Vad är Media Redundancy Protocol (MRP)?

Media Redundancy Protocols övervakar nätverksvägar för att undvika enskilda felpunkter och säkerställa hög tillgänglighet för Ethernet-nätverk. Eftersom automationssystem i allt högre grad förlitar sig på Ethernet-nätverk, kräver behovet av feltolerans redundanta nätverksstrukturer. Emellertid förhindrar Ethernets sändningsnatur fysiska loopar, vilket gör redundanta vägar inkompatibla. Mediaredundansprotokoll löser denna konflikt genom att logiskt blockera redundanta sökvägar, hålla en aktiv och resten i standbyläge. Om den aktiva sökvägen misslyckas växlar ett protokoll trafik till en vänteväg.

MRP, standardiserad i IEC 62439-2, adresserar industriella nätverkskrav. Den garanterar deterministiska omkopplingstider – under 500 ms i värsta fall, vanligtvis mycket snabbare – för ringtopologier med upp till 50 noder. Varje MRP-nod har två ringportar; en nod fungerar som Media Redundancy Manager (MRM), övervakar ringen för fel. När MRM upptäcker ett avbrott, blockerar den den misslyckade sökvägen och avblockerar den redundanta sökvägen, vilket återställer anslutningen.

Hur fungerar MRP?

Som ett mediaredundansprotokoll säkerställer MRP fortsatt nätverkstillgänglighet i händelse av ett enhets- eller länkfel. Den gör detta genom att konvertera en fysisk ringtopologi till en logisk linjetopologi för nätverkstrafik.

En nätverksenhet fungerar som Media Redundancy Manager (MRM)

MRM övervakar ringen genom att skicka testramar mellan dess ringportar. Under normala driftsförhållanden blockerar MRM en av dess ringportar för nätverkstrafik, vilket skapar en linjetopologi. Men om MRM misslyckas med att ta emot sina testramar, vilket indikerar ett nätverksfel, kommer den att avblockera dess tidigare blockerade ringport. Denna åtgärd återställer nätverksanslutning via den sekundära nätverksvägen.

MRP ger deterministiska omkopplingstider

MRP garanterar maximala omkopplingstider på 500 ms, 200 ms eller så låga som 10 ms, beroende på parameteruppsättning. Typiska omkopplingstider är ofta hälften till en fjärdedel av dessa värden. Till exempel, en MRP-ring konfigurerad för 200 ms maximal omkopplingstid kommer vanligtvis att växla över på 50 till 60 ms. Denna determinism ger den förutsägbara nätverkstillgänglighet och prestanda som krävs för industriella miljöer.

MRP är optimerad för ringtopologier

Även om Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) också kan användas med ringtopologier, var det inte i första hand utformat för dem. MRP är optimerad för ringar på upp till 50 enheter. Det undviker problem som oförutsägbara tävlingsförhållanden som kan uppstå med RSTP. För nätverksenheter som stöder båda protokollen ger MRP vanligtvis snabbare, mer deterministisk övergång.

Viktiga fördelar med att använda MRP

Snabb återhämtningstid

MRP ger en återställningstid på 10 ms eller mindre i händelse av ett enda fel, vilket möjliggör oavbruten nätverksanslutning. Protokollet uppnår detta genom att kontinuerligt övervaka nätverket för avbrott med hjälp av testramar och förebyggande blockera en av ringportarna för att undvika nätverksslingor. Om ett avbrott upptäcks, avblockerar MRP omedelbart den tidigare blockerade porten för att återupprätta en anslutning. Denna snabba återhämtningstid är avgörande för tidskänsliga industriella styrsystem och automatisering.

Feltolerans

Ringtopologin som implementeras av MRP innehåller inga enstaka felpunkter, eftersom nätverkstrafik kan dirigeras om i båda riktningarna runt ringen. Denna inneboende redundans innebär att fel på någon enskild nätverksenhet eller kabel inte kommer att störa nätverksdriften. MRP kan upptäcka sådana misslyckanden och snabbt konfigurera om datavägar för att dirigera runt dem. Denna feltolerans ger industriella nätverk den tillförlitlighet och drifttid de kräver.

Lastbalansering

MRP:s ringstruktur underlättar också lastbalansering genom att tillåta nätverkstrafik att flöda i båda riktningarna. Genom att dirigera trafik i riktning mot mindre trängsel hjälper MRP till att förhindra flaskhalsar och säkerställer maximalt utnyttjande av bandbredd. Denna funktion är särskilt användbar för industriella nätverk som använder högbandbreddsapplikationer som videoövervakning.

Kompatibilitet

MRP är kompatibel med STP, vilket gör att de två protokollen kan fungera tillsammans på samma nätverk. MRP-ringar kan ansluta till STP-nätverk, med MRP som hanterar ringen och STP förhindrar loopar i den övergripande nätverkstopologin. Denna kompatibilitet ger nätverksadministratörer flexibilitet när det gäller att utforma industriella nätverksinfrastrukturer.

Jämför MRP och RSTP

Som industriella protokoll måste MRP och RSTP tillhandahålla deterministisk felåterställning för att säkerställa hög tillgänglighet. MRP, ett ringtopologiprotokoll, garanterar en maximal felåterställningstid på 10ms genom att blockera en port på varje switch för att skapa en fysisk loop. Däremot använder RSTP 802.1w-standarden för att öka nätverkstillgängligheten i mesh-topologier, men återställningstiderna beror på nätverkets komplexitet och kan endast uppskattas grovt. Medan RSTP:s flexibilitet möjliggör fler nätverksalternativ, kan MRP:s strikta determinism vara att föredra för tidskänsliga applikationer.