Media Redundancy Protocol (MRP) คืออะไร?

Media Redundancy Protocols ตรวจสอบเส้นทางเครือข่ายเพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวจุดเดียวและรับประกันความพร้อมใช้งานสูงของเครือข่ายอีเธอร์เน็ต เนื่องจากระบบอัตโนมัติต้องพึ่งพาเครือข่ายอีเธอร์เน็ตมากขึ้น ความต้องการความทนทานต่อข้อผิดพลาดจึงจำเป็นต้องมีโครงสร้างเครือข่ายที่ซ้ำซ้อน อย่างไรก็ตาม ลักษณะการออกอากาศของอีเธอร์เน็ตจะป้องกันการวนซ้ำทางกายภาพ ทำให้เส้นทางที่ซ้ำซ้อนเข้ากันไม่ได้ โปรโตคอลความซ้ำซ้อนของสื่อแก้ไขข้อขัดแย้งนี้โดยการบล็อกเส้นทางที่ซ้ำซ้อนอย่างมีเหตุผล ทำให้เส้นทางหนึ่งทำงานอยู่และส่วนที่เหลืออยู่ในโหมดสแตนด์บาย หากเส้นทางที่ใช้งานอยู่ล้มเหลว โปรโตคอลจะสลับการรับส่งข้อมูลเป็นเส้นทางสแตนด์บาย

MRP ที่ได้มาตรฐานใน IEC 62439-2 ตอบสนองข้อกำหนดเครือข่ายอุตสาหกรรม รับประกันเวลาการเปลี่ยนผ่านที่กำหนด - ต่ำกว่า 500 ms ในกรณีที่แย่ที่สุด ซึ่งมักจะเร็วกว่ามาก - สำหรับโทโพโลยีแบบริงที่มีมากถึง 50 โหนด ทุกโหนด MRP มีพอร์ตวงแหวนสองพอร์ต โหนดหนึ่งทำหน้าที่เป็น ผู้จัดการฝ่ายสื่อซ้ำซ้อน (MRM) ตรวจสอบวงแหวนเพื่อหาความล้มเหลว เมื่อ MRM ตรวจพบการแตกหัก มันจะบล็อกเส้นทางที่ล้มเหลวและปลดบล็อกเส้นทางที่ซ้ำซ้อน เพื่อกู้คืนการเชื่อมต่อ

MRP ทำงานอย่างไร?

ในฐานะโปรโตคอลสำรองสื่อ MRP ช่วยให้มั่นใจได้ว่าเครือข่ายมีความพร้อมใช้งานอย่างต่อเนื่องในกรณีที่อุปกรณ์หรือลิงก์ล้มเหลว ซึ่งทำได้โดยการแปลงโทโพโลยีวงแหวนแบบฟิสิคัลให้เป็นโทโพโลยีแบบลอจิคัลสำหรับการรับส่งข้อมูลเครือข่าย

อุปกรณ์เครือข่ายหนึ่งตัวทำหน้าที่เป็น Media Redundancy Manager (MRM)

MRM ตรวจสอบวงแหวนโดยการส่งเฟรมทดสอบระหว่างพอร์ตวงแหวน ภายใต้สภาวะการทำงานปกติ MRM จะบล็อกพอร์ตวงแหวนพอร์ตใดพอร์ตหนึ่งกับการรับส่งข้อมูลเครือข่าย ทำให้เกิดโทโพโลยีแบบเส้น อย่างไรก็ตาม หาก MRM ล้มเหลวในการรับเฟรมทดสอบ ซึ่งบ่งชี้ถึงความล้มเหลวของเครือข่าย มันจะปลดบล็อกพอร์ตวงแหวนที่ถูกบล็อกก่อนหน้านี้ การดำเนินการนี้จะคืนค่าการเชื่อมต่อเครือข่ายผ่านเส้นทางเครือข่ายรอง

MRP ให้เวลาการเปลี่ยนผ่านตามที่กำหนด

MRP รับประกันเวลาสลับสูงสุดที่ 500 ms, 200 ms หรือต่ำสุด 10 ms ขึ้นอยู่กับชุดพารามิเตอร์ เวลาเปลี่ยนเครื่องโดยทั่วไปมักจะอยู่ที่ครึ่งหนึ่งถึงหนึ่งในสี่ของค่าเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น วงแหวน MRP ที่กำหนดค่าไว้สำหรับเวลาสลับสูงสุด 200 มิลลิวินาที โดยปกติจะสลับใน 50 ถึง 60 มิลลิวินาที ระดับนี้จะให้ความพร้อมใช้งานและประสิทธิภาพเครือข่ายที่คาดการณ์ได้ซึ่งจำเป็นสำหรับสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม

MRP ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับโทโพโลยีแบบวงแหวน

แม้ว่า Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) ยังสามารถใช้กับโทโพโลยีแบบวงแหวนได้ แต่ก็ไม่ได้ออกแบบมาสำหรับโทโพโลยีนั้นเป็นหลัก MRP ได้รับการปรับให้เหมาะกับวงแหวนของอุปกรณ์สูงสุด 50 เครื่อง หลีกเลี่ยงปัญหาต่างๆ เช่น สภาพการแข่งขันที่คาดเดาไม่ได้ที่อาจเกิดขึ้นกับ RSTP สำหรับอุปกรณ์เครือข่ายที่รองรับทั้งสองโปรโตคอล โดยทั่วไป MRP จะให้การสับเปลี่ยนที่เร็วกว่าและมีการกำหนดไว้มากกว่า

ประโยชน์หลักของการใช้ MRP

เวลาฟื้นตัวอย่างรวดเร็ว

MRP ให้เวลาการกู้คืน 10 มิลลิวินาทีหรือน้อยกว่าในกรณีที่เกิดความล้มเหลวเพียงครั้งเดียว ช่วยให้สามารถเชื่อมต่อเครือข่ายได้อย่างต่อเนื่อง โปรโตคอลบรรลุผลสำเร็จโดยการตรวจสอบเครือข่ายอย่างต่อเนื่องสำหรับการหยุดชะงักโดยใช้เฟรมทดสอบ และบล็อกพอร์ตวงแหวนพอร์ตใดพอร์ตหนึ่งล่วงหน้าเพื่อหลีกเลี่ยงการวนซ้ำของเครือข่าย หากตรวจพบการหยุดชะงัก MRP จะปลดบล็อกพอร์ตที่ถูกบล็อกก่อนหน้านี้ทันทีเพื่อสร้างการเชื่อมต่อใหม่ เวลาฟื้นตัวอย่างรวดเร็วนี้จำเป็นสำหรับระบบควบคุมอุตสาหกรรมและระบบอัตโนมัติที่ต้องคำนึงถึงเวลา

ค่าเผื่อความผิดพลาด

โทโพโลยีแบบวงแหวนที่ MRP นำมาใช้นั้นไม่มีจุดที่เกิดความล้มเหลวเพียงจุดเดียว เนื่องจากการรับส่งข้อมูลเครือข่ายสามารถกำหนดเส้นทางใหม่ในทิศทางใดทิศทางหนึ่งรอบๆ วงแหวนได้ ความซ้ำซ้อนโดยธรรมชาตินี้หมายความว่าความล้มเหลวของอุปกรณ์เครือข่ายหรือสายเคเบิลใดๆ จะไม่รบกวนการทำงานของเครือข่าย MRP สามารถตรวจจับความล้มเหลวดังกล่าวและกำหนดค่าเส้นทางข้อมูลใหม่ได้อย่างรวดเร็วเพื่อกำหนดเส้นทางรอบๆ ความทนทานต่อข้อผิดพลาดนี้ทำให้เครือข่ายอุตสาหกรรมมีความน่าเชื่อถือและเวลาทำงานที่ต้องการ

Load Balancing

โครงสร้างวงแหวนของ MRP ยังอำนวยความสะดวกในการปรับสมดุลโหลดโดยอนุญาตให้การรับส่งข้อมูลเครือข่ายไหลไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง ด้วยการกำหนดเส้นทางการรับส่งข้อมูลในทิศทางที่มีความแออัดน้อยลง MRP จะช่วยป้องกันปัญหาคอขวดและรับประกันการใช้แบนด์วิดท์สูงสุด ความสามารถนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับเครือข่ายอุตสาหกรรมที่ใช้แอปพลิเคชันที่มีแบนด์วิธสูง เช่น กล้องวิดีโอวงจรปิด

ความเข้ากันได้

MRP เข้ากันได้กับ STP ทำให้ทั้งสองโปรโตคอลสามารถทำงานร่วมกันบนเครือข่ายเดียวกันได้ วงแหวน MRP สามารถเชื่อมต่อกับเครือข่าย STP โดยที่ MRP จัดการวงแหวนและ STP ป้องกันการวนซ้ำในโทโพโลยีเครือข่ายโดยรวม ความเข้ากันได้นี้ทำให้ผู้ดูแลระบบเครือข่ายมีความยืดหยุ่นในการออกแบบโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายอุตสาหกรรม

การเปรียบเทียบ MRP และ RSTP

เนื่องจากเป็นโปรโตคอลทางอุตสาหกรรม MRP และ RSTP จึงต้องจัดเตรียมการกู้คืนข้อผิดพลาดตามที่กำหนดเพื่อให้แน่ใจว่ามีความพร้อมใช้งานสูง MRP ซึ่งเป็นโปรโตคอลโทโพโลยีแบบวงแหวน รับประกันเวลาการกู้คืนข้อผิดพลาดสูงสุด 10 มิลลิวินาที โดยการบล็อกหนึ่งพอร์ตบนสวิตช์แต่ละตัวเพื่อสร้างฟิสิคัลลูป ในทางตรงกันข้าม RSTP ใช้ประโยชน์จากมาตรฐาน 802.1w เพื่อเพิ่มความพร้อมใช้งานของเครือข่ายในโทโพโลยีแบบเมช แต่เวลาในการกู้คืนขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของเครือข่าย และสามารถประมาณได้โดยประมาณเท่านั้น แม้ว่าความยืดหยุ่นของ RSTP ช่วยให้มีตัวเลือกเครือข่ายมากขึ้น แต่การกำหนดที่เข้มงวดของ MRP อาจดีกว่าสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องคำนึงถึงเวลา