이더넷 링 보호 스위칭(ERPS)이란 무엇입니까?

이더넷 링 보호 스위칭및 ERPS, 노력이다 ITU-T G.8032 권장 사항에 따라 50ms 이하의 보호 및 복구 스위칭 제공 Ethernet 트래픽 링 토폴로지 에 형성된 루프가 없는지 확인하면서 산업용 네트워크 스위치 반지.

G.8032v1 단일 링 토폴로지를 지원하고 G.8032v2 다중 링/사다리 토폴로지를 지원합니다. 이더넷 링은 감소된 링크 수로 인해 보다 경제적으로 광역 다지점 연결을 제공할 수 있습니다.

각 이더넷 링 노드는 두 개의 독립적인 링크를 사용하여 동일한 이더넷 링에 참여하는 인접한 이더넷 링 노드에 연결됩니다. 인접한 두 개의 이더넷 링 노드는 링 링크를 바인딩하며 링 링크를 위한 포트를 링 포트라고 합니다. 이더넷 링의 최소 이더넷 링 노드 수는 XNUMX개입니다.

링 네트워크 프로토콜 산업용 스위치

일반적으로 링크 백업을 제공하고 네트워크 안정성을 향상시키기 위해 링 네트워크와 같은 이더넷 스위칭 네트워크에서 중복 링크가 사용됩니다. 그러나 중복 링크로 인해 루프가 발생하여 브로드캐스트 스톰이 발생하고 MAC 주소 테이블이 불안정해질 수 있습니다. 그 결과 통신 품질이 떨어지거나 통신 서비스가 중단되기도 합니다. 표 1-1은 장치에서 지원하는 링 네트워크 프로토콜을 설명합니다.

ERPS 기본 사상

ERPS는 주로 ERPS 링, 노드, 포트 역할 및 포트 상태를 포함합니다.

ERPS 인스턴스

ERPS 인스턴스는 동일한 인스턴스 ID, 제어 VLAN 및 상호 연결된 스위치로 구성됩니다.

제어 채널

제어 채널은 ERPS 프로토콜의 전송 VLAN이며 프로토콜 패킷은 해당 VLAN 태그.

RPL

RPL(Ring Protection Link)은 브리지된 링에서 루프를 방지하기 위해 유휴 상태에서 차단되는 메커니즘에 의해 지정된 링크입니다.

ERPS 링

ERPS 링은 ERPS 기본 단위입니다. 동일한 제어 VLAN과 상호 연결된 L2 스위치 장비의 집합으로 구성됩니다.

노드

ERPS 링에 추가된 L2 스위치를 노드라고 합니다. 각 노드는 동일한 ERPS 링에서 두 개 이상의 포트에 추가할 수 없습니다. 노드는 RPL 소유자, 이웃 및 링 노드로 나뉩니다.

포트 역할

ERPS에서 포트 역할에는 RPL 소유자, 이웃 및 공통이 포함됩니다.

1) RPL 소유r: ERPS 링에는 사용자가 구성한 RPL 소유자 포트가 하나만 있으며 RPL 소유자 포트를 차단하여 ERPS 링의 루프를 방지합니다. RPL 소유자 포트를 소유한 노드는 RPL 소유자 노드가 됩니다.

2) RPL 이웃： ERPS 링에는 사용자가 구성한 RPL Neighbor 포트가 하나만 있으며 포트여야 합니다.

RPL 소유자 포트에 연결됩니다. 네트워크가 정상이면 RPL Owner 포트와 함께 차단하여

ERPS 링의 루프를 방지합니다. RPL Neighbor 포트가 있는 노드는 RPL Neighbor 노드가 됩니다.

3) 링 노드: 공통 포트입니다. RPL 소유자와 Neighbor 포트를 제외한 포트는 Ring Node 포트입니다. 만약

노드에는 링 노드가 될 공통 포트만 있습니다.

포트 상태

ERPS 링에서 ERPS 프로토콜의 포트 상태는 두 가지로 구분된다.

1) 전송: Forwarding 상태에서 포트는 사용자 트래픽을 전달하고 R-APS 패킷을 수신/전달합니다. 또한 다른 노드에서 R-APS 패킷을 전달합니다.

2) 차단: 나차단 상태에서 차단 상태의 포트는 프레임 포워딩에 참여하지 않으며 연결된 네트워크 세그먼트에서 수신한 프레임도 폐기합니다. 그러나 ERPS 메시지는 전달됩니다.

ERPS 작동 모드

워드 모드에는 복귀 및 비복귀가 포함됩니다.

복귀: 링크가 실패하면 RPL 링크는 해제 보호 상태가 되며, 루프를 방지하기 위해 결함 링크가 복원된 후 RPL 링크가 다시 보호됩니다.

비회귀적: 결함이 수정된 후 결함이 있는 노드는 결함이 있는 상태(전달하지 않음)로 유지되고 RPL 링크는 해제 보호 상태를 유지합니다.

ERPS 링 포트

인스턴스에서 사용하는 물리적 인터페이스 포트 또는 인터페이스 LAG(Link Aggregation Group)입니다. 모든 노드에는 메이저 링 케이스에 XNUMX개의 ERPS 링 포트가 있어야 합니다. 전통적으로 이들은 East 및 West 링 포트라고 합니다.

RAPS 채널 VLAN(제어 VLAN)

R-APS 메시지는 채널을 통해 전달됩니다. G.8032에서 이 채널은 VLAN을 사용하여 구현됩니다. 각 ERP 인스턴스는 R-APS 메시지를 송수신하기 위해 raps-channel이라는 태그 기반 VLAN을 사용합니다. 링의 모든 노드는 이 랩 채널 VLAN을 사용해야 하며 이 VLAN에는 ERP 링 포트가 구성원으로 있어야 합니다. R-APS VLAN의 기능은 링을 모니터링하고 작동 기능을 유지하는 것입니다. R-APS VLAN은 사용자 데이터를 전달하지 않습니다.

R-APS 메시지는 보호 전환 동작을 제어하기 위해 링을 통해 흐릅니다.

경로를 따라 있는 각 노드는 raps-channel VLAN에서 R-APS 메시지를 수신하고 로컬 처리를 위해 복사합니다.

또한 원래 버전을 L2 전환 속도로 다른 링 포트로 전달하려고 시도합니다. 다른 링 포트의 raps-channel VLAN이 차단되면 R-APS 메시지가 다른 노드로 전달되지 않습니다.

랩 채널 제어 VLAN은 보호된 데이터 VLAN이 전달되지 않도록 차단된 다른 노드로 전달되지 않도록 차단됩니다.

주의사항: 가상 채널이 없는 하위 링은 아래에서 설명하는 예외입니다. 이 경우 보호 데이터 VLAN이 차단되더라도 raps-channel VLAN은 전달되지 않습니다.

R-APS 메시지를 생성하는 노드는 랩 채널 VLAN이 해당 링 포트에서 차단되는지 여부에 관계없이 항상 두 링 포트를 통해 전송합니다. 마찬가지로 R-APS 메시지는 랩 채널 VLAN이 해당 링 포트에서 차단되는지 여부에 관계없이 수신 및 처리됩니다. 아래는 R-APS 메시지 형식이며,

특정 정보(32옥텟)는 다음과 같습니다.

요청/상태(4비트) – '1101' = FS , '1110' = 이벤트, '1011' = SF, '0111' = MS, '0000' = NR, 기타 = 미래

상태 - RB(1비트) – RPL이 차단된 경우 설정(NR에서 RPL 소유자가 사용)

상태 – DNF(1비트) – FDB Flush가 필요하지 않을 때 설정

노드 ID(6옥텟) – 메시지 소스 노드의 MAC 주소(정보)

예약됨1(4비트), 상태 Reserved(6bits), Reserved2(24octets)

주의사항: RAPS(Ring Auto Protection Switch) 가상 채널: 교차 링에서 서브 링 프로토콜 패킷을 전송하는데 사용되지만 서브 링에 속하지 않는 사이의 교차 노드를 서브 링의 RAPS 가상 채널이라고 합니다.

보호된 데이터 VLAN

각 ERP 인스턴스는 하나 이상의 데이터 전송을 보호합니다. VLAN (데이터 트래픽이라고 함). 링의 모든 노드는 동일한 보호 VLAN을 가져야 합니다. 보호된 VLAN에는 ERPS 링 포트가 구성원으로 있어야 합니다.

ERPS 산업용 네트워크 스위치 RPL 소유자

RPL은 정상적인 작동 조건에서 트래픽을 차단하여 루프를 방지합니다. RPL은 한쪽 끝의 소유자와 다른 쪽 끝의 이웃으로 구성됩니다. 보호 전환을 위한 기본 제어를 제공하는 것은 소유자입니다. 정상적인 작동 조건에서 RPL의 양쪽 끝은 블록을 수행합니다. 그러나 Owner는 계속해서 R-APS No Request RPL-Blocked(NR, RB) 메시지를 생성하고 RPL의 차단 및 전달 상태를 담당합니다.

정상적인 동작에서 RPL-Owner는 장애가 없을 때 R-APS(NR, RB) 메시지를 생성합니다. 두 링 포트를 통해 5초마다 주기적으로 전송합니다. 이러한 메시지는 East 또는 West 링 포트 중 어느 것이 차단되었는지 나타냅니다. 그 과정에서 각 노드는 R-APS를 수신하고 메시지에 Node-id 및 BPR(Block Port Reference)을 기록합니다. 토폴로지 변경을 감지하는 데 사용됩니다.

주의사항: RPL 소유자 없이 G.8032 링을 구성하는 것은 권장되지 않습니다. G.8032 프로토콜은 RPL 소유자 없이 작동할 수 있지만 링의 다른 노드는 R-APS 메시지를 보내고 정상 및 장애 조건 모두에서 트래픽을 차단할 수 있으므로 RPL 소유자는 링 블록이 발생할 위치에 대한 예측 가능성을 제공합니다. 정상적인 조건에서. RPL 소유자는 되돌리기 작업에도 필요합니다.

복귀 및 비복귀 작업

G.8032는 복귀 작업도 제공합니다. 오류가 해결되고 일반적으로 5분의 대기 시간이 지나면 링이 정상 작동 모드로 다시 전환됩니다. G.8032는 또한 장애가 완화되면 정상 상태로 돌아가는 보호 스위치가 발생하지 않는 비복귀 작동을 제공합니다. 이 경우 오류가 발생한 링크는 차단된 상태로 유지되고 RPL은 차단되지 않은 상태로 유지됩니다. 복귀 또는 비복귀 작업이 허용되는지 여부를 제어할 수 있도록 아래에 설명된 지우기 명령이 제공됩니다.

1. 리버티브 이상적인 경우에는 루트 노드와 루트 이웃 사이의 링크가 차단됩니다. 신호 장애 또는 강제 전환 또는 수동 전환과 같은 운영자 명령이 발생하는 경우 위에서 언급한 링크가 차단 해제되어 트래픽을 조정합니다. 복구 시 루프 형성을 방지하기 위해 동일한 링크가 차단되어야 합니다. Revertive 작동 모드에서는 실패한 링크를 복구하면 링 보호 링크가 자동으로 차단됩니다.

2. 비회복 비복귀 모드에서는 실패한 링크 또는 운영자 명령을 복구한 후 링 보호 링크가 자동으로 차단되지 않습니다. 실패한 링크 또는 운영자 명령이 실행된 링크는 차단된 상태로 유지되어 루프 형성을 방지합니다. 여기에서 이점은 상태 간 불필요한 전환을 방지하는 것입니다. 이 토글링으로 인해 포트에서 학습된 MAC 주소를 플러시해야 할 수 있습니다.

주의사항: 되돌리기 작업을 사용하면 링이 즉시 되돌리지 않습니다. 되돌리기는 wail-to 복원이 만료될 때까지 시작되지 않으며 기본적으로 5분입니다.

강제 스위치(FS) 및 수동 스위치(MS)

FS(Forced Switch)는 링을 강제로 전환할 수 있는 명령입니다. 이 명령은 지정된 노드와 링의 지정된 인터페이스에서 실행됩니다. 그 결과 해당 인터페이스에서 차단이 적용되고 반대쪽 인터페이스에서 차단이 해제되며 R-APS 강제 전환(FS) 메시지가 링 주위를 흐르게 됩니다. 이로 인해

RPL이 차단 해제됩니다. 이전에 차단된 다른 노드도 이 메시지를 받으면 차단이 해제됩니다. FDB 플러시도 도중에 발생합니다.

참고: 강제 전환(FS) 명령은 링을 따라 여러 위치에서 실행할 수 있습니다. 그러나 이렇게 하면 링이 분할될 수 있습니다. 수동 전환(MS) 명령은 링에서 단 하나의 수동 전환(MS) 명령만 내릴 수 있다는 점을 제외하면 강제 전환(FS) 명령과 거의 동일합니다. 또한 노드가 동시에 처리해야 하는 요청이 많은 경우 강제 전환(FS) 명령보다 우선 순위가 낮습니다.

이 작업을 실행 취소하려면 동일한 노드에서 clear 명령을 사용하십시오. 이렇게 하면 청산 노드가 이전에 적용된 모든 차단을 해제합니다. 또한 R-APS No Request(NR) 메시지를 전송하여 RPL이 다시 차단되도록 합니다.

ERPS 상태

ERPS 프로토콜에는 XNUMX가지 상태가 있습니다.

• 유휴 상태

이 상태는 신호 실패 또는 링에 우세한 관리 명령(강제/수동 스위치)이 없음을 나타냅니다. RPL(Ring Protection Link) 차단(데이터 트래픽은 전달하지 않고 APS PDU의 Tx/Rx)

• 보호 상태

이 상태는 링의 신호 실패 조건을 나타냅니다. 일반적으로 RPL은 링의 트래픽을 조정하기 위해 차단 해제됩니다. 링에서 둘 이상의 신호 실패가 발생하면 링을 분할합니다. 교통 흐름이 방해받습니다.

• 보류 상태

이 상태는 발급자가 신호 실패 조건을 취소하고 RPL이 아직 차단되지 않은 경우에 발생합니다. 일반적으로 루트 노드는 No Request 메시지(No Signal Fail 조건 표시)를 수신한 후 Wait-To-Restore 시간까지 대기하여 RPL을 차단합니다. 링이 보류 상태가 되는 조건입니다. 강제/수동 전환 해제 후 차단 대기 시간에도 발생합니다.

• 강제 전환

이것은 관리 트리거 상태입니다. 관리자가 링에 참여하는 포트 다운을 만들 필요가 있을 때 이 관리 엔티티가 작동하게 됩니다. 강제 전환 개체가 포트에서 발급되면 포트가 다운되고 APS PDU가 상태를 나타내는 링 주위로 전파됩니다. 명확한 관리 개체가 포트에 설정되면 이 강제 스위치가 취소됩니다.

참고: 신호 실패 상태보다 우선 순위가 높습니다. 따라서 일부 노드가 신호 실패에 직면하더라도 이것이 이를 대체합니다.

• 수동 스위치

강제 전환과 마찬가지로 수동 전환도 관리 트리거입니다. 차이점은 Forced Switch에 비해 우선 순위가 낮다는 것입니다. 강제 전환 또는 신호 장애가 링 전체에 널리 퍼져 있는 경우 ERPS 프로세스에서 이 조건을 거부합니다. 명확한 관리 개체는 수동 전환 상태를 취소합니다.

타이머

ERPS 프로토콜에는 XNUMX개의 타이머가 관련되어 있습니다. 마지막 두 타이머는 지연 타이머이며 루트 노드에서만 사용됩니다.

• 보류 타이머

보류 타이머가 만료된 후 물리 계층의 문제는 ERPS 제어 프로세스로 전달됩니다. 예를 들어 구성된 홀드오프 시간 동안 링 포트 중 하나에서 신호 실패 표시를 연기합니다.

• 가드 타이머

이 타이머는 오래된 메시지가 해당 링의 ERPS 상태 시스템을 방해하지 않도록 방지하는 데 사용됩니다. 노드가 신호 실패 조건을 지우면 가드 타이머가 시작됩니다. 가드 타이머가 실행되면 'event' 메시지를 제외한 모든 APS PDU를 거부합니다. 이 타이머는 잠재적인 정보가 링의 맨 끝에서 도착하는 것을 방지합니다.

• 차단 대기 타이머

앞서 언급한 바와 같이 Wait-to-Block 타이머는 해당 루트 노드에서 사용됩니다. 이 타이머는 링이 운영자 명령(강제 전환 또는 수동 전환)에서 복구될 때 사용됩니다. 차단 대기 타이머가 만료되면 링 보호 링크가 차단됩니다.

• 복원 대기 타이머

링이 신호 실패를 복구하면 루트 노드는 복원 대기 타이머를 시작합니다. 만료 시 링 보호 링크가 차단됩니다. 복귀작동방식이면 한번에 차단된다. 비복귀의 경우 작업자 명령 "clear"가 주어지면 차단됩니다.

ERPS 메시지

다양한 유형의 ERPS 메시지는 다음과 같습니다.

1. 신호 실패(SF) – 이 메시지는 링 링크 오류를 나타냅니다.

2. 요청 없음(NR) – Ring Link의 장애가 해결되었음을 나타냅니다.

3. 요청 루트 차단 없음(NR, RB) – 이것은 링 보호 링크가 차단되었음을 나타내는 루트 노드에 의해 전송됩니다.

4. 강제 스위치(FS) – 이 메시지는 강제 전환이 발생했음을 나타냅니다.

5. 수동 스위치(MS) – 이 메시지는 수동 전환이 발생했음을 나타냅니다.

ERPSv1 및 ERPSv2

ERPSv1 및 ERPSv2는 현재 사용할 수 있습니다. ITU-T는 1년 2008월에 ERPSv2을, 2010년 2월에 ERPSv1를 발표했습니다. ERPSv1과 완벽하게 호환되는 EPRSv2는 향상된 기능을 제공합니다. 표 1-2에서는 ERPSvXNUMX과 ERPSvXNUMX를 비교합니다.