Mi az Ethernet Ring Protection Switching (ERPS)?

Ethernet gyűrűvédő kapcsolásvagy ERPS, egy erőfeszítés a ITU-T A G.8032 ajánlása szerint 50 ms alatti védelmet és helyreállítási kapcsolást kell biztosítani a számára Ethernet forgalom a gyűrűs topológia miközben gondoskodik arról, hogy ne alakuljanak ki hurkok a Ipari hálózati kapcsoló Gyűrű.

G.8032v1 támogatja az egygyűrűs topológiát, és G.8032v2 több gyűrű/létra topológiát támogat. Az Ethernet gyűrűk a csökkentett számú kapcsolatnak köszönhetően gazdaságosabban biztosítják a nagy kiterjedésű többpontos kapcsolatot.

Minden Ethernet gyűrűcsomópont két független kapcsolaton keresztül csatlakozik az ugyanabban az Ethernet gyűrűben részt vevő szomszédos Ethernet gyűrűcsomópontokhoz. Két szomszédos Ethernet gyűrűcsomópont egy gyűrűkapcsolatot köt össze, a gyűrűkapcsolathoz tartozó portot pedig gyűrűs portnak nevezzük. Az Ethernet Ring csomópontok minimális száma egy Ethernet gyűrűben három.

Ring Network Protocol for Ipari kapcsoló

Általában redundáns kapcsolatokat használnak Ethernet kapcsolóhálózatokon, például gyűrűs hálózatokon, hogy biztosítsák a kapcsolat biztonsági mentését és növeljék a hálózat megbízhatóságát. A redundáns hivatkozások azonban hurkokat okozhatnak, ami sugárzási viharokhoz vezethet, és instabillá teszi a MAC-címtáblázatot. Ennek eredményeként a kommunikáció minősége romlik, vagy akár a kommunikációs szolgáltatások is megszakadnak. Az 1-1. táblázat az eszközök által támogatott csengetési hálózati protokollokat írja le.

ERPS Alapkoncepció

Az ERPS főleg az ERPS gyűrűt, csomópontot, port szerepkört és portállapotot tartalmazza

ERPS-példány

Az ERPS példányt ugyanaz a példányazonosító, a vezérlő VLAN és az összekapcsolt kapcsolók alkotják.

Vezérlőcsatorna

A vezérlőcsatorna az ERPS protokoll átviteli VLAN-ja, és a protokollcsomag a megfelelőt fogja hordozni VLAN címke.

RPL

Az RPL (Ring Protection Link) egy olyan mechanizmus által kijelölt kapcsolat, amely készenléti állapotban blokkolva van, hogy megakadályozza a hurok kialakulását az áthidalt gyűrűn.

ERPS gyűrű

Az ERPS gyűrű az ERPS alapegysége. Ugyanabból a vezérlő VLAN-ból és az összekapcsolt L2 kapcsolóberendezésből áll.

Csomópont

Az ERPS gyűrűhöz hozzáadott L2 kapcsolót csomópontoknak nevezzük. Minden csomópont nem adható hozzá kétnél több porthoz ugyanabban az ERPS-gyűrűben. A csomópontok RPL tulajdonosra, szomszédra és gyűrűs csomópontra vannak osztva.

Port szerep

Az ERPS-ben a port szerepkörök közé tartozik az RPL tulajdonos, a szomszéd és a közös:

1) RPL sajátr: Az ERPS-gyűrűnek csak egy, a felhasználó által konfigurált RPL-tulajdonos portja van, és az RPL-tulajdonos port blokkolásával megakadályozza a hurkokat az ERPS-gyűrűben. Az RPL tulajdonosi portot birtokló csomópont lesz az RPL tulajdonos csomópont.

2) RPL szomszéd： Egy ERPS gyűrűnek csak egy RPL Neighbor portja van, amelyet a felhasználó konfigurált, és ennek egy portnak kell lennie.

csatlakozik az RPL Owner porthoz. Ha a hálózat normális, akkor az RPL tulajdonosi porttal együtt blokkol

megakadályozza a hurkokat az ERPS gyűrűben. Az RPL Neighbor porttal rendelkező csomópont RPL Neighbor csomóponttá válik.

3) Gyűrűs csomópont: A közös port. A portok az RPL tulajdonos és a szomszéd port kivételével gyűrűs csomópont portok. Ha a

csomópontnak csak a közös portja van, amelyből a gyűrűs csomópont lesz.

Port állapota

Az ERPS-gyűrűben az ERPS-protokoll portállapota két típusra oszlik.

1) Szállítmányozás: Továbbítási állapotban a port továbbítja a felhasználói forgalmat és fogadja/továbbítja az R-APS csomagokat. Ezenkívül továbbítja az R-APS csomagokat más csomópontoktól.

2) Blokkolás: IA Blokkolás állapotnál a blokkoló állapotú port nem vesz részt a kerettovábbításban, és a csatolt hálózati szegmenstől kapott kereteket is elveti. Az ERPS üzenetek azonban továbbításra kerülnek.

ERPS működési mód

A Word mód tartalmazza a Revertive és a Non-revertive:

Visszafordító: Ha a kapcsolat meghiúsul, az RPL hivatkozás feloldási védelmi állapotban van, és az RPL hivatkozás a hibás kapcsolat visszaállítása után a hurkok megelőzése érdekében újra védett.

Nem reverziv: A hiba elhárítása után a hibás csomópont hibás marad (továbbítás nélkül), és az RPL kapcsolat feloldási védelmi állapotban marad.

ERPS gyűrű portok

Ezek a példány által használt fizikai interfészportok vagy csatolóösszesítő csoportok (LAG-k). Minden csomópontnak két ERPS gyűrűporttal kell rendelkeznie a fő gyűrűtokban. Hagyományosan ezeket keleti és nyugati gyűrűkikötőknek nevezik.

RAPS csatorna VLAN (vezérlő VLAN)

Az R-APS üzenetek egy csatornán keresztül kerülnek átvitelre. A G.8032-ben ez a csatorna VLAN segítségével van megvalósítva. Minden ERP-példány egy címke alapú VLAN-t használ, amelyet raps-csatornának neveznek az R-APS üzenetek küldésére és fogadására. A gyűrű összes csomópontjának ezt a raps-csatornás VLAN-t kell használnia, és ennek a VLAN-nak rendelkeznie kell az ERP gyűrűportokkal, mint tagokkal. Az R-APS VLAN funkciója a gyűrű figyelése és működési funkcióinak fenntartása. Az R-APS VLAN nem hordoz felhasználói adatokat.

R-APS üzenetek áramlanak át a gyűrűn, hogy szabályozzák annak védelmi-kapcsolási viselkedését.

Az útvonal minden csomópontja megkapja az R-APS üzenetet a raps-csatorna VLAN-on, és másolja azt helyi feldolgozásra.

Megkísérli az eredeti verziót L2 kapcsolási sebességgel továbbítani a másik csengetési portjára. Ha a másik gyűrűs porton lévő raps-csatorna VLAN blokkolva van, akkor az R-APS üzenet nem kerül továbbításra a többi csomóponthoz.

A raps-csatorna vezérlő VLAN-nak le van tiltva a továbbítása más csomópontokhoz, ahol a védett adat VLAN-ok továbbítása le van tiltva.

JEGYZET: Kivételt képeznek a virtuális csatorna nélküli algyűrűk, amelyeket alább tárgyalunk. Ebben az esetben a raps-csatorna VLAN-nak nincs blokkolva a továbbítása, még akkor sem, ha a védett adat VLAN-ok blokkolva vannak.

Az R-APS üzeneteket generáló csomópont mindig mindkét gyűrűs portján keresztül küldi, függetlenül attól, hogy a raps-csatorna VLAN blokkolva van-e a gyűrűportjain. Hasonlóképpen, az R-APS üzenetek vétele és feldolgozása történik, függetlenül attól, hogy a raps-csatorna VLAN blokkolva van-e a csengetési portjain. Alább látható az R-APS üzenetformátum,

Konkrét információ (32 oktett) alább található:

Kérelem/állapot (4 bit) – '1101' = FS , '1110' = esemény, '1011' = SF, '0111' = MS, '0000' = NR, Egyéb = jövő

Állapot – RB (1 bit) – Állítsa be, ha az RPL le van tiltva (az RPL tulajdonos használja az NR-ben)

Állapot – DNF (1 bit) – Állítsa be, ha az FDB Flush nem szükséges

NodeID (6 oktett) – Az üzenetforrás csomópontjának MAC-címe (információs)

Fenntartva1 (4 bit), Állapot fenntartva (6 bit), fenntartva2 (24 oktett)

JEGYZET: RAPS (Ring Auto Protection Switch) virtuális csatorna: A metszőgyűrűben az algyűrű protokoll csomagok továbbítására használt, de az algyűrűhöz nem tartozó metsző csomópontot az algyűrű RAPS virtuális csatornájának nevezzük.

Védett adatok VLAN

Minden ERP-példány egy vagy több adathordozót véd VLAN (úgynevezett adatforgalom). A gyűrűben lévő összes csomópontnak azonos védett VLAN-nal kell rendelkeznie. A védett VLAN-oknak tagként kell rendelkezniük az ERPS gyűrűportokkal.

ERPS ipari hálózati kapcsoló RPL tulajdonos

Az RPL normál üzemi körülmények között biztosítja a forgalom blokkolását, megakadályozva ezzel a hurkokat. Az RPL egyik végén egy Tulajdonosból, a másikon egy Szomszédból áll. A Tulajdonos biztosítja a védelmi kapcsolás fő vezérlését. Normál működési körülmények között az RPL mindkét vége blokkot hajt végre. A Tulajdonos azonban folyamatosan generál R-APS No Request RPL-Blocked (NR, RB) üzeneteket, és ő felelős az RPL blokkolási és továbbítási állapotáért.

Normál működés esetén az RPL-tulajdonos R-APS(NR, RB) üzeneteket generál, ha nincs hiba. Időnként elküldi ezeket, 5 másodpercenként mindkét csengőportján. Ezek az üzenetek jelzik, hogy melyik keleti vagy nyugati gyűrű portja van blokkolva. Útközben minden csomópont megkapja az R-APS-t, rögzítve a csomópontazonosítót és a blokkport hivatkozást (BPR) az üzenetben. Ez a topológia változás észlelésére szolgál.

JEGYZET: A G.8032 gyűrű konfigurálása RPL-tulajdonos nélkül soha nem javasolt. Míg a G.8032 protokoll RPL-Owner nélkül is működhet, mivel a gyűrű többi csomópontja R-APS üzeneteket küldhet és blokkolhatja a forgalmat normál és meghibásodott körülmények között is, az RPL-Owner előre jelezhető, hogy a gyűrűblokk hol fog bekövetkezni normál körülmények között. Az RPL-Owner is szükséges a revertive műveletekhez.

Revertív és nem visszafordító műveletek

A G.8032 visszafordító műveleteket is biztosít. Amint a hiba megszűnik, és általában 5 perc várakozási idő után a gyűrű visszakapcsol normál üzemmódba. A G.8032 nem visszafordítható műveletet is biztosít, ahol a hiba enyhülése után a védelmi kapcsolás nem történik vissza a normál állapotba. Ebben az esetben azok a hivatkozások, amelyeknél a hiba történt, blokkolva maradnak, az RPL pedig feloldatlan marad. Az alábbiakban ismertetett egyértelmű parancs segítségével szabályozhatja, hogy engedélyezett-e a revertív vagy nem visszafordító művelet.

1. REVERTIVE Ideális esetben a gyökércsomópont és a gyökérszomszéd közötti kapcsolat blokkolva van. Jelhiba esetén vagy olyan kezelői parancsok esetén, mint a kényszerített kapcsoló vagy a kézi váltás, a fent említett link feloldódik a forgalom irányításához. Helyreállításkor ugyanazt a hivatkozást blokkolni kell, hogy megakadályozzák a hurok kialakulását. Visszatérő üzemmódban a csengetésvédelmi kapcsolat automatikusan blokkolódik a meghibásodott kapcsolat helyreállításakor.

2. NEM REVERTIV Non-Revertive módban a csengetésvédelmi hivatkozás nem blokkolódik automatikusan a sikertelen kapcsolat vagy a kezelői parancsok helyreállítása után. A meghibásodott kapcsolat vagy az a kapcsolat, amelyre az operátori parancsot kiadták, blokkolt állapotban marad, ezáltal megakadályozza a hurok kialakulását. Ennek az az előnye, hogy elkerülhető az állapotok közötti szükségtelen váltás. Ez a váltás szükségessé teheti a tanult MAC-címek kiürítését a portokon.

JEGYZET: Ha visszafordító műveleteket használ, a gyűrű nem fog azonnal visszafordulni. A visszaállítás nem indul el, amíg a visszaállítás le nem jár, ami alapértelmezés szerint 5 perc.

Kényszer kapcsoló (FS) és kézi kapcsoló (MS)

A Forced Switch (FS) egy olyan parancs, amely váltásra kényszerítheti a csengetést. A parancsot egy adott csomóponton és egy adott interfészen adják ki a gyűrűn. Ez azt eredményezi, hogy egy blokk kerül alkalmazásra az adott interfészen, a blokk feloldása a másik interfészen, és egy R-APS Forced Switch (FS) üzenet áramlik a gyűrű körül. Ez azt eredményezi, hogy a

Az RPL feloldása. Minden más csomópont, amely korábban blokkolt, szintén feloldja a blokkolást, amikor megkapja ezt az üzenetet. Az FDB-öblítések is előfordulnak az út során.

Megjegyzések: A Forced Switch(FS) parancsok a gyűrű több pontján is kiadhatók. Ez azonban azt eredményezheti, hogy a gyűrű szegmentálódik. A Manual Switch(MS) parancs közel azonos a kényszerített kapcsoló(FS) paranccsal, kivéve, hogy csak egy kézi kapcsoló(MS) parancs adható ki a gyűrűn. Alacsonyabb prioritású, mint a Forced Switch(FS) parancsnak, amikor egy csomópontnak sok kérése van, amelyeket egyszerre kell feldolgoznia.

A művelet visszavonásához használja a clear parancsot ugyanazon a csomóponton. Ez azt eredményezi, hogy a törlőcsomópont felold minden korábban alkalmazott blokkot. Ezenkívül R-APS No Request(NR) üzenetet küld, ami az RPL ismételt blokkolását okozza.

ERPS állapot

Az ERPS protokollnak öt állapota van

• Üresjárati állapot

Ez az állapot azt jelenti, hogy nincs jelhiba, vagy bármilyen adminisztratív parancs (Kényszerített/Kézi kapcsoló) érvényesül a gyűrűn. Az RPL (Ring Protection Link) blokkolva van (nem adatforgalmat továbbít, de Tx/Rx az APS PDU-kat)

• Védelmi állapot

Ez az állapot a jelhiba állapotot jelenti a gyűrűben. Normális esetben az RPL fel van oldva a forgalom irányításához a ringben. Ha egynél több jelhiba lép fel a gyűrűben, akkor az szegmentálja a gyűrűt. Zavar a forgalom.

• Függő állapot

Ez az állapot akkor következik be, amikor a kibocsátó visszavonja a Signal Fail feltételt, és az RPL még mindig nincs blokkolva. Általában a gyökércsomópont a No Request (Nincs kérés) üzenet (a nincs jelhiba állapot jelzése) vétele után a Wait-To-Restore (Várakozás a visszaállításig) idejéig vár, hogy blokkolja az RPL-t. Ez az az állapot, amikor a Gyűrű Függő állapotba kerül. A kényszerített/kézi váltás visszavonása utáni várakozási idő alatt is előfordul.

• Kényszer váltás

Ez a menedzsment által kiváltott állapot. Amikor egy adminisztrátornak le kell állítania a portolást a ringben való részvétellel, ez a felügyeleti entitás lép működésbe. Amikor egy Forced Switch objektumot adnak ki a porton, a port leáll, és az APS PDU a gyűrű körül terjed, jelezve az állapotot. Amikor a törlési felügyeleti objektum be van állítva a porton, ez a kényszerített kapcsoló visszavonásra kerül.

Megjegyzések: Ez nagyobb prioritást élvez a Signal Fail állapottal szemben. Tehát még akkor is, ha egyes csomópontok Fail jelet kapnak, ez felülírja azt.

• Kézi kapcsoló

A kényszerített kapcsolóhoz hasonlóan a kézi kapcsolót is a menedzsment aktiválja. A különbség az, hogy alacsonyabb prioritású a Forced Switch-hez képest. Ha kényszerített kapcsoló vagy jelhiba van a gyűrű felett, ezt a feltételt az ERPS-folyamat elutasítja. A tiszta felügyeleti objektum visszavonja a Kézi váltás állapotát.

Időzítők

Az ERPS protokollban négy időzítő vesz részt. Az utolsó két időzítő a késleltetési időzítő, és csak a gyökércsomóponton használatos.

• Kitartási időzítő

A Hold-off időzítő lejárta után a fizikai réteg problémáját közli az ERPS vezérlőfolyamattal. Például elhalasztja a Signal Fail jelzését az egyik csengetési porton a konfigurált tartási időre.

• Guard Timer

Ez az időzítő arra szolgál, hogy megakadályozza, hogy az elavult üzenetek megzavarják az adott gyűrű ERPS állapotú gépét. Amikor a csomópont törli a Signal Fail állapotát, elindul a védőidőzítő. Amikor az őrző időzítő fut, az összes APS PDU-t elutasítja, kivéve az „esemény” üzenetet. Ez az időzítő megakadályozza, hogy bármilyen látens információ érkezzen a ring túlsó végéről.

• Várakozás a blokkoláshoz időzítő

Amint azt korábban említettük, a Wait-to-Block időzítőt az adott gyökércsomópont alkalmazza. Ez az időzítő akkor használatos, amikor a gyűrű helyreáll a kezelői parancsra (Kényszer kapcsoló vagy Kézi kapcsoló). Amikor a Várakozás a blokkolásra időzítő lejár, a csengetésvédelmi kapcsolat le van tiltva.

• Várakozás a visszaállításra időzítő

Amikor a gyűrű helyreállítja a jelhibát, a gyökércsomópont elindítja a Wait-to-Restore Timerokat. A lejárati idő után a gyűrűvédő kapcsolat blokkolva lesz. Egyszerre blokkolva van, ha reverzív üzemmódról van szó. Non-revertive esetén a „clear” operátori parancs kiadásakor blokkol.

ERPS üzenetek

Az ERPS üzenetek különböző típusai vannak

1. JELHIBA (SF) – Ez az üzenet a Ring Link meghibásodását jelzi.

2. NINCS KÉRÉS (NR) – Ez a Ring Link hibájának megszüntetését jelzi

3. NO REQUEST ROOT Blocked (NR, RB) – Ezt a gyökércsomópont továbbítja, jelezve, hogy a Ring Protection Link blokkolva van.

4. KÉNYSZERített KAPCSOLÓ (FS) – Ez az üzenet azt jelzi, hogy kényszerített váltás történt.

5. KÉZI KAPCSOLÓ (MS) – Ez az üzenet azt jelzi, hogy kézi váltás történt.

ERPSv1 és ERPSv2

Az ERPSv1 és az ERPSv2 jelenleg elérhető. Az ITU-T 1 júniusában adta ki az ERPSv2008-et, az ERPSv2-t 2010 augusztusában. Az ERPSv2-gyel teljes mértékben kompatibilis EPRSv1 továbbfejlesztett funkciókat biztosít. Az 1-2. táblázat az ERPSv1-et és az ERPSv2-t hasonlítja össze.