Čo je to Ethernet Ring Protection Switching (ERPS)?

Prepínanie ochrany ethernetového kruhu, Alebo ERPS, je snahou o ITU-T podľa G.8032 Odporúčanie poskytovať ochranu pod 50 ms a prepínanie obnovy pre Ethernet premávka v a kruhová topológia pričom sa zaistí, aby sa na mieste nevytvorili žiadne slučky Priemyselný sieťový prepínač Prsteň.

G.8032v1 podporuje jednokruhovú topológiu a G.8032v2 podporuje topológiu viacerých kruhov/rebríkov. Ethernetové krúžky môžu poskytovať rozsiahlejšie viacbodové pripojenie ekonomickejšie vďaka zníženému počtu prepojení.

Každý ethernetový kruhový uzol je pripojený k susedným ethernetovým kruhovým uzlom, ktoré sa zúčastňujú rovnakého ethernetového kruhu, pomocou dvoch nezávislých prepojení. Dva susedné ethernetové kruhové uzly spájajú kruhové spojenie a port pre kruhové spojenie sa nazýva kruhový port. Minimálny počet ethernetových kruhových uzlov v ethernetovom kruhu sú tri.

Ring Network Protocol pre Priemyselný spínač

Vo všeobecnosti sa v ethernetovej prepínacej sieti, ako je napríklad kruhová sieť, používajú redundantné prepojenia na zabezpečenie zálohovania spojov a zvýšenie spoľahlivosti siete. Nadbytočné prepojenia však môžu spôsobiť slučky, ktoré vedú k vysielaným búrkam a spôsobujú nestabilitu tabuľky MAC adries. V dôsledku toho sa kvalita komunikácie zhoršuje, alebo dokonca dochádza k prerušeniu komunikačných služieb. Tabuľka 1-1 popisuje protokoly kruhovej siete podporované zariadeniami.

ERPS Základná koncepcia

ERPS zahŕňa hlavne ERPS kruh, uzol, rolu portu a stav portu

Inštancia ERPS

Inštancia ERPS je tvorená rovnakým ID inštancie, riadiacou VLAN a vzájomne prepojenými prepínačmi.

Ovládací kanál

Riadiaci kanál je prenosová VLAN protokolu ERPS a protokolový paket bude prenášať príslušné VLAN tag.

RPL

RPL (Ring Protection Link) je prepojenie určené mechanizmom, ktorý je zablokovaný počas nečinného stavu, aby sa zabránilo slučke na premostenom kruhu.

ERPS prsteň

ERPS krúžok je základná jednotka ERPS. Skladá sa zo sady rovnakej riadiacej VLAN a prepojeného prepínača L2.

Uzol

Prepínač L2 pridaný do kruhu ERPS sa nazýva uzly. Každý uzol nemôže byť pridaný k viac ako dvom portom v rovnakom ERPS kruhu. Uzly sú rozdelené na RPL Owner, Neighbor a Ring Node.

Úloha prístavu

V ERPS roly portov zahŕňajú RPL Owner, Neighbor a Common:

1) Vlastník RPLr: ERPS ring má iba jeden RPL Owner port nakonfigurovaný používateľom a zabraňuje slučkám v ERPS ringu zablokovaním RPL Owner portu. Uzol, ktorý vlastní port vlastníka RPL, sa stane uzlom vlastníka RPL.

2) RPL sused： Prsteň ERPS má iba jeden port RPL Neighbor nakonfigurovaný používateľom a musí to byť port

pripojený k portu vlastníka RPL. Ak je sieť normálna, zablokuje sa spolu s portom vlastníka RPL na

zabrániť vzniku slučiek v ERPS kruhu. Uzol s portom RPL Neighbor sa stáva uzlom RPL Neighbor.

3) Kruhový uzol: Spoločný prístav. Porty okrem vlastníka RPL a portu Neighbor sú porty Ring Node. Ak

uzol má iba spoločný port, ktorý sa stane uzlom Ring.

Stav portu

V kruhu ERPS je stav portu protokolu ERPS rozdelený na dva typy.

1) Preposielanie: V stave preposielania port preposiela užívateľskú prevádzku a prijíma/preposiela pakety R-APS. Okrem toho preposiela pakety R-APS z iných uzlov.

2) Blokovanie: IV stave Blokovanie sa port v stave blokovania nezúčastňuje na preposielaní rámcov a tiež zahodí rámce prijaté z pripojeného segmentu siete. Správy ERPS sa však preposielajú.

Prevádzkový režim ERPS

Režim Word zahŕňa Revertive a Non-revertive:

Revertive: Keď linka zlyhá, linka RPL je v stave ochrany proti uvoľneniu a linka RPL je znovu chránená po obnovení chybnej linky, aby sa zabránilo slučkám.

Nevratné: Po odstránení poruchy chybný uzol zostáva chybný (bez presmerovania) a RPL linka zostáva v stave ochrany uvoľnenia.

ERPS kruhové porty

Toto sú porty fyzického rozhrania alebo skupiny na agregáciu odkazov (LAG), ktoré používa inštancia. Všetky uzly musia mať dva kruhové porty ERPS v puzdre hlavného kruhu. Tradične sa tieto prístavy označujú ako východné a západné kruhové prístavy.

Kanál RAPS VLAN (riadiaca sieť VLAN)

Správy R-APS sa prenášajú cez kanál. V G.8032 je tento kanál implementovaný pomocou VLAN. Každá inštancia ERP používa VLAN založenú na značkách nazývanú raps-channel na odosielanie a prijímanie správ R-APS. Všetky uzly v kruhu sú povinné používať túto VLAN s rapovým kanálom a táto VLAN musí mať ako členovia kruhové porty ERP. Funkciou R-APS VLAN je monitorovať kruh a udržiavať jeho prevádzkové funkcie. R-APS VLAN neprenáša žiadne používateľské dáta.

Správy R-APS prúdia cez kruh, aby kontrolovali jeho správanie pri prepínaní ochrany.

Každý uzol pozdĺž cesty prijme správu R-APS na VLAN rapového kanála a skopíruje ju na lokálne spracovanie.

Pokúsi sa tiež poslať pôvodnú verziu rýchlosťou prepínania L2 na svoj druhý kruhový port. Ak je raps-channel VLAN na druhom kruhovom porte zablokovaný, potom sa správa R-APS nepošle do iných uzlov.

VLAN na ovládanie rapového kanála je zablokované pred preposielaním do iných uzlov, kde je zablokované preposielanie chránených dátových VLAN.

Poznámka: Podkrúžky bez virtuálneho kanála sú výnimkou, o ktorej sa hovorí nižšie. V tomto prípade nie je zablokované preposielanie raps-channel VLAN, aj keď sú chránené dátové VLAN zablokované.

Uzol, ktorý generuje správy R-APS, bude vždy posielať cez oba svoje kruhové porty bez ohľadu na to, či je alebo nie je raps-channel VLAN blokovaný na jeho kruhových portoch. Podobne správy R-APS budú prijímané a spracovávané bez ohľadu na to, či je alebo nie je blokovaná VLAN rapového kanála na jej kruhových portoch. Nižšie je uvedený formát správy R-APS,

Špecifické informácie (32 oktetov) sú uvedené nižšie:

Požiadavka/Stav (4 bity) – „1101“ = FS , „1110“ = udalosť, „1011“ = SF, „0111“ = MS, „0000“ = NR, iné = budúcnosť

Stav – RB (1bit) – Nastaviť, keď je blokovaný RPL (používa ho vlastník RPL v NR)

Stav – DNF (1bit) – Nastavte, keď FDB Flush nie je potrebný

NodeID (6oktetov) – MAC adresa zdrojového uzla správy (informačná)

Rezervované1 (4 bity), Stav Vyhradené (6 bitov), ​​Vyhradené2 (24 oktetov)

Poznámka: Virtuálny kanál RAPS (Ring Auto Protection Switch): V pretínajúcom sa kruhu sa pretínajúci sa uzol medzi, ktorý sa používa na prenos paketov protokolu podkruhu, ale nepatrí do podkruhu, sa nazýva virtuálny kanál RAPS podkruhu.

VLAN s chránenými údajmi

Každá inštancia ERP chráni jeden alebo viacero dátových nosičov VLAN (tzv. dátová prevádzka). Všetky uzly v kruhu musia mať rovnaké chránené siete VLAN. Chránené siete VLAN by mali mať ako členovia kruhové porty ERPS.

Vlastník priemyselného sieťového prepínača ERPS RPL

RPL zabezpečuje blokovanie premávky za normálnych prevádzkových podmienok, čím zabraňuje slučkám. RPL pozostáva z vlastníka na jednej strane a suseda na druhej strane. Je to vlastník, ktorý poskytuje hlavné ovládanie pre spínanie ochrany. Za normálnych prevádzkových podmienok oba konce RPL vykonávajú blok. Vlastník však nepretržite generuje správy R-APS No Request RPL-Blocked (NR, RB) a má na starosti stavy blokovania a posielania RPL.

Pri normálnej prevádzke RPL-Owner generuje správy R-APS(NR, RB), keď nie sú žiadne poruchy. Tieto pravidelne odosiela každých 5 sekúnd cez oba svoje kruhové porty. Tieto správy označujú, ktorý z jeho východných alebo západných kruhových portov je zablokovaný. Každý uzol na ceste prijme R-APS, pričom v správe zaznamená ID uzla a referenciu portu bloku (BPR). Používa sa na zistenie zmeny topológie.

Poznámka: Konfigurácia prsteňa G.8032 bez vlastníka RPL sa nikdy neodporúča. Zatiaľ čo protokol G.8032 môže fungovať bez vlastníka RPL, keďže ostatné uzly v kruhu môžu odosielať správy R-APS a blokovať prevádzku za normálnych aj zlyhaných podmienok, vlastník RPL poskytuje predvídateľnosť, kde sa vyskytne blokovanie zvonenia. za normálnych podmienok. RPL-Owner je potrebný aj pre revertujúce operácie.

Reverzné a nevratné operácie

G.8032 tiež zabezpečuje spätné operácie. Po odstránení poruchy a po čakacej dobe zvyčajne 5 minút sa krúžok prepne späť do normálneho režimu prevádzky. G.8032 tiež zabezpečuje nevratnú prevádzku, kde po odznení poruchy nenastane ochranný spínač späť do normálneho stavu. V tomto prípade zostanú prepojenia, kde došlo k zlyhaniu, zablokované a RPL zostane odblokované. Jasný príkaz, popísaný nižšie, vám umožňuje ovládať, či je povolená spätná alebo nevratná operácia.

1. REVERTIVE V ideálnom prípade je spojenie medzi koreňovým uzlom a koreňovým susedom zablokované. V prípade zlyhania signálu alebo príkazov operátora, ako je vynútené prepnutie alebo manuálne prepnutie, sa vyššie uvedené prepojenie odblokuje, aby sa mohla riadiť premávka. Po obnovení by sa mal rovnaký odkaz zablokovať, aby sa zabránilo vytvoreniu slučky. V reverznom režime prevádzky sa prepojenie Ring Protection Link automaticky zablokuje po obnovení neúspešného spojenia.

2. NENÁVRATNÉ V režime Non-Revertive sa prepojenie Ring Protection Link automaticky nezablokuje po obnovení neúspešného prepojenia alebo príkazov operátora. Zlyhané spojenie alebo spojenie, na ktorom bol vydaný príkaz operátora, zostáva v zablokovanom stave, čím sa zabráni vytvoreniu slučky. Výhodou je vyhnúť sa zbytočnému prepínaniu medzi štátmi. Toto prepínanie môže vyžadovať vyprázdnenie naučenej MAC adresy na portoch.

Poznámka: Pri použití spätných operácií sa zvonenie nevráti okamžite. Vrátenie sa nezačne, kým nevyprší platnosť wail-to restore, čo je štandardne 5 minút.

Nútené prepínanie (FS) a manuálne prepínanie (MS)

Forced Switch (FS) je príkaz, ktorý môže vynútiť prepnutie zvonenia. Príkaz sa vydáva v danom uzle a danom rozhraní na kruhu. To má za následok, že sa na tomto rozhraní použije blok, na opačnom rozhraní sa odblokuje a po kruhu bude prúdiť správa R-APS Forced Switch (FS). To bude mať za následok

RPL sa odblokuje. Všetky ostatné uzly, ktoré boli predtým zablokované, sa tiež odblokujú, keď dostanú túto správu. Po ceste sa vyskytujú aj výplachy FDB.

Poznámky: Príkazy vynúteného prepínača (FS) môžu byť vydané na viacerých miestach pozdĺž kruhu. To však môže viesť k tomu, že sa prsteň rozdelí. Príkaz manuálneho prepnutia (MS) je takmer identický s príkazom vynúteného prepínača (FS), s výnimkou toho, že na prstenci možno vydať iba jeden príkaz manuálneho prepínača (MS). Má tiež nižšiu prioritu ako príkaz Forced Switch (FS), keď má uzol veľa požiadaviek, ktoré musí spracovať súčasne.

Ak chcete túto operáciu vrátiť späť, použite príkaz clear v rovnakom uzle. To spôsobí, že zúčtovací uzol odblokuje akýkoľvek predtým použitý blok. Taktiež odošle správu R-APS No Request (NR), ktorá spôsobí opätovné zablokovanie RPL.

štát ERPS

V protokole ERPS je päť stavov

• NEČINNÝ stav

Tento stav predstavuje žiadne zlyhanie signálu ani žiadny administratívny príkaz (vynútené/manuálne prepnutie) prevládajúci v kruhu. RPL (Ring Protection Link) je zablokované (neprenáša dátovú prevádzku, ale Tx/Rx APS PDU)

• Stav ochrany

Tento stav predstavuje stav zlyhania signálu v kruhu. Normálne sa RPL odblokuje, aby sa mohla riadiť premávka v okruhu. Keď sa v kruhu vyskytne viac ako jedno zlyhanie signálu, rozdelí kruh. Je narušený dopravný tok.

• Čakajúci štát

Tento stav nastane, keď vydavateľ odvolá podmienku zlyhania signálu a RPL stále nie je blokovaný. Vo všeobecnosti koreňový uzol po prijatí správy No Request (indikácia stavu bez zlyhania signálu) čaká na zablokovanie RPL do času čakania na obnovenie. Toto je stav, kedy sa Prsteň dostane do stavu čakania. Vyskytuje sa aj počas čakacej doby pri čakaní na zablokovanie po odvolaní núteného/manuálneho prepínača.

• Nútené prepnutie

Toto je stav spustený manažmentom. Keď správca potrebuje urobiť port dole, ktorý sa zúčastňuje kruhu, táto riadiaca entita začne konať. Keď je na port vydaný objekt Forced Switch, port sa vypne a APS PDU sa šíri okolo kruhu, čo indikuje stav. Keď je na porte nastavený objekt vymazania, toto vynútené prepnutie sa zruší.

Poznámky: Toto má vyššiu prioritu pred stavom Signal Fail. Takže aj keď niektorý uzol čelí signálu zlyháva, toto ho nahradí.

• Manuálne prepínanie

Podobne ako pri vynútenom prepínači, aj pri ručnom prepínači sa spúšťa správa. Rozdiel je v tom, že má nižšiu prioritu v porovnaní s núteným prepnutím. Ak počas zvonenia dôjde k vynútenému prepnutiu alebo zlyhaniu signálu, proces ERPS túto podmienku zamietne. Vymazaný objekt správy zruší stav manuálneho prepnutia.

Časovače

V protokole ERPS sú zahrnuté štyri časovače. Posledné dva časovače sú časovače oneskorenia a používajú sa iba na koreňovom uzle.

• Časovač pozastavenia

Po uplynutí časovača Hold-off sa problém vo fyzickej vrstve oznámi riadiacemu procesu ERPS. Napríklad odloží indikáciu zlyhania signálu na jednom z kruhových portov na dobu nakonfigurovaného času pozastavenia.

• Strážny časovač

Tento časovač sa používa na zabránenie tomu, aby zastarané správy interferovali so stavovým strojom ERPS daného kruhu. Keď uzol vymaže stav zlyhania signálu, spustí sa ochranný časovač. Keď sa spustí strážny časovač, odmietne všetky APS PDU okrem správy „udalosť“. Tento časovač bráni tomu, aby sa akékoľvek latentné informácie dostali zo vzdialeného konca prstenca.

• Časovač Wait-To-Block

Ako už bolo spomenuté, v tomto koreňovom uzle sa používa časovač Wait-to-Block. Tento časovač sa používa, keď sa zvonenie zotaví z príkazu operátora (vynútené prepnutie alebo manuálne prepnutie). Keď vyprší časovač Wait-to-Block, prepojenie na ochranu zvonenia sa zablokuje.

• Časovač čakania na obnovenie

Keď kruh obnoví poruchu signálu, koreňový uzol spustí časovače čakania na obnovenie. Po uplynutí platnosti sa prepojenie na ochranu prsteňa zablokuje. Okamžite sa zablokuje, ak ide o reverzný režim prevádzky. V prípade nevratného chodu sa blokuje, keď je zadaný príkaz operátora „vyčistiť“.

Správy ERPS

Existujú rôzne typy správ ERPS

1. ZLYHANIE SIGNÁLU (SF) – Táto správa označuje zlyhanie prepojenia zvonenia.

2. BEZ ŽIADOSTI (NR) – Označuje vymazanie zlyhania v Ring Link

3. ŽIADNA ŽIADOSŤ ROOT BLOCKED (NR, RB) – Toto je prenášané koreňovým uzlom, čo znamená, že prepojenie Ring Protection Link je zablokované.

4. NÚTENÝ SPÍNAČ (FS) – Táto správa označuje, že došlo k vynútenému prepnutiu.

5. MANUÁLNY SPÍNAČ (MS) – Táto správa označuje, že došlo k manuálnemu prepnutiu.

ERPSv1 a ERPSv2

V súčasnosti sú k dispozícii ERPSv1 a ERPSv2. ITU-T vydala ERPSv1 v júni 2008 a ERPSv2 v auguste 2010. EPRSv2, plne kompatibilný s ERPSv1, poskytuje vylepšené funkcie. Tabuľka 1-2 porovnáva ERPSv1 a ERPSv2.