Réseaux avec plusieurs niveaux de tolérances de pannes

FRNT Ring coupling

Le besoin

Les réseaux d'infrastructures et les applications industrielles ont la mission critique de faire fonctionner tous les équipements connectés pendant 100% du temps requis. Parfois cela signifie 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 ou bien juste pendant un moment ou cela est critique dans une production. Arrêter une ligne de fabrication, interrompre un service dans des infrastructures, ou autre défaillance d'un système est innacceptable car cela représente des coûts importants pour l'exploitant.

Si une simple panne survient sur le réseau, il est souvent difficile ou trop tard pour intervenir immédiatement. Un ingénieur peut ne pas être disponible ou l'opérateur ne veut pas que l'on risque d'arrêter le "process" en réparant un câble endommagé.

Les "process" qui fonctionnent sur des réseaux critiques travaillent souvent avec des protocoles de communication qui ne tolère pas de pertes de paquets pendant plus de quelques millisecondes avant d'enregistrer des erreurs. Les erreurs réseaux forcent de temps en temps à de couteux arrêts machines.

Considération réseaux

Si toutes les données d'un réseau en anneau étaient dirigées vers des équipements connus, alors les capacités d'apprentissage des adresses par des switchs Ethernet basiques seraient suffisant. Malheureusement, de nombreux protocoles réseaux génèrent du traffic "broadcast" qui innonde tout le réseau pour trouver son destinataire. Si de simples switchs sont configurés en anneau, les données circulent indéfiniment sur le réseau en se répétant et créant éventuellement une surcharge réseau.

Des protocoles spécifiques tels que FRNT existent pour s'assurer que ces tempêtes "Broadcast" ne se produisent pas sur un réseau en anneau. Quand une défaillance survient, ce protocole reconfigure rapidement le réseau pour assurer la continuité du "processus".

LEs réseaux "ultra-redondants" doivent parfois tolérer plus d'un niveau de défaillance. Une méthode d'implémentation d'un réseau redondant est d'utiliser des routeurs qui apprennent les chemins entre réseaux et ajustent la topologie en fonction des défaillances. Malheureusement ces protocoles tels que OSPF, RIP et BCP ont tendances à avoir un temps de reconfiguration relativement long car ils sont conçus pour des réseaux WAN (ou distants). Les protocoles de données de l'automation (Modbus, Profinet, EthernetIP), à l'origine conçus pour des réseaux locaux, sont souvent utilisés sur ces réseaux et notifient des erreurs si les temps de reconfiguration du réseau sont trop longs.

La solution

FRNT est un protocole de gestion d'anneau réseau niveau 2, qui permet d'assurer un temps de reconfiguration inférieur à 20 ms sur des réseaux comportants de nombreux switchs (testé jusqu'à 255). Le couplage d'anneaux FRNT permet de connecter deux anneaux FRNT, un réseau principal et un sous réseau, avec plusieurs liens Ethernet niveau 2. Cette fonctionnalité de couplage d'anneaux permet de s'assurer qu'un des liens entre anneaux est toujours actif, alors que les autres liens sont dans un état "backup", permettant la redondance et évitant une connexion "rebouclée". Il est aussi possible de configurer des priorités sur les liens de "backup" afin de s'assurer que le chemin le plus rapide sera utilisé en cas de connexion par differents média ou support (ADSL, 3G, SHDSL, fibre optique...).

Le protocole de couplage d'anneaux réagit à une perte de lien comme une réponse "echo" des switchs interconnectés. Cette technologie de liens redondant peut aussi s'implémenter pour connecter des anneaux avec une topologie en arbre ou maillé.

Avec les protocoles FRNT et couplage d'anneaux FRNT, il est possible de concevoir un réseau complet constitué de plusieurs anneaux redondés entre eux sur un réseau ethernet niveau 2. Cela permet de s'assurer d'avoir des redondances réseaux avec des temps de reconfiguration rapides sur tous les liens même s'il y a plusieurs défaillances ou coupures du réseau.