Bảo vệ mất điện khi bỏ qua sợi quang so với Bảo vệ vòng ERPS

Tìm Hiểu Sự Khác Biệt, Trường Hợp Sử Dụng và Tại Sao Mạng Công Nghiệp Cần Cả Hai

Trong mạng Ethernet công nghiệp, tính khả dụng cao không phải là một tính năng tùy chọn mà là một yêu cầu thiết kế cơ bản.

Sự không ổn định của nguồn điện, môi trường khắc nghiệt và hoạt động không cần giám sát trong thời gian dài khiến khả năng phục hồi mạng trở thành ưu tiên hàng đầu trong các lĩnh vực như tiện ích điện, giao thông đường sắt, dầu khí, sản xuất và hệ thống giao thông thông minh (ITS).

Hai cơ chế bảo vệ thường được đề cập cùng nhau trong thiết kế mạng công nghiệp: Bảo vệ tắt nguồn Fiber Bypass và ERPS (Chuyển mạch bảo vệ vòng Ethernet, ITU-T G.8032) của thiết bị.

Mặc dù cả hai đều nhằm mục đích cải thiện độ tin cậy của mạng, nhưng chúng hoạt động ở các lớp hoàn toàn khác nhau, giải quyết các vấn đề khác nhau và thường bị hiểu nhầm là có thể thay thế cho nhau.

Bài viết này giải thích Fiber Bypass và ERPS thực sự làm gì, chúng khác nhau như thế nào và tại sao thiết kế mạng cấp công nghiệp thực sự thường yêu cầu cả hai.

1. Bảo vệ tắt nguồn Fiber Bypass là gì?

Công tắc Fiber Bypass là một cơ chế ở cấp phần cứng được thiết kế để đảm bảo tính liên tục của liên kết quang khi một thiết bị mạng mất điện hoặc không hoạt động.

1.1 Vấn đề nó giải quyết

Trong nhiều triển khai công nghiệp, các thiết bị như:

• Bộ chuyển mạch Ethernet công nghiệp
• Tường lửa hoặc cổng bảo mật
• Hệ thống phát hiện xâm nhập (IDS)

được cài đặt nội tuyến trên các liên kết cáp quang. 

Trong điều kiện bình thường, tín hiệu quang đi qua bộ thu phát quang của thiết bị.

Tuy nhiên, nếu thiết bị:

• Mất điện
• Gặp sự cố phần cứng
• Sự cố hoặc treo ở cấp CPU

đường dẫn quang bị hỏng về mặt vật lý, gây ra sự cố liên kết hoàn toàn.

Fiber Bypass giải quyết chính xác tình huống này: sự cố thiết bị không được làm hỏng liên kết cáp quang vật lý.

1.2 Fiber Bypass hoạt động như thế nào

Fiber Optic Bypass hoạt động ở Lớp 0 / Lớp 1 (lớp vật lý), độc lập với bất kỳ phần mềm hoặc giao thức nào.

Khi thiết bị được bật:

Tín hiệu quang đi qua thiết bị bình thường.

Khi mất điện:

Một công tắc quang cơ học hoặc rơ le (thường là thụ động)

Tự động kết nối trực tiếp các cặp cáp quang đến và đi.

Điều này tạo ra một vòng lặp quang vật lý, cho phép ánh sáng đi qua ngay cả khi thiết bị hoàn toàn ngoại tuyến.

Các đặc điểm chính:

• Không có sự tham gia của CPU
• Không cần cấu hình
• Không phụ thuộc vào giao thức
• Kích hoạt ngay lập tức khi mất điện (miligiây)

Fiber Bypass thường được mô tả là một “bảo vệ phần cứng cuối cùng.”

1.3 Các đặc điểm chính của Fiber Bypass

Hoạt động ở lớp vật lý (L0/L1)

Hoạt động ngay cả khi thiết bị đã tắt hoàn toàn

Bảo vệ chống lại các lỗi ở cấp thiết bị

Không thực hiện lựa chọn đường dẫn hoặc quản lý cấu trúc liên kết

Không ngăn chặn các vòng lặp Ethernet

2. ERPS (Chuyển mạch bảo vệ vòng Ethernet) là gì?

ERPS là một giao thức Lớp 2 được xác định bởi ITU-T G.8032, được thiết kế để bảo vệ các cấu trúc liên kết vòng Ethernet khỏi lỗi liên kết đồng thời ngăn chặn bão quảng bá.

2.1 Vấn đề nó giải quyết

Vòng Ethernet cung cấp khả năng dự phòng tự nhiên, nhưng chúng cũng tạo ra các vòng lặp. Nếu không có sự bảo vệ, các vòng lặp sẽ gây ra:

• Bão quảng bá
• Bảng MAC không ổn định
• Sụp đổ mạng
• ERPS cho phép các mạng Ethernet sử dụng các cấu trúc liên kết vòng một cách an toàn bằng cách:
• Chặn một liên kết trong điều kiện bình thường
• Chuyển đổi nhanh chóng các đường dẫn khi xảy ra lỗi

2.2 ERPS hoạt động như thế nào

Trong một vòng ERPS: một liên kết bị chặn về mặt logic để ngăn chặn các vòng lặp, các thông điệp điều khiển theo dõi tình trạng của liên kết

Khi phát hiện lỗi liên kết: cổng bị chặn được bỏ chặn, traffic được chuyển hướng qua đường dẫn thay thế

Thời gian hội tụ điển hình: less hơn 50 ms, tùy thuộc vào việc triển khai và kích thước vòng

ERPS dựa vào:

• Phần cứng chuyển mạch đang hoạt động
• CPU và chương trình cơ sở đang hoạt động
• Cấu hình giao thức chính xác

2.3 Các đặc điểm chính của ERPS

Hoạt động ở Lớp 2

Yêu cầu các thiết bị đã bật nguồn, đang hoạt động

Bảo vệ chống lại lỗi liên kết, không phải mất điện thiết bị

Cung cấp khả năng hội tụ lại đường dẫn nhanh

Ngăn chặn các vòng lặp Ethernet và bão quảng bá

3. Sự khác biệt cốt lõi trong nháy mắt

4. Một quan niệm sai lầm quan trọng

Một quan niệm sai lầm phổ biến trong mạng công nghiệp là: “ERPS có thể xử lý các lỗi nguồn của thiết bị.”

Điều này là không chính xác.

Nếu một công tắc cáp quang trong một vòng ERPS bị mất điện: icác cổng quang của nó tối đen

Vòng cáp quang vật lý bị hỏng, ERPS không thể trao đổi các thông điệp điều khiển

Trong trường hợp này, chỉ riêng ERPS không thể khôi phục kết nối vì liên kết vật lý không còn tồn tại.

5. Tại sao Fiber Bypass và ERPS lại bổ sung cho nhau?

Thiết kế mạng công nghiệp mạnh mẽ coi Fiber Bypass và ERPS là các công nghệ bổ sung, không cạnh tranh.

Fiber Bypass đảm bảo rằng tvòng cáp quang vật lý vẫn còn nguyên vẹn trong quá trình mất điện thiết bị.

ERPS đảm bảo rằng logical topology hội tụ và chuyển tiếp không có vòng lặp.

Khi được sử dụng cùng nhau:

Một thiết bị bị mất điện, mô-đun bỏ qua sợi duy trì tính liên tục quang họcERPS phát hiện thay đổi cấu trúc liên kết

 và lưu lượng được định tuyến lại chính xácCách tiếp cận bảo vệ theo lớp này đảm bảo cả tính liên tục vật lý và tính ổn định logic.

6. Các trường hợp sử dụng công nghiệp điển hình

Fiber Bypass là điều cần thiết khi:

Các thiết bị được triển khai nội tuyến trên các đường dẫn cáp quang quan trọng

Dự kiến ​​sẽ có sự không ổn định về nguồn điện

Các thiết bị bảo mật không được trở thành điểm lỗi duy nhất

ERPS là điều cần thiết khi:

Vòng Ethernet được sử dụng để dự phòng

Cần phục hồi nhanh chóng từ việc cắt cáp quang

Tính ổn định Lớp 2 là rất quan trọng

Thực hành tốt nhất:

Mạng cấp công nghiệp e sử dụng Fiber Bypass để bảo vệ an toàn ở cấp phần cứng và ERPS để tự phục hồi ở cấp giao thức.7. Kết luận cấp kỹ thuật

Bảo vệ tắt nguồn Fiber Bypass và bảo vệ vòng ERPS đóng các vai trò khác nhau về cơ bản:

Fiber Bypass bảo vệ mạng khỏi các thiết bị chết

ERPS bảo vệ mạng khỏi các liên kết bị hỏng

Một đảm bảo ánh sáng tiếp tục chảy khi phần cứng bị lỗi; cái còn lại đảm bảo lưu lượng di chuyển chính xác khi cấu trúc liên kết thay đổi.

Đối với các mạng Ethernet công nghiệp quan trọng, việc lựa chọn giữa chúng không phải là một quyết định thiết kế.

Sử dụng cả hai là.

8. Olycom có thể cung cấp những gì

Là một

nhà sản xuất OEM, Olycom đã cung cấp các giải pháp bỏ qua sợi quang và ERPS chất lượng tốt.Chúng tôi tích hợp một bộ phận bỏ qua quang học trong một bộ chuyển mạch LAN có thể quản lý để hoàn toàn thực hiện các tác vụ bảo vệ.

OM-FBS-22-SSC

liên hệ với chúng tôi nếu bạn có bất kỳ dự án nào khả dụng, chúng tôi ở đây để giúp đỡ.