Qu'est-ce que le protocole de redondance multimédia (MRP) ?

Les protocoles de redondance des médias surveillent les chemins réseau pour éviter les points de défaillance uniques et garantir la haute disponibilité des réseaux Ethernet. Alors que les systèmes d'automatisation s'appuient de plus en plus sur les réseaux Ethernet, le besoin de tolérance aux pannes nécessite des structures de réseau redondantes. Cependant, la nature de diffusion d'Ethernet empêche les boucles physiques, rendant les chemins redondants incompatibles. Les protocoles de redondance des supports résolvent ce conflit en bloquant logiquement les chemins redondants, en gardant un actif et les autres en veille. Si le chemin actif échoue, un protocole bascule le trafic vers un chemin de secours.

MRP, normalisé par la norme CEI 62439-2, répond aux exigences des réseaux industriels. Il garantit des temps de commutation déterministes – inférieurs à 500 ms dans le pire des cas, généralement beaucoup plus rapides – pour les topologies en anneau comportant jusqu'à 50 nœuds. Chaque nœud MRP dispose de deux ports en anneau ; un nœud agit comme le Gestionnaire de redondance des médias (MRM), surveillant l'anneau pour détecter les pannes. Lorsque le MRM détecte une rupture, il bloque le chemin défaillant et débloque le chemin redondant, rétablissant ainsi la connectivité.

Comment fonctionne le MRP ?

En tant que protocole de redondance des supports, MRP garantit une disponibilité continue du réseau en cas de panne d'un périphérique ou d'une liaison. Pour ce faire, il convertit une topologie en anneau physique en une topologie en ligne logique pour le trafic réseau.

Un périphérique réseau fonctionne comme Media Redundancy Manager (MRM)

Le MRM surveille l'anneau en envoyant des trames de test entre ses ports d'anneau. Dans des conditions de fonctionnement normales, le MRM bloque l'un de ses ports en anneau au trafic réseau, créant ainsi une topologie de ligne. Cependant, si le MRM ne parvient pas à recevoir ses trames de test, indiquant une défaillance du réseau, il débloquera son port en anneau précédemment bloqué. Cette action restaure la connectivité réseau via le chemin réseau secondaire.

MRP fournit des temps de basculement déterministes

MRP garantit des temps de commutation maximum de 500 ms, 200 ms ou aussi bas que 10 ms, selon le jeu de paramètres. Les temps de commutation typiques représentent souvent la moitié ou le quart de ces valeurs. Par exemple, un anneau MRP configuré pour un temps de commutation maximum de 200 ms basculera généralement en 50 à 60 ms. Ce déterminisme fournit la disponibilité et les performances prévisibles du réseau requises pour les environnements industriels.

MRP est optimisé pour les topologies en anneau

Bien que le protocole RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol) puisse également être utilisé avec des topologies en anneau, il n'a pas été initialement conçu pour elles. MRP est optimisé pour les anneaux comprenant jusqu'à 50 appareils. Cela évite les problèmes tels que les conditions de concurrence imprévisibles qui peuvent survenir avec RSTP. Pour les périphériques réseau prenant en charge les deux protocoles, MRP permet généralement un basculement plus rapide et plus déterministe.

Principaux avantages de l'utilisation du MRP

Temps de récupération rapide

MRP offre un temps de récupération de 10 ms ou moins en cas de panne unique, permettant une connectivité réseau ininterrompue. Le protocole y parvient en surveillant en permanence le réseau pour détecter les interruptions à l'aide de trames de test et en bloquant de manière préventive l'un des ports en anneau pour éviter les boucles de réseau. Si une interruption est détectée, MRP débloque rapidement le port précédemment bloqué pour rétablir une connexion. Ce temps de récupération rapide est essentiel pour les systèmes de contrôle industriel et l’automatisation sensibles au temps.

Tolérance aux pannes

La topologie en anneau mise en œuvre par MRP ne contient aucun point de défaillance unique, car le trafic réseau peut être réacheminé dans les deux sens autour de l'anneau. Cette redondance inhérente signifie que la panne d'un seul périphérique ou câble réseau ne perturbera pas le fonctionnement du réseau. MRP peut détecter de telles pannes et reconfigurer rapidement les chemins de données pour les contourner. Cette tolérance aux pannes donne aux réseaux industriels la fiabilité et la disponibilité dont ils ont besoin.

Load Balancing

La structure en anneau de MRP facilite également l'équilibrage de charge en permettant au trafic réseau de circuler dans les deux sens. En acheminant le trafic vers une moindre congestion, MRP aide à prévenir les goulots d'étranglement et garantit une utilisation maximale de la bande passante. Cette fonctionnalité est particulièrement utile pour les réseaux industriels employant des applications à large bande passante comme la vidéosurveillance.

Compatibilité

MRP est compatible avec STP, permettant aux deux protocoles de fonctionner ensemble sur le même réseau. Les anneaux MRP peuvent se connecter aux réseaux STP, MRP gérant l'anneau et STP empêchant les boucles dans la topologie globale du réseau. Cette compatibilité offre aux administrateurs réseau une flexibilité dans la conception des infrastructures de réseaux industriels.

Comparaison de MRP et RSTP

En tant que protocoles industriels, MRP et RSTP doivent fournir une récupération déterministe des pannes pour garantir une haute disponibilité. MRP, un protocole de topologie en anneau, garantit un temps de récupération maximum de 10 ms en bloquant un port sur chaque commutateur pour créer une boucle physique. En revanche, RSTP exploite la norme 802.1w pour augmenter la disponibilité du réseau dans les topologies maillées, mais les temps de récupération dépendent de la complexité du réseau et ne peuvent être estimés qu'approximativement. Même si la flexibilité de RSTP permet davantage d'options réseau, le déterminisme strict de MRP peut être préférable pour les applications sensibles au facteur temps.