Protokoły redundancji Ethernet Ring Protection Switching G.8032
Protokoły STP potrzebują od kilku sekund do kilku minut na przywrócenie komunikacji. W wielu aplikacjach przemysłowych tak długi czas rekonfiguracji sieci jest niedopuszczalny, ponieważ utrata połączenia ze sterownikiem PLC może spowodować niewłaściwe wysterowanie wejść/wyjść. Aby zastosowanie sieci Ethernet było w takich przypadkach możliwe, kilku producentów przemysłowych przełączników do sieci Ethernet opracowało własne protokoły redundancji, w większości bazujące na tworzeniu redundantnego pierścienia.
W automatyce przemysłowej stosuje się kilka mechanizmów tworzenia redundantnych połączeń między krytycznymi węzłami sieci Ethernet. Najbardziej popularne protokoły to RSTP (802.1w) i MSTP (802.1s), używane powszechnie od 2001 r. Niestety, stosowanie protokołów STP jest obarczone wcześniej wspomnianym ryzykiem. Z pomocą przychodzą nowe rozwiązania.
Nowy standard integracji przełączników
Od kilku lat z powodzeniem stosowane są wszelkie odmiany pierścieni: Turbo Ring, Hiper Ring, Super Ring, itp. Protokoły te są bardzo niezawodne i trudno im coś zarzucić, jeśli chodzi o funkcjonalność. Wszystkie mają jednak poważną wadę – brak kompatybilności pomiędzy poszczególnymi protokołami. Ethernet cieszy się tak dużą popularnością głównie dlatego, że jest to standard otwarty. Budując sieć, można teoretycznie dowolnie łączyć ze sobą komponenty różnych dostawców. Niestety, coraz częściej dochodzi do zaprzeczenia tej szczytnej idei. Producenci wprowadzają własne modyfikacje, które uniemożliwiają łączenie różnych przełączników. Aby temu zaradzić, organizacja International Telecommunication Union opracowała standard G.8032 – Ethernet Ring Protection Switching (ERPS), który umożliwia rekonfigurację sieci w czasie poniżej 50 ms.
Szybka popularyzacja i większy wybór
Zasada działania jest bardzo podobna do istniejących już rozwiązań, więc nie jest to narzędzie szczególnie innowacyjne. Podstawową jego zaletą jest otwarty standard. Każdy dostawca zarządzalnych przełączników może go zaimplementować w swoich produktach.
Pomimo że standard ten został opracowany stosunkowo niedawno, wprowadziło go do oferty już kilku producentów komponentów do sieci przemysłowych oraz telekomunikacyjnych. Dzięki temu użytkownicy mogą wybierać wśród ofert różnych dostawców przy rozbudowie lub modyfikacji sieci. Można iść nawet o krok dalej i zintegrować sieć przemysłową z siecią informacyjną przedsiębiorstwa, ponieważ część czołowych dostawców sprzętu IT już zaimplementowało ERPS w swoich urządzeniach.
Elastyczna konfiguracja
Konfiguracja protokołu G.8032 jest bardzo prosta – wystarczy aktywować ERPS na portach, które mają tworzyć pierścień i połączyć je ze sobą. Dla użytkowników, którzy chcą mieć większą kontrolę nad tym, co dzieje się w sieci, przewidziane są dodatkowe opcje. Odbiorca może samodzielnie zdecydować, który segment sieci jest blokowany (Ring Protection Link). W tym celu jeden switch w pierścieniu oznaczany jest jako RPL Owner (właściciel), a sąsiedni switch jako RPL Neighbor (sąsiad). Od tej pory blokowany będzie segment pomiędzy tymi dwoma switchami. Dodatkowo, w celu utworzenia bardziej rozbudowanej struktury (np. przy połączeniu kilku różnych pierścieni), można zdefiniować parametr Ring ID. Z kolei zmieniając wartość parametru Revertive, można określić, czy po usunięciu awarii pierścień ma powrócić do swej pierwotnej topologii. Konfiguracja jest zatem znacznie prostsza niż w przypadku protokołów STP.
Użytkownicy, którzy chcą utworzyć jeden redundantny pierścień, muszą jedynie aktywować ERPS na portach, które mają go tworzyć. Należy tylko pamiętać, aby najpierw skonfigurować switche, a dopiero potem je połączyć. Jeśli zapętlona zostanie sieć, w której nie ma aktywnego protokołu STP/ERPS, szybko dojdzie do utraty łączności ze wszystkimi przełącznikami.
Przyszłość pod znakiem ERPS
ERPS spotkał się z bardzo dużym zainteresowaniem, szczególnie ze strony nowych producentów, ponieważ dzięki temu rozwiązaniu nie muszą oni opracowywać własnego protokołu, a jednocześnie implementując je w swoich produktach, zyskują przewagę nad firmami, które trwają przy swoich mechanizmach utrzymania ruchu w sieci.
Prawdopodobnie w ciągu kilku lat wszelkie protokoły firmowe zostaną zmarginalizowane lub znikną z rynku, tak jak to miało miejsce w przypadku dotychczasowych sieci przemysłowych, gdy Ethernet wkroczył do świata automatyki przemysłowej.
ANTAIRA TECHNOLOGIES Sp. z o.o.
ul. Czereśniowa 98, 02-456 Warszawa
tel. 22 862 88 81, fax 22 862 88 82
e-mail: info@antaira.pl
www.antaira.pl
source: Automatyka 9/2016