Prp; Einleitung - Siemens SICAM A8000 Serie Handbuch

Kommunikationsprotokolle

6.10 PRP

6.10 PRP

Einleitung

6.10.1
PRP (Parallel Redundancy Protocol) ist ein Redundanzprotokoll für Ethernet-Netzwerke, das in IEC 62439-3
spezifiziert ist. Gegenüber herkömmlichen Redundanzverfahren wie z.B. RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol,
IEEE 802.1D-2004) bietet PRP eine unterbrechungsfreie Umschaltung, die jede Ausfallzeit im Falle eines
Fehlers vermeidet und somit höchste Verfügbarkeit bietet.
Bisherige Redundanzverfahren beruhen auf Mechanismen, bei denen sich die Netzwerkkomponenten (Swit-
ches, Bridges) untereinander abstimmen und den besten Kommunikationspfad für den Normalbetrieb finden.
Bei einem Fehler, z.B. in einem Kabel, einem Lichtwellenleiter oder bei Ausfall eines Switches wird die Unter-
brechung erkannt und alternative Pfade im Netzwerk werden gefunden und durchgeschaltet. Während dieses
Umschaltvorgangs kann keine Kommunikation stattfinden. Dieser Zustand kann zwischen einigen 10 ms bis
zu ca. 1 s dauern, je nach Größe und Konfiguration des Ethernet-Netzwerkes. Eine Protokollerweiterung im
Endgerät selbst ist hier nicht erforderlich, das Protokoll ist in den Switches implementiert.
PRP verfolgt einen anderen Ansatz.
Das Redundanzverfahren wird im Endgerät selbst generiert. Das Prinzip ist einfach: Das redundante Endgerät
hat 2 Ethernet-Schnittstellen mit gleicher Adresse (DAN, Double Attached Node). Man sendet nun die gleiche
Nachricht doppelt, bei PRP ("parallel") auf 2 getrennte Netzwerke (LAN A und LAN B) und kennzeichnet beide
eindeutig mit einer Sequenznummer.
Der Empfänger nimmt die Information, die er als erstes erhält, speichert deren ID an Hand der Quelladresse
und der Sequenznummer in einem Duplikatefilter und erkennt dadurch die 2., redundante Information. Diese
redundante Information wird dann verworfen.
Wenn die 1. Nachricht ausbleibt, dann kommt die 2. Nachricht mit gleichem Inhalt über das andere Netzwerk.
Diese Redundanz vermeidet einen Umschaltvorgang des Netzwerkes und ist deswegen unterbrechungsfrei.
Das Endgerät leitet keine Nachrichten an das andere Netzwerk weiter.
Da das Verfahren in der Ethernet-Schicht realisiert ist (gleiche MAC-Adresse), ist es für alle Ethernet-Nutzda-
tenprotokolle (IEC 61850, DNP, andere TCP/IP-basierte Protokolle) transparent und nutzbar.
Topologie, Performance und Latenz können bei beiden Netzwerken unterschiedlich sein, die Latenzen dürfen
aber nur bis zu gewissen Grenzen unterschiedlich sein.
Darüber hinaus ist es möglich, eines der 2 Netzwerke für die Übertragung von nicht redundanten Nachrichten
zu nutzen. Dazu schließt man ein SAN (Single Attached Node)-Gerät an ein Netzwerk an. Dabei kann ein PRP-
Endgerät mit einem SAN-Endgerät (nicht redundant) kommunizieren. Wenn Sie ein SAN-Endgerät redundant
an ein PRP-System anschließen wollen, dann verwenden Sie eine sog. REDBOX (Redundancy Box). Diese
REDBOX stellt die PRP-Funktionalität extern als Vorschaltgerät zur Verfügung. Allerdings hat das PRP-Verfahren
auch einen Nachteil: Sie erkaufen sich die erhöhte Redundanzfunktion mit den Kosten eines doppelten Netz-
werkes (2 x Switches, Kabel).
Es gibt 2 Versionen von PRP: PRP-0 und dessen Nachfolger PRP-1. Siemens implementiert PRP-1.
Unterstützte Normen
IEC 62439-3 Edition 2.0
(2012-07)
Bei der PRP-Struktur werden sämtliche Daten zeitgleich über 2 unabhängige Netzwerke (LAN A und LAN B)
übertragen. Topologie, Performance und Latenz können bei beiden Netzwerken unterschiedlich sein, die
Latenzen dürfen jedoch nur bis zu einer gewissen Grenze differieren.
CP-8050 verwendet bei PRP den Mode "Duplicate Discard", d.h. Duplikate werden verworfen und nicht dem
TCP/IP Stack übergeben.
Beim CI-8520 Modul ist der Ethernet-Anschluss mit der niedrigeren Nummer der Anschluss für LAN A (z.B.: X1
= LAN A, X2 = LAN B).
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Beschreibung
Industrial communication networks - High availability automation networks
- Part 3: Parallel Redundancy Protocol (PRP) and High-availability Seamless
Redundancy (HSR)
SICAM A8000 Serie, CP-8050, Handbuch
DC8-025-2, Ausgabe 06.2018