Beispiel für das Blockieren von Ports in redundanten Verbindungen in einer Schleife zwischen fünf Switches: Sofern STP läuft, gehen Datenpakete, die von Switch 5 an den Root Switch geschickt werden, durch Switch 3. Wenn Switch 3 ausfällt, arrangiert STP die Verbindung neu und aktiviert die Back-up-Pfade, um Daten weiterzuleiten. Bild: Moxa

Proprietäre Ringredundanz: Niedrige Interoperabilität

Ringredundanz ist eine kosteneffiziente Lösung mit hervorragenden Wiederherstellungszeiten, die jedoch in der Interoperabilität und Erweiterungsfähigkeit begrenzt ist. Ring- und Verkettungstopologien begrenzen zwar keine Knoten-, sondern nur Linkausfälle, jedoch sind ihre Wiederherstellungszeiten kürzer als bei STP/RSTP. In den heutigen Industrial Ethernet-Netzwerken ist Ringredundanz üblich, denn sie ist kostengünstiger als Mesh und hat bessere Wiederherstellungszeiten als STP und RSTP. Es gibt viele Formen der Ringredundanz, die allesamt Redundanz mit wenigen Millisekunden Wiederherstellungszeit garantieren.

Wird beispielsweise das Turbo Ring-Protokoll des Anbieters Moxa eingesetzt, stellt sich das Netzwerk bei Ausfall eines Netzwerksegments in unter 20 Millisekungen durch Aktivierung eines Backup-Pfades im Ring wieder her. Da die redundanten Ringe jedoch proprietär sind, ist Interoperabilität ein Problempunkt. Außerdem unterstützt die Ringredundanz nur eine begrenzte Anzahl von Ringen pro Switch. Die Turbo Chain-Technologie des gleichen Anbieters entwickelt bestehende Ringtechnologien weiter: Das Verfahren verfügt über die Vorteile älterer Redundanztechnologien, ist sehr schnell selbstheilend, hochgradig erweiterbar und interoperabel mit bestehenden Netzwerken.

Turbo Chain bietet mit Wiederherstellungszeiten von unter 20 Millisekunden Redundanz auf Industrieniveau. Wenn eine Netzwerkverbindung ausfällt, aktiviert das System den blockierten Pfad und leitet die Daten unverzüglich weiter. Dazu werden mehrere Ethernet Switches in einem Liniennetz verkettet, wobei ein ‚Head‘- und ein ‚Tail‘-Switch, die beiden Switches an den äußeren Enden der Kette, zuerst konfiguriert werden. Bild: Moxa

Wiederherstellung jenseits redundanter Ringe

Das zugehörige Turbo-Chain-Protokoll ist eine Redundanztechnologie, die die Probleme der Inflexibilität von Mesh, die langsame Wiederherstellungszeit von STP/RSTP und die begrenzte Interoperabilität sowie die begrenzte Ringanzahl von Ringredundanz löst: Mit einem Verkettungsprinzip können Administratoren flexibel redundante Topologien in jedem Netzwerksegment erstellen. Das funktioniert, indem mehrere Ethernet Switches in einem Liniennetz verkettet werden, wobei ein ‚Head‘- und ein ‚Tail‘-Switch, die beiden Switches an den äußeren Enden der Kette, zuerst konfiguriert werden. Anschließend werden die verbleibenden Switches als Member-Switches konfiguriert. Dann werden die beiden Enden der Kette an ein Ethernet-Netzwerk angebunden und so das Setup abgeschlossen.

Um die für Industrieanwendungen erforderliche, schnelle Redundanz bieten zu können, wird beim Ausfall eines Segments der Kette der blockierte Pfad zwischen dem Tail-Switch und dem äußeren Netzwerk innerhalb von 20 Millisekunden wiederhergestellt. So steht das Industrial Ethernet-Netzwerk konstant zur Verfügung. Dieses Verfahren bietet Industrienetzwerken, die komplexe Redundanztechnologien erfordern Vorteile und ermöglicht hohe Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit für Industrial Ethernet-Anwendungen.

Wann immer ein Netzwerk eine Architektur mit mehreren Ringen anwendet, kann das System einge-setzt werden, um einen flexiblen, skalierbaren Aufbau, uneingeschränkte Erweiterbarkeit, schnelle Wiederherstellung bei Ausfall und einfache Installation zu erreichen. Mit der Verkettungsmethode können Netzwerkingenieure so viele redundante Verbindungen erstellen, wie Switches und Ports zur Verfügung stehen, indem sie einfach eine neue Kette am Segment des Ethernet-Netzwerks anbinden.

Erweiterung für skalierbare, redundante Netzwerke

Für die Erweiterung eines bestehenden Netzwerks muss das System nicht neu konfiguriert werden, die redundanten Netzwerke können direkt vergrößert werden. Darüber hinaus kann jedes Netzwerk angebunden werden, das eine Redundanztechnologie wie STP, RSTP oder Turbo Ring einsetzt. Da die Verbindung verschiedener Netzwerke direkt und ohne Ringkopplung erreicht wird, sinkt auch die Installationszeit. So können Anwender im Vergleich zur Ringkopplung zusätzliche Ethernet-Schnittstellen und kilometerweise Glasfaserkabel für Ringkopplungspfade sparen.