Hva er Ethernet Ring Protection Switching (ERPS)?

Ethernet Ring Protection Switchingeller ERPS, er et forsøk på ITU-T under G.8032-anbefaling for å gi sub-50ms beskyttelse og gjenopprettingssvitsjing for Ethernet trafikk i en ringtopologi mens du sørger for at det ikke dannes løkker ved Industriell nettverkssvitsj Ringe.

G.8032v1 støtter en enkeltringstopologi, og G.8032v2 støtter flere ringer/stigetopologi. Ethernet-ringer kan gi bredere flerpunktstilkobling mer økonomisk på grunn av deres reduserte antall lenker.

Hver Ethernet-ringnode er koblet til tilstøtende Ethernet-ringnoder som deltar i den samme Ethernet-ringen, ved hjelp av to uavhengige lenker. To tilstøtende Ethernet-ringnoder binder en ringlink, og en port for en ringlink kalles en ringport. Minimum antall Ethernet-ringnoder i en Ethernet-ring er tre.

Ring Network Protocol for Industriell bryter

Generelt brukes redundante koblinger på et Ethernet-svitsjingsnettverk, for eksempel et ringnettverk, for å gi koblingsbackup og forbedre nettverkets pålitelighet. Imidlertid kan redundante koblinger forårsake løkker, som fører til kringkastingsstormer og gjøre MAC-adressetabellen ustabil. Som et resultat blir kommunikasjonskvaliteten dårligere, eller til og med kommunikasjonstjenester blir avbrutt. Tabell 1-1 beskriver ringenettverksprotokoller som støttes av enheter.

ERPS Grunnleggende konsept

ERPS inkluderer hovedsakelig ERPS-ring, node, portrolle og portstatus

ERPS-forekomst

ERPS-instansen er dannet av samme instans-ID, kontroll-VLAN og sammenkoblede brytere.

Kontrollkanal

Kontrollkanalen er overførings-VLAN for ERPS-protokollen, og protokollpakken vil ha den tilsvarende VLAN -tag.

RPL

RPL(Ring Protection Link) er, Link utpekt av en mekanisme som er blokkert under inaktiv tilstand for å forhindre en sløyfe på den brokoblede ringen.

ERPS ring

ERPS-ring er ERPS-grunnenhet. Den består av et sett med samme kontroll-VLAN og det sammenkoblede L2-svitsjutstyret.

Node

L2-svitsjen som er lagt til i ERPS-ringen kalles noder. Hver node kan ikke legges til mer enn to porter i samme ERPS-ring. Nodene er delt inn i RPL Eier, Nabo og Ring Node.

Portrolle

I ERPS inkluderer portroller RPL-eier, nabo og felles:

1) RPL eierr: En ERPS-ring har bare én RPL-eierport konfigurert av brukeren og forhindrer løkker i ERPS-ringen ved å blokkere RPL-eierporten. Noden som eier RPL-eierporten blir RPL-eiernoden.

2) RPL Nabo： En ERPS-ring har bare én RPL Neighbor-port konfigurert av brukeren, og den må være en port

koblet til RPL Owner-porten. Hvis nettverket er normalt, vil det blokkere sammen med RPL Owner-porten til

forhindre løkker i ERPS-ringen. Noden med RPL Neighbor-porten blir RPL Neighbor-noden.

3) Ring Node: Felleshavnen. Portene bortsett fra RPL-eier og Naboport er Ring Node-porter. Hvis

noden har bare den felles porten, som vil bli ringnoden.

Portstatus

I ERPS-ringen er portstatusen til ERPS-protokollen delt inn i to typer.

1) Videresending: I videresendingsstatus videresender porten brukertrafikk og mottar / videresender R-APS-pakker. Dessuten videresender den R-APS-pakker fra andre noder.

2) Blokkering: II blokkeringsstatusen deltar ikke en port i blokkeringsstatusen i framevideresending og forkaster også rammer mottatt fra det tilknyttede nettverkssegmentet. Imidlertid videresendes ERPS-meldinger.

ERPS-driftsmodus

Word-modus inkluderer Revertive og Non-revertive:

Tilbakevendende: Når koblingen svikter, er RPL-koblingen i utgivelsesbeskyttelsestilstand, og RPL-koblingen blir beskyttet på nytt etter at den defekte koblingen er gjenopprettet for å forhindre sløyfer.

Ikke-tilbakevendende: Etter at feilen er rettet, forblir den defekte noden defekt (uten videresending) og RPL-koblingen forblir i frigjøringsbeskyttelsestilstand.

ERPS ringporter

Dette er de fysiske grensesnittportene eller interface Link Aggregation Groups (LAGs) som brukes av forekomsten. Alle noder må ha to ERPS-ringporter i hovedringhuset. Tradisjonelt blir disse referert til som øst- og vest-ringhavner.

RAPS-kanal VLAN (kontroll-VLAN)

R-APS-meldinger overføres over en kanal. I G.8032 er denne kanalen implementert ved hjelp av et VLAN. Hver ERP-instans bruker et tag-basert VLAN kalt raps-kanalen for å sende og motta R-APS-meldinger. Alle nodene i ringen kreves for å bruke dette raps-kanal-VLANet, og dette VLANet må ha ERP-ringportene som medlemmer. Funksjonen til R-APS VLAN er å overvåke ringen og opprettholde dens operasjonelle funksjoner. R-APS VLAN bærer ingen brukerdata.

R-APS-meldinger strømmer gjennom ringen for å kontrollere dens beskyttelsesbytteadferd.

Hver node langs banen vil motta R-APS-meldingen på raps-kanalens VLAN og kopiere den for lokal behandling.

Den vil også forsøke å videresende den originale versjonen med L2 byttehastighet til den andre ringporten. Hvis raps-kanalen VLAN på den andre ringporten er blokkert, blir ikke R-APS-meldingen videresendt til de andre nodene.

Raps-kanal kontroll VLAN er blokkert fra å bli videresendt til andre noder der de beskyttede data VLANene er blokkert fra å bli videresendt.

MERKNADER: Underringer uten en virtuell kanal er et unntak som diskuteres nedenfor. I dette tilfellet blokkeres ikke raps-kanalens VLAN fra å bli videresendt selv om de beskyttede data-VLANene er blokkert.

Noden som genererer R-APS-meldingene vil alltid sende over begge sine ringporter uavhengig av om raps-kanalen VLAN blir blokkert på ringportene. På samme måte vil R-APS-meldinger bli mottatt og behandlet uavhengig av om raps-kanalen VLAN blir blokkert på ringportene. Nedenfor er R-APS-meldingsformatet,

Spesifikk informasjon (32 oktetter) er nedenfor:

Forespørsel/status (4 bits) – '1101' = FS , '1110' = Hendelse, '1011' = SF, '0111' = MS, '0000' = NR, Annet = Fremtid

Status – RB (1bit) – Angi når RPL er blokkert (brukes av RPL-eier i NR)

Status – DNF (1bit) – Stilles inn når FDB Flush ikke er nødvendig

NodeID (6 oktetter) – MAC-adressen til meldingskildenoden (informativ)

Reservert 1 (4 bits), Status Reservert(6bits), Reservert2(24oktetter)

MERKNADER: RAPS (Ring Auto Protection Switch) virtuell kanal: I den kryssende ringen kalles den kryssende noden mellom, som brukes til å sende underringprotokollpakker, men som ikke tilhører underringen, den virtuelle RAPS-kanalen til underringen.

Beskyttet data VLAN

Hver ERP-instans beskytter én eller flere databærende VLAN (kalt datatrafikk). Alle nodene i ringen må ha de samme beskyttede VLAN-ene. De beskyttede VLAN-ene bør ha ERPS-ringportene som medlemmer.

ERPS Industrial Network Switch RPL-eier

RPL sørger for blokkering av trafikk under normale driftsforhold, og forhindrer dermed sløyfer. RPL består av en eier i den ene enden og en nabo i den andre. Det er eieren som sørger for hovedkontrollen for beskyttelsesbytte. Under normale driftsforhold utfører begge ender av RPL en blokkering. Imidlertid genererer eieren kontinuerlig R-APS No Request RPL-Blocked (NR, RB) meldinger og er ansvarlig for RPLs blokkerings- og videresendingstilstander.

Under normal drift genererer RPL-eieren R-APS(NR, RB)-meldinger når det ikke er noen feil. Den sender disse med jevne mellomrom, hvert 5. sekund, over begge ringportene. Disse meldingene indikerer hvilken av dens østlige eller vestlige ringporter som er blokkert. Hver node underveis mottar R-APS, og registrerer Node-ID og Block Port Reference (BPR) i meldingen. Dette brukes til å oppdage en topologiendring.

MERKNADER: Det anbefales aldri å konfigurere en G.8032-ring uten en RPL-eier. Mens G.8032-protokollen kan fungere uten en RPL-eier, ettersom andre noder i ringen kan sende R-APS-meldinger og blokkere trafikk under både normale og mislykkede forhold, gir RPL-eieren forutsigbarhet med hensyn til hvor ringeblokkeringen vil skje under normale forhold. RPL-eieren er også nødvendig for tilbakevendende operasjoner.

Revertive og ikke-revertive operasjoner

G.8032 sørger også for tilbakevendende operasjoner. Når feilen forsvinner og etter en ventetid på typisk 5 minutter, går ringen tilbake til normal driftsmodus. G.8032 sørger også for en ikke-tilbakevendende operasjon, der når feilen forsvinner, vil en beskyttelsesbryter tilbake til normal tilstand ikke oppstå. I dette tilfellet forblir koblingene der feilen oppsto blokkert, og RPL forblir ublokkert. En tydelig kommando, beskrevet nedenfor, er gitt for deg for å kontrollere om en tilbakevendende eller ikke-tilbakevendende operasjon er tillatt.

1. REVERTIVE I det ideelle tilfellet er koblingen mellom rotnoden og rotnaboen blokkert. I tilfelle signalfeil eller operatørkommandoer som tvungen svitsj eller manuell svitsj oppstår, blir koblingen som nevnt ovenfor opphevet for å styre trafikken. Ved gjenoppretting skal den samme koblingen blokkeres for å forhindre dannelse av en løkke. I tilbakevendingsmodus blokkeres Ring Protection Link automatisk ved gjenoppretting av den mislykkede koblingen.

2. IKKE-REVERTIV I ikke-tilbakevendende modus blokkeres ikke Ring Protection Link automatisk etter gjenoppretting av den mislykkede koblingen eller operatørkommandoer. Den mislykkede koblingen eller koblingen som operatørkommandoen ble gitt forblir i blokkert tilstand, og forhindrer derved en sløyfedannelse. Fordelen bak dette her er å unngå unødvendig veksling mellom stater. Denne vekslingen kan nødvendiggjøre spyling av innlært MAC-adresse på portene.

MERKNADER: Når tilbakevendende operasjoner brukes, vil ikke ringen gå tilbake umiddelbart. Tilbakestilling starter ikke før gjenopprettingen av klagen er utløpt, som er 5 minutter som standard.

Tvunget bryter (FS) og manuell bryter (MS)

Forced Switch (FS) er en kommando som kan tvinge en ring til å bytte. Kommandoen utstedes ved en gitt node og et gitt grensesnitt på ringen. Dette resulterer i en blokkering på det grensesnittet, en oppheving av blokkering på det motsatte grensesnittet, og en R-APS Forced Switch (FS)-melding flyter rundt ringen. Dette vil resultere i

RPL blir blokkert. Alle andre noder som hadde en blokkering tidligere vil også oppheve blokkeringen når de får denne meldingen. FDB-spylinger forekommer også underveis.

Merknader: Forced Switch (FS)-kommandoer kan gis på flere steder langs ringen. Men å gjøre det kan føre til at ringen blir segmentert. Manual Switch(MS)-kommandoen er nesten identisk med en tvungen Switch(FS)-kommando bortsett fra at bare én Manual Switch(MS)-kommando kan gis på ringen. Den har også en lavere prioritet enn en Forced Switch(FS)-kommando når en node har mange forespørsler som den må behandle samtidig.

For å angre denne operasjonen, bruk clear-kommandoen på samme node. Dette vil føre til at tømmenoden opphever blokkeringen av tidligere påførte blokker. Den vil også sende en R-APS No Request(NR) melding, som vil føre til at RPL blir blokkert igjen.

ERPS-tilstand

Det er fem tilstander i ERPS-protokollen

• IDLE-tilstand

Denne tilstanden representerer ingen signalfeil eller noen administrativ kommando (tvungen/manuell bryter) som råder over ringen. RPL (Ring Protection Link) er blokkert (bærer ikke datatrafikk, men Tx/Rx APS PDUene)

• Beskyttelsesstat

Denne tilstanden representerer signalfeiltilstanden i ringen. Normalt er RPL opphevet for å styre trafikken i ringen. Når mer enn én signalfeil oppstår i ringen, segmenterer den ringen. Trafikkavviklingen er forstyrret.

• Pågående stat

Denne tilstanden oppstår når utstederen opphever signalfeiltilstanden, og RPL-en fortsatt ikke er blokkert. Generelt venter rotnoden etter å ha mottatt meldingen Ingen forespørsel (indikasjon på tilstanden Ingen signalfeil) til ventetiden for å gjenopprette for å blokkere RPL. Dette er tilstanden der ringen går inn i ventende tilstand. Det oppstår også i venteperioden i vente-til-blokkering etter tilbakekalling av tvungen/manuell bryter.

• Tvunget bryter

Dette er en ledelsesutløst tilstand. Når en administrator trenger å gjøre en port ned som deltar i ringen, vil denne administrasjonsenheten tre i aksjon. Når et tvungen svitsjobjekt utstedes på porten, går porten ned, og APS PDU forplanter seg rundt ringen og indikerer status. Når det slette administrasjonsobjektet er satt på porten, oppheves denne tvungne bryteren.

Merknader: Dette har høyere prioritet til statusen Signal Fail. Så selv når en node møter et signal Fail, vil dette erstatte det.

• Manuell bryter

I likhet med den tvungne bryteren, er den manuelle bryteren også styringsutløst. Forskjellen er at den har en lavere prioritet sammenlignet med Forced Switch. Når det er en tvungen bryter eller signalfeil som råder over ringen, avvises denne tilstanden av ERPS-prosessen. Det slette administrasjonsobjektet vil oppheve den manuelle svitsjtilstanden.

Timere

Det er fire tidtakere involvert i ERPS-protokollen. De to siste tidtakerne er forsinkelsestidtakerne og brukes kun på rotnoden.

• Hold-off timer

Etter utløpet av Hold-off-timeren, kommuniseres problemet i det fysiske laget til ERPS-kontrollprosessen. For eksempel utsetter den indikasjonen av signalfeil på en av ringportene i en periode med konfigurert ventetid.

• Vakttimer

Denne tidtakeren brukes til å forhindre at utdaterte meldinger forstyrrer ERPS State-maskinen til den ringen. Når noden tømmer sin Signal Fail-tilstand, startes vakttimeren. Når vakttidtakeren kjører, avviser den alle APS PDUene bortsett fra "hendelse"-meldingen. Denne timeren forhindrer at latent informasjon kommer fra ringens ytterste ende.

• Vent-til-blokkeringstimer

Som nevnt tidligere, brukes Wait-to-Block-timeren på den rotnoden. Denne timeren brukes når ringen gjenopprettes etter operatørkommandoen (tvangsbryter eller manuell bryter). Når vent-til-blokkerings-timeren utløper, blokkeres Ring Protection Link.

• Vent-til-gjenoppretting-timer

Når ringen gjenoppretter signalfeilen, starter rotnoden ventetiden for gjenoppretting. Ved utløp er Ring Protection Link blokkert. Den blokkeres med en gang hvis det er en tilbakevendende driftsmodus. Ved ikke-tilbakevending blokkeres den når operatørkommandoen "slett" gis.

ERPS-meldinger

Ulike typer ERPS-meldinger er

1. SIGNALFAIL (SF) – Denne meldingen angir feilen i Ring Link.

2. INGEN FORESPØRSEL (NR) – Dette indikerer utbedring av feilen i Ringforbindelsen

3. INGEN FORESPØRSEL ROT BLOKKERT (NR, RB) – Dette overføres av rotnoden, som indikerer at Ring Protection Link er blokkert.

4. TVUNGT BRYTER (FS) – Denne meldingen indikerer at en tvungen bryter har skjedd.

5. MANUELL BRYTER (MS) – Denne meldingen indikerer at en manuell bryter har skjedd.

ERPSv1 og ERPSv2

ERPSv1 og ERPSv2 er tilgjengelig for øyeblikket. ITU-T lanserte ERPSv1 i juni 2008, og ERPSv2 i august 2010. EPRSv2, fullt kompatibel med ERPSv1, gir forbedrede funksjoner. Tabell 1-2 sammenligner ERPSv1 og ERPSv2.