Hvad er Media Redundancy Protocol (MRP)?

Medieredundansprotokoller overvåger netværksveje for at undgå enkelte fejlpunkter og sikrer høj tilgængelighed af Ethernet-netværk. Da automatiseringssystemer i stigende grad er afhængige af Ethernet-netværk, nødvendiggør behovet for fejltolerance redundante netværksstrukturer. Ethernets broadcast-karakter forhindrer imidlertid fysiske sløjfer, hvilket gør redundante stier inkompatible. Medieredundansprotokoller løser denne konflikt ved logisk at blokere redundante stier, holde en aktiv og resten på standby. Hvis den aktive sti fejler, skifter en protokol trafik til en standby-sti.

MRP, standardiseret i IEC 62439-2, adresserer industrielle netværkskrav. Det garanterer deterministiske omskiftningstider – under 500 ms i værste fald, normalt meget hurtigere – for ringtopologier med op til 50 noder. Hver MRP-node har to ringporte; en node fungerer som Media Redundancy Manager (MRM), overvåger ringen for fejl. Når MRM registrerer en pause, blokerer den den mislykkede sti og ophæver blokeringen af ​​den redundante sti, hvilket genopretter forbindelsen.

Hvordan virker MRP?

Som en medieredundansprotokol sikrer MRP fortsat netværkstilgængelighed i tilfælde af en enheds- eller linkfejl. Det gør det ved at konvertere en fysisk ringtopologi til en logisk linjetopologi for netværkstrafik.

Én netværksenhed fungerer som Media Redundancy Manager (MRM)

MRM overvåger ringen ved at sende testrammer mellem dens ringporte. Under normale driftsforhold blokerer MRM en af ​​dens ringporte for netværkstrafik, hvilket skaber en linjetopologi. Men hvis MRM'en ikke modtager sine testrammer, hvilket indikerer en netværksfejl, vil den ophæve blokeringen af ​​dens tidligere blokerede ringport. Denne handling genopretter netværksforbindelsen via den sekundære netværkssti.

MRP giver deterministiske overgangstider

MRP garanterer maksimale omskiftningstider på 500 ms, 200 ms eller så lave som 10 ms, afhængigt af parametersættet. Typiske overgangstider er ofte halvdelen til en fjerdedel af disse værdier. For eksempel vil en MRP-ring, der er konfigureret til 200 ms maksimal omskiftningstid, normalt skifte om på 50 til 60 ms. Denne determinisme giver den forudsigelige netværkstilgængelighed og ydeevne, der kræves til industrielle miljøer.

MRP er optimeret til ringtopologier

Mens Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) også kan bruges med ringtopologier, var den ikke primært designet til dem. MRP er optimeret til ringe på op til 50 enheder. Det undgår problemer som uforudsigelige løbsforhold, der kan opstå med RSTP. For netværksenheder, der understøtter begge protokoller, giver MRP typisk hurtigere og mere deterministisk omskiftning.

Vigtigste fordele ved at bruge MRP

Hurtig restitutionstid

MRP giver en retableringstid på 10 ms eller mindre i tilfælde af en enkelt fejl, hvilket giver mulighed for uafbrudt netværksforbindelse. Protokollen opnår dette ved løbende at overvåge netværket for afbrydelser ved hjælp af testrammer og forebyggende blokering af en af ​​ringportene for at undgå netværksløkker. Hvis der opdages en afbrydelse, ophæver MRP øjeblikkeligt den tidligere blokerede port for at genetablere en forbindelse. Denne hurtige genopretningstid er afgørende for tidsfølsomme industrielle kontrolsystemer og automatisering.

Fejltolerance

Ringtopologien implementeret af MRP indeholder ingen enkelte fejlpunkter, da netværkstrafikken kan omdirigeres i begge retninger rundt om ringen. Denne iboende redundans betyder, at fejl på en enkelt netværksenhed eller kabel ikke vil forstyrre netværksdriften. MRP kan opdage sådanne fejl og hurtigt omkonfigurere datastier til at rute rundt om dem. Denne fejltolerance giver industrielle netværk den pålidelighed og oppetid, de kræver.

Load Balancing

MRP's ringstruktur letter også belastningsbalancering ved at tillade netværkstrafikken at flyde i begge retninger. Ved at dirigere trafik i retning af mindre overbelastning hjælper MRP med at forhindre flaskehalse og sikrer maksimal båndbreddeudnyttelse. Denne funktion er især nyttig til industrielle netværk, der anvender højbåndbreddeapplikationer som videoovervågning.

Kompatibilitet

MRP er kompatibel med STP, hvilket gør det muligt for de to protokoller at fungere sammen på det samme netværk. MRP-ringe kan oprette forbindelse til STP-netværk, hvor MRP administrerer ringen og STP forhindrer sløjfer i den overordnede netværkstopologi. Denne kompatibilitet giver netværksadministratorer fleksibilitet til at designe industrielle netværksinfrastrukturer.

Sammenligning af MRP og RSTP

Som industrielle protokoller skal MRP og RSTP give deterministisk fejlgendannelse for at sikre høj tilgængelighed. MRP, en ringtopologiprotokol, garanterer en maksimal fejlgendannelsestid på 10ms ved at blokere én port på hver switch for at skabe en fysisk sløjfe. I modsætning hertil udnytter RSTP 802.1w-standarden til at øge netværkstilgængeligheden i mesh-topologier, men gendannelsestiderne afhænger af netværkets kompleksitet og kan kun estimeres groft. Mens RSTP's fleksibilitet muliggør flere netværksmuligheder, kan MRP's strenge determinisme være at foretrække til tidsfølsomme applikationer.