Hva er Media Redundancy Protocol (MRP)?

Media Redundancy Protocols overvåker nettverksveier for å unngå enkeltpunkter for feil og sikre høy tilgjengelighet av Ethernet-nettverk. Ettersom automatiseringssystemer i økende grad er avhengige av Ethernet-nettverk, nødvendiggjør behovet for feiltoleranse redundante nettverksstrukturer. Imidlertid forhindrer Ethernets kringkastingsnatur fysiske sløyfer, noe som gjør overflødige stier inkompatible. Medieredundansprotokoller løser denne konflikten ved å logisk blokkere redundante baner, holde en aktiv og resten i standby. Hvis den aktive banen mislykkes, bytter en protokoll trafikk til en standby-bane.

MRP, standardisert i IEC 62439-2, adresserer industrielle nettverkskrav. Den garanterer deterministiske overgangstider – under 500 ms i verste fall, vanligvis mye raskere – for ringtopologier med opptil 50 noder. Hver MRP-node har to ringporter; en node fungerer som Media Redundancy Manager (MRM), overvåker ringen for feil. Når MRM oppdager et brudd, blokkerer den den mislykkede banen og opphever blokkeringen av den redundante banen, og gjenoppretter tilkoblingen.

Hvordan fungerer MRP?

Som en medieredundansprotokoll sikrer MRP fortsatt nettverkstilgjengelighet i tilfelle en enhet eller koblingsfeil. Den gjør dette ved å konvertere en fysisk ringtopologi til en logisk linjetopologi for nettverkstrafikk.

Én nettverksenhet fungerer som Media Redundancy Manager (MRM)

MRM overvåker ringen ved å sende testrammer mellom ringportene. Under normale driftsforhold blokkerer MRM en av ringportene for nettverkstrafikk, og skaper en linjetopologi. Imidlertid, hvis MRM ikke mottar testrammer, noe som indikerer en nettverksfeil, vil den oppheve blokkeringen av den tidligere blokkerte ringporten. Denne handlingen gjenoppretter nettverkstilkoblingen via den sekundære nettverksbanen.

MRP gir deterministiske overgangstider

MRP garanterer maksimale omkoblingstider på 500 ms, 200 ms eller så lave som 10 ms, avhengig av parametersettet. Typiske overgangstider er ofte halvparten til en fjerdedel av disse verdiene. For eksempel vil en MRP-ring som er konfigurert for 200 ms maksimal byttetid, vanligvis bytte om på 50 til 60 ms. Denne determinismen gir den forutsigbare nettverkstilgjengeligheten og ytelsen som kreves for industrielle miljøer.

MRP er optimalisert for ringtopologier

Mens Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) også kan brukes med ringtopologier, var den ikke først og fremst designet for dem. MRP er optimalisert for ringer på opptil 50 enheter. Den unngår problemer som uforutsigbare løpsforhold som kan oppstå med RSTP. For nettverksenheter som støtter begge protokollene, gir MRP vanligvis raskere, mer deterministisk overgang.

Viktige fordeler ved å bruke MRP

Rask gjenopprettingstid

MRP gir en gjenopprettingstid på 10 ms eller mindre i tilfelle en enkelt feil, noe som gir mulighet for uavbrutt nettverkstilkobling. Protokollen oppnår dette ved å kontinuerlig overvåke nettverket for avbrudd ved hjelp av testrammer og forebyggende blokkering av en av ringportene for å unngå nettverksløkker. Hvis et avbrudd oppdages, opphever MRP umiddelbart blokkeringen av den tidligere blokkerte porten for å gjenopprette en tilkobling. Denne raske gjenopprettingstiden er avgjørende for tidsfølsomme industrielle kontrollsystemer og automatisering.

Feiltoleranse

Ringtopologien implementert av MRP inneholder ingen enkeltpunkter for feil, da nettverkstrafikk kan omdirigeres i begge retninger rundt ringen. Denne iboende redundansen betyr at feil på en enkelt nettverksenhet eller kabel ikke vil forstyrre nettverksdriften. MRP kan oppdage slike feil og raskt rekonfigurere databaner for å rute rundt dem. Denne feiltoleransen gir industrielle nettverk den påliteligheten og oppetiden de krever.

Lastbalansering

Ringstrukturen til MRP letter også lastbalansering ved å la nettverkstrafikk flyte i begge retninger. Ved å dirigere trafikk i retning av mindre overbelastning, hjelper MRP med å forhindre flaskehalser og sikrer maksimal båndbreddeutnyttelse. Denne funksjonen er spesielt nyttig for industrielle nettverk som bruker høybåndbreddeapplikasjoner som videoovervåking.

kompatibilitet

MRP er kompatibel med STP, slik at de to protokollene kan operere sammen på samme nettverk. MRP-ringer kan kobles til STP-nettverk, med MRP som administrerer ringen og STP forhindrer løkker i den generelle nettverkstopologien. Denne kompatibiliteten gir nettverksadministratorer fleksibilitet i utformingen av industrielle nettverksinfrastrukturer.

Sammenligning av MRP og RSTP

Som industrielle protokoller må MRP og RSTP gi deterministisk feilgjenoppretting for å sikre høy tilgjengelighet. MRP, en ringtopologiprotokoll, garanterer en maksimal feilgjenopprettingstid på 10 ms ved å blokkere én port på hver svitsj for å lage en fysisk sløyfe. I motsetning til dette bruker RSTP 802.1w-standarden for å øke nettverkstilgjengeligheten i mesh-topologier, men gjenopprettingstiden avhenger av nettverkets kompleksitet og kan bare estimeres grovt. Mens RSTPs fleksibilitet muliggjør flere nettverksalternativer, kan MRPs strenge determinisme være å foretrekke for tidssensitive applikasjoner.