Kaj je Ethernet Ring Protection Switching (ERPS)?

Ethernet Ring Protection Switchingali ERPS, je trud pri ITU-T v skladu s priporočilom G.8032 za zagotavljanje zaščite pod 50 ms in preklapljanje za obnovitev Ethernet promet v a topologija obroča pri tem pa zagotovite, da na strani ne nastanejo zanke Industrijsko omrežno stikalo Prstani.

G.8032v1 podpira topologijo z enim obročem in G.8032v2 podpira topologijo več obročev/lestvice. Ethernetni obroči lahko zaradi zmanjšanega števila povezav zagotavljajo širokopodročno večtočkovno povezljivost bolj ekonomično.

Vsako vozlišče Ethernet Ring je povezano s sosednjimi vozlišči Ethernet Ring, ki sodelujejo v istem Ethernet Ringu, z uporabo dveh neodvisnih povezav. Dve sosednji ethernetni obročni vozlišči povezujeta obročno povezavo in vrata za obročno povezavo se imenujejo obročna vrata. Najmanjše število vozlišč ethernetnega obroča v ethernetnem obroču je tri.

Ring Network Protocol za Industrijsko stikalo

Na splošno se redundantne povezave uporabljajo v ethernetnem preklopnem omrežju, kot je obročno omrežje, da se zagotovi varnostna kopija povezave in poveča zanesljivost omrežja. Vendar pa lahko odvečne povezave povzročijo zanke, ki povzročijo oddajne nevihte in povzročijo nestabilnost tabele naslovov MAC. Posledično se poslabša kakovost komunikacije ali celo pride do prekinitev komunikacijskih storitev. Tabela 1-1 opisuje protokole obročnega omrežja, ki jih podpirajo naprave.

ERPS Osnovni koncept

ERPS vključuje predvsem obroč ERPS, vozlišče, vlogo vrat in status vrat

Primerek ERPS

Instanco ERPS tvorijo isti ID instance, krmilni VLAN in medsebojno povezana stikala.

Nadzorni kanal

Nadzorni kanal je prenosni VLAN protokola ERPS, paket protokola pa bo nosil ustrezen Oznaka VLAN.

RPL

RPL (Ring Protection Link) je povezava, določena z mehanizmom, ki je med stanjem mirovanja blokiran, da prepreči zanko na premoščenem obroču.

ERPS obroč

ERPS obroč je osnovna enota ERPS. Sestavljen je iz istega nadzornega VLAN-a in med seboj povezane preklopne opreme L2.

Node

Stikalo L2, dodano v obroč ERPS, se imenuje vozlišča. Vsakega vozlišča ni mogoče dodati več kot dvema vratom v istem obroču ERPS. Vozlišča so razdeljena na RPL Owner, Neighbor in Ring Node.

Pristaniška vloga

V ERPS vloge vrat vključujejo RPL Owner, Neighbor in Common:

1) RPL Lastenr: obroč ERPS ima samo ena vrata lastnika RPL, ki jih konfigurira uporabnik, in preprečuje zanke v obroču ERPS tako, da blokira vrata lastnika RPL. Vozlišče, ki ima v lasti vrata lastnika RPL, postane vozlišče lastnika RPL.

2) RPL Sosed： Obroč ERPS ima samo ena vrata RPL Neighbor, ki jih je konfiguriral uporabnik, in to morajo biti vrata

povezan z lastniškimi vrati RPL. Če je omrežje normalno, bo blokirano skupaj z vrati lastnika RPL

preprečite zanke v obroču ERPS. Vozlišče z vrati RPL Neighbor postane vozlišče RPL Neighbor.

3) Ring Node: Skupna vrata. Vrata razen lastnika RPL in sosednjih vrat so vrata vozlišča obroča. Če je

vozlišče ima samo skupna vrata, ki bodo postala vozlišče Ring.

Status vrat

V obroču ERPS je status vrat protokola ERPS razdeljen na dve vrsti.

1) Posredovanje: V stanju posredovanja vrata posredujejo uporabniški promet in sprejemajo/posredujejo pakete R-APS. Poleg tega posreduje pakete R-APS iz drugih vozlišč.

2) Blokiranje: IV stanju blokiranja vrata v statusu blokiranja ne sodelujejo pri posredovanju okvirjev in prav tako zavržejo okvirje, prejete iz priključenega segmenta omrežja. Vendar se sporočila ERPS posredujejo naprej.

Način delovanja ERPS

Besedni način vključuje povratno in nepovratno:

Revertiven: Ko povezava odpove, je povezava RPL v stanju zaščite pred sprostitvijo in povezava RPL je po obnovitvi okvarjene povezave ponovno zaščitena, da se preprečijo zanke.

Nepovratno: Ko je napaka odpravljena, vozlišče z napako ostane v okvari (brez posredovanja) in povezava RPL ostane v stanju zaščite pred sprostitvijo.

Obročna vrata ERPS

To so vrata fizičnega vmesnika ali skupine združevanja povezav vmesnika (LAG), ki jih uporablja primerek. Vsa vozlišča morajo imeti dve obročni vrati ERPS v ohišju glavnega obroča. Tradicionalno se ta pristanišča imenujejo vzhodni in zahodni obroč.

RAPS kanal VLAN (nadzor VLAN)

Sporočila R-APS se prenašajo po kanalu. V G.8032 je ta kanal implementiran z uporabo VLAN. Vsaka instanca ERP uporablja VLAN, ki temelji na oznakah, imenovan raps-channel za pošiljanje in prejemanje sporočil R-APS. Vsa vozlišča v obroču morajo uporabljati ta VLAN raps-channel in ta VLAN mora imeti obročna vrata ERP kot člane. Funkcija R-APS VLAN je nadzor obroča in vzdrževanje njegovih operativnih funkcij. R-APS VLAN ne prenaša uporabniških podatkov.

Sporočila R-APS tečejo skozi obroč za nadzor njegovega vedenja preklapljanja zaščite.

Vsako vozlišče vzdolž poti bo prejelo sporočilo R-APS na raps-channel VLAN in ga kopiralo za lokalno obdelavo.

Prav tako bo poskusil posredovati izvirno različico s hitrostjo preklapljanja L2 na svoja druga vrata obroča. Če je VLAN raps-channel na drugih vratih obroča blokiran, potem sporočilo R-APS ni posredovano drugim vozliščem.

VLAN za nadzor kanala raps je blokiran pred posredovanjem drugim vozliščem, kjer je posredovanje zaščitenih podatkovnih VLAN blokirano.

OPOMBE: Pod-obroči brez virtualnega kanala so izjema, obravnavana spodaj. V tem primeru VLAN raps-channel ni blokiran za posredovanje, čeprav so zaščiteni podatkovni VLAN blokirani.

Vozlišče, ki generira sporočila R-APS, bo vedno pošiljalo preko obeh svojih vrat obroča, ne glede na to, ali je VLAN kanala raps blokiran na njegovih vratih obroča ali ne. Podobno bodo sporočila R-APS prejeta in obdelana ne glede na to, ali je VLAN kanala raps blokiran na svojih obročnih vratih ali ne. Spodaj je oblika sporočila R-APS,

Posebne informacije (32 oktetov) so spodaj:

Zahteva/stanje (4 bita) – '1101' = FS, '1110' = dogodek, '1011' = SF, '0111' = MS, '0000' = NR, drugo = prihodnost

Stanje – RB (1bit) – Nastavite, ko je RPL blokiran (uporablja lastnik RPL v NR)

Stanje – DNF (1bit) – Nastavite, ko FDB Flush ni potreben

NodeID (6 oktetov) – naslov MAC vozlišča vira sporočila (informativno)

Rezervirano1 (4 bitov), Status Rezervirano (6 bitov), ​​Rezervirano 2 (24 oktetov)

OPOMBE: Navidezni kanal RAPS (Stikalo za samodejno zaščito obroča): V križajočem se obroču se križajoče vozlišče med, ki se uporablja za prenos paketov protokola podobroča, vendar ne pripada podobroču, imenuje navidezni kanal RAPS podobroča.

Zaščiteni podatkovni VLAN

Vsaka instanca ERP ščiti enega ali več nosilcev podatkov VLAN-i (imenovan podatkovni promet). Vsa vozlišča v obroču morajo imeti enaka zaščitena omrežja VLAN. Zaščitena omrežja VLAN morajo imeti obročna vrata ERPS kot člane.

ERPS Industrial Network Switch RPL lastnik

RPL zagotavlja blokado prometa v normalnih pogojih delovanja in s tem preprečuje zanke. RPL je sestavljen iz lastnika na eni strani in soseda na drugi strani. Lastnik je tisti, ki zagotavlja glavni nadzor za vklop zaščite. V normalnih pogojih delovanja oba konca RPL izvedeta blok. Vendar pa lastnik nenehno ustvarja sporočila R-APS No Request RPL-Blocked(NR, RB) in je odgovoren za stanja blokiranja in posredovanja RPL.

Pri normalnem delovanju RPL-Owner ustvari sporočila R-APS(NR, RB), ko ni napak. Občasno jih pošlje, vsakih 5 sekund, preko obeh vrat obroča. Ta sporočila označujejo, katera od vzhodnih ali zahodnih vrat so blokirana. Vsako vozlišče na poti prejme R-APS, pri čemer v sporočilu zabeleži ID vozlišča in referenco blokovnih vrat (BPR). To se uporablja za zaznavanje spremembe topologije.

OPOMBE: Konfiguriranje obroča G.8032 brez lastnika RPL nikoli ni priporočljivo. Medtem ko lahko protokol G.8032 deluje brez RPL-Ownerja, saj lahko druga vozlišča v obroču pošiljajo sporočila R-APS in blokirajo promet v normalnih in neuspešnih pogojih, RPL-Owner zagotavlja predvidljivost glede tega, kje se bo v normalnih pogojih pojavila blokada obroča. RPL-Owner je potreben tudi za povratne operacije.

Povratne in nepovratne operacije

G.8032 omogoča tudi povratne operacije. Ko napaka izgine in po običajno 5-minutnem čakalnem času, se obroč preklopi nazaj v običajni način delovanja. G.8032 zagotavlja tudi nepovratno delovanje, kjer, ko se napaka zmanjša, ne pride do zaščitnega preklopa nazaj v normalno stanje. V tem primeru ostanejo povezave, kjer je prišlo do okvare, blokirane, RPL pa ostane neblokiran. Na voljo je jasen ukaz, opisan spodaj, za nadzor, ali je dovoljena povratna ali nepovratna operacija.

1. REVERTIVNO V idealnem primeru je povezava med korenskim vozliščem in korenskim sosedom blokirana. V primeru izpada signala ali ukazov operaterja, kot je prisilno preklop ali ročni preklop, se povezava, kot je navedeno zgoraj, odblokira za usmerjanje prometa. Po obnovitvi bi morala biti ista povezava blokirana, da se prepreči nastanek zanke. V povratnem načinu delovanja se povezava za zaščito obroča samodejno blokira po obnovitvi neuspele povezave.

2. NEPOVRATNO V nepovratnem načinu se povezava za zaščito obroča ne blokira samodejno po obnovitvi neuspele povezave ali ukazov operaterja. Okvarjena povezava ali povezava, na kateri je bil izdan ukaz operaterja, ostane v blokiranem stanju in s tem prepreči nastanek zanke. Prednost tega tukaj je izogibanje nepotrebnemu preklapljanju med stanji. To preklapljanje bo morda zahtevalo izpiranje naučenega naslova MAC na vratih.

OPOMBE: Ko se uporabijo povratne operacije, se obroč ne bo takoj povrnil. Razveljavitev se ne začne, dokler ne poteče čas čakanja za obnovitev, kar je privzeto 5 minut.

Prisilno stikalo (FS) in ročno stikalo (MS)

Prisilno preklop (FS) je ukaz, ki lahko prisili preklop zvonjenja. Ukaz je izdan na danem vozlišču in danem vmesniku na obroču. Posledica tega je blokada, ki se uporabi na tem vmesniku, odblokiranje na nasprotnem vmesniku in sporočilo R-APS Forced Switch (FS) teče po obroču. To bo povzročilo

RPL postaja odblokiran. Vsa druga vozlišča, ki so prej imela blok, se bodo prav tako odblokirala, ko bodo prejela to sporočilo. Na poti se pojavljajo tudi izpiranja FDB.

Opombe: Ukaze Forced Switch(FS) je mogoče izdati na več lokacijah vzdolž obroča. Vendar pa lahko to povzroči, da obroč postane segmentiran. Ukaz za ročno preklop (MS) je skoraj identičen vsiljenemu ukazu za preklop (FS), le da je na obroču mogoče izdati samo en ukaz za ročno preklop (MS). Ima tudi nižjo prednost kot ukaz Forced Switch(FS), kadar ima vozlišče veliko zahtev, ki jih mora obdelati hkrati.

Če želite razveljaviti to operacijo, uporabite ukaz clear v istem vozlišču. To bo povzročilo, da bo čistilno vozlišče odblokiralo vse predhodno uporabljene bloke. Prav tako bo poslal sporočilo R-APS No Request(NR), zaradi česar bo RPL znova blokiran.

Stanje ERPS

V protokolu ERPS je pet stanj

• Stanje mirovanja

To stanje ne predstavlja izpada signala ali katerega koli administrativnega ukaza (prisilno/ročno preklop), ki prevladuje nad zvonjenjem. RPL (povezava za zaščito obroča) je blokirana (ne prenaša podatkovnega prometa, vendar pošilja/predaja PDU-je APS)

• Zaščitna država

To stanje predstavlja stanje izpada signala v obroču. Običajno je RPL odblokiran, da usmerja promet v obroču. Ko se v obroču pojavi več kot en izpad signala, obroč segmentira. Motena je pretočnost prometa.

• Čakajoče stanje

To stanje se pojavi, ko izdajatelj prekliče pogoj Signal Fail in RPL še vedno ni blokiran. Na splošno korensko vozlišče po prejemu sporočila brez zahteve (indikacija stanja brez signala ne uspe) čaka do časa čakanja na obnovitev, da blokira RPL. To je pogoj, ko prstan preide v stanje čakanja. Pojavi se tudi med čakalno dobo v čakanju na blokiranje po preklicu vsiljenega/ročnega preklopa.

• Prisilno stikalo

To je stanje, ki ga sproži upravljanje. Ko mora skrbnik onemogočiti vrata, ki sodelujejo v obroču, bo ta entiteta upravljanja stopila v akcijo. Ko je na vratih izdan objekt prisilnega preklopa, se vrata izklopijo, APS PDU pa se širi po obroču, ki označuje status. Ko je objekt za brisanje upravljanja nastavljen na vratih, je to vsiljeno stikalo preklicano.

Opombe: To ima višjo prednost pred stanjem Signal Fail. Torej, tudi ko se neko vozlišče sooči s signalom Fail, ga bo to nadomestilo.

• Ročno stikalo

Podobno kot prisilno stikalo se tudi ročno stikalo sproži z upravljanjem. Razlika je v tem, da ima nižjo prednost v primerjavi s prisilnim preklopom. Ko v obroču prevladuje prisilno preklop ali izpad signala, postopek ERPS zavrne ta pogoj. Počisti objekt upravljanja bo preklical stanje ročnega preklopa.

Števci

V protokol ERPS so vključeni štirje časovniki. Zadnja dva časovnika sta časovnika zakasnitve in se uporabljata samo na korenskem vozlišču.

• Časovnik zadrževanja

Po izteku časovnika Hold-off se težava na fizični ravni sporoči ERPS Control Process. Na primer, odloži prikaz napake signala na enem od vrat za zvonjenje za obdobje konfiguriranega časa zadrževanja.

• Guard Timer

Ta časovnik se uporablja za preprečevanje motenj zastarelih sporočil v stroju stanja ERPS tega obroča. Ko vozlišče izbriše stanje Signal Fail, se zažene varovalni časovnik. Ko se zažene varovalni časovnik, zavrne vse APS PDU razen sporočila 'dogodek'. Ta časovnik preprečuje, da bi kakršna koli skrita informacija prispela z oddaljenega konca obroča.

• Časovnik čakanja na blokiranje

Kot smo že omenili, se na tem korenskem vozlišču uporablja časovnik čakanja na blokiranje. Ta časovnik se uporablja, ko se zvonjenje obnovi po ukazu operaterja (prisilno preklop ali ročno preklop). Ko časovnik čakanja na blokiranje poteče, je povezava za zaščito zvonjenja blokirana.

• Časovnik čakanja na obnovitev

Ko obroč obnovi napako signala, korensko vozlišče zažene časovnike čakanja na obnovitev. Po poteku je povezava za zaščito obroča blokirana. Takoj se blokira, če gre za povratni način delovanja. V primeru nepovratnega se blokira, ko je podan ukaz operaterja »počisti«.

Sporočila ERPS

Različne vrste sporočil ERPS so

1. IZPAD SIGNALA (SF) – To sporočilo označuje napako povezave zvonjenja.

2. NI ZAHTEVE (NR) – To označuje odpravo napake v obročni povezavi

3. NI ZAHTEVE ROOT BLOKIRAN (NR, RB) – To prenaša korensko vozlišče, kar pomeni, da je povezava za zaščito obroča blokirana.

4. PRISILNO STIKALO (FS) – To sporočilo označuje, da je prišlo do prisilnega preklopa.

5. ROČNO STIKALO (MS) – To sporočilo pomeni, da je prišlo do ročnega preklopa.

ERPSv1 in ERPSv2

ERPSv1 in ERPSv2 sta trenutno na voljo. ITU-T je izdal ERPSv1 junija 2008 in ERPSv2 avgusta 2010. EPRSv2, popolnoma združljiv z ERPSv1, zagotavlja izboljšane funkcije. Tabela 1-2 primerja ERPSv1 in ERPSv2.