Mi az a Media Redundancy Protocol (MRP)?

A Media Redundancia Protocolok figyelik a hálózati útvonalakat, hogy elkerüljék az egyetlen hibapontot, és biztosítsák az Ethernet hálózatok magas rendelkezésre állását. Mivel az automatizálási rendszerek egyre inkább az Ethernet hálózatokra támaszkodnak, a hibatűrés szükségessége redundáns hálózati struktúrákat tesz szükségessé. Az Ethernet broadcast jellege azonban megakadályozza a fizikai hurkokat, így a redundáns útvonalak összeférhetetlenné válnak. A médiaredundancia protokollok úgy oldják meg ezt az ütközést, hogy logikusan blokkolják a redundáns útvonalakat, az egyiket aktív állapotban tartják, a többit pedig készenléti állapotban. Ha az aktív elérési út meghiúsul, egy protokoll készenléti útvonalra kapcsolja a forgalmat.

Az IEC 62439-2 szabvány szerint szabványosított MRP megfelel az ipari hálózati követelményeknek. Determinisztikus átkapcsolási időket garantál – a legrosszabb esetben 500 ms alatt, általában sokkal gyorsabban – akár 50 csomópontos gyűrűtopológiák esetén is. Minden MRP csomópontnak két gyűrűs portja van; az egyik csomópont úgy működik, mint a Media Redundancia Manager (MRM), figyeli a gyűrűt a hibákért. Amikor az MRM törést észlel, blokkolja a sikertelen elérési utat, és feloldja a redundáns útvonalat, így helyreállítja a kapcsolatot.

Hogyan működik az MRP?

Médiaredundancia protokollként az MRP biztosítja a hálózat folyamatos rendelkezésre állását eszköz- vagy kapcsolathiba esetén. Ezt úgy teszi, hogy a fizikai gyűrű topológiát a hálózati forgalom logikai vonal topológiájává alakítja.

Az egyik hálózati eszköz Media Redundancy Managerként (MRM) működik

Az MRM úgy figyeli a gyűrűt, hogy tesztkereteket küld a gyűrűportjai között. Normál működési körülmények között az MRM blokkolja az egyik gyűrűs portját a hálózati forgalom előtt, így vonaltopológiát hoz létre. Ha azonban az MRM nem fogadja a tesztkereteket, ami hálózati hibára utal, akkor feloldja a korábban blokkolt csengetési portját. Ez a művelet visszaállítja a hálózati kapcsolatot a másodlagos hálózati útvonalon keresztül.

Az MRP determinisztikus átkapcsolási időket biztosít

Az MRP 500 ms, 200 ms vagy akár 10 ms maximális átkapcsolási időt garantál, a paraméterkészlettől függően. A tipikus átkapcsolási idők gyakran ezeknek az értékeknek a fele-negyede. Például egy 200 ms maximális átkapcsolási időre konfigurált MRP gyűrű általában 50-60 ms alatt kapcsol át. Ez a determinizmus biztosítja az ipari környezetekhez szükséges előrelátható hálózati rendelkezésre állást és teljesítményt.

Az MRP gyűrű topológiákra van optimalizálva

Bár a Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) gyűrűs topológiákkal is használható, nem elsősorban ezekre tervezték. Az MRP legfeljebb 50 eszköz csengetésére van optimalizálva. Ez elkerüli az olyan problémákat, mint a kiszámíthatatlan versenyfeltételek, amelyek az RSTP-vel előfordulhatnak. A mindkét protokollt támogató hálózati eszközök esetében az MRP általában gyorsabb, determinisztikusabb átkapcsolást biztosít.

Az MRP használatának fő előnyei

Gyors felépülési idő

Az MRP 10 ms vagy annál rövidebb helyreállítási időt biztosít egyetlen hiba esetén, lehetővé téve a megszakítás nélküli hálózati kapcsolatot. A protokoll ezt úgy éri el, hogy tesztkeretek segítségével folyamatosan figyeli a hálózat megszakadásait, és megelőzően blokkolja az egyik gyűrűs portot a hálózati hurkok elkerülése érdekében. Ha a rendszer megszakítást észlel, az MRP azonnal feloldja a korábban blokkolt port blokkolását a kapcsolat helyreállítása érdekében. Ez a gyors helyreállítási idő elengedhetetlen az időérzékeny ipari vezérlőrendszerekhez és automatizáláshoz.

Hibatűrés

Az MRP által megvalósított gyűrűtopológia egyetlen hibapontot sem tartalmaz, mivel a hálózati forgalom a gyűrű körül bármelyik irányba átirányítható. Ez a benne rejlő redundancia azt jelenti, hogy egyetlen hálózati eszköz vagy kábel meghibásodása sem zavarja meg a hálózat működését. Az MRP képes észlelni az ilyen hibákat, és gyorsan újrakonfigurálja az adatútvonalakat a körülöttük történő útvonalakhoz. Ez a hibatűrés biztosítja az ipari hálózatok számára a szükséges megbízhatóságot és üzemidőt.

Terhelés elosztás

Az MRP gyűrűs szerkezete a terheléselosztást is megkönnyíti azáltal, hogy lehetővé teszi a hálózati forgalom mindkét irányban történő áramlását. Azáltal, hogy a forgalmat a kisebb torlódások irányába irányítja, az MRP segít megelőzni a szűk keresztmetszetek kialakulását és biztosítja a maximális sávszélesség-kihasználást. Ez a képesség különösen hasznos a nagy sávszélességű alkalmazásokat, például videofelügyeletet alkalmazó ipari hálózatok számára.

Kompatibilitás

Az MRP kompatibilis az STP-vel, lehetővé téve, hogy a két protokoll együtt működjön ugyanazon a hálózaton. Az MRP-gyűrűk csatlakozhatnak STP-hálózatokhoz, az MRP pedig kezeli a gyűrűt, az STP pedig megakadályozza a hurkokat a teljes hálózati topológiában. Ez a kompatibilitás rugalmasságot biztosít a hálózati rendszergazdáknak az ipari hálózati infrastruktúrák tervezésében.

Az MRP és az RSTP összehasonlítása

Ipari protokollként az MRP-nek és az RSTP-nek determinisztikus hibaelhárítást kell biztosítania a magas rendelkezésre állás biztosítása érdekében. Az MRP, egy gyűrűs topológia protokoll, maximális 10 ms-os hibahelyreállítási időt garantál azáltal, hogy minden kapcsolón egy portot blokkol, hogy fizikai hurkot hozzon létre. Ezzel szemben az RSTP kihasználja a 802.1w szabványt, hogy növelje a hálózat rendelkezésre állását a mesh topológiákban, de a helyreállítási idő a hálózat összetettségétől függ, és csak hozzávetőlegesen becsülhető meg. Míg az RSTP rugalmassága több hálózati lehetőséget tesz lehetővé, az MRP szigorú meghatározottsága előnyösebb lehet az időérzékeny alkalmazásoknál.