Τι είναι το πρωτόκολλο πλεονασμού πολυμέσων (MRP);

Τα πρωτόκολλα πλεονασμού πολυμέσων παρακολουθούν τις διαδρομές δικτύου για την αποφυγή μεμονωμένων σημείων αστοχίας και τη διασφάλιση υψηλής διαθεσιμότητας δικτύων Ethernet. Καθώς τα συστήματα αυτοματισμού βασίζονται όλο και περισσότερο σε δίκτυα Ethernet, η ανάγκη για ανοχή σφαλμάτων απαιτεί περιττές δομές δικτύου. Ωστόσο, η φύση εκπομπής του Ethernet αποτρέπει τους φυσικούς βρόχους, καθιστώντας τις περιττές διαδρομές ασυμβίβαστες. Τα πρωτόκολλα πλεονασμού πολυμέσων επιλύουν αυτήν τη διένεξη αποκλείοντας λογικά περιττές διαδρομές, διατηρώντας ένα ενεργό και τα υπόλοιπα σε αναμονή. Εάν η ενεργή διαδρομή αποτύχει, ένα πρωτόκολλο αλλάζει την κυκλοφορία σε μια διαδρομή αναμονής.

Το MRP, τυποποιημένο στο IEC 62439-2, αντιμετωπίζει τις απαιτήσεις βιομηχανικού δικτύου. Εγγυάται ντετερμινιστικούς χρόνους μεταγωγής – κάτω από 500 ms στη χειρότερη περίπτωση, συνήθως πολύ πιο γρήγοροι – για τοπολογίες δακτυλίου με έως και 50 κόμβους. Κάθε κόμβος MRP έχει δύο θύρες δακτυλίου. ένας κόμβος λειτουργεί ως ο Υπεύθυνος πλεονασμού μέσων (MRM), παρακολούθηση του δακτυλίου για αστοχίες. Όταν το MRM ανιχνεύσει μια διακοπή, μπλοκάρει την αποτυχημένη διαδρομή και ξεμπλοκάρει την περιττή διαδρομή, αποκαθιστώντας τη συνδεσιμότητα.

Πώς λειτουργεί το MRP;

Ως πρωτόκολλο πλεονασμού πολυμέσων, το MRP διασφαλίζει τη συνεχή διαθεσιμότητα του δικτύου σε περίπτωση αποτυχίας συσκευής ή σύνδεσης. Αυτό το κάνει μετατρέποντας μια τοπολογία φυσικού δακτυλίου σε τοπολογία λογικής γραμμής για την κυκλοφορία δικτύου.

Μία συσκευή δικτύου λειτουργεί ως Media Redundancy Manager (MRM)

Το MRM παρακολουθεί τον δακτύλιο στέλνοντας δοκιμαστικά πλαίσια μεταξύ των θυρών δακτυλίου του. Υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας, το MRM αποκλείει μία από τις θύρες δακτυλίου του στην κυκλοφορία δικτύου, δημιουργώντας μια τοπολογία γραμμής. Ωστόσο, εάν το MRM αποτύχει να λάβει τα δοκιμαστικά του πλαίσια, υποδεικνύοντας αποτυχία δικτύου, θα ξεμπλοκάρει τη θύρα δακτυλίου που είχε μπλοκάρει προηγουμένως. Αυτή η ενέργεια αποκαθιστά τη συνδεσιμότητα δικτύου μέσω της δευτερεύουσας διαδρομής δικτύου.

Το MRP παρέχει ντετερμινιστικούς χρόνους μετάβασης

Το MRP εγγυάται μέγιστους χρόνους μετάβασης 500 ms, 200 ms ή έως και 10 ms, ανάλογα με το σύνολο παραμέτρων. Οι τυπικοί χρόνοι μετάβασης είναι συχνά το μισό έως το ένα τέταρτο αυτών των τιμών. Για παράδειγμα, ένας δακτύλιος MRP που έχει διαμορφωθεί για μέγιστο χρόνο μεταγωγής 200 ms συνήθως αλλάζει σε 50 έως 60 ms. Αυτός ο ντετερμινισμός παρέχει την προβλέψιμη διαθεσιμότητα και απόδοση δικτύου που απαιτούνται για βιομηχανικά περιβάλλοντα.

Το MRP είναι βελτιστοποιημένο για τοπολογίες δακτυλίου

Ενώ το πρωτόκολλο Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί με τοπολογίες δακτυλίου, δεν σχεδιάστηκε κυρίως για αυτές. Το MRP είναι βελτιστοποιημένο για δακτυλίους έως και 50 συσκευών. Αποφεύγει ζητήματα όπως απρόβλεπτες συνθήκες αγώνα που μπορεί να προκύψουν με το RSTP. Για συσκευές δικτύου που υποστηρίζουν και τα δύο πρωτόκολλα, το MRP συνήθως παρέχει ταχύτερη, πιο καθοριστική μετάβαση.

Βασικά πλεονεκτήματα της χρήσης MRP

Χρόνος Γρήγορης Ανάκτησης

Το MRP παρέχει χρόνο ανάκτησης 10 ms ή λιγότερο σε περίπτωση μεμονωμένης βλάβης, επιτρέποντας αδιάλειπτη συνδεσιμότητα δικτύου. Το πρωτόκολλο το επιτυγχάνει αυτό παρακολουθώντας συνεχώς το δίκτυο για διακοπές χρησιμοποιώντας δοκιμαστικά πλαίσια και μπλοκάροντας προληπτικά μία από τις θύρες δακτυλίου για την αποφυγή βρόχων δικτύου. Εάν εντοπιστεί διακοπή, το MRP ξεμπλοκάρει αμέσως την προηγουμένως αποκλεισμένη θύρα για να αποκαταστήσει τη σύνδεση. Αυτός ο γρήγορος χρόνος ανάκτησης είναι απαραίτητος για συστήματα βιομηχανικού ελέγχου και αυτοματισμούς ευαίσθητα στο χρόνο.

Ανοχή σε σφάλματα

Η τοπολογία δακτυλίου που υλοποιείται από το MRP δεν περιέχει μεμονωμένα σημεία αστοχίας, καθώς η κυκλοφορία του δικτύου μπορεί να δρομολογηθεί εκ νέου προς οποιαδήποτε κατεύθυνση γύρω από τον δακτύλιο. Αυτός ο εγγενής πλεονασμός σημαίνει ότι η αποτυχία οποιασδήποτε συσκευής ή καλωδίου δικτύου δεν θα διακόψει τη λειτουργία του δικτύου. Το MRP μπορεί να ανιχνεύσει τέτοιες αποτυχίες και να επαναδιαμορφώσει γρήγορα τις διαδρομές δεδομένων για δρομολόγηση γύρω από αυτές. Αυτή η ανοχή σφαλμάτων δίνει στα βιομηχανικά δίκτυα την αξιοπιστία και το χρόνο λειτουργίας που απαιτούν.

Εξισορρόπηση φορτίου

Η δομή δακτυλίου του MRP διευκολύνει επίσης την εξισορρόπηση φορτίου επιτρέποντας την κυκλοφορία του δικτύου να ρέει προς οποιαδήποτε κατεύθυνση. Δρομολογώντας την κυκλοφορία προς την κατεύθυνση της μικρότερης συμφόρησης, το MRP βοηθά στην αποφυγή συμφόρησης και διασφαλίζει τη μέγιστη χρήση εύρους ζώνης. Αυτή η δυνατότητα είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για βιομηχανικά δίκτυα που χρησιμοποιούν εφαρμογές υψηλού εύρους ζώνης όπως η παρακολούθηση βίντεο.

Συμβατότητα

Το MRP είναι συμβατό με το STP, επιτρέποντας στα δύο πρωτόκολλα να λειτουργούν μαζί στο ίδιο δίκτυο. Οι δακτύλιοι MRP μπορούν να συνδεθούν σε δίκτυα STP, με το MRP να διαχειρίζεται τον δακτύλιο και το STP να αποτρέπει βρόχους στη συνολική τοπολογία δικτύου. Αυτή η συμβατότητα δίνει στους διαχειριστές δικτύου ευελιξία στο σχεδιασμό βιομηχανικών υποδομών δικτύου.

Σύγκριση MRP και RSTP

Ως βιομηχανικά πρωτόκολλα, τα MRP και RSTP πρέπει να παρέχουν ντετερμινιστική ανάκτηση σφαλμάτων για να εξασφαλίσουν υψηλή διαθεσιμότητα. Το MRP, ένα πρωτόκολλο τοπολογίας δακτυλίου, εγγυάται μέγιστο χρόνο αποκατάστασης σφαλμάτων 10 ms αποκλείοντας μία θύρα σε κάθε μεταγωγέα για τη δημιουργία ενός φυσικού βρόχου. Αντίθετα, το RSTP αξιοποιεί το πρότυπο 802.1w για να αυξήσει τη διαθεσιμότητα του δικτύου σε τοπολογίες πλέγματος, αλλά οι χρόνοι ανάκτησης εξαρτώνται από την πολυπλοκότητα του δικτύου και μπορούν να εκτιμηθούν μόνο κατά προσέγγιση. Ενώ η ευελιξία του RSTP επιτρέπει περισσότερες επιλογές δικτύου, ο αυστηρός ντετερμινισμός του MRP μπορεί να είναι προτιμότερος για εφαρμογές ευαίσθητες στο χρόνο.