Ochrona przed wyłączeniem światłowodowego obwodu i ochrona pierścienia ERPS

Zrozumienie różnic, przypadków użycia i dlaczego sieci przemysłowe potrzebują obu rozwiązań

W przemysłowych sieciach Ethernet wysoka dostępność nie jest opcjonalną funkcją, ale podstawowym wymogiem projektowym.

Niestabilność zasilania, trudne warunki środowiskowe i długotrwała, bezobsługowa eksploatacja sprawiają, że odporność sieci jest najwyższym priorytetem w sektorach takich jak energetyka, transport kolejowy, ropa i gaz, produkcja oraz inteligentne systemy transportowe (ITS).

Dwa mechanizmy ochrony są często wymieniane razem w projektach sieci przemysłowych: ochrona przed przerwą zasilania Fiber Bypass oraz ERPS (Ethernet Ring Protection Switching, ITU-T G.8032) urządzenia.

Chociaż oba mają na celu poprawę niezawodności sieci, działają na zupełnie różnych warstwach, rozwiązują różne problemy i są często błędnie rozumiane jako zamienne.

Ten artykuł wyjaśnia, co tak naprawdę robią Fiber Bypass i ERPS, czym się różnią i dlaczego prawdziwie przemysłowy projekt sieci często wymaga obu rozwiązań.

1. Co to jest ochrona przed przerwą zasilania Fiber Bypass?

Przełącznik Fiber Bypass to mechanizm na poziomie sprzętowym, zaprojektowany w celu zapewnienia ciągłości łącza optycznego, gdy urządzenie sieciowe traci zasilanie lub przestaje działać.

1.1 Problem, który rozwiązuje

W wielu wdrożeniach przemysłowych urządzenia takie jak:

• Przemysłowe przełączniki Ethernet
• Zapory ogniowe lub bramy bezpieczeństwa
• Systemy wykrywania włamań (IDS)

są instalowane w linii na łączach światłowodowych. 

W normalnych warunkach sygnały optyczne przechodzą przez transceivery optyczne urządzenia.

Jeśli jednak urządzenie:

• Traci zasilanie
• Doświadcza awarii sprzętu
• Zawiesza się lub zawiesza na poziomie procesora

ścieżka optyczna jest fizycznie przerwana, powodując całkowitą przerwę w działaniu łącza.

Fiber Bypass rozwiązuje ten konkretny scenariusz: awaria urządzenia nie powinna przerywać fizycznego łącza światłowodowego. 1.2 Jak działa Fiber Bypass

Fiber Optic Bypass działa na warstwie 0 / warstwie 1 (warstwa fizyczna), niezależnie od jakiegokolwiek oprogramowania lub protokołu.

Gdy urządzenie jest włączone:

Sygnały optyczne przechodzą normalnie przez urządzenie.

Gdy zasilanie zostanie utracone:

Mechaniczny przełącznik optyczny

lub przekaźnik (zazwyczaj pasywny)Automatycznie łączy bezpośrednio przychodzące i wychodzące pary światłowodów.Powoduje to fizyczne pętle optyczne, umożliwiając przepływ światła, nawet jeśli urządzenie jest całkowicie offline.

Kluczowe cechy:

Brak udziału procesora

Brak wymaganej konfiguracji

• Brak zależności od protokołu
• Natychmiastowa aktywacja po utracie zasilania (milisekundy)
• Fiber Bypass jest często opisywany jako „ostatnia linia zabezpieczeń sprzętowych”.
• 1.3 Kluczowe cechy Fiber Bypass

Działa na warstwie fizycznej (L0/L1)

Działa nawet wtedy, gdy urządzenie jest całkowicie wyłączone

Chroni przed awariami na poziomie urządzenia

Nie wykonuje wyboru ścieżki ani zarządzania topologią

Nie zapobiega pętlom Ethernet

2. Co to jest ERPS (Ethernet Ring Protection Switching)?

ERPS to protokół warstwy 2 zdefiniowany przez ITU-T G.8032, zaprojektowany w celu ochrony topologii pierścieni Ethernet przed awariami łączy, jednocześnie zapobiegając burzom rozgłoszeniowym.

2.1 Problem, który rozwiązuje

Pierścienie Ethernet zapewniają naturalną redundancję, ale także tworzą pętle. Bez ochrony pętle powodują:

Burze rozgłoszeniowe

Niestabilność tabeli MAC

• Zapadnięcie się sieci
• ERPS umożliwia sieciom Ethernet bezpieczne korzystanie z topologii pierścieniowych poprzez:
• Blokowanie jednego łącza w normalnych warunkach
• Szybkie przełączanie ścieżek w przypadku awarii
• 2.2 Jak działa ERPS
• W pierścieniu ERPS:

jedno łącze jest logicznie zablokowane, aby zapobiec pętlom

, c ontrol messages monitor link healthGdy zostanie wykryta awaria łącza:zablokowany port jest odblokowywany

, t raffic is redirected through the alternate pathTypowy czas konwergencji: l

ess than 50 ms, depending on implementation and ring sizeERPS opiera się na:Aktywnym sprzęcie przełączającym

Działającym procesorze i oprogramowaniu układowym

• Prawidłowej konfiguracji protokołu
• 2.3 Kluczowe cechy ERPS
• Działa na warstwie 2

Wymaga włączonych, działających urządzeń

Chroni przed awariami łączy, a nie utratą zasilania urządzenia

Zapewnia szybką rekonwergencję ścieżki

Zapobiega pętlom Ethernet i burzom rozgłoszeniowym

3. Główne różnice w skrócie

Aspekt

Ochrona przed przerwą zasilania Fiber Bypass

„ERPS może obsłużyć awarie zasilania urządzenia.”

To nieprawda. Jeśli

przełącznik światłowodowy

w pierścieniu ERPS traci zasilanie: its optical ports go darkFizyczny pierścień światłowodowy jest przerwany, 

ERPS cannot exchange control messagesW tym przypadku samo ERPS nie może przywrócić łączności, ponieważ fizyczne łącze już nie istnieje.5. Dlaczego Fiber Bypass i ERPS się uzupełniają?

Solidna konstrukcja sieci przemysłowej traktuje Fiber Bypass i ERPS jako technologie uzupełniające się, a nie konkurujące ze sobą.

Fiber Bypass zapewnia, że t

he physical fiber ring remains intact during device power loss.

ERPS zapewnia, że logical topology convergence and loop-free forwarding.

W przypadku użycia razem:Urządzenie traci zasilanie

,

fiber bypass module utrzymuje ciągłość optycznąERPS wykrywa zmianę topologii and 

traffic is rerouted correctlyTo wielowarstwowe podejście do ochrony zapewnia zarówno ciągłość fizyczną, jak i stabilność logiczną.6. Typowe przypadki użycia w przemyśle

Fiber Bypass jest niezbędny, gdy:

Urządzenia są wdrażane w linii na krytycznych ścieżkach światłowodowych

Oczekuje się niestabilności zasilania

Urządzenia zabezpieczające nie mogą stać się pojedynczymi punktami awarii

ERPS jest niezbędny, gdy:

Pierścienie Ethernet są używane do redundancji

Wymagane jest szybkie odzyskiwanie po przecięciach światłowodów

Stabilność warstwy 2 ma kluczowe znaczenie

Najlepsza praktyka:

Przemysłowy

e sieci używają Fiber Bypass do ochrony przed awariami na poziomie sprzętu i ERPS do samonaprawy na poziomie protokołu. 7. Wniosek na poziomie inżynierskimOchrona przed przerwą zasilania Fiber Bypass i ochrona pierścienia ERPS pełnią zasadniczo różne role:

Fiber Bypass chroni sieć przed martwymi urządzeniami

ERPS chroni sieć przed uszkodzonymi łączami

Jedno zapewnia przepływ światła, gdy sprzęt zawodzi; drugie zapewnia prawidłowy przepływ ruchu, gdy zmienia się topologia.

W przypadku krytycznych dla działania przemysłowych sieci Ethernet wybór między nimi nie jest decyzją projektową.

Używanie obu jest.

8. Co może zaoferować Olycom

Jako

producent OEM

Olycom dostarcza dobrej jakości rozwiązania Fiber Bypass i ERPS.Integrujemy jednostkę obejścia optycznego w zarządzalnym przełączniku LAN, aby w pełni zrealizować zadania ochrony.OM-FBS-22-SSC

Wejście 2*2B(4*SC), złącze simplex SC jednomodowe

jeśli masz jakieś dostępne projekty, jesteśmy tutaj, aby pomóc.