¿Qué es el protocolo de redundancia de medios (MRP)?

Los protocolos de redundancia de medios monitorean las rutas de red para evitar puntos únicos de falla y garantizar una alta disponibilidad de las redes Ethernet. A medida que los sistemas de automatización dependen cada vez más de redes Ethernet, la necesidad de tolerancia a fallos requiere estructuras de red redundantes. Sin embargo, la naturaleza de transmisión de Ethernet evita los bucles físicos, lo que hace que las rutas redundantes sean incompatibles. Los protocolos de redundancia de medios resuelven este conflicto bloqueando lógicamente las rutas redundantes, manteniendo una activa y el resto en espera. Si la ruta activa falla, un protocolo cambia el tráfico a una ruta en espera.

MRP, estandarizado en IEC 62439-2, aborda los requisitos de redes industriales. Garantiza tiempos de conmutación deterministas (menos de 500 ms en el peor de los casos, normalmente mucho más rápidos) para topologías de anillo con hasta 50 nodos. Cada nodo MRP tiene dos puertos de anillo; Un nodo actúa como Gerente de Redundancia de Medios (MRM), monitoreando el anillo en busca de fallas. Cuando el MRM detecta una interrupción, bloquea la ruta fallida y desbloquea la ruta redundante, restaurando la conectividad.

¿Cómo funciona el MRP?

Como protocolo de redundancia de medios, MRP garantiza la disponibilidad continua de la red en caso de falla de un dispositivo o enlace. Para ello, convierte una topología de anillo físico en una topología de línea lógica para el tráfico de red.

Un dispositivo de red funciona como Administrador de redundancia de medios (MRM)

El MRM monitorea el anillo enviando tramas de prueba entre sus puertos de anillo. En condiciones operativas normales, el MRM bloquea uno de sus puertos de anillo al tráfico de red, creando una topología de línea. Sin embargo, si el MRM no recibe sus tramas de prueba, lo que indica una falla de la red, desbloqueará su puerto de anillo previamente bloqueado. Esta acción restaura la conectividad de la red a través de la ruta de la red secundaria.

MRP proporciona tiempos de conmutación deterministas

MRP garantiza tiempos de conmutación máximos de 500 ms, 200 ms o tan solo 10 ms, según el conjunto de parámetros. Los tiempos de conmutación típicos suelen ser de la mitad a una cuarta parte de estos valores. Por ejemplo, un anillo MRP configurado para un tiempo de conmutación máximo de 200 ms normalmente conmutará en 50 a 60 ms. Este determinismo proporciona la disponibilidad y el rendimiento de la red predecibles necesarios para los entornos industriales.

MRP está optimizado para topologías de anillo

Si bien el protocolo Rapid Spanning Tree (RSTP) también se puede utilizar con topologías de anillo, no fue diseñado principalmente para ellas. MRP está optimizado para anillos de hasta 50 dispositivos. Evita problemas como condiciones de carrera impredecibles que pueden ocurrir con RSTP. Para los dispositivos de red que admiten ambos protocolos, MRP normalmente proporciona una conmutación más rápida y determinista.

Beneficios clave del uso de MRP

Tiempo de recuperación rápido

MRP proporciona un tiempo de recuperación de 10 ms o menos en caso de una sola falla, lo que permite una conectividad de red ininterrumpida. El protocolo logra esto monitoreando continuamente la red en busca de interrupciones utilizando tramas de prueba y bloqueando preventivamente uno de los puertos del anillo para evitar bucles de red. Si se detecta una interrupción, MRP desbloquea rápidamente el puerto previamente bloqueado para restablecer una conexión. Este rápido tiempo de recuperación es esencial para la automatización y los sistemas de control industrial urgentes.

La tolerancia a fallos

La topología de anillo implementada por MRP no contiene puntos únicos de falla, ya que el tráfico de la red puede redirigirse en cualquier dirección alrededor del anillo. Esta redundancia inherente significa que la falla de cualquier dispositivo o cable de red no interrumpirá el funcionamiento de la red. MRP puede detectar tales fallas y reconfigurar rápidamente las rutas de datos para evitarlas. Esta tolerancia a fallas brinda a las redes industriales la confiabilidad y el tiempo de actividad que necesitan.

Balanceo de carga

La estructura en anillo de MRP también facilita el equilibrio de carga al permitir que el tráfico de la red fluya en cualquier dirección. Al enrutar el tráfico en la dirección de menor congestión, MRP ayuda a prevenir cuellos de botella y garantiza la máxima utilización del ancho de banda. Esta capacidad es especialmente útil para redes industriales que emplean aplicaciones de gran ancho de banda como videovigilancia.

Compatibilidad

MRP es compatible con STP, lo que permite que los dos protocolos funcionen juntos en la misma red. Los anillos MRP pueden conectarse a redes STP, donde MRP administra el anillo y STP evita bucles en la topología general de la red. Esta compatibilidad ofrece a los administradores de red flexibilidad a la hora de diseñar infraestructuras de redes industriales.

Comparando MRP y RSTP

Como protocolos industriales, MRP y RSTP deben proporcionar recuperación de fallas determinista para garantizar una alta disponibilidad. MRP, un protocolo de topología en anillo, garantiza un tiempo máximo de recuperación de fallas de 10 ms al bloquear un puerto en cada conmutador para crear un bucle físico. Por el contrario, RSTP aprovecha el estándar 802.1w para aumentar la disponibilidad de la red en topologías de malla, pero los tiempos de recuperación dependen de la complejidad de la red y sólo pueden estimarse de forma aproximada. Si bien la flexibilidad de RSTP permite más opciones de red, el determinismo estricto de MRP puede ser preferible para aplicaciones urgentes.