Konfiguracja połączenia typu Ring

Zagwarantowanie pewności i stabilności przesyłu danych to bardzo ważny aspekt współczesnego przemysłu zautomatyzowanego. Sieci komunikacyjne często „transportują” nie tylko dane kluczowe dla ciągłości produkcji, ale również informacje, które wpływają na bezpieczeństwo operatorów maszyn i pracowników w ich otoczeniu. W związku z tym przy projektowaniu sieci przemysłowej należy zastosować połączenia redundantne, aby zapobiec ewentualnym przerwom w komunikacji.

Redundancja w sieci

Wszelkie pętle i podwojone połączenia w sieci Ethernet są bardzo niekorzystne. Prowadzą one do zapętlenia pakietów danych, które zaczynają krążyć w sieci w nieskończoność, utrudniając płynny przesył pozostałych informacji – mówiąc kolokwialnie, sieć „zapycha się”. Niemniej jednak podwójne połączenia w automatyce są stosowane powszechnie, aby w prosty sposób można było wykorzystać zapasowe połączenie w przypadku zerwania połączenia głównego. Funkcjonalność ta została zaadaptowana w sieciach Ethernet za sprawą specjalnych protokołów, które wykorzystują pętle niechciane w sieciach komunikacyjnych jako łącza rezerwowe na wypadek awarii głównej komunikacji.

Pierwszym protokołem umożliwiającym zastosowanie redundancji w sieci Ethernet jest protokół STP, który w Polsce nazywany jest Protokołem Drzewa Rozpinającego. Nazwa ta wywodzi się bezpośrednio z funkcjonalności protokołu, który zachowuje strukturę drzewa z otwartymi gałęziami w sieci, mimo fizycznie istniejących pętli. Dzieje się tak za sprawą tego, że protokół ignoruje takie połączenia w trybie normalnej pracy, natomiast w momencie wystąpienia zerwania komunikacji na którejś z gałęzi następuje jej rozpięcie i wpięcie do komunikacji ignorowanego dotychczas połączenia redundantnego. Struktura drzewa ulega rekonfiguracji, a komunikacja zostaje przywrócona.

Z biegiem czasu protokół był rozwijany i na jego podstawie stworzono MSTP, który dodatkowo zabezpiecza wirtualne sieci lokalne, a także RSTP – zapewniający szybszy czas reakcji.

Połączenie typu Ring

Połączenie typu Ring ma jeden nadmiarowy węzeł komunikacyjny łączący pierwszy switch z ostatnim. Podczas standardowej pracy węzeł ten jest wyłączony i przygotowany do załączenia na wypadek wystąpienia przerw w komunikacji. Dzięki protokołowi RSTP połączenie to jest bardzo skutecznym narzędziem w walce z nimi. Dodatkowo jego konfiguracja jest prosta, przez co aktualnie znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle zautomatyzowanym.

Konfigurowanie połączenia typu Ring w switchach zarządzalnych Astraada Jet-Net

Pełna konfiguracja odbywa się za pośrednictwem interfejsu webowego oraz specjalnego protokołu MSR (Multiple Super Ring), który jest wyróżnikiem dla switchy zarządzalnych z serii Jet-Net.

Protokół ten umożliwia konfigurowanie i monitorowanie kilku połączeń redundantnych jednocześnie, co bezpośrednio przekłada się na podniesienie jakości zabezpieczeń sieci. Połączenie przejrzystego interfejsu z praktycznym protokołem MSR sprawia, że skonfigurowanie nawet rozbudowanej sieci połączeń redundantnych sprowadza się do kilku prostych czynności. Aby rozpocząć konfigurację, trzeba połączyć się z interfejsem webowym za pośrednictwem przeglądarki i adresu IP switcha. Fabryczny adres IP to 192.168.10.1, login: admin, hasło dostępu: admin.

Następnie należy rozwinąć segment Network Redundancy i przejść do opcji MSR Configuration.

Kolejny krok to stworzenie połączenia typu Ring przez podanie jego ID i nazwy. Na potrzeby tego przykładu zostało stworzone połączenie Ring1 – ID:1. Nazwa oraz ID pomagają w późniejszej konfiguracji i zarządzaniu wieloma ringami jednocześnie. W związku z tym należy rozwinąć opcję przy Ring ID i wybrać liczbę 1, a w polu Name wpisać nazwę Ring1.

Po wstępnym zdefiniowaniu ring pojawi się w sekcji Ring Configuration. To właśnie tam odbywa się dalsza część konfiguracji. Do dyspozycji jest kilka parametrów, które zostaną omówione w dalszej kolejności.

W kolumnie Version użytkownik definiuje rodzaj połączenia. Może to być klasyczne połączenie typu Ring – Super Ring, połączenie z bardzo szybką reakcją na wystąpienie awarii – Rapid Super Ring oraz połączenie urządzeń w łańcuch – Super Chain.

W kolumnach Device Priority oraz Path Cost można nadać odpowiedni priorytet całemu ringowi i poszczególnym jego portom, aby uporządkować przesył danych. Ring Port1 oraz Ring Port2 to fizyczne porty switcha, które tworzą połączenie typu Ring z innymi switchami. Rapid Dual Homing jest dodatkową opcją, która umożliwia zapewnienie połączenia redundantnego między dwoma zewnętrznymi połączeniami typu Ring.

Kolumna RDH Ext. ID wiąże się bezpośrednio z poprzednią, gdyż w tym miejscu definiuje się ID zewnętrznego ringu, z którym konfigurowany ring ma nawiązać połączenie RDH. Ostatnia kolumna – Ring Status – służy do aktywowania lub dezaktywowania danego ringu.

Aby stworzyć połączenia typu Ring, trzeba kliknąć w opcje pod kolumną Version i wybrać Rapid Super Ring. Następnie zdefiniować porty przyporządkowane do konfigurowanego portu, wybierając odpowiednie porty w opcjach Ring Port1 oraz Ring Port2 (w przykładzie będą to porty ٣ oraz ٤) i w kolumnie Ring Status wybrać Enable, a potem kliknąć przycisk Apply.

Konfiguracja została zakończona. Ważne, by przed wylogowaniem się z interfejsu webowego zapisać nową konfigurację switcha w jego pamięci flash (w innym przypadku przy restarcie zasilania konfiguracja zostanie utracona). Aby to zrobić, należy kliknąć na pozycję Save w głównym drzewie interfejsu, a następnie wybrać opcję Save to flash.

Operację należy analogicznie powtórzyć na drugim switchu, z którym ma zostać nawiązane połączenie. Trzeba pamiętać, że switche muszą mieć różne adresy IP, aby mogły ze sobą poprawnie współpracować. Adres IP zmienia się, rozwijając segment Basic Setting i wybierając opcję IP Configuration.

Przykładowe połączenie typu Ring będzie miało postać, jak na schemacie poniżej.

Możliwe jest dodatkowe zwiększenie nie tylko bezpieczeństwa, ale również drożności przepływu danych przez połączenie portów łączących ring. Agregacja umożliwia wykorzystanie kilku portów jednocześnie do komunikacji z jednym urządzeniem. Aby skonfigurować agregację dla portów działających w ringu, rozwijamy segment Port Configuration, następnie Port Trunking i wybieramy opcję Aggregation Configuration.

Następnie grupujemy dodatkowe porty z portami używanymi w połączeniu typu Ring. W przykładzie połączono port 3 i 5 oraz 4 i 6. Aby to zrobić, zmieniamy wartość w kolumnie Group ID na 1 przy porcie 3 oraz porcie 5, a także na wartość 2 przy porcie 4 oraz porcie 6. Od tego momentu porty będą działać wspólnie.

Przykładowe połączenie typu Ring z wykorzystaniem portów zagregowanych będzie wyglądało jak na schemacie poniżej.

Do połączenia typu Ring można wykorzystać zarówno tradycyjny przewód ethernetowy – popularnie nazywany skrętką (jak w przykładzie), a także przewód światłowodowy. Switch zarządzalny Astraada Jet-Net 4510 umożliwia wykorzystanie portów światłowodowych i ethernetowych w konfiguracji.

Proste i skuteczne zabezpieczenie

Konfiguracja połączenia typu Ring w przypadku switchy zarządzalnych, takich jak Astraada Jet-Net 4510 jest bardzo prosta. Intuicyjny interfejs webowy umożliwia sprawne skonfigurowanie połączenia i jego szybkie uruchomienie.

Samo połączenie typu Ring, szczególnie w wersji rapid, jest bardzo dobrym zabezpieczeniem sieci. Reakcja na wystąpienie przerwania w komunikacji jest wręcz natychmiastowa, dzięki czemu sieć nie odczuje problemu, a komunikacja zostanie zachowana.

Artykuł powstał w oparciu o dane dotyczące switcha Astraada Jet-Net 4510. Produkt jest dostępny w sklepie internetowym firmy ASTOR: www.astor.com.pl/sklep. 

źródło: ASTOR