Fiber Bypass Power-Off Protection versus ERPS Ring Protection

De verschillen begrijpen, gebruiksscenario's en waarom industriële netwerken beide nodig hebben

In industriële Ethernet-netwerken is hoge beschikbaarheid geen optionele functie, maar een fundamentele ontwerpeis.

Stroominstabiliteit, ruwe omgevingen en langdurige onbewaakte werking maken netwerkweerbaarheid tot een topprioriteit in sectoren zoals energiebedrijven, railvervoer, olie & gas, productie en intelligente transportsystemen (ITS).

Twee beschermingsmechanismen worden vaak samen genoemd in industriële netwerkontwerpen: Fiber Bypass power-off protection en ERPS (Ethernet Ring Protection Switching, ITU-T G.8032) van het apparaat.

Hoewel beide tot doel hebben de netwerkbetrouwbaarheid te verbeteren, werken ze op compleet verschillende lagen, lossen ze verschillende problemen op en worden ze vaak verkeerd begrepen als uitwisselbaar.

Dit artikel legt uit wat Fiber Bypass en ERPS daadwerkelijk doen, hoe ze verschillen en waarom een echt industrieel netwerkontwerp vaak beide vereist.

1. Wat is Fiber Bypass Power-Off Protection?

Fiber Bypass Switch protection is een mechanisme op hardwareniveau dat is ontworpen om de continuïteit van de optische link te waarborgen wanneer een netwerkapparaat de stroom verliest of niet meer functioneert.

1.1 Het probleem dat het oplost

In veel industriële implementaties worden apparaten zoals:

• Industriële Ethernet-switches
• Firewalls of beveiligingsgateways
• Intrusion detection systems (IDS)

inline geïnstalleerd op glasvezelverbindingen. 

Onder normale omstandigheden passeren optische signalen de optische transceivers van het apparaat.

Als het apparaat echter:

• Stroom verliest
• Hardwarefouten ondervindt
• Crasht of vastloopt op CPU-niveau

wordt het optische pad fysiek verbroken, wat een volledige linkuitval veroorzaakt.

Fiber Bypass pakt precies dit scenario aan: een apparaatstoring mag de fysieke glasvezelverbinding niet verbreken.

1.2 Hoe Fiber Bypass werkt

Fiber Optic Bypass werkt op Laag 0 / Laag 1 (fysieke laag), onafhankelijk van software of protocol.

Wanneer het apparaat is ingeschakeld:

Optische signalen passeren normaal gesproken het apparaat.

Wanneer de stroom uitvalt:

Een mechanische optische switch of relais (meestal passief)

Verbindt automatisch de inkomende en uitgaande glasvezelparen direct.

Dit creëert een fysieke optische loop-through, waardoor licht kan passeren, zelfs als het apparaat volledig offline is.

Belangrijkste kenmerken:

• Geen CPU-betrokkenheid
• Geen configuratie vereist
• Geen protocolafhankelijkheid
• Onmiddellijke activering bij stroomuitval (milliseconden)

Fiber Bypass wordt vaak beschreven als een “hardwarebescherming in de laatste lijn.”

1.3 Belangrijkste kenmerken van Fiber Bypass

Werkt op fysieke laag (L0/L1)

Werkt zelfs als het apparaat volledig is uitgeschakeld

Beschermt tegen storingen op apparaatniveau

Voert geen padselectie of topologiebeheer uit

Voorkomt geen Ethernet-lussen

2. Wat is ERPS (Ethernet Ring Protection Switching)?

ERPS is een Laag 2-protocol gedefinieerd door ITU-T G.8032, ontworpen om Ethernet-ringtopologieën te beschermen tegen linkfouten en tegelijkertijd broadcast storms te voorkomen.

2.1 Het probleem dat het oplost

Ethernet-ringen bieden natuurlijke redundantie, maar ze creëren ook lussen. Zonder bescherming veroorzaken lussen:

• Broadcast storms
• MAC-tabelinstabiliteit
• Netwerkcrashes
• ERPS maakt het voor Ethernet-netwerken mogelijk om ringtopologieën veilig te gebruiken door:
• Eén link onder normale omstandigheden te blokkeren
• Snel van pad te wisselen wanneer een storing optreedt

2.2 Hoe ERPS werkt

In een ERPS-ring: wordt één link logisch geblokkeerd om lussen te voorkomen, controlberichten bewaken de linkstatus

Wanneer een linkfout wordt gedetecteerd: wordt de geblokkeerde poort vrijgegeven, traffic wordt omgeleid via het alternatieve pad

Typische convergentietijd: less dan 50 ms, afhankelijk van de implementatie en de ringgrootte

ERPS is afhankelijk van:

• Actieve switching hardware
• Operationele CPU en firmware
• Correcte protocolconfiguratie

2.3 Belangrijkste kenmerken van ERPS

Werkt op Laag 2

Vereist ingeschakelde, functionerende apparaten

Beschermt tegen linkfouten, niet tegen stroomuitval van apparaten

Biedt snelle padherconvergentie

Voorkomt Ethernet-lussen en broadcast storms

3. Kernverschillen in één oogopslag

4. Een kritische misvatting

Een veelvoorkomende misvatting in industriële netwerken is: “ERPS kan stroomuitval van apparaten aan.”

Dit is onjuist.

Als een glasvezelswitch in een ERPS-ring de stroom verliest: its optische poorten worden donker

De fysieke glasvezelring is verbroken, ERPS kan geen controleberichten uitwisselen

In dit geval kan ERPS alleen de connectiviteit niet herstellen omdat de fysieke link niet meer bestaat.

5. Waarom Fiber Bypass en ERPS complementair zijn?

Een robuust industrieel netwerkontwerp behandelt Fiber Bypass en ERPS als complementaire, niet concurrerende technologieën.

Fiber Bypass zorgt ervoor dat de fysieke glasvezelring intact blijft tijdens stroomuitval van apparaten.

ERPS zorgt ervoor dat logische topologieconvergentie en lusvrije forwarding.

Indien samen gebruikt:

Een apparaat verliest stroom, fiber bypass module behoudt optische continuïteit

ERPS detecteert topologieverandering en verkeer wordt correct omgeleid

Deze gelaagde beschermingsaanpak zorgt voor zowel fysieke continuïteit als logische stabiliteit.

6. Typische industriële gebruiksscenario's

Fiber Bypass is essentieel wanneer:

Apparaten inline worden geïmplementeerd op kritieke glasvezelpaden

Stroominstabiliteit wordt verwacht

Beveiligingstoepassingen geen enkele storingsbron mogen worden

ERPS is essentieel wanneer:

Ethernet-ringen worden gebruikt voor redundantie

Snelle herstel van glasvezelonderbrekingen vereist is

Laag-2-stabiliteit cruciaal is

Beste praktijk: Industrieel-grade netwerken gebruiken Fiber Bypass voor hardwarematige fail-safe bescherming en ERPS voor protocolmatige zelfherstelling.

7. Conclusie op technisch niveau

Fiber Bypass power-off protection en ERPS ring protection dienen fundamenteel verschillende rollen:

Fiber Bypass beschermt het netwerk tegen dode apparaten

ERPS beschermt het netwerk tegen verbroken links

De ene zorgt ervoor dat het licht blijft stromen wanneer de hardware faalt; de andere zorgt ervoor dat het verkeer correct stroomt wanneer de topologie verandert.

Voor missiekritieke industriële Ethernet-netwerken is de keuze tussen hen geen ontwerpbeslissing.

Beide gebruiken is.

8. Wat Olycom kan bieden

Als OEM-fabrikant levert Olycom al goede optische fiber bypass- en ERPS-oplossingen.

We integreren een optische bypass-eenheid in een beheersbare LAN-switch om de beschermingstaken volledig uit te voeren.

Neem contact met ons op als u projecten beschikbaar heeft, wij zijn er om te helpen.