21 августа 2026
Содержание:
- Функция LINKBACKUP
- Протокол RSTP
- Протоколы PRP и HSR
На объектах критической инфраструктуры (КИИ), в частности на подстанциях даже незначительные прерывания связи могут серьезно повлиять на работу энергосистемы или создать угрозу безопасности персонала. Для нивелирования таких рисков и повышения отказоустойчивости систем используется резервирование.
Функция LINKBACKUP (резервирование канала)
С помощью функции LINKBACKUP терминал БМРЗ переключает отправку пакетов с разорванного основного соединения на другой резервный канал, обеспечивая постоянно рабочую сеть. Иными словами, организовывается два канала связи — основной и резервный. По основному каналу происходит обмен пакетами данных с принимающим устройством (коммутатор), а резервный канал «слушает» сеть и не передает пакеты, а ожидает обрыва основного канала. При обрыве основного канала, осуществляется переключение на резервный канал в течении нескольких секунд. При переключении предусматривается потеря некоторого количества пакетов данных. При восстановлении основного канала, система приходит в исходное состояние. Функция применима только для топологии сети: точка-точка или звезда.
Рисунок 1 — Пример организации топологии сети «звезда» с LINKBACKUP
Интерфейс Конфигуратор-МТ для параметрирования LINKBACKUP в терминалах БМРЗ приведен на Рисунке 2. Для включения данной функции LINKBACKUP необходимо выбрать данную функцию во вкладке «Резервирование», а также назначить основной порт, по умолчанию основным назначен порт №1.
Рисунок 2 — Параметрирование LINKBACKUP в БМРЗ
Протокол RSTP
RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol) — это усовершенствованный сетевой протокол, который автоматически предотвращает образование петель в Ethernet-сетях с избыточными соединениями, обеспечивая при этом резервирование путей передачи данных. RSTP функционирует, выбирая один «корневой мост» в сети, который служит центральной точкой для всего трафика в сети. В RSTP реализован ряд механизмов, благодаря которым возможно перенаправить трафик в случае сбоя:
- Назначение роли портам. Для предотвращения петель и перенаправления сетевого трафика, каждому порту сетевого устройства назначается определенная роль, а именно «корневой порт», «назначенный порт» и «заблокированный порт».
- Определение состояния портов. Каждый порт сетевого устройства может принимать одно из трех состояний: «переадресация», «блокировка» или «отключено».
- Расчет стоимости пути. Каждому пути между сетевыми устройствами назначается значение «стоимости», которое используется для определения наиболее эффективного пути для прохождения сетевого трафика. Расчет стоимости происходит за счет отправки служебных пакетов bpdu.
Принцип действия основан на том, что в сети должно быть установлено «корневое» устройство или так называемый «корневой мост» и рассчитаны стоимости путей от него. Связь строится на выборе наименьшей стоимости пути. При выходе из строя канала с наименьшей стоимостью, прокладывается новый путь, стоимость которого ниже по сравнению с остальными. Такой поиск, иначе сходимость сети, в зависимости от количества сетевых устройств, может достигать 60 секунд и более.
Рисунок 3 — Пример организации топологии сети «кольцо» с RSTP
Интерфейс Конфигуратор-МТ для параметрирования RSTP в терминалах БМРЗ приведен на Рисунке 4.
Рисунок 4 — Параметрирование RSTP в БМРЗ
Для активации RSTP необходимо его выбрать во вкладке «Резервирование» и назначить следующие параметры:
- Bridge Priority — это приоритет при определении «корневого моста». Если в сети все устройства имеют одинаковый Bridge Priority, то алгоритм назначит «корневым мостом» то устройство, у которого меньший MAC-адрес. Необходимо исключать, чтобы терминалы были «корневым мостом» так как это приводит к уменьшению производительности сети и задержкам при передаче данных. Рекомендуемые настройки для основного коммутатора — 0, для резервного коммутатора — 4096.
- Max Age Time — это параметр определяет доступное количество «прыжков» для служебного пакета bpdu в сети. По умолчанию имеет значение 20. Это означает что, пересылая bpdu от устройства к устройству увеличивается счетчик и при достижении 20, служебный пакет будет считаться устаревшим. При настройке по умолчанию в «кольце» должно быть не более 20 сетевых устройств, включая корневой коммутатор. Иначе такая настройка гарантировано приведет к проблеме сходимости сети. Увеличивая этот показатель в настройках необходимо руководствоваться пониманием, что чем длиннее цепочка, тем дольше сходимость сети.
Протокол PRP
Стандарт МЭК 61850 устанавливает, что на высокоавтоматизированных подстанциях не должна присутствовать потеря кадров типа GOOSE и SV. Это значит, что при построении топологии связи на объекте необходимо организовать «нулевое» время переключения между каналами связи или так называемую «бесшовную связь». В проектах часто встречается требование «Обеспечить время восстановления менее 1мс». Гарантию «бесшовной» передачи данных поможет обеспечить протокол PRP, который описан стандартом МЭК 62439 часть 3.
PRP (Parallel Redundancy Protocol) — это протокол параллельного резервирования для обеспечения высокой надежности и доступности сетей Ethernet. При использовании PRP выстраивается две независимые сети с любыми топологиями, но при этом топологии LAN A и LAN B рекомендуется делать идентичными, чтобы кадры могли проходить через них за равное время. Отправитель дублирует каждый кадр, и оба кадра передаются разными путями, а получатель обрабатывает тот кадр, который пришел первым и отбрасывает второй. Таким образом возможно организовать «бесшовную» передачу данных даже при полном отказе одной из сетей. Подробное описание протокола приведено в МЭК 62439-3:2016.
В сети обычно присутствуют следующие типы устройств:
- DAN (Dual Attached Node) — это узел, который подключается к обеим сетям LAN A и LAN B, а также посылает и принимает дублированные кадры
- SAN (Single Attached Node) — это узел, который подключен только к одной сети LAN A или LAN B, а также посылает и принимает обычные кадры
- В случаях, когда необходимо осуществить подключение к PRP-сети устройство, имеющее один Ethernet интерфейс, применяется Redundancy Box, иначе RedBox.
Рисунок 5 — Пример организации сети с PRP
Для активации PRP необходимо выбрать его во вкладке «Резервирование» и назначить порты соответсвующей сети.
Рисунок 6 — Параметрирование PRP в БМРЗ
Протокол HSR
HSR (от англ. High-availability Seamless Redundancy) — это протокол резерирования кольцевого соединения. Принцип действия основан на том, что все устройства объединяются в кольцо и все пакеты, также как в PRP дублируются. Отправитель направляет оба пакета, через «кольцо» — одну копию по часовой стрелке, другую против. Получатель получает обе копии, обрабатывается только первая, а вторая удаляется. В случае обрыва одного из каналов связи, один из дублированных пакетов не приходит, то получатель принимает другой пакет.