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Soluções de Comunicação para Redes Industriais   

03 Maio 2017

Redundâncias PRP e HSR

Estamos familiarizados com muitos protocolos industriais de redundância, como por exemplo HiperRing, TurboRing, S-ring, N-ring, etc. Esses protocolos tipicamente possuem um tempo de recuperação na casa de 30 a 300 ms, dependendo da configuração, número de switches envolvidos na topologia, etc.

A grande maioria das aplicações industriais estaria coberta com tais sistemas de redundância industrial. Mas e se esse tempo de 30 ms fosse muito alto para sua aplicação? Pense aplicações em energia/subestação Elétrica, onde se espera que um trip de falha se entregue em 4 ms. Nesse caso, seria necessário a utilização de outros mecanismos de redundância.

Pensando nisso, um grupo de trabalho, com a participação de várias empresas, desenvolveu o que hoje está descrito como padrão IEC 62439-3. Isso mesmo, um padrão aberto, independente de fabricante. Esse padrão definiu dois protocolos para aplicações com tempo zero de perda de comunicação. Você não entendeu errado, a redundância acontece sem perda de pacotes e sem perda de tempo.

Esses protocolos são assim chamados: Parallel Redundancy Protocol (PRP) e High availability Seamless Redundancy (HSR). Ambos possuem tempo zero de convergência, operando em princípios que outros protocolos de redundância não podem fornecer.

Basicamente, os pacotes são enviados para ambos os links e são avaliados pelos nós que os recebem. Aqui já fica claro que o nó que recebe os pacotes (pode ser um IED, um computador ou um switch) precisa ser capaz de processar essa informação, ou seja, tem que estar preparado para isso - esses dispositivos normalmente possuem um FPGA para tal função). Assim, o nó receptor aceita o primeiro frame e descarta o segundo.

Essa é a diferença principal entre os outros protocolos de redundância, que utilizam apenas o link primário e boqueiam o link secundário, a menos que uma falha no link primário ocorra. A seguir as características desses dois protocolos:

Diagrama modelo do PRP:

  • Os frames são duplicados no "Redbox" e enviados pelas duas redes (LAN A e LAN B) para os dispositivos (DAN's). O dispositivo (DAN) aceitará primeiro frame que receber e descartará o segundo.

  • PRP é tipicamente uma topologia que utiliza duas redes locais (LAN) separadas – essas redes não podem se interconectar



  • DAN - Dual Attached Node
  • SAN - Single Attached Node
  • VDAN - Virtual DAN


Diagrama modelo do HSR:

  • Os frames são enviados em ambas as portas (A e B) pelo nó transmissor ao nó receptor. O nó receptor aceitará o primeiro frame que receber e descartará o segundo.

  • HSR é tipicamente uma topologia em anel.




Como vantagem dos protocolos PRP e HSR podemos citar:

  • Tempo zero de convergência em caso de falha de um link ou nó
  • Sem ponto único de falha
  • Ideal para topologia estrela/barramento dupla (PRP)
  • Ideal para topologia de anel (HSR)