Kaj je protokol redundantnosti medijev (MRP)?

Protokoli redundance medijev spremljajo omrežne poti, da se izognejo posameznim točkam napake in zagotovijo visoko razpoložljivost omrežij Ethernet. Ker se sistemi za avtomatizacijo vedno bolj zanašajo na omrežja Ethernet, potreba po toleranci napak zahteva redundantne omrežne strukture. Vendar narava oddajanja Etherneta preprečuje fizične zanke, zaradi česar so odvečne poti nezdružljive. Protokoli redundantnosti medijev rešujejo ta konflikt tako, da logično blokirajo redundantne poti, pri čemer eno ohranijo aktivno, ostale pa v stanju pripravljenosti. Če aktivna pot ne uspe, protokol preklopi promet na pot v pripravljenosti.

MRP, standardiziran v IEC 62439-2, obravnava zahteve industrijskega omrežja. Zagotavlja deterministične preklopne čase – pod 500 ms v najslabšem primeru, običajno veliko hitreje – za topologije obročev z do 50 vozlišči. Vsako vozlišče MRP ima dva obročna vrata; eno vozlišče deluje kot Upravitelj redundance medijev (MRM), spremljanje obroča glede napak. Ko MRM zazna prekinitev, blokira neuspešno pot in odblokira redundantno pot ter obnovi povezljivost.

Kako deluje MRP?

Kot protokol redundance medijev MRP zagotavlja stalno razpoložljivost omrežja v primeru okvare naprave ali povezave. To naredi s pretvorbo topologije fizičnega obroča v topologijo logične linije za omrežni promet.

Ena omrežna naprava deluje kot upravitelj redundance medijev (MRM)

MRM nadzoruje obroč s pošiljanjem testnih okvirjev med svojimi vrati obroča. V normalnih pogojih delovanja MRM blokira eno od svojih vrat za omrežni promet in ustvari topologijo linije. Če pa MRM ne sprejme svojih testnih okvirjev, kar kaže na napako omrežja, bo odblokiral svoja prej blokirana vrata zvonjenja. To dejanje obnovi omrežno povezljivost prek sekundarne omrežne poti.

MRP zagotavlja deterministične preklopne čase

MRP zagotavlja največje preklopne čase 500 ms, 200 ms ali vse do 10 ms, odvisno od nabora parametrov. Tipični preklopni časi so pogosto od polovice do četrtine teh vrednosti. Na primer, obroč MRP, konfiguriran za največji preklopni čas 200 ms, se običajno preklopi v 50 do 60 ms. Ta determinizem zagotavlja predvidljivo razpoložljivost omrežja in zmogljivost, ki sta potrebni za industrijska okolja.

MRP je optimiziran za topologije obročev

Medtem ko se lahko protokol za hitro vpeto drevo (RSTP) uporablja tudi s topologijami obročev, ni bil primarno zasnovan zanje. MRP je optimiziran za obroče do 50 naprav. Izogne ​​se težavam, kot so nepredvidljive dirkalne razmere, do katerih lahko pride pri RSTP. Za omrežne naprave, ki podpirajo oba protokola, MRP običajno zagotavlja hitrejši in bolj determinističen preklop.

Ključne prednosti uporabe MRP

Hiter čas okrevanja

MRP zagotavlja obnovitveni čas 10 ms ali manj v primeru enkratne okvare, kar omogoča neprekinjeno omrežno povezljivost. Protokol to doseže z nenehnim spremljanjem omrežja za prekinitve z uporabo testnih okvirjev in preventivnim blokiranjem enega od vrat obroča, da se izogne ​​omrežnim zankam. Če je zaznana prekinitev, MRP nemudoma odblokira predhodno blokirana vrata, da ponovno vzpostavi povezavo. Ta hiter čas obnovitve je bistvenega pomena za časovno občutljive industrijske nadzorne sisteme in avtomatizacijo.

Toleranca napak

Topologija obroča, ki jo izvaja MRP, ne vsebuje nobene posamezne točke napake, saj je omrežni promet mogoče preusmeriti v katero koli smer okoli obroča. Ta inherentna redundanca pomeni, da okvara katere koli posamezne omrežne naprave ali kabla ne bo motila delovanja omrežja. MRP lahko zazna takšne napake in hitro znova konfigurira podatkovne poti, da jih zaobide. Ta toleranca na napake daje industrijskim omrežjem zahtevano zanesljivost in čas delovanja.

Balansiranje obremenitve

Obročna struktura MRP olajša tudi uravnoteženje obremenitve, saj omogoča pretok omrežnega prometa v obe smeri. Z usmerjanjem prometa v smeri manjše gneče MRP pomaga preprečevati ozka grla in zagotavlja maksimalno izkoriščenost pasovne širine. Ta zmožnost je še posebej uporabna za industrijska omrežja, ki uporabljajo aplikacije z visoko pasovno širino, kot je video nadzor.

združljivost

MRP je združljiv s STP, kar omogoča, da oba protokola delujeta skupaj v istem omrežju. Obroči MRP se lahko povežejo z omrežji STP, pri čemer MRP upravlja obroč in STP preprečuje zanke v celotni topologiji omrežja. Ta združljivost daje omrežnim skrbnikom prilagodljivost pri načrtovanju industrijske omrežne infrastrukture.

Primerjava MRP in RSTP

Kot industrijska protokola morata MRP in RSTP zagotoviti deterministično odpravo napak, da zagotovita visoko razpoložljivost. MRP, protokol topologije obroča, zagotavlja najdaljši čas obnovitve napake 10 ms, tako da blokira ena vrata na vsakem stikalu, da ustvari fizično zanko. V nasprotju s tem RSTP izkorišča standard 802.1w za povečanje razpoložljivosti omrežja v mrežnih topologijah, vendar so časi obnovitve odvisni od kompleksnosti omrežja in jih je mogoče le grobo oceniti. Medtem ko prilagodljivost RSTP omogoča več omrežnih možnosti, je stroga determiniranost MRP morda boljša za časovno občutljive aplikacije.