FPGA IP-блоки Ethernet-коммутатора с поддержкой протоколов резервирования HSR/PRP

Компания TTTech Industrial провела вебинар, посвященный протоколам резервирования Ethernet-сетей HSR (High-availability Seamless Redundancy) и PRP (Parallel Redundancy Protocol) и их применению при построении сетей по стандарту МЭК 61850 «Сети и системы связи на подстанциях».

Компания TTTech Industrial производит набор IP-блоков для реализации на FPGA Ethernet-коммутатора, поддерживающего протоколы резервирования HSR и PRP, которые являются стандартами МЭК 62439-3 и предназначены для построения распределенных систем управления высокой надежности, таких как автоматизация подстанций и управление движением. Набор называется Flexibilis Redundant Switch и является торговой маркой финской компании Flexibilis, приобретенной TTTech в 2016 году.

Оба протокола, HSR и PRP, основаны на посылке источником информации двух копий пакета двумя физически независимыми путями. В случае получения приемником обоих копий информации, вторая копия игнорируется, а при потере одной копии, вторая используется приемником. Предполагается, что оба физических пути независимы с точки зрения влияния на них одной и той же неисправности.

«Протокол параллельного резервирования» PRP (стандарт МЭК 62439-3 Clause 4) использует в качестве альтернативного физического пути вторую сеть, дублирующую первую сеть, то есть затраты на оборудование удваиваются. Протокол «Бесшовного резервирования высокой готовности» HSR (стандарт МЭК 62439-3 Clause 5) использует кольцевую топологию сети, в которой две копии пакета посылаются источником в двух противоположных направлениях кольца, то есть резервирование происходит только на уровне пакетов, а увеличение объема оборудования не происходит.

С помощью набора IP-блоков Flexibilis Redundant Switch (FRS) могут быть реализованы функциональные устройства PRP RedBox и DANP, HSR RedBox, HSR End Node, HSR-PRP RedBox и QuadBox. Набор FRS поддерживает протокол синхронизации точного времени IEEE 1588v2 PTP (Precision Time Protocol).

Реализация протоколов в базовом наборе FRS является FPGA-независимой. Поставляются готовые к применению конфигурации FRS для FPGA Intel Cyclone IV, V и V SoC. Использование других FPGA требует настройки.

Десятки компаний применяют FRS в своих промышленных сетевых устройствах, в том числе ABB, Alstom Grid, Artesyn Embedded Technologies, DRS Technologies и iS5 Communications.