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HSR & PRP: Redundant Layer 2 networks

Five Minute Facts About Packet Timing

By Doug Arnold

Se state esaminando le tecnologie di rete per le sottostazioni elettriche o l'automazione industriale, potrebbe capitarvi di avere a che fare con HSR e / o PRP. Per questo motivo eccovi una spiegazione semplificata. Innanzitutto, sia HSR che PRP sono protocolli di rete, con l'idea di inviare frame ridondanti in modo da garantire che le informazioni vengano consegnate in modo rapido, anche se un elemento all'interno della rete (switch o cavo) dovesse fallire.

HSR: High -availability Seamless Redundancy Protocol

L'idea è di inviare frame identici, tranne che per il campo "path" nell'intestazione HSR, in entrambe le direzioni attorno ad un loop. Ciò garantisce che una copia del messaggio arriverà a destinazione, anche se il loop è rotto. Vedi Figura 1 di seguito.

Figura 1: la rete HSR mostra la connessione del dispositivo Non-HSR tramite dispositivi RedBox. Il destinatario delle copie di frame HSR ridondanti, passa la prima copia del messaggio e scarta la seconda.

Ovviamente, un loop Ethernet è anche in grado di tollerare errori utilizzando Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP). In questo caso, un link sul loop viene bloccato per impedire la circolazione dei frame, ma può essere sbloccato se il loop è interrotto altrove. Tuttavia, RSTP può impiegare 30 secondi o più per adattarsi e non risulta abbastanza rapido per alcune applicazioni. Al contrario, HSR è istantaneo nel recuperare da un collegamento interrotto.

I nodi HSR possono avere più di due porte. I frame che entrano in una porta vengono replicati su tutte le altre, quindi è possibile creare una ridondanza ancor più solida della doppia ridondanza.

PRP: Parallel Redundancy Protocol

L'idea è l'invio di due copie di ciascun frame su due percorsi hardware ridondanti. Questo è illustrato nella Figura 2, che mostra due Grandmaster Clock PRP che inviano informazioni di tempo a due dispositivi PTP Slave.

Figura 2: PTP su una rete PRP. Uno degli slave PTP non è ridondato.

Si noti che uno degli slave PTP è connesso solo a una delle reti e quindi non è ridondante. Ciò è consentito nel mondo PRP per dispositivi che non sono in grado di gestire il PRP. L'header PRP è in realtà un trailer aggiunto in coda al frame che viene ignorato da dispositivi che non sono in grado di gestirlo.

PRP + HSR

Le reti HSR e PRP possono anche essere unite come mostrato nella Figura 3.

Figura 3: rete HSR e PRP combinata.

L'IEC ha incluso una mappatura per PTP su HSR e PTP nel profilo Power Utility, IEC 61850-9-3. Tali reti sono state testate presso ISPCS Plugfest negli ultimi anni. La Figura 4 mostra i partecipanti che hanno testato PTP su HSR e PTP su PRP a Pechino al ISPCS 2016 Plugfest. La Figura 5 mostra lo schema di rete dei test HSR-PRP all'ISPCS 2017 Plugfest di Stoccolma.

Figura 4: Partecipanti all'ISPCS Plugfest 2016 che eseguono test HSR e PRP

Figura 5: Schema di rete dei test HSP-PRP al Plugfest ISPCS 2017

Se avete domande su HSR e PRP non esitate a contattarci. Il nostro staff vi risponderà il prima possibile.

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