Що таке Ethernet Ring Protection Switching (ERPS)?

Ethernet Ring Protection Switchingабо ERPS, це зусилля на МСЕ-Т відповідно до G.8032 Рекомендації щодо забезпечення захисту до 50 мс та перемикання відновлення для Ethernet рух в a кільцева топологія стежачи за тим, щоб на місці не утворювалося петель Промисловий мережевий комутатор Каблучка.

G.8032v1 підтримує топологію з одним кільцем і G.8032v2 підтримує кілька кілець/сходову топологію. Кільця Ethernet можуть забезпечити глобальне багатоточкове підключення більш економічно завдяки зменшеній кількості каналів.

Кожен кільцевий вузол Ethernet підключається до сусідніх кільцевих вузлів Ethernet, які беруть участь у тому самому кільці Ethernet, за допомогою двох незалежних каналів зв’язку. Два суміжних кільцевих вузла Ethernet об’єднують кільцеве з’єднання, а порт для кільцевого з’єднання називається кільцевим портом. Мінімальна кількість кільцевих вузлів Ethernet у кільці Ethernet становить три.

Кільцевий мережевий протокол для Промисловий перемикач

Як правило, резервні канали зв’язку використовуються в комутаційній мережі Ethernet, такій як кільцева мережа, для забезпечення резервного копіювання зв’язку та підвищення надійності мережі. Однак зайві посилання можуть спричинити петлі, що призведуть до широкомовних штормів і візуалізації таблиці MAC-адрес нестабільності. В результаті погіршується якість зв'язку або навіть перериваються послуги зв'язку. Таблиця 1-1 описує кільцеві мережеві протоколи, які підтримуються пристроями.

ERPS Основна концепція

ERPS в основному включає кільце ERPS, вузол, роль порту та статус порту

Екземпляр ERPS

Екземпляр ERPS формується тим самим ідентифікатором екземпляра, контрольною VLAN і взаємопов’язаними комутаторами.

Канал управління

Канал керування – це VLAN передачі протоколу ERPS, а пакет протоколу передаватиме відповідний Тег VLAN.

RPL

RPL (Ring Protection Link) – це зв’язок, визначений механізмом, який блокується під час неактивного стану, щоб запобігти петлі на мостовому кільці.

Кільце ERPS

Кільце ERPS є базовим блоком ERPS. Він включає в себе набір тієї самої керуючої VLAN і взаємопов’язане обладнання комутатора L2.

вузол

Комутатор L2, доданий у кільце ERPS, називається вузлами. Кожен вузол не можна додати більше ніж до двох портів в одному кільці ERPS. Вузли поділяються на RPL-власник, сусід і кільцевий вузол.

Роль порту

У ERPS ролі порту включають RPL Owner, Neighbor і Common:

1) РПЛ Власнийr: кільце ERPS має лише один порт власника RPL, налаштований користувачем, і запобігає петлям у кільці ERPS, блокуючи порт власника RPL. Вузол, який володіє портом власника RPL, стає вузлом власника RPL.

2) РПЛ Сусід： Кільце ERPS має лише один порт RPL Neighbor, налаштований користувачем, і це має бути порт

підключений до порту власника RPL. Якщо мережа нормальна, вона заблокується разом із портом власника RPL

запобігання петлям у кільці ERPS. Вузол із портом RPL Neighbor стає вузлом RPL Neighbor.

3) Кільцевий вузол: Загальний порт. Порти, за винятком власника RPL і сусіднього порту, є портами кільцевого вузла. Якщо

вузол має лише загальний порт, який стане кільцевим вузлом.

Статус порту

У кільці ERPS статус порту протоколу ERPS поділяється на два типи.

1) Пересилання: У статусі переадресації порт перенаправляє трафік користувача та приймає/пересилає пакети R-APS. Крім того, він пересилає пакети R-APS з інших вузлів.

2) Блокування: ІУ стані блокування порт у статусі блокування не бере участі в пересиланні кадрів, а також відхиляє кадри, отримані від підключеного сегмента мережі. Однак повідомлення ERPS пересилаються.

Режим роботи ЕРПС

Режим Word включає реверсивний і нереверсивний:

Реверсивний: Коли зв’язок виходить з ладу, RPL-з’єднання перебуває в стані захисту від випуску, і RPL-з’єднання знову захищається після відновлення несправного з’єднання, щоб запобігти петлям.

Нереверсивний: Після усунення несправності несправний вузол залишається несправним (без пересилання), а канал RPL залишається в стані захисту від випуску.

Кільцеві порти ERPS

Це фізичні порти інтерфейсу або групи агрегації каналів інтерфейсу (LAG), які використовуються примірником. Усі вузли повинні мати два кільцеві порти ERPS у головному корпусі кільця. Традиційно їх називають портами Східного та Західного кільця.

Канал RAPS VLAN (контрольна VLAN)

Повідомлення R-APS передаються по каналу. У G.8032 цей канал реалізовано за допомогою VLAN. Кожен екземпляр ERP використовує VLAN на основі тегів під назвою raps-channel для надсилання та отримання повідомлень R-APS. Усі вузли в кільці повинні використовувати цю VLAN-канал Raps, і ця VLAN повинна мати кільцеві порти ERP як члени. Функція VLAN R-APS полягає в моніторингу кільця та підтримці його робочих функцій. R-APS VLAN не передає дані користувача.

Повідомлення R-APS проходять через кільце, щоб контролювати його поведінку захисного перемикання.

Кожен вузол уздовж шляху отримає повідомлення R-APS у VLAN raps-channel і скопіює його для локальної обробки.

Він також спробує переслати оригінальну версію зі швидкістю комутації L2 на свій інший кільцевий порт. Якщо VLAN-канал raps на іншому кільцевому порту заблоковано, повідомлення R-APS не пересилається на інші вузли.

VLAN керування каналом raps заблоковано від пересилання на інші вузли, де захищені VLAN даних заблоковано від пересилання.

ПРИМІТКА: Підкільця без віртуального каналу є винятком, розглянутим нижче. У цьому випадку пересилання VLAN raps-channel не блокується, навіть якщо захищені VLAN даних заблоковано.

Вузол, який генерує повідомлення R-APS, завжди надсилатиме через обидва свої кільцеві порти, незалежно від того, чи заблоковано Raps-канал VLAN на його кільцевих портах. Подібним чином повідомлення R-APS будуть отримані та оброблені незалежно від того, чи заблоковано канал VLAN на його кільцевих портах. Нижче наведено формат повідомлення R-APS,

Конкретна інформація (32 октети) наведена нижче:

Запит/Статус (4 біти) – «1101» = FS, «1110» = подія, «1011» = SF, «0111» = MS, «0000» = NR, інше = майбутнє

Статус – RB (1 біт) – Встановити, коли RPL заблоковано (використовується власником RPL у NR)

Статус – DNF (1 біт) – Установіть, коли FDB Flush не потрібен

NodeID (6 октетів) – MAC-адреса вузла джерела повідомлення (інформаційна)

Зарезервовано 1 (4 біти), статус зарезервовано (6 біт), зарезервовано 2 (24 октети)

ПРИМІТКА: Віртуальний канал RAPS (перемикач автоматичного захисту кільця): у кільці, що перетинається, вузол, який перетинає між собою, використовується для передачі пакетів протоколу підкільця, але не належить до підкільця, називається віртуальним каналом RAPS підкільця.

Захищені дані VLAN

Кожен екземпляр ERP захищає один або кілька носіїв даних VLAN (так званий трафік даних). Усі вузли в кільці повинні мати однакові захищені VLAN. Захищені VLAN повинні мати кільцеві порти ERPS як члени.

ERPS Industrial Network Switch RPL Власник

RPL забезпечує блокування трафіку в нормальних умовах роботи, запобігаючи таким чином петлям. РПЛ складається з Власника з одного боку та Сусіда з іншого. Саме Власник забезпечує основне керування вмиканням захисту. За нормальних робочих умов обидва кінці RPL виконують блокування. Однак Власник постійно генерує повідомлення R-APS No Request RPL-Blocked(NR, RB) і відповідає за стани блокування та пересилання RPL.

За нормальної роботи RPL-Owner генерує повідомлення R-APS(NR, RB), коли немає збоїв. Він періодично надсилає їх кожні 5 секунд через обидва кільцеві порти. Ці повідомлення вказують на те, який з його східних чи західних кільцевих портів заблоковано. Кожен вузол уздовж шляху отримує R-APS із записом ідентифікатора вузла та посилання на блоковий порт (BPR) у повідомленні. Це використовується для виявлення зміни топології.

ПРИМІТКА: ніколи не рекомендується налаштовувати кільце G.8032 без RPL-Owner. У той час як протокол G.8032 може працювати без RPL-Owner, оскільки інші вузли в кільці можуть надсилати повідомлення R-APS і блокувати трафік як у нормальних, так і в невдалих умовах, RPL-Owner забезпечує передбачуваність щодо того, де відбудеться блокування кільця. в нормальних умовах. RPL-Owner також необхідний для реверсивних операцій.

Реверсивні та нереверсивні операції

G.8032 також забезпечує реверсивні операції. Після усунення несправності та очікування, як правило, 5 хвилин, кільце повертається до нормального режиму роботи. G.8032 також забезпечує безреверсивну роботу, коли після зникнення збою захисне перемикання назад у нормальний стан не відбувається. У цьому випадку посилання, де стався збій, залишаються заблокованими, а RPL залишається розблокованим. Чітка команда, описана нижче, надається для контролю дозволеної зворотної чи неповоротної операції.

1. РЕВЕРТИВНИЙ В ідеальному випадку зв’язок між кореневим вузлом і кореневим сусідом блокується. У разі збою сигналу або таких команд оператора, як «Примусове перемикання» або «Ручне перемикання», згадане вище посилання розблоковується для керування трафіком. Після відновлення те саме посилання має бути заблоковано, щоб запобігти утворенню циклу. У реверсивному режимі роботи зв’язок захисту кільця автоматично блокується після відновлення збійного зв’язку.

2. НЕРЕВЕРТИВНИЙ У нереверсивному режимі посилання захисту кільця не блокується автоматично після відновлення несправного з’єднання або команд оператора. Збійне з’єднання або з’єднання, для якого була видана команда оператора, залишається в заблокованому стані, таким чином запобігаючи утворенню циклу. Перевагою цього тут є уникнення непотрібного перемикання між станами. Це перемикання може вимагати очищення вивченої MAC-адреси на портах.

ПРИМІТКА: коли використовуються реверсивні операції, кільце не повертається відразу. Повернення не почнеться, доки не закінчиться час відновлення, що триває 5 хвилин, за замовчуванням.

Примусове перемикання (FS) і ручне перемикання (MS)

Примусове перемикання (FS) — це команда, яка може примусово перемикатися кільцем. Команда видається на заданому вузлі та заданому інтерфейсі кільця. Це призводить до застосування блокування на цьому інтерфейсі, розблокування на протилежному інтерфейсі та повідомлення R-APS Forced Switch (FS) по кільцю. Це призведе до

RPL стає розблокованим. Будь-які інші вузли, які раніше заблокували, також розблокуються, коли отримають це повідомлення. Змивання FDB також відбувається на цьому шляху.

Примітки: команди примусового перемикання (FS) можна видавати в кількох місцях уздовж кільця. Однак це може призвести до того, що кільце стане сегментованим. Команда ручного перемикання (MS) майже ідентична команді примусового перемикання (FS), за винятком того, що на кільці можна видати лише одну команду ручного перемикання (MS). Вона також має нижчий пріоритет, ніж команда Forced Switch(FS), коли вузол має багато запитів, які потрібно обробити одночасно.

Щоб скасувати цю операцію, скористайтеся командою clear у тому самому вузлі. Це змусить вузол очищення розблокувати будь-який раніше застосований блок. Він також надішле повідомлення R-APS No Request(NR), яке призведе до повторного блокування RPL.

ЕРПС Держ

У протоколі ERPS є п'ять станів

• IDLE Стан

Цей стан означає відсутність збою сигналу чи будь-якої адміністративної команди (примусове/ручне перемикання), яка переважає над кільцем. RPL (з’єднання захисту кільця) заблоковано (не передає трафік даних, але передає/приймає PDU APS)

• Держава захисту

Цей стан представляє умову збою сигналу в кільці. Зазвичай RPL розблоковано, щоб керувати рухом у кільці. Коли в кільці трапляється більше одного збою сигналу, це сегментує кільце. Рух транспорту порушено.

• Стан очікування

Цей стан виникає, коли емітент скасовує умову збою сигналу, а RPL все ще не заблоковано. Як правило, кореневий вузол після отримання повідомлення про відсутність запиту (вказівка ​​на стан відсутності сигналу) чекає часу очікування відновлення, щоб заблокувати RPL. Це умова, коли кільце переходить у стан очікування. Це також відбувається під час періоду очікування в очікуванні блокування після скасування примусового/ручного перемикання.

• Примусовий перемикач

Це стан, ініційований керуванням. Коли адміністратору потрібно вимкнути порт, який бере участь у кільці, цей об’єкт керування починає діяти. Коли на порті видається об’єкт примусового перемикання, порт вимикається, а PDU APS поширюється по кільцю, вказуючи статус. Коли для порту встановлено об’єкт керування очищенням, це примусове перемикання скасовується.

Примітки. Цей статус має вищий пріоритет, ніж статус "Збій сигналу". Таким чином, навіть коли якийсь вузол стикається з сигналом Fail, це замінить його.

• Ручний вимикач

Подібно до примусового перемикання, ручне перемикання також запускається керуванням. Різниця полягає в тому, що він має нижчий пріоритет порівняно з Forced Switch. Коли над кільцем переважає примусове перемикання або збій сигналу, ця умова відхиляється процесом ERPS. Очистити об’єкт керування скасовує стан ручного перемикання.

Таймери

У протоколі ERPS задіяно чотири таймера. Останні два таймери є таймерами затримки і використовуються лише на кореневому вузлі.

• Таймер затримки

Після закінчення таймера затримки проблема на фізичному рівні повідомляється до процесу керування ERPS. Наприклад, він відкладає індикацію про збій сигналу на одному з кільцевих портів на період налаштованого часу очікування.

• Охоронний таймер

Цей таймер використовується для запобігання перешкоджанню застарілим повідомленням машині стану ERPS цього кільця. Коли вузол очищає свій стан Signal Fail, запускається захисний таймер. Коли захисний таймер працює, він відхиляє всі PDU APS, крім повідомлення «подія». Цей таймер запобігає надходженню будь-якої прихованої інформації з дальнього кінця кільця.

• Таймер очікування блокування

Як згадувалося раніше, таймер очікування блокування використовується на цьому кореневому вузлі. Цей таймер використовується, коли кільце відновлюється після команди оператора (примусове або ручне перемикання). Коли таймер очікування блокування закінчується, канал захисту дзвінка блокується.

• Таймер очікування відновлення

Коли кільце відновлює помилку сигналу, кореневий вузол запускає таймери очікування відновлення. Після закінчення терміну дії Ring Protection Link блокується. Він блокується одразу, якщо це реверсивний режим роботи. У разі нереверсивного, він блокується, коли дається команда оператора «очистити».

Повідомлення ERPS

Існують різні типи повідомлень ERPS

1. ПОМИЛКА СИГНАЛУ (SF) – Це повідомлення вказує на збій кільцевого зв’язку.

2. НЕМАЄ ЗАПИТУ (NR) – Це вказує на усунення збою в кільцевому з’єднанні

3. НЕМАЄ ЗАПИТІВ ROOT БЛОКУВАНО (NR, RB) – Це передається кореневим вузлом, вказуючи на те, що канал захисту кільця заблоковано.

4. ПРИМУСОВЕ ПЕРЕКЛЮЧАННЯ (FS) – Це повідомлення вказує на те, що відбулося примусове перемикання.

5. РУЧНИЙ ПЕРЕМИКАЧ (MS) – Це повідомлення вказує на те, що відбулося ручне перемикання.

ERPSv1 і ERPSv2

Наразі доступні ERPSv1 та ERPSv2. ITU-T випустив ERPSv1 у червні 2008 року, а ERPSv2 – у серпні 2010 року. EPRSv2, повністю сумісний із ERPSv1, забезпечує розширені функції. Таблиця 1-2 порівнює ERPSv1 і ERPSv2.