък приоритет в сравнение с Forced Switch. Когато има принудително превключване или неизправност на сигнала над пръстена, това условие се отхвърля от ERPS процеса. Изчистването на обекта за управление ще отмени състоянието на ръчно превключване.

Таймери

В ERPS протокола участват четири таймера. Последните два таймера са таймерите за забавяне и се използват само в основния възел.

• Таймер за задържане

След изтичане на таймера за задържане, проблемът във физическия слой се съобщава на ERPS контролния процес. Например, той отлага индикацията за отказ на сигнала на един от позвъняващите портове за период от конфигурирано време на задържане.

• Таймер за охрана

Този таймер се използва за предотвратяване на намеса на остарелите съобщения в ERPS State машината на този пръстен. Когато възелът изчисти своето състояние на неуспешен сигнал, се стартира защитният таймер. Когато защитният таймер работи, той отхвърля всички APS PDU с изключение на съобщението „събитие“. Този таймер предотвратява пристигането на латентна информация от далечния край на пръстена.

• Таймер за изчакване за блокиране

Както бе споменато по-рано, таймерът Wait-to-Block се използва в този основен възел. Този таймер се използва, когато звъненето се възстанови от командата на оператора (принудително превключване или ръчно превключване). Когато таймерът за изчакване за блокиране изтече, връзката за защита на пръстена се блокира.

• Таймер за изчакване за възстановяване

Когато пръстенът възстанови грешката на сигнала, основният възел стартира таймерите за изчакване за възстановяване. При изтичане връзката за защита на пръстена се блокира. Блокира се веднага, ако е реверсивен режим на работа. В случай на нереверсивен, той се блокира, когато се подаде команда на оператора „изчисти“.

ERPS съобщения

Различни типове ERPS съобщения са

1. ГРЕШЕН СИГНАЛ (SF) – Това съобщение означава повреда на Ring Link.

2. БЕЗ ИСКАНЕ (NR) – Това показва изчистването на повредата в Ring Link

3. НЯМА ЗАЯВКА БЛОКИРАН ROOT (NR, RB) – Това се предава от основния възел, което означава, че връзката за защита на пръстена е блокирана.

4. ПРИНУДИТЕЛНО ПРЕВКЛЮЧВАНЕ (FS) – Това съобщение показва, че е настъпило принудително превключване.

5. РЪЧЕН ПЕКЛЮЧАТЕЛ (MS) – Това съобщение показва, че е настъпило ръчно превключване.

ERPSv1 и ERPSv2

В момента са налични ERPSv1 и ERPSv2. ITU-T пусна ERPSv1 през юни 2008 г. и ERPSv2 през август 2010 г. EPRSv2, напълно съвместим с ERPSv1, предоставя подобрени функции. Таблица 1-2 сравнява ERPSv1 и ERPSv2.