メディア冗長プロトコル (MRP) とは何ですか?

メディア冗長プロトコルは、ネットワーク経路を監視して単一障害点を回避し、イーサネット ネットワークの高可用性を確保します。オートメーション システムのイーサネット ネットワークへの依存度が高まるにつれ、フォールト トレランスの必要性から冗長ネットワーク構造が必要になります。ただし、イーサネットのブロードキャストの性質により、物理ループが防止され、冗長パスが非互換になります。メディア冗長プロトコルは、冗長パスを論理的にブロックし、1 つをアクティブに保ち、残りをスタンバイにすることで、この競合を解決します。アクティブ パスに障害が発生した場合、プロトコルはトラフィックをスタンバイ パスに切り替えます。

IEC 62439-2 で標準化された MRP は、産業用ネットワークの要件に対応します。最大 500 ノードのリング トポロジにおいて、確定的なスイッチオーバー時間 (最悪の場合でも 50 ミリ秒未満、通常ははるかに高速) を保証します。すべての MRP ノードには XNUMX つのリング ポートがあります。 XNUMX つのノードが メディア冗長性マネージャー (MRM)、リングの障害を監視します。 MRM が切断を検出すると、障害が発生したパスをブロックし、冗長パスのブロックを解除して、接続を復元します。

MRPはどのように機能するのでしょうか?

MRP はメディア冗長プロトコルとして、デバイスまたはリンクに障害が発生した場合でもネットワークの可用性を継続的に確保します。これは、物理リング トポロジをネットワーク トラフィックの論理回線トポロジに変換することによって行われます。

1 台のネットワーク デバイスがメディア冗長マネージャー (MRM) として機能します。

MRM は、リング ポート間でテスト フレームを送信することによってリングを監視します。通常の動作条件では、MRM はリング ポートの 1 つをネットワーク トラフィックに対してブロックし、回線トポロジを作成します。ただし、MRM がテスト フレームの受信に失敗し、ネットワーク障害を示した場合は、以前にブロックされていたリング ポートのブロックが解除されます。このアクションにより、セカンダリ ネットワーク パス経由でネットワーク接続が復元されます。

MRP は決定的な切り替え時間を提供します

MRP は、パラメータ セットに応じて、500 ミリ秒、200 ミリ秒、または最低 10 ミリ秒の最大スイッチオーバー時間を保証します。一般的なスイッチオーバー時間は、多くの場合、これらの値の半分から 200 分の 50 です。たとえば、最大スイッチオーバー時間が 60 ミリ秒に設定された MRP リングは、通常 XNUMX ～ XNUMX ミリ秒でスイッチオーバーします。この決定論により、産業環境に必要な予測可能なネットワーク可用性とパフォーマンスが提供されます。

MRP はリング トポロジに最​​適化されています

Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) はリング トポロジでも使用できますが、主にリング トポロジ用に設計されたものではありません。 MRP は、最大 50 台のデバイスのリングに最適化されています。これにより、RSTP で発生する可能性のある予測できない競合状態などの問題が回避されます。両方のプロトコルをサポートするネットワーク デバイスの場合、MRP は通常、より高速でより決定的なスイッチオーバーを提供します。

MRP を使用する主な利点

迅速な回復時間

MRP は、単一障害の場合でも 10 ミリ秒以下の回復時間を提供し、中断のないネットワーク接続を可能にします。このプロトコルは、テスト フレームを使用してネットワークの中断を継続的に監視し、リング ポートの XNUMX つを先制してブロックしてネットワーク ループを回避することでこれを実現します。中断が検出されると、MRP は以前にブロックされていたポートのブロックを即座に解除し、接続を再確立します。この迅速な回復時間は、時間に敏感な産業用制御システムやオートメーションにとって不可欠です。

フォールトトレランス

MRP によって実装されたリング トポロジには、ネットワーク トラフィックがリング上のどちらの方向にも再ルーティングできるため、単一障害点がありません。この固有の冗長性は、単一のネットワーク デバイスやケーブルに障害が発生しても、ネットワークの運用が中断されないことを意味します。 MRP はそのような障害を検出し、データ パスを迅速に再構成して障害を回避できます。この耐障害性により、産業用ネットワークに必要な信頼性と稼働時間が与えられます。

ロードバランシング

MRP のリング構造により、ネットワーク トラフィックがどちらの方向にも流れることができるため、負荷分散も容易になります。 MRP は、トラフィックを輻輳の少ない方向にルーティングすることで、ボトルネックを防止し、帯域幅の使用率を最大化します。この機能は、ビデオ監視などの高帯域幅アプリケーションを採用する産業用ネットワークに特に役立ちます。

互換性

MRP は STP と互換性があるため、2 つのプロトコルを同じネットワーク上で一緒に動作させることができます。 MRP リングは STP ネットワークに接続でき、MRP がリングを管理し、STP がネットワーク トポロジ全体のループを防止します。この互換性により、ネットワーク管理者は産業用ネットワーク インフラストラクチャを柔軟に設計できます。

MRPとRSTPの比較

産業用プロトコルとして、MRP と RSTP は高可用性を確保するために確定的な障害回復を提供する必要があります。リング トポロジ プロトコルである MRP は、各スイッチの 10 つのポートをブロックして物理ループを作成することにより、最大 802.1 ミリ秒の障害回復時間を保証します。対照的に、RSTP は XNUMXw 標準を利用してメッシュ トポロジでのネットワークの可用性を高めますが、復旧時間はネットワークの複雑さに依存するため、大まかに見積もることしかできません。 RSTP の柔軟性により、より多くのネットワーク オプションが可能になりますが、時間に敏感なアプリケーションには、MRP の厳密な決定性の方が望ましい場合があります。