Soluciones PRP/HSR con ‘zero packet loss’ para subestaciones eléctricas

En la automatización de las comunicaciones en subestaciones eléctricas y plantas de energía nos encontramos en algunas aplicaciones críticas ante la necesidad de ofrecer mecanismos de redundancia ‘zero packet loss’, es decir, sin pérdida alguna de paquetes en caso de fallo o desconexión de algún elemento de la red. Este requisito no puede ser cumplido con los protocolos de redundancia típicos en redes comerciales o de telecomunicación como RSTP o ERPS o incluso en protocolos industriales propietarios como MRP, TurboRing o DRP. En todos estos casos se establece un tiempo de conmutación durante el cual los nodos de la red deben reconfigurarse para restablecer los caminos en base al punto de fallo. Por mínimo que sea este tiempo, cualquier paquete enviado durante este intervalo no puede ser entregado al nodo destino al no haberse reconfigurado la red.

En estos casos, la única solución consiste en que cualquier nodo conectado a la red envíe el paquete de forma duplicada a través de dos caminos diferentes. Si no hay fallos en la red, el nodo receptor del paquete recibirá las dos copias, tomando el primero y descartando el segundo. En caso de un fallo de red, uno de los caminos quedará cortado y el nodo receptor recibirá aún uno de los paquetes. Puesto que los nodos deben enviar dos paquetes por dos caminos diferentes, deben tener dos interfaces de red. En caso contrario, si un nodo sólo dispone de un interfaz de red debe conectarse a ambas redes redundantes a través de una RedBox que es un dispositivo con dos interfaces PRP/HSR y un interfaz único hacia el nodo.

Existen dos mecanismos o protocolos para realizar esto:

• PRP (Parallel Redundancy Protocol): donde existen dos redes paralelas totalmente independientes. Cada una de ellas puede, a su vez, tener algún tipo de redundancia en anillo con cualquiera de los protocolos antes mencionados. Cuando un nodo envía un paquete lo envía por ambas redes (con unos campos internos propios del protocolo PRP para identificación y secuenciación de los paquetes en recepción).

• HSR (HSR, or High-availability Seamless Redundancy): en este caso los nodos forman un anillo y conectan cada uno de sus dos interfaces de red a un sentido del anillo. Por tanto, los paquetes circulan por duplicado en ambos sentidos del anillo. En recepción, si no hay fallos, el nodo receptor recibe primero el paquete por el camino más corto y descarta el segundo. Como en PRP si se produce un fallo de un nodo o camino, el nodo receptor aún recibe el paquete por el sentido no cortado del anillo.

Puedes ampliar la información sobre el protocolo PRP y las soluciones que tenemos aquí.

Puedes ampliar la información sobre el protocolo HSR y las soluciones que tenemos aquí.