In industriellen Ethernet Netzen kann bereits eine unterbrochene Verbindung dazu führen, dass Steuerungen, I/O Systeme, Kameras oder andere Netzwerkgeräte nicht mehr erreichbar sind. Eine Ringtopologie schafft einen zweiten Übertragungsweg. Damit dabei keine Netzwerkschleife entsteht, wird im Normalbetrieb ein Pfad blockiert und bei einer Störung freigegeben.
CTC Union bietet dafür u-Ring als Redundanzverfahren für unterstützte Managed Ethernet Switches. Mit u-Chain und Sub Ring stehen zusätzlich Varianten für komplexere Netzstrukturen zur Verfügung.
Wie u-Ring funktioniert
Bei u-Ring bilden die beteiligten Switches einen geschlossenen Ring. Ein Switch übernimmt die Master Rolle und hält im Normalbetrieb einen Ringport für die Datenübertragung gesperrt. Der Ring bleibt damit logisch schleifenfrei.
Wird eine aktive Verbindung unterbrochen, aktiviert u-Ring den zuvor blockierten Weg. Die Kommunikation kann über die verbleibende Ringseite fortgesetzt werden.
u-Ring schützt damit gegen den Ausfall einer Verbindung innerhalb der vorgesehenen Topologie. Andere Fehlerquellen wie ein ausgefallener Switch, eine gemeinsame Stromversorgung oder gemeinsam geführte Kabelwege müssen separat berücksichtigt werden.
u-Ring, u-Chain und Sub Ring
CTC Union unterscheidet drei grundlegende Konfigurationen:
| Variante | Aufbau | Einsatz |
|---|---|---|
| u-Ring | Geschlossener Ring | Redundantes Netz aus kompatiblen Switches |
| u-Chain | Offene Kette mit Anbindung an ein weiteres redundantes Netz | Verbindung mit vorhandenen STP oder RSTP Strukturen |
| Sub Ring | Zusätzlicher Ring | Erweiterung eines u-Ring oder u-Chain Netzes |
u-Chain ist relevant, wenn ein CTC Union Netz an eine vorhandene redundante Infrastruktur angebunden werden soll. Die Geräte im externen Netz nehmen dabei nicht direkt am proprietären u-Ring Verfahren teil. Die Funktion an dieser Schnittstelle muss mit den eingesetzten Geräten und Firmwareständen geprüft werden.
Sub Ring ermöglicht zusätzliche redundante Netzsegmente innerhalb einer größeren u-Ring oder u-Chain Struktur.
Recovery Zeit ist geräteabhängig
CTC Union unterstützt u-Ring auf verschiedenen aktuellen Managed Switches. Die angegebene Recovery Zeit unterscheidet sich je nach Produktfamilie.
Beim CTC Union IGS-1604XSM gibt der Hersteller eine Recovery Zeit von weniger als 10 ms bei bis zu 250 Geräten an. Andere Baureihen können abweichende Werte aufweisen. Für die Planung ist deshalb immer die technische Spezifikation des konkret vorgesehenen Switches maßgeblich.
Auch eine kurze Recovery Zeit bedeutet nicht automatisch, dass die angeschlossene Anwendung ohne Unterbrechung weiterarbeitet. Entscheidend ist, wie Steuerungen und andere Systeme auf den tatsächlichen Paketverlust während der Umschaltung reagieren.
Redundanz richtig planen
Ein Ringprotokoll allein macht ein Netzwerk nicht vollständig ausfallsicher. Beide Ringseiten sollten nicht über dieselbe Kabeltrasse geführt werden, wenn ein einzelner Schaden beide Verbindungen gleichzeitig unterbrechen könnte. Auch Stromversorgung, Switches, SFP Module und weitere gemeinsame Komponenten müssen in die Planung einbezogen werden.
Ebenso wichtig ist die Überwachung des Ringstatus. Nach einer Umschaltung kann die Kommunikation weiterlaufen, obwohl bis zur Reparatur der ausgefallenen Verbindung keine vollständige Redundanz mehr vorhanden ist.
Funktion vor der Inbetriebnahme prüfen
Vor der Abnahme sollte festgelegt werden, welche Kommunikationsunterbrechung für die Anwendung zulässig ist.
Ein definierter Verbindungsfehler sollte anschließend unter realistischen Betriebsbedingungen getestet werden. Dabei sind sowohl der Datenverkehr zwischen den Endpunkten als auch die Reaktion der angeschlossenen Anwendung zu prüfen.
Bei u-Chain muss zusätzlich sichergestellt werden, dass das angebundene STP oder RSTP Netz korrekt auf die Topologieänderung reagiert.
Auswahl der passenden Lösung
u-Ring eignet sich für industrielle Ethernet Netze, die mit kompatiblen Managed Switches als definierte Ringstruktur aufgebaut werden. u-Chain ermöglicht die Anbindung an vorhandene redundante Netze, während Sub Ring zusätzliche Netzwerkbereiche integriert.
Für die Auswahl sind vor allem Topologie, benötigte Schnittstellen, Recovery Anforderungen, Umgebungsbedingungen und die vorgesehenen Fehlerfälle relevant.
IPC2U unterstützt bei der Auswahl geeigneter industrieller Ethernet Switches und bei der technischen Abstimmung der Netzstruktur.
