43 / 86
EMBEDDED
54 • NOVEMBRE • 2014
43
HARDWARE
HSR
“HSR: informazioni di base”). In ogni caso è utile avere una
porta aggiuntiva nei nodi terminali, da utilizzare ad esempio
come porta di manutenzione o per implementare la funziona-
lità “RedBox-in-EndNode”, grazie alla quale è possibile elimi-
nare il ricorso a RedBoxes dedicati.
I blocchi adattatori modificano l’interfaccia nativa MII/GMII
dello switch HSR in un’interfaccia 1000BASE-X o SGMII. La
prima è utilizzata quando un modulo gigabit in fibra ottica è
connesso a uno slot SFP. L’interfaccia 1000BASE-X può es-
sere utilizzata anche con moduli SFP per connessioni con i
tradizionali cavi in rame, anche se le velocità di trasmissione
più basse (10 e 100 Mbps) sono supportate solo in modalità
SGMII. Poiché i moduli SFP per connessioni in rame sono
progettati per sostituire direttamente i moduli per le connes-
sioni in fibra ottica, essi devono essere controllati in maniera
separata per poter operare in modalità SGMII. Il comando
per commutare in modalità SGMII è inviato al chip per il li-
vello fisico (PHY), presente all’interno del modulo mediante
un bus I2C controllato attraverso il blocco GPIO (General
Purpose Input/Output).
Il blocco RTC (Real-Time Clock) è preposto alla misura del
periodo di clock attuale. Il periodo di clock è necessario per
implementare la funzionalità IEEE 1588 PTP. Il blocco in real
time è separato dallo switch HSR, poiché la sua implemen-
tazione potrebbe variare in modo significativo in funzione
dell’ambiente. Non va infatti dimenticato che differenti tipi
HSR è un protocollo di ridondanza per reti
Ethernet. In maniera analoga a quanto previsto
da RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol), la
ridondanza è garantita dalla presenza di collega-
menti aggiuntivi nella rete. A differenza di RSTP,
HSR non disabilità questi link aggiuntivi durante
il funzionamento. Al contrario, una rete HSR uti-
lizza tutti i link per tutto il tempo mentre i nodi
eseguono copie dei frame per utilizzare contem-
poraneamente tutti i percorsi di rete. Mentre
RSTP disabilita alcuni link selezionati per dar vita
a una rete priva di anelli, una rete HSR prevede
la presenza di anelli.
Nelle reti HSR, ai frame Ethernet è aggiun-
ta un’intestazione HSR (header). L’intestazione
contiene un numero di sequenza che, abbinato
a all’indirizzo del MAC sorgente è utilizzato per
il riconoscimento delle copie dello stesso frame.
I nodi nella rete HSR rilevano e memorizzano i
frame che hanno ricevuto e inoltrato in prece-
denza, in modo da rimuovere le copie aggiuntive
dei frame dalla rete. Si tratta di un’operazione
necessaria al fine di evitare il verificarsi di un
“loop infinito” che consuma tutta la capacità
disponibile. Poiché i link della rete non sono
disabilitati dal protocollo di ridondanza, quest’ul-
timo non richiede un tempo di ripristino in caso
di guasto. Il protocollo HSR rappresenta dunque
la scelta migliore per tutte quelle applicazioni per
le quali non è ammessa alcuna interruzione nelle
comunicazioni: avionica, distribuzione di energia
elettrica, militare sono alcuni esempi tipici.
La topologia tipica di una rete HSR è un anello, o
parecchi anelli connessi gli uni altri altri. In ogni
caso la tecnologia HSR non è limitata a questo
tipo di topologia, bensì supporta qualsiasi topo-
logia. Va comunque evidenziato il fatto che l’im-
plementazione di reti HSR di grandi dimensioni
(con centinaia di nodi) non è consigliata, poiché
tutto il traffico transita in ogni nodo di una rete
HSR, a meno che non sia limitato ad esempio
da una LAN virtuale. Esaminando lo schema di
una tipica rete HSR, si può osservare la presen-
za di RedBox (box di ridondanza) che collegano
nodi non-HSR e segmenti di rete alla rete HSR.
I QuadBox, invece, connettono gli anelli HSR gli
uni agli altri. I nodi terminali (noti anche come
DANH) sono i nodi di comunicazione per i quali
la rete è costruita. Una rete HSR supporta inol-
tre in modo nativo il collegamento a reti PRP
mediante i box di ridondanza HSR-PRP.
HSR: informazioni di base
Schema di una rete HSR