Какво представлява Media Redundancy Protocol (MRP)?

Media Redundancy Protocols наблюдават мрежовите пътища, за да избегнат единични точки на отказ и да осигурят висока наличност на Ethernet мрежи. Тъй като системите за автоматизация все повече разчитат на Ethernet мрежи, необходимостта от устойчивост на грешки налага излишни мрежови структури. Естеството на излъчване на Ethernet обаче предотвратява физически вериги, което прави излишните пътища несъвместими. Протоколите за редундиране на медиите разрешават този конфликт, като логически блокират излишните пътища, като поддържат един активен, а останалите в режим на готовност. Ако активният път е неуспешен, протоколът превключва трафика към път в режим на готовност.

MRP, стандартизиран в IEC 62439-2, отговаря на изискванията на индустриалната мрежа. Той гарантира детерминирани времена за превключване – под 500 ms в най-лошия случай, обикновено много по-бързо – за пръстеновидни топологии с до 50 възела. Всеки MRP възел има два пръстенови порта; един възел действа като Media Redundancy Manager (MRM), следене на пръстена за повреди. Когато MRM открие прекъсване, той блокира неуспешния път и деблокира излишния път, като възстановява свързаността.

Как работи MRP?

Като протокол за редундиране на медии, MRP гарантира непрекъсната наличност на мрежата в случай на повреда на устройство или връзка. Той прави това чрез преобразуване на топология на физически пръстен в топология на логическа линия за мрежов трафик.

Едно мрежово устройство функционира като Media Redundancy Manager (MRM)

MRM наблюдава пръстена, като изпраща тестови кадри между своите пръстенови портове. При нормални условия на работа MRM блокира един от своите ring портове за мрежов трафик, създавайки топология на линия. Въпреки това, ако MRM не успее да получи своите тестови рамки, което показва повреда в мрежата, той ще деблокира своя блокиран преди това пръстенен порт. Това действие възстановява мрежовата свързаност през вторичния мрежов път.

MRP осигурява детерминирани времена за превключване

MRP гарантира максимални времена за превключване от 500 ms, 200 ms или едва 10 ms, в зависимост от набора от параметри. Типичните времена за превключване често са половината до една четвърт от тези стойности. Например, MRP пръстен, конфигуриран за 200 ms максимално време за превключване, обикновено ще превключи за 50 до 60 ms. Този детерминизъм осигурява предвидимата мрежова наличност и производителност, необходими за индустриални среди.

MRP е оптимизиран за пръстеновидни топологии

Докато Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) може да се използва и с пръстеновидни топологии, той не е предназначен основно за тях. MRP е оптимизиран за пръстени с до 50 устройства. Той избягва проблеми като непредвидими условия на състезание, които могат да възникнат с RSTP. За мрежови устройства, които поддържат и двата протокола, MRP обикновено осигурява по-бързо и по-детерминистично превключване.

Основни предимства от използването на MRP

Бързо време за възстановяване

MRP осигурява време за възстановяване от 10 ms или по-малко в случай на единична повреда, което позволява непрекъсната мрежова свързаност. Протоколът постига това чрез непрекъснато наблюдение на мрежата за прекъсвания, използвайки тестови рамки и превантивно блокиране на един от пръстенните портове, за да се избегнат мрежови цикли. Ако бъде открито прекъсване, MRP незабавно деблокира блокирания преди това порт, за да възстанови връзката. Това бързо време за възстановяване е от съществено значение за чувствителните към времето промишлени системи за управление и автоматизация.

Толерантност на грешки

Топологията на пръстена, реализирана от MRP, не съдържа единични точки на отказ, тъй като мрежовият трафик може да бъде пренасочен във всяка посока около пръстена. Това присъщо резервиране означава, че отказът на което и да е отделно мрежово устройство или кабел няма да наруши работата на мрежата. MRP може да открие такива повреди и бързо да преконфигурира пътищата на данните, за да ги заобиколи. Тази устойчивост на грешки дава на индустриалните мрежи необходимата надеждност и непрекъсната работа.

Балансиране на натоварването

Пръстеновата структура на MRP също така улеснява балансирането на натоварването, като позволява на мрежовия трафик да тече във всяка посока. Чрез насочване на трафика в посока на по-малко задръствания, MRP помага за предотвратяване на тесни места и гарантира максимално използване на честотната лента. Тази възможност е особено полезна за индустриални мрежи, използващи приложения с висока честотна лента като видеонаблюдение.

Съвместимост

MRP е съвместим със STP, което позволява на двата протокола да работят заедно в една и съща мрежа. MRP пръстените могат да се свързват към STP мрежи, като MRP управлява пръстена и STP предотвратява примки в общата мрежова топология. Тази съвместимост дава на мрежовите администратори гъвкавост при проектирането на индустриални мрежови инфраструктури.

Сравняване на MRP и RSTP

Като индустриални протоколи, MRP и RSTP трябва да осигурят детерминирано възстановяване при повреда, за да осигурят висока наличност. MRP, протокол с пръстеновидна топология, гарантира максимално време за възстановяване на повреда от 10 ms чрез блокиране на един порт на всеки комутатор, за да се създаде физическа верига. За разлика от това, RSTP използва стандарта 802.1w, за да увеличи достъпността на мрежата в мрежови топологии, но времето за възстановяване зависи от сложността на мрежата и може да бъде само грубо оценено. Докато гъвкавостта на RSTP позволява повече мрежови опции, строгият детерминизъм на MRP може да бъде за предпочитане за чувствителни към времето приложения.