Funktionierendes Netzwerk trotz Verbindungsunterbrechungen

Auf einer Solaranlage werden die Kollektoren konstant und kontrolliert nach der Sonne ausgerichtet, um eine ständig optimale Stromerzeugung sicherzustellen. Tagsüber wird jede Sekunde Strom produziert und somit mit der kompletten Anlage Geld verdient. Ein Ausfall des Netzwerks würde zu einer Verschlechterung und im schlimmsten Fall zu einem Stillstand der Stromproduktion führen. Deshalb ist ein robustes und zuverlässiges Netzwerk gefordert

Sollte dennoch ein Kommunikationsfehler in einem Ring auftreten, so erzeugt die Anlage weiterhin 100%ig Strom, bis die beschädigte Stelle in der Nacht oder beim nächsten geplanten Stillstand repariert oder getauscht werden kann. Gerade in dieser Zeit ist die Anlage anfällig für einen zweiten Fehler. Deshalb wird hier ein mehrfach redundantes und belastbares Netzwerk benötigt. 

Sicherer Netzwerk-Betrieb auch bei Ausfall eines Ringes
FRNT-Ring-Koppelung

Notwendigkeit
Geschäftskritische Infrastruktur- und industrielle Netzwerke müssen während des Betriebes zu 100% verfügbar sein, was durchaus eine Verfügbarkeit von 24/7 bedeuten kann. Anlagenstillstände, nicht funktionierende Kommunikationsnetzwerke und andere Ausfälle sind für Betreiber nicht akzeptabel, da diese zu enormen Kosten führt.

Wenn in einem Standard-Ringbetrieb ein einziger Fehler auftritt, ist es oft nicht möglich, eine sofortige Wartung durchzuführen. Das Wartungspersonal ist nicht verfügbar oder der Operator riskiert nicht, die Anlage wegen eines defekten Kabels anzuhalten.

Bei industriellen Protokollen wird ein Paketverlust nicht toleriert und kann innerhalb von wenigen Millisekunden zu einem Fehler führen. Zur Behebung dieser Fehler muss das System dann eventuell neu gestartet werden, was erhebliche Kosten verursacht.

Anforderungen an die Geräte
Wenn Endgeräte einen Kommunikationspartner suchen, dann wird dies oft über Broadcast-Nachrichten realisiert. Würde dieser Datenverkehr über Standard-Switche geführt, dann würde dies zu einer Verstopfung des Netzwerkes führen. Jeder dieser Switche würde diese Daten weiterleiten bis das Netzwerk überlastet ist.

FRNT, unser spezielles Protokoll für Ringanwendungen, wurde entwickelt, um diesen Broadcast-Storm zu unterbinden, damit diese Überlastungen in einem Ring-Netzwerk nicht auftreten können. Wenn ein Fehler im Ring auftritt, muss FRNT das Netzwerk schnell neu konfigurieren, um den Betrieb sicher fortsetzen zu können.

Bei sehr kritischen Netzwerken muss das System jedoch auch noch bei mehr als einem Fehler zuverlässig funktionieren. Eine Methode wäre, das Netzwerk über andere Wege zu führen. Durch diesen Aufbau werden dann dynamische Routing-Protokolle wie OSPF, RIP, BGP benötigt. Werden nun industrielle Protokolle (Bodbus, Profinet, EthernetIP) verwendet, sind diese Protokolle zu langsam, und dies würde zu einem Ausfall in Ihrem System führen.

Die Lösung
FRNT ist ein Layer-2-Ring-Protokoll, das eine gewährleistete Rekonfigurationszeit von weniger als 20ms in großen Netzwerken besitzt. Die Ring-Kopplung ermöglicht Ihnen die Verbindung von zwei Ringen, einen Sub-Ring oder eines Super-Rings mit mehreren Uplinks auf Layer-2. Bei der Kopplung ist immer ein Link aktiv, während die anderen Uplinks im Backup-Zustand jederzeit automatisch aktiviert werden können. Durch diese Backup-Funktion verhindert das System automatisch eine Bildung von Loops. Jeder Uplink kann mit einer Priorität bewertet werden, um immer den schnellsten verfügbaren Uplink zu verwenden.

Diese Kopplung wird durch Link-Überprüfungen und Echo-Antworten von den Gegenstellen ständig überwacht. Mit diesen Uplinks kann eine Leiter- oder Baum-Struktur aufgebaut werden.

Mit Hilfe von FRNT und dessen Kopplungsmechanismus ist es möglich, mehrere Ringe auf Basis der Layer-2-Technologie aufzubauen. Diese Struktur sorgt dann für eine höhere Verfügbarkeit mit schnellen Rekonfigurationszeiten, da mehrere Ausfälle gleichzeitig übergangen werden können.