Mikä on Ethernet Ring Protection Switching (ERPS)?

Ethernet-renkaan suojauskytkentätai ERPS, on yritys ITU-T G.8032:n suositus alle 50 ms:n suojauksen ja palautuksen vaihtamisesta Ethernet liikennettä a renkaan topologia varmistaen samalla, että kohtaan ei muodostu silmukoita Teollisuuden verkkokytkin Rengas.

G.8032v1 tukee yksirenkaista topologiaa ja G.8032v2 tukee useita renkaita/tikkaita topologiaa. Ethernet-renkaat voivat tarjota laaja-alaista monipisteyhteyttä edullisemmin, koska niillä on vähemmän linkkejä.

Jokainen Ethernet-rengassolmu on yhdistetty vierekkäisiin Ethernet-rengassolmuihin, jotka osallistuvat samaan Ethernet-renkaaseen, käyttämällä kahta itsenäistä linkkiä. Kaksi vierekkäistä Ethernet-rengassolmua sidoivat rengaslinkin, ja rengaslinkin porttia kutsutaan rengasportiksi. Ethernet-rengassolmujen vähimmäismäärä Ethernet-renkaassa on kolme.

Ring Network Protocol for Teollinen kytkin

Yleensä redundantteja linkkejä käytetään Ethernet-kytkentäverkossa, kuten rengasverkossa, linkin varmuuskopioimiseksi ja verkon luotettavuuden parantamiseksi. Redundantit linkit voivat kuitenkin aiheuttaa silmukoita, jotka johtavat lähetysmyrskyihin ja tekevät MAC-osoitetaulukosta epävakaa. Tämän seurauksena viestinnän laatu heikkenee tai viestintäpalvelut katkeavat. Taulukko 1-1 kuvaa laitteiden tukemia soittoverkkoprotokollia.

ERPS Peruskonsepti

ERPS sisältää pääasiassa ERPS-renkaan, solmun, portin roolin ja portin tilan

ERPS-instanssi

ERPS-ilmentymä muodostuu samasta ilmentymän tunnuksesta, ohjaus-VLAN:ista ja toisiinsa kytketyistä kytkimistä.

Ohjauskanava

Ohjauskanava on ERPS-protokollan lähetys VLAN, ja protokollapaketti kuljettaa vastaavan VLAN -tunniste.

RPL

RPL (Ring Protection Link) on linkki, jonka määrittää mekanismi, joka on estetty lepotilan aikana silmukan estämiseksi siltarenkaassa.

ERPS rengas

ERPS-rengas on ERPS-perusyksikkö. Se sisältää sarjan samaa ohjaus-VLAN:ia ja toisiinsa linkitetyt L2-kytkinlaitteet.

Solmu

ERPS-renkaaseen lisättyä L2-kytkintä kutsutaan solmuiksi. Kutakin solmua ei voi lisätä useampaan kuin kahteen porttiin samassa ERPS-renkaassa. Solmut on jaettu RPL-omistaja-, naapuri- ja rengassolmuihin.

Portin rooli

ERPS:ssä portin rooleja ovat RPL Owner, Neighbor ja Common:

1) RPL:n omar: ERPS-renkaalla on vain yksi käyttäjän määrittämä RPL-omistajaportti, ja se estää silmukat ERPS-renkaassa estämällä RPL-omistajan portin. Solmusta, joka omistaa RPL Owner -portin, tulee RPL Owner -solmu.

2) RPL naapuri： ERPS-renkaalla on vain yksi käyttäjän määrittämä RPL Neighbor -portti, ja sen on oltava portti

kytketty RPL Owner -porttiin. Jos verkko on normaali, se estetään yhdessä RPL Owner -portin kanssa

estää silmukoita ERPS-renkaassa. Solmusta, jossa on RPL Neighbor -portti, tulee RPL Neighbor -solmu.

3) Rengassolmu: Yhteinen portti. Portit RPL:n omistajaa ja naapuriporttia lukuun ottamatta ovat Ring Node -portteja. Jos

solmulla on vain yhteinen portti, josta tulee rengassolmu.

Portin tila

ERPS-renkaassa ERPS-protokollan porttitila on jaettu kahteen tyyppiin.

1) Huolinta: Forwarding-tilassa portti välittää käyttäjäliikennettä ja vastaanottaa / välittää R-APS-paketteja. Lisäksi se välittää R-APS-paketteja muista solmuista.

2) Esto: In estotilassa estotilassa oleva portti ei osallistu kehysten edelleenlähetykseen ja myös hylkää liitetystä verkkosegmentistä vastaanotetut kehykset. ERPS-viestit kuitenkin välitetään edelleen.

ERPS-toimintatila

Word-tila sisältää palautuvan ja ei-palauttavan:

Revertiivinen: Kun linkki epäonnistuu, RPL-linkki on vapautussuojaustilassa ja RPL-linkki suojataan uudelleen, kun viallinen linkki on palautettu silmukoiden estämiseksi.

Ei palautuva: Kun vika on korjattu, viallinen solmu pysyy viallisena (ilman edelleenlähetystä) ja RPL-linkki pysyy vapautussuojaustilassa.

ERPS rengasportit

Nämä ovat ilmentymän käyttämiä fyysisiä liitäntäportteja tai liitännän linkkien kokoamisryhmiä (LAG). Kaikissa solmuissa on oltava kaksi ERPS-rengasporttia päärenkaan kotelossa. Perinteisesti näitä kutsutaan itä- ja länsirenkaaksi.

RAPS-kanavan VLAN (ohjaus VLAN)

R-APS-viestit siirretään kanavan yli. G.8032:ssa tämä kanava on toteutettu käyttämällä VLAN:ia. Jokainen ERP-ilmentymä käyttää tunnistepohjaista VLAN:ia, jota kutsutaan raps-kanavaksi R-APS-viestien lähettämiseen ja vastaanottamiseen. Kaikkien renkaan solmujen on käytettävä tätä raps-kanavan VLAN:ia, ja tämän VLAN:n jäseninä on oltava ERP-rengasportit. R-APS VLANin tehtävänä on valvoa rengasta ja ylläpitää sen toimintatoimintoja. R-APS VLAN ei sisällä käyttäjätietoja.

R-APS-viestit virtaavat renkaan läpi ohjatakseen sen suojauskytkentäkäyttäytymistä.

Jokainen polun varrella oleva solmu vastaanottaa R-APS-sanoman raps-kanavan VLANissa ja kopioi sen paikallista käsittelyä varten.

Se yrittää myös välittää alkuperäisen version L2-kytkentänopeudella toiseen soittoporttiin. Jos raps-kanavan VLAN toisessa soittoportissa on estetty, R-APS-viestiä ei välitetä muille solmuille.

Raps-kanavan ohjaus-VLAN on estetty välittämästä edelleen muihin solmuihin, joissa suojattujen data-VLAN-verkkojen välittäminen on estetty.

HUOMAUTUS: Alarenkaat ilman virtuaalista kanavaa ovat poikkeus, jota käsitellään alla. Tässä tapauksessa raps-kanavan VLAN:ia ei ole estetty välittämästä edelleen, vaikka suojatut data-VLAN-verkot on estetty.

R-APS-viestit luova solmu lähettää aina molempien soittoporttiensa kautta riippumatta siitä, onko raps-kanavan VLAN estetty sen soittoporteissa vai ei. Vastaavasti R-APS-viestit vastaanotetaan ja käsitellään riippumatta siitä, onko raps-kanavan VLAN estetty sen soittoporteissa vai ei. Alla on R-APS-viestimuoto,

Tarkemmat tiedot (32 oktettia) ovat alla:

Pyyntö/tila (4 bittiä) – '1101' = FS , '1110' = tapahtuma, '1011' = SF, '0111' = MS, '0000' = NR, muu = tulevaisuus

Tila – RB (1 bitti) – Aseta, kun RPL on estetty (RPL:n omistaja käyttää NR:ssä)

Tila – DNF (1 bitti) – Aseta, kun FDB Flush ei ole tarpeen

NodeID (6 oktettia) - Viestilähdesolmun MAC-osoite (tiedot)

Varattu1 (4 bittiä), Tila varattu (6 bittiä), varattu2 (24 oktettia)

HUOMAUTUS: RAPS (Ring Auto Protection Switch) -virtuaalikanava: Leikkaavassa renkaassa olevaa leikkaavaa solmua, jota käytetään alirenkaan protokollapakettien lähettämiseen, mutta joka ei kuulu alirenkaaseen, kutsutaan alirenkaan RAPS-virtuaalikanavaksi.

Suojatun datan VLAN

Jokainen ERP-ilmentymä suojaa yhtä tai useampaa tiedonsiirtoa vlans (kutsutaan dataliikenteeksi). Kaikilla renkaan solmuilla on oltava sama suojattu VLAN. Suojatuissa VLAN-verkoissa tulee olla jäseninä ERPS-soittoportit.

ERPS Industrial Network Switch RPL-omistaja

RPL estää liikenteen normaaleissa käyttöolosuhteissa ja estää siten silmukoita. RPL:n toisessa päässä on omistaja ja toisessa naapuri. Omistaja tarjoaa pääohjaimen suojauskytkemiselle. Normaaleissa käyttöolosuhteissa RPL:n molemmat päät suorittavat lohkon. Omistaja generoi kuitenkin jatkuvasti R-APS No Request RPL-Blocked (NR, RB) -viestejä ja on vastuussa RPL:n esto- ja edelleenlähetystiloista.

Normaalissa käytössä RPL-omistaja luo R-APS(NR, RB) -sanomia, kun vikoja ei ole. Se lähettää nämä säännöllisesti, 5 sekunnin välein, molempien soittoporttiensa kautta. Nämä viestit osoittavat, mikä sen itä- tai länsirenkaan porteista on tukossa. Jokainen solmu matkan varrella vastaanottaa R-APS:n ja tallentaa viestiin solmutunnuksen ja lohkoporttiviittauksen (BPR). Tätä käytetään topologian muutoksen havaitsemiseen.

HUOMAUTUS: G.8032-renkaan määrittämistä ilman RPL-omistajaa ei koskaan suositella. Vaikka G.8032-protokolla voi toimia ilman RPL-Owneria, koska muut renkaan solmut voivat lähettää R-APS-viestejä ja estää liikenteen sekä normaaleissa että epäonnistuneissa olosuhteissa, RPL-Owner tarjoaa ennustettavuuden siitä, missä soittoesto tapahtuu. normaaleissa olosuhteissa. RPL-Omistajaa tarvitaan myös palautuviin operaatioihin.

Revertiiviset ja ei-revertiiviset operaatiot

G.8032 sisältää myös revertatiiviset operaatiot. Kun vika on poistunut ja tyypillisesti 5 minuutin odotusajan jälkeen, rengas kytkeytyy takaisin normaaliin toimintatilaan. G.8032 tarjoaa myös ei-palautuvan toiminnan, jossa vian hävittyä suojakytkintä takaisin normaalitilaan ei tapahdu. Tässä tapauksessa linkit, joissa vika tapahtui, pysyvät estettyinä, ja RPL pysyy estottomana. Alla on selkeä komento, jonka avulla voit hallita, sallitaanko palautuva vai ei-palauttava toiminto.

1. REVERTIIVINEN Ihannetapauksessa juurisolmun ja juurinaapurin välinen linkki on estetty. Signaalivirheen tai käyttäjän komentojen, kuten Forced Switch tai Manual Switch, esiintyessä, yllä mainittu linkki vapautuu liikenteen ohjaamiseksi. Palautuessaan saman linkin pitäisi estyä silmukan muodostumisen estämiseksi. Palauttavassa toimintatilassa soittosuojauslinkki estetään automaattisesti, kun epäonnistunut linkki palautetaan.

2. EI REVERTIIVINEN Palautumattomassa tilassa soittosuojauslinkki ei estä automaattisesti epäonnistuneen linkin tai operaattorikomentojen palauttamisen jälkeen. Epäonnistunut linkki tai linkki, jolle operaattorikäsky annettiin, pysyy estettynä, mikä estää silmukan muodostumisen. Tämän takana on etu, että vältetään tarpeeton vaihtaminen tilojen välillä. Tämä vaihto saattaa edellyttää opitun MAC-osoitteen huuhtelua porteissa.

HUOMAUTUS: Käytettäessä palautustoimintoja, rengas ei palaa välittömästi. Palautus ei ala ennen kuin itkupalautus on vanhentunut, mikä on oletusarvoisesti 5 minuuttia.

Pakotettu kytkin (FS) ja manuaalinen kytkin (MS)

Forced Switch (FS) on komento, joka voi pakottaa renkaan vaihtamaan. Komento annetaan tietyssä solmussa ja tietyssä renkaan rajapinnassa. Tämä johtaa siihen, että kyseisessä rajapinnassa sovelletaan estoa, vastakkaisessa rajapinnassa poistetaan esto ja R-APS Forced Switch (FS) -viesti virtaa renkaan ympäri. Tämä johtaa siihen,

RPL vapautuu. Myös kaikki muut solmut, joilla oli esto aiemmin, poistavat lukituksen, kun he saavat tämän viestin. FDB-huuhteluja tapahtuu myös matkan varrella.

Huomautuksia: Forced Switch (FS) -komentoja voidaan antaa useisiin paikkoihin renkaan varrella. Tämä voi kuitenkin johtaa renkaan segmentoitumiseen. Manual Switch(MS)-komento on lähes identtinen pakotetun kytkin(FS)-komennon kanssa, paitsi että kehässä voidaan antaa vain yksi Manual Switch(MS)-komento. Sillä on myös alhaisempi prioriteetti kuin Forced Switch (FS) -komennolla, kun solmulla on useita pyyntöjä, jotka sen on käsiteltävä samanaikaisesti.

Kumoa tämä toiminto käyttämällä clear-komentoa samassa solmussa. Tämä saa tyhjennyssolmun poistamaan aiemmin käytetyn eston. Se lähettää myös R-APS No Request (NR) -sanoman, mikä aiheuttaa RPL:n eston uudelleen.

ERPS-tila

ERPS-protokollassa on viisi tilaa

• IDLE-tila

Tämä tila edustaa signaalin epäonnistumista tai mitä tahansa hallinnollista komentoa (Pakotettu/Manuaalinen kytkin), joka vallitsee kehässä. RPL (Ring Protection Link) on estetty (ei kuljeta dataliikennettä, mutta Tx/Rx APS PDU:t)

• Suojelutila

Tämä tila edustaa signaalin epäonnistumistilaa renkaassa. Normaalisti RPL on vapautettu ohjaamaan liikennettä kehässä. Kun renkaassa esiintyy useampi kuin yksi signaalivirhe, se segmentoi renkaan. Liikenne on häiriintynyt.

• Vireillä oleva valtio

Tämä tila ilmenee, kun myöntäjä peruuttaa Signal Fail -ehdon, eikä RPL ole edelleenkään estetty. Yleensä juurisolmu vastaanotettuaan No Request -sanoman (ilmaisu signaalin epäonnistumisesta) odottaa odotusaikaan asti estääkseen RPL:n. Tämä on tila, jossa rengas siirtyy odottavaan tilaan. Se tapahtuu myös odotusjakson aikana odotustilassa, kun pakotettu/manuaalinen kytkin on peruutettu.

• Pakotettu kytkin

Tämä on hallinnan käynnistämä tila. Kun järjestelmänvalvojan on poistettava portti renkaaseen osallistumiseen, tämä hallintayksikkö alkaa toimia. Kun portissa on Forced Switch -objekti, portti menee alas ja APS PDU etenee tilan osoittavan renkaan ympäri. Kun tyhjennetty hallintaobjekti on asetettu porttiin, tämä pakotettu kytkin peruutetaan.

Huomautuksia: Tällä on suurempi etusija signaalin epäonnistumisen tilaan nähden. Joten vaikka jokin solmu kohtaa signaalin Fail, tämä korvaa sen.

• Manuaalinen kytkin

Pakkokytkimen tapaan myös manuaalinen kytkin laukaistaan ​​hallinnan. Erona on, että sillä on alhaisempi prioriteetti verrattuna Forced Switchiin. Kun renkaan päällä on pakotettu kytkin tai signaalivirhe, ERPS-prosessi hylkää tämän ehdon. Tyhjennä hallintaobjekti peruuttaa Manual Switch -tilan.

Ajastimet

ERPS-protokollassa on neljä ajastinta. Kaksi viimeistä ajastinta ovat viiveajastimia ja niitä käytetään vain juurisolmussa.

• Pidätysajastin

Hold-off-ajastimen umpeutumisen jälkeen fyysisen kerroksen ongelma ilmoitetaan ERPS-ohjausprosessille. Se esimerkiksi lykkää signaalin epäonnistumisen ilmoitusta yhdessä soittoporteista määritetyn pito-ajan ajaksi.

• Vartijan ajastin

Tätä ajastinta käytetään estämään vanhentuneita viestejä häiritsemästä kyseisen renkaan ERPS-tilakonetta. Kun solmun signaali epäonnistuu, suojaajastin käynnistetään. Kun vartijaajastin käy, se hylkää kaikki APS PDU:t paitsi tapahtumaviestin. Tämä ajastin estää piilevän tiedon saapumisen renkaan etäpäästä.

• Odo-to-Block ajastin

Kuten aiemmin mainittiin, Wait-to-Block -ajastinta käytetään juurisolmussa. Tätä ajastinta käytetään, kun rengas palautuu käyttäjän komennosta (pakotettu kytkin tai manuaalinen kytkin). Kun odotusajastin umpeutuu, soittosuojauslinkki estetään.

• Palautuksen odotusajastin

Kun rengas palauttaa signaalivirheen, juurisolmu käynnistää Wait-to-Restore -ajastimet. Kun voimassaoloaika päättyy, soittosuojalinkki estetään. Se lukitaan heti, jos se on palautuva toimintatila. Jos kyseessä on ei-revertiivinen, se estetään, kun annetaan operaattorikomento "clear".

ERPS-viestit

ERPS-viestit ovat erilaisia

1. SIGNAL FAIL (SF) – Tämä viesti ilmaisee soittolinkin epäonnistumisen.

2. EI PYYNTÖÄ (NR) – Tämä osoittaa soittolinkin vian poistamisen

3. NO REQUEST ROOT BLOCKED (NR, RB) – Tämän lähettää juurisolmu, mikä tarkoittaa, että Ring Protection Link on estetty.

4. PAKOtettu KYTKIN (FS) – Tämä viesti osoittaa, että pakotettu vaihto on tapahtunut.

5. MANUAALINEN KYTKIN (MS) – Tämä viesti osoittaa, että manuaalinen vaihto on tapahtunut.

ERPSv1 ja ERPSv2

ERPSv1 ja ERPSv2 ovat tällä hetkellä saatavilla. ITU-T julkaisi ERPSv1:n kesäkuussa 2008 ja ERPSv2:n elokuussa 2010. EPRSv2, joka on täysin yhteensopiva ERPSv1:n kanssa, tarjoaa parannettuja toimintoja. Taulukossa 1-2 verrataan ERPSv1:tä ja ERPSv2:ta.