Qu'est-ce que la commutation de protection en anneau Ethernet (ERPS) ?

Commutation de protection d'anneau Ethernetou ERP, est un effort pour UIT-T sous la recommandation G.8032 pour fournir une protection inférieure à 50 ms et une commutation de récupération pour Ethernet trafic dans un topologie en anneau tout en veillant à ce qu'il n'y ait pas de boucles formées au Commutateur de réseau industriel Bague.

G.8032v1 prend en charge une topologie à anneau unique, et G.8032v2 prend en charge plusieurs topologies en anneaux/échelles. Les anneaux Ethernet peuvent fournir une connectivité multipoint étendue de manière plus économique en raison de leur nombre réduit de liaisons.

Chaque nœud d'anneau Ethernet est connecté à des nœuds d'anneau Ethernet adjacents participant au même anneau Ethernet, à l'aide de deux liaisons indépendantes. Deux nœuds d'anneau Ethernet adjacents délimitent une liaison en anneau, et un port pour une liaison en anneau est appelé un port en anneau. Le nombre minimum de nœuds d'anneau Ethernet dans un anneau Ethernet est de trois.

Protocole réseau en anneau pour Commutateur industriel

Généralement, des liaisons redondantes sont utilisées sur un réseau de commutation Ethernet tel qu'un réseau en anneau pour fournir une sauvegarde de liaison et améliorer la fiabilité du réseau. Cependant, des liaisons redondantes peuvent provoquer des boucles, entraînant des tempêtes de diffusion et rendant la table d'adresses MAC instable. En conséquence, la qualité de la communication se détériore, voire les services de communication sont interrompus. Tableau 1-1 décrit les protocoles de réseau en anneau pris en charge par les appareils.

ERP Concept de base

ERPS comprend principalement l'anneau ERPS, le nœud, le rôle du port et l'état du port

Instance ERP

L'instance ERPS est formée par le même ID d'instance, le VLAN de contrôle et les commutateurs interconnectés.

Canal de contrôle

Le canal de contrôle est le VLAN de transmission du protocole ERPS, et le paquet de protocole portera le correspondant Balise VLAN.

RPL

RPL (Ring Protection Link) est un lien désigné par un mécanisme qui est bloqué pendant l'état d'inactivité pour empêcher une boucle sur l'anneau ponté.

Anneau ERPS

L'anneau ERPS est l'unité de base ERPS. Il comprend un ensemble du même VLAN de contrôle et de l'équipement de commutation L2 interconnecté.

Nœud

Le commutateur L2 ajouté dans l'anneau ERPS est appelé nœuds. Chaque nœud ne peut pas être ajouté à plus de deux ports dans le même anneau ERPS. Les nœuds sont divisés en propriétaire RPL, voisin et nœud d'anneau.

Rôle du port

Dans ERPS, les rôles de port incluent RPL Owner, Neighbor et Common :

1) RPL Propriétairer : Un anneau ERPS n'a qu'un seul port propriétaire RPL configuré par l'utilisateur et empêche les boucles dans l'anneau ERPS en bloquant le port propriétaire RPL. Le nœud qui possède le port propriétaire RPL devient le nœud propriétaire RPL.

2) Voisin RPL： Un anneau ERPS n'a qu'un seul port voisin RPL configuré par l'utilisateur, et il doit s'agir d'un port

connecté au port propriétaire RPL. Si le réseau est normal, il se bloquera avec le port propriétaire RPL pour

éviter les boucles dans l'anneau ERPS. Le nœud avec le port RPL Neighbor devient le nœud RPL Neighbor.

3) Nœud d'anneau: Le port commun. Les ports, à l'exception du propriétaire RPL et du port voisin, sont des ports de nœud d'anneau. Si la

Le nœud n'a que le port commun, qui deviendra le nœud Ring.

État des ports

Dans l'anneau ERPS, l'état du port du protocole ERPS est divisé en deux types.

1) Expéditeur: Dans l'état de transfert, le port transfère le trafic utilisateur et reçoit/transfère les paquets R-APS. De plus, il transmet les paquets R-APS d'autres nœuds.

2) Blocage : jeDans l'état de blocage, un port dans l'état de blocage ne participe pas au transfert de trames et rejette également les trames reçues du segment de réseau connecté. Cependant, les messages ERPS sont transmis.

Mode de fonctionnement ERPS

Le mode Word inclut les modes Réversible et Non-réversif :

Réversif: Lorsque la liaison échoue, la liaison RPL est dans l'état de libération des protections et la liaison RPL est reprotégée après la restauration de la liaison défectueuse pour éviter les boucles.

Non réversible: Une fois le défaut corrigé, le nœud défaillant reste défaillant (sans retransmission) et la liaison RPL reste dans l'état de protection de libération.

Ports de sonnerie ERPS

Il s'agit des ports d'interface physiques ou des groupes d'agrégation de liens (LAG) d'interface utilisés par l'instance. Tous les nœuds doivent avoir deux ports d'anneau ERPS dans le cas de l'anneau principal. Traditionnellement, ceux-ci sont appelés ports circulaires Est et Ouest.

Canal RAPS VLAN (VLAN de contrôle)

Les messages R-APS sont transportés sur un canal. Dans G.8032, ce canal est implémenté à l'aide d'un VLAN. Chaque instance ERP utilise un VLAN basé sur des balises appelé le canal raps pour envoyer et recevoir des messages R-APS. Tous les nœuds de l'anneau doivent utiliser ce VLAN à canal rap, et ce VLAN doit avoir les ports d'anneau ERP en tant que membres. La fonction du VLAN R-APS est de surveiller l'anneau et de maintenir ses fonctions opérationnelles. Le VLAN R-APS ne transporte aucune donnée utilisateur.

Les messages R-APS circulent dans l'anneau pour contrôler son comportement de commutation de protection.

Chaque nœud le long du chemin recevra le message R-APS sur le VLAN du canal raps et le copiera pour le traitement local.

Il tentera également de transmettre la version originale à la vitesse de commutation L2 vers son autre port d'anneau. Si le VLAN du canal raps sur l'autre port d'anneau est bloqué, le message R-APS n'est pas transmis aux autres nœuds.

Le VLAN de contrôle du canal raps ne peut pas être transféré vers d'autres nœuds où les VLAN de données protégées ne peuvent pas être transférés.

REMARQUE: Les sous-anneaux sans canal virtuel sont une exception discutée ci-dessous. Dans ce cas, le transfert du VLAN du canal raps n'est pas bloqué même si les VLAN de données protégées sont bloqués.

Le nœud qui génère les messages R-APS enverra toujours sur ses deux ports d'anneau, que le VLAN du canal raps soit bloqué ou non sur ses ports d'anneau. De même, les messages R-APS seront reçus et traités, que le VLAN du canal raps soit bloqué ou non sur ses ports d'anneau. Vous trouverez ci-dessous le format de message R-APS,

Les informations spécifiques (32 octets) sont ci-dessous :

Demande/état (4bits) – '1101' = FS , '1110' = Evénement, '1011' = SF, '0111' = MS, '0000' = NR, Autre = Futur

État - RB (1 bit) - Définir lorsque RPL est bloqué (utilisé par le propriétaire RPL dans NR)

Statut - DNF (1bit) – Définir lorsque FDB Flush n'est pas nécessaire

ID de nœud (6 octets) – Adresse MAC du nœud source du message (informatif)

Réservé1(4bits), Statut Réservé(6bits), Réservé2(24octets)

REMARQUE: Canal virtuel RAPS (Ring Auto Protection Switch) : Dans l'anneau d'intersection, le nœud d'intersection entre, utilisé pour transmettre des paquets de protocole de sous-anneau mais n'appartenant pas au sous-anneau est appelé le canal virtuel RAPS du sous-anneau.

VLAN de données protégées

Chaque instance ERP protège un ou plusieurs supports de données VLAN (appelé trafic de données). Tous les nœuds de l'anneau doivent avoir les mêmes VLAN protégés. Les VLAN protégés doivent avoir les ports d'anneau ERPS comme membres.

Propriétaire RPL du commutateur de réseau industriel ERPS

Le RPL assure le blocage du trafic dans des conditions normales de fonctionnement, évitant ainsi les boucles. Le RPL se compose d'un propriétaire d'un côté et d'un voisin de l'autre. C'est le propriétaire qui fournit le contrôle principal pour la commutation de protection. Dans des conditions de fonctionnement normales, les deux extrémités du RPL effectuent un blocage. Cependant, le propriétaire génère en permanence des messages R-APS No Request RPL-Blocked (NR, RB) et est responsable des états de blocage et de transfert du RPL.

En fonctionnement normal, le RPL-Owner génère des messages R-APS(NR, RB) lorsqu'il n'y a pas de défaillance. Il les envoie périodiquement, toutes les 5 secondes, sur ses deux ports d'anneau. Ces messages indiquent lequel de ses ports d'anneau Est ou Ouest est bloqué. Chaque nœud en cours de route reçoit le R-APS, enregistrant l'ID de nœud et la référence de port de bloc (BPR) dans le message. Ceci est utilisé pour détecter un changement de topologie.

REMARQUE: La configuration d'un anneau G.8032 sans RPL-Owner n'est jamais recommandée. Alors que le protocole G.8032 peut fonctionner sans RPL-Owner, comme d'autres nœuds de l'anneau peuvent envoyer des messages R-APS et bloquer le trafic dans des conditions normales et en cas d'échec, le RPL-Owner fournit une prévisibilité quant à l'endroit où le blocage de l'anneau se produira. sous des conditions normales. Le RPL-Owner est également nécessaire pour les opérations de retour.

Opérations réversibles et non réversibles

G.8032 prévoit également des opérations de retour. Une fois la panne résolue et après un temps d'attente typiquement de 5 minutes, l'anneau repasse dans son mode de fonctionnement normal. G.8032 prévoit également une opération non réversible, où une fois que la panne s'atténue, un retour de protection à l'état normal ne se produit pas. Dans ce cas, les liens où la panne s'est produite restent bloqués et le RPL reste débloqué. Une commande claire, décrite ci-dessous, vous est fournie pour contrôler si une opération réversible ou non réversible est autorisée.

1. RÉVERSIF Dans l'idéal, le lien entre le Nœud Racine et le Voisin Racine est bloqué. En cas d'échec du signal ou de commandes de l'opérateur telles que la commutation forcée ou la commutation manuelle, le lien mentionné ci-dessus est débloqué pour diriger le trafic. Lors de la récupération, le même lien doit être bloqué pour éviter la formation d'une boucle. En mode de fonctionnement réversible, le lien de protection de l'anneau est automatiquement bloqué lors de la récupération du lien défaillant.

2. NON RÉVERSIF En mode non réversible, le lien de protection Ring n'est pas bloqué automatiquement après la récupération du lien défaillant ou des commandes de l'opérateur. La liaison défaillante ou la liaison sur laquelle la commande de l'opérateur a été émise reste à l'état bloqué, empêchant ainsi la formation d'une boucle. L'avantage ici est d'éviter de basculer inutilement entre les états. Ce basculement peut nécessiter le vidage de l'adresse MAC apprise sur les ports.

REMARQUE: Lorsque des opérations de retour sont utilisées, la sonnerie ne revient pas immédiatement. La restauration ne démarre pas tant que le délai de restauration n'a pas expiré, ce qui est de 5 minutes par défaut.

Commutation forcée (FS) et commutation manuelle (MS)

Forced Switch (FS) est une commande qui peut forcer un anneau à basculer. La commande est émise à un nœud donné et à une interface donnée sur l'anneau. Cela se traduit par un blocage appliqué à cette interface, un déblocage sur l'interface opposée et un message R-APS Forced Switch (FS) circulant autour de l'anneau. Cela se traduira par la

RPL devient débloqué. Tous les autres nœuds qui avaient précédemment un blocage seront également débloqués lorsqu'ils recevront ce message. Des vidages FDB se produisent également en cours de route.

Remarques : les commandes de commutation forcée (FS) peuvent être émises à plusieurs endroits le long de l'anneau. Cependant, cela peut entraîner la segmentation de l'anneau. La commande de commutation manuelle (MS) est presque identique à une commande de commutation forcée (FS), sauf qu'une seule commande de commutation manuelle (MS) peut être émise sur l'anneau. Elle a également une priorité inférieure à celle d'une commande Forced Switch(FS) lorsqu'un nœud a de nombreuses demandes qu'il doit traiter simultanément.

Pour annuler cette opération, utilisez la commande clear sur le même nœud. Cela entraînera le nœud de compensation à débloquer tout blocage précédemment appliqué. Il enverra également un message R-APS No Request(NR), ce qui bloquera à nouveau le RPL.

État de l'ERPS

Il y a cinq états dans le protocole ERPS

• État de repos

Cet état ne représente aucune panne de signal ou aucune commande administrative (commutation forcée/manuelle) prévalant sur l'anneau. Le RPL (Ring Protection Link) est bloqué (ne transporte pas le trafic de données, mais Tx/Rx les PDU APS)

• État protégé

Cet état représente la condition d'échec du signal dans l'anneau. Normalement, le RPL est débloqué pour diriger le trafic dans l'anneau. Lorsque plus d'un échec de signal se produit dans l'anneau, il segmente l'anneau. La circulation est perturbée.

• État en attente

Cet état se produit lorsque l'émetteur révoque la condition d'échec du signal et que le RPL n'est pas encore bloqué. Généralement, le nœud racine après avoir reçu le message No Request (indication d'une condition d'échec d'absence de signal) attend le temps d'attente de restauration pour bloquer le RPL. C'est la condition dans laquelle l'anneau passe en état d'attente. Cela se produit également pendant la période d'attente en attente de blocage après la révocation du commutateur forcé/manuel.

• Commutation forcée

Il s'agit d'un état déclenché par la gestion. Lorsqu'un administrateur doit désactiver un port participant à l'anneau, cette entité de gestion entre en action. Lorsqu'un objet Commutation forcée est émis sur le port, le port s'arrête et la PDU APS se propage autour de l'anneau indiquant l'état. Lorsque l'objet de gestion clair est défini sur le port, ce commutateur forcé est révoqué.

Remarques : Ceci a une priorité plus élevée que l'état d'échec du signal. Ainsi, même lorsqu'un nœud fait face à un signal Fail, cela le remplacera.

• Commutateur manuel

Semblable au commutateur forcé, le commutateur manuel est également déclenché par la gestion. La différence est qu'il a une priorité inférieure à celle de Forced Switch. Lorsqu'il y a une commutation forcée ou une panne de signal prévalant sur l'anneau, cette condition est rejetée par le processus ERPS. L'objet de gestion clair révoquera l'état de commutation manuelle.

Timers

Il y a quatre temporisateurs impliqués dans le protocole ERPS. Les deux derniers temporisateurs sont les temporisateurs de retard et ne sont utilisés que sur le nœud racine.

• Minuterie d'attente

Après l'expiration du temporisateur d'attente, le problème dans la couche physique est communiqué au processus de contrôle ERPS. Par exemple, il diffère l'indication d'échec du signal sur l'un des ports de l'anneau pendant une période de temps d'attente configuré.

• Minuteur de garde

Ce temporisateur est utilisé pour empêcher les messages obsolètes d'interférer avec la machine d'état ERPS de cet anneau. Lorsque le nœud efface sa condition d'échec de signal, le temporisateur de garde est démarré. Lorsque le temporisateur de garde s'exécute, il rejette toutes les PDU APS à l'exception du message "événement". Ce temporisateur empêche toute information latente d'arriver de l'extrémité distante de l'anneau.

• Minuterie d'attente pour bloquer

Comme mentionné précédemment, le temporisateur Wait-to-Block est utilisé sur ce nœud racine. Cette minuterie est utilisée lorsque l'anneau récupère de la commande de l'opérateur (Commutation forcée ou Commutation manuelle). Lorsque le délai d'attente avant blocage expire, le lien de protection de l'anneau est bloqué.

• Minuterie d'attente avant restauration

Lorsque l'anneau récupère la défaillance du signal, le nœud racine démarre les temporisateurs d'attente de restauration. À l'expiration, le Ring Protection Link est bloqué. Il est bloqué immédiatement s'il s'agit d'un mode de fonctionnement réversible. En cas de non-réversion, il est bloqué lorsque la commande opérateur "clear" est donnée.

Messages ERP

Différents types de messages ERPS sont

1. ERREUR DE SIGNAL (SF) – Ce message indique l'échec du Ring Link.

2. AUCUNE DEMANDE (NR) – Cela indique l'élimination de la panne dans le Ring Link

3. AUCUNE RACINE DE DEMANDE BLOQUÉE (NR, RB) – Ceci est transmis par le nœud racine, indiquant que le lien de protection de l'anneau est bloqué.

4. COMMUTATION FORCÉE (FS) – Ce message indique qu'une commutation forcée s'est produite.

5. COMMUTATEUR MANUEL (MS) – Ce message indique qu'une commutation manuelle s'est produite.

ERPSv1 et ERPSv2

ERPSv1 et ERPSv2 sont actuellement disponibles. L'UIT-T a publié ERPSv1 en juin 2008 et ERPSv2 en août 2010. EPRSv2, entièrement compatible avec ERPSv1, fournit des fonctions améliorées. Le tableau 1-2 compare ERPSv1 et ERPSv2.