V posledních letech se redundantní ethernetové technologie rychle dostaly na výsluní popularity pro svůj přínos ke zvýšení spolehlivosti sítě. Nicméně, budování nebo rozšiřování komplexní redundantní síťové infrastruktury v průmyslových aplikacích může komplikovat nedostatek potřebných technologií. Při rostoucím využití redundantních sítí a s tím spojeným nárůstem nároků, které jsou na ně kladeny, se některé starší technologie začínají jevit jako neefektivní, nebo jsou v určitých situacích úplně nepoužitelné.
Cílem tohoto článku je představit různé typy požadavků a jejich řešení pomocí stávajících redundantních síťových technologií a zároveň ukázat řešení stejných požadavků s využitím nových redundantních technologií s větší efektivitou a možností většího počtu redundantních spojů v kritických průmyslových sítích.
Požadavky na spolehlivou redundantní síť s velkou dostupností
Snadná instalace, vysoká dostupnost sítě, rychlá obnova spojení a budoucí rozšiřitelnost jsou důležitými vlastnostmi průmyslové redundantní ethernetové sítě.
Jedním z nejčastějších problémů, se kterými se u průmyslového redundantního ethernetu setkáváme, je nedostatek technologií pro vysoce dostupné sítě s větším počtem redundantních linek. Tento požadavek je často potřebný v aplikacích jako je propojení větrných elektráren, monitorování ropovodů nebo automatizace železniční sítě, které vyžadují rozsáhlé redundantní ethernetové sítě, které jsou složené z několika přípojných míst propojených přes velké vzdálenosti a vyžadují flexibilní topologii.
Často se setkáváme taky s dalšími problémy, jako je obtížná rozšiřitelnost sítě nebo pomalá obnova funkce v případě poruchy. Po zvážení kladů a záporů standardních redundantních technologií si ukážeme možností efektivního a konkrétního řešení pomocí nové technologie Turbo Chain™.
Současné redundantní síťové technologie
Mnoho existujících mechanismů může zvýšit spolehlivost sítě Ethernet. Nejběžnější z nich jsou STP, RSTP a proprietární kruhové technologie.
Spanning Tree Protocol (STP)
STP automaticky detekuje nadbytečné spoje v libovolně propojené síti a pak je schopen jeden nebo více z nich aktivovat v případě, že dojde k poruše. Tento typ redundance může být použit v libovolně zapojené a složité síti, ale jeho nevýhodou je příliš čas obnovy nepřijatelný v průmyslových aplikacích.
Obrázek 1: Spanning Tree Protocol předchází síťovým smyčkám blokováním redundantních portů
Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
RSTP má podstatně kratší čas obnovy sítě v porovnání s STP, ale přesto jsou jeho hodnoty nepřijatelné pro většinu kritických aplikací.
Proprietární kruhové redundance
Kruhové redundance jsou cenově efektivním řešením s velmi krátkými časy obnovy, ale má svá omezení ve flexibilitě topologie a rozšiřitelnosti.
Obrázek 2: Příklad kruhové redundance
Turbo Chain™: Nový systém pro automatické zotavení sítě překonávající stávající kruhové redundance
Moxa Turbo Chain™ je moderní technologie, která řeší hlavní nedostatek redundancí STP/RSTP a to pomalou dobu obnovy a zároveň taky nevýhodu proprietárních kruhových sítí spočívající v omezeních topologie.
Implementace Turbo Chain™ do ethernetových přepínačů se vzdálenou správou Moxa vytvořila podmínky pro budování kritických sítí s více redundantními spoji, rychlou obnovou funkce, flexibilní topologii, neomezenou rozšiřitelností a nízkými náklady.
Použití moderního „řetězového“ konceptu umožňuje správcům sítě tvorbu jakéhokoli typu redundantní topologie v kterémkoli síťovém segmentu. Konfigurace Turbo Chain™ je velmi snadná. Stačí mezi sebou jednoduše propojit několik ethernetových přepínačů do řetězce, krajní přepínače v řetězci nakonfigurovat jako Head a Tail a zbývající přepínače nastavit jako Member. Posledním krokem je připojení obou konců řetězce do stávající ethernetové sítě. Tím je instalace hotova!
Obrázek 3: Síť Turbo Chain™
Turbo Chain™ zajišťuje rychlou redundanci nutnou pro průmyslové aplikace. Jakmile dojde k selhání některého segmenty řetězce, okamžitě je odblokována záložní cesta (spoj mezi koncovým „Tail“ přepínačem a vnější síti). K odblokování dojde v čase kratším než 20ms. Toto rychlé zotavení zajistí, že je průmyslová ethernetová síť stále dostupná s téměř nulovými prostoji.
Výhody Turbo Chain™
Turbo Chain ™ představuje významný přínos a výhody pro průmyslové sítě vyžadující komplexní redundantní topologii a umožňuje nejvyšší stupeň spolehlivosti a dostupnosti pro sítě Ethernet. Kdykoli je topologie sítě složená z více kruhů, je Turbo Chain ™ nejvhodnějším řešením z důvodu flexibilní a škálovatelné topologie, neomezené rozšiřitelnosti, rychlého zapojení a konfigurace a v neposlední řadě taky cenové efektivity.
Budování vysoce flexibilní a škálovatelné redundantní topologie
Turbo Chain ™ vyniká extrémní všestranností v jakékoli topologii komplexní sítě. S použitím řetězců mají projektanti sítě svobodnou volbu počtu redundantních spojení, které vznikají jednoduše vložením nových řetězců Turbo Chain ™ do kteréhokoli segmentu sítě Ethernet.
Neomezená rozšiřitelnost a tvorba škálovatelných redundantních sítí
Turbo Chain™ umožňuje neomezené a rychlé rozšiřování sítě. Projektanti nemusí měnit existující strukturu sítě, ale pouze použijí Turbo Chain™ k přímému rozšíření stávající sítě. Mimo to mohou být Turbo Chain™ řetězce připojeny k sítím již používajícím jiné redundantní technologie jako jsou STP, RSTP nebo Moxa Turbo Ring™.
Spolehlivý a rychlý mechanismus pro zotavení z poruch
Turbo Chain™ poskytuje průmyslovou redundanci sítě, která je schopna tolerovat přerušení síťových segmentů. Pokud některý síťový spoj selže, aktivuje Turbo Chain™ blokovanou cestu a pokračuje v přenosu dat se super rychlou reakcí kratší než 20ms.
Cenově efektivní řešení
Turbo Chain™ zkracuje dobu nasazení a minimalizuje práci a náklady potřebné k instalaci, protože propojení různých redundantních sítí lze dosáhnout bez dříve nutných zdvojených kabelů (ring coupling). Ve srovnání s „ring coupling“ technologií přináší Turbo Chain™ nižší náklady protože je potřeba méně propojovacích kabelů, což zejména u dálkových optických spojů znamená významnou úsporu. Zároveň je k propojení potřeba méně portů na přepínačích.
Tato technologie je ideální pro aplikace, které vyžadují síťovou redundanci a zároveň mají velký rozpočet pro kabeláž. Obrázky 5, 6 a 7 demonstrují úspory vzniklé použitím Turbo Chain™.
Turbo Chain™ allows for unlimited redundant network expansions without reconfiguration, and since Turbo Chain™ is compatible with standard IEEE 802.1w/D RSTP, STP, and Turbo Ring protocols, Turbo Chain™ can be integrated into other Ethernet networks.
Turbo řetězec ™ umožňuje neomezenou redundantní rozšiřování sítě bez rekonfigurace, a protože Turbo řetězec ™ je kompatibilní se standardem IEEE 802.1w / D RSTP, STP a Turbo Ring protokoly, Turbo řetězec ™ lze integrovat do jiných sítí Ethernet.
Obrázek 4: Struktura s propojením kruhů „ring coupling“ Obrázek 5: Turbo Chain™ síť
Obrázek 6: Turbo Chain™ odstranil 10 km propojovacích kabelů a ušetřil 4 porty na přepínačích (reálná případová studie)
Turbo Chain™ umožňuje neomezené redundantní rozšiřování sítě bez nutnosti změny konfigurace a zároveň je kompatibilní se standardy IEEE 802.1w/D RSTP, STP a Turbo Ring. Turbo Chain™ lze neomezeně integrovat do jiných sítí Ethernet.
Případové studie
Výroba větrné energie
Větrné elektrárny jsou složeny z mnoha větrníků roztroušených po rozlehlé oblasti. Redundantní síť Ethernet je ideální řešení pro komunikaci s jednotlivými větrníky. Konvenční kruhové technologie jsou však pro propojení všech uzlů nákladné a nepohodlné. Nejvhodnějším řešením je Turbo Chain™, protože splňuje všechny požadavky aplikace: spolehlivé automatické zotavení sítě (čas obnovy < 20ms), nízké náklady na instalaci, vysoká škálovatelnost a rozšiřitelnost výhodná při dobudování a připojování nových větrníků v budoucnosti.
Obrázek 7: Systém větrné elektrárny používající Moxa Turbo Chain™ pro síť připravenou na budoucí rozšíření
Železniční doprava
Systémy v železniční dopravě využívají centralizované redundantní monitorovací systémy pro připojení jednotlivých komunikačních stanic pracujících v reálném čase a zajišťujících bezpečnost dopravy. Moxa Turbo Chain™ umožňuje těmto systémům rychle a snadno rozšířit síť, kdykoli je to potřeba. Namísto vytváření nových kruhových sítí nebo změny konfigurace stávající sítě mohou administrátoři jednoduše ke stávající síti připojit nové řetězcové segmenty. Bez ohledu na to, zda stávající sítě používají redundanci STP, RSTP nebo Turbo Ring, může s nimi spolehlivě řetězec Turbo Chain™ spolupracovat.
Obrázek 8: Železniční systém používající Moxa Turbo Chain™ pro rozšíření stávající sítě
Shrnutí
Průmyslové aplikace vyžadují spolehlivé redundantní síťové systémy pro zajištění nepřetržitého provozu sítě. Vzhledem k tomu, že složitost topologie průmyslových sítí stále roste, je nasazování redundantních technologií s velkou flexibilitou a škálovatelností nutností.
Redundantní technologie Moxa Turbo Chain™, která je podporována všemi průmyslovými ethernetovými přepínači Moxa se vzdálenou správou, je řešení pro sítě s nejvyššími nároky na dostupnost a zároveň vysoce přizpůsobitelné požadavkům. Mezi výhody redundantní technologie Turbo Chain™ patří:
- Rozšířitelná struktura bez nároků na změnu konfigurace stávající sítě.
- Spolupráce s různými redundantními sítěmi, jako jsou STP, RSTP nebo Moxa Turbo Ring™.
- Rychlé zotavení sítě v případě poruchy (čas obnovy funkce < 20ms) pro spolehlivé sítě s nepřetržitou dostupností
- Cenově efektivní struktura v porovnání s propojováním kruhů
|
