¿Qué es un Device-Level Ring (DLR)?

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Redundancia integrada en los dispositivos

La idea que distingue al DLR es que el anillo está hecho de los propios dispositivos de campo en lugar de switches de infraestructura separados. Muchos dispositivos EtherNet/IP, desde bloques de E/S hasta variadores, incluyen un pequeño switch embebido con dos puertos Ethernet, así que un dispositivo puede encadenarse conectando un puerto a su vecino aguas arriba y el otro a su vecino aguas abajo. Cuando esas cadenas se cierran en un bucle, los dispositivos forman un anillo, y DLR es el protocolo que hace seguro y redundante ese anillo sin requerir ningún switch administrado externo para construirlo.

Como con cualquier anillo, un bucle no administrado inundaría la red, así que DLR designa un dispositivo como supervisor de anillo, y ese supervisor previene el bucle al no reenviar el tráfico ordinario a través del anillo por uno de sus puertos en condiciones normales. Los demás dispositivos son nodos de anillo que pasan el tráfico a través de sus switches embebidos. Este arreglo mantiene simple el cableado, un solo anillo enhebrado a través de los dispositivos, mientras da a la red una ruta redundante que se activa en el instante en que el anillo se rompe.

Como la redundancia vive en los dispositivos, DLR es económico para máquinas y patines EtherNet/IP donde los dispositivos ya tienen switches de dos puertos. No hace falta comprar y montar switches de anillo separados; el anillo es inherente a cómo se cablean los dispositivos. Esa cualidad nativa es por lo que DLR se asocia tan de cerca específicamente con EtherNet/IP, y por lo que un integrador que trabaja en una instalación EtherNet/IP probablemente encontrará DLR en lugar de los esquemas de anillo nativos de otras familias de protocolo.

El supervisor de anillo y las tramas beacon

El supervisor de anillo hace dos trabajos a la vez: mantiene el anillo libre de bucles y verifica constantemente que el anillo esté intacto. Para verificar la integridad emite tramas beacon desde ambos de sus puertos de anillo a una tasa rápida, y en condiciones normales esos beacons viajan alrededor del anillo sano y son vistos por el supervisor y los nodos de anillo. La alta frecuencia de los beacons es deliberada: como se envían tan seguido, la pérdida de ellos se nota casi de inmediato, que es la clave del tiempo de reacción muy rápido del DLR.

Cuando un cable se corta o un dispositivo del anillo falla, los beacons ya no pueden completar su ruta, y el supervisor detecta el corte por su ausencia. Responde desbloqueando el puerto que había estado manteniendo cerrado, lo que convierte la mitad en reserva del anillo en una ruta activa y restaura la conectividad entre todos los dispositivos sobrevivientes. Los nodos de anillo a cada lado del corte también vacían y reaprenden su reenvío según se necesite, así que el tráfico rápidamente encuentra su camino alrededor de la falla. Toda la secuencia, del corte al anillo restaurado, típicamente se completa en bastante menos de 3 milisegundos para un anillo de tamaño moderado.

Esa recuperación de sub-milisegundo a pocos milisegundos es dramáticamente más rápida que una reconvergencia de spanning tree general y más rápida que un anillo MRP típico, y es lo bastante rápida como para que la mayoría de las conexiones EtherNet/IP puedan mantenerse vivas a través de un solo corte de anillo sin que el controlador pierda su E/S. El mecanismo de beacon es lo que compra esta velocidad: al vigilar la desaparición de tramas muy frecuentes en lugar de esperar temporizadores medidos en décimas de segundo, DLR puede reaccionar a una falla casi tan pronto como ocurre. El supervisor también reporta el estado del anillo, así que la falla no solo sana en silencio sino que es visible para el mantenimiento.

DLR, no spanning tree, para el monitoreo de EtherNet/IP

Un integrador que llega a una red EtherNet/IP necesita reconocer cuál esquema de redundancia está en juego, porque la respuesta da forma tanto al comportamiento de la red como a lo que la capa de monitoreo debe vigilar. En EtherNet/IP la respuesta nativa es DLR, y es importante entender que DLR no es spanning tree ni MRP. Spanning tree, incluyendo su variante rápida, es un protocolo general de prevención de bucles de Ethernet cuya recuperación es mucho más lenta y que se usa en columnas vertebrales de TI de planta en lugar de en anillos de control rápidos. MRP es el estándar de anillo nativo del mundo de Profinet. DLR es el esquema definido por ODVA hecho a propósito para los anillos de dispositivos EtherNet/IP.

La distinción afecta al diagnóstico. Un supervisor de anillo DLR mantiene información sobre el estado del anillo, incluyendo si está intacto o con falla y dónde ha ocurrido un corte, y esta información está disponible a través del modelo de objetos de EtherNet/IP. Eso significa que un sistema de monitoreo que habla EtherNet/IP puede leer la salud del anillo directamente, presentando si el anillo está entero, si está corriendo actualmente sobre su ruta redundante, y detalles que ayudan a ubicar una falla. Esto es más rico y específico que lo que una red spanning tree típicamente expone sobre su propia topología.

Para un proyecto de SCADA en la nube o monitoreo remoto la conclusión práctica es tratar el anillo DLR como un activo monitoreado por derecho propio. Como el supervisor expone el estado del anillo como datos de EtherNet/IP, un colector de borde puede leerlo y reenviarlo hacia arriba, de modo que la condición del anillo se vuelve un conjunto de tags que pueden tenderse en tendencias y alarmarse junto a los datos de proceso. Un anillo que ha conmutado en silencio a su ruta de respaldo aún funciona pero ha gastado su redundancia, y sacar a la superficie ese estado ante operaciones significa que una sola falla de cable se arregla antes de que una segunda derribe la red. Reconocer que DLR es el esquema en uso es el primer paso para monitorearlo de forma adecuada.

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