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DRP分布式冗余工业以太网协议前景与高可用分析
发表于:2018-05-29 12:17

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      一、DRP介绍及应用前景
      DRP网络通过若干交换节点组建成一个物理上通路但逻辑上断路的环型网络并借此实现网络故障检测与自动恢复。DRP网络中的每个交换节点可以外接各种设备,如交换机、各类仪表、数据采集系统、PC等,也可以外接其它类型的网络,如星型、树型、总线型、环型网络等。
      下图就是一个DRP环型网络,首先为了避免数据报文在环网中无限转发造成广播风暴,环网中采用blocking方式禁用备用路径使交换机1和8的路径在正常工作时物理上是通路,但逻辑上是断路,从而避免逻辑环路的形成。
其次DRP网络采用环型拓扑结构。一方面相对于星型网络冗余和端口冗余或Mesh型多重化冗余,它简化了网络结果复杂度,一定程度上利于网络管理以及降低网络构建成本;另一方面,DRP网络中每个交换机轮流承担环网管理主设备功能,分散了主从式方法中高度集中在固定主交换设备上的网络风险,即便是一个交换机或一段链路出现故障也不会影响整个网络的正常运行。
最后,采用DRP协议的控制网络或者交换机能够快速检测出物理链路和交换机设备发生的故障,并解决由单个物理链路或交换设备故障而引发网络通信中断的问题,快速恢复网络传输功能,一定程度上很好地解决现有工业以太网网络中风险集中。可用性低的问题。此外DRP还支持双环冗余系统,当网络采用双环冗余时,网络对故障的容错性更强,这意味着网络的可用性也得到了提高。
       二、DRP高可用性分析
      网络拓扑结构在工业控制网络中一方面对于一个系统的可用性起到关键的作用,一般在主干网上会采用环型拓扑结构;另一方面,网络拓扑结构需要克服对主交换节点的依靠,从而降低中央网络节点发生故障而引起网络瘫痪率。除此之外,在一个环型控制网络中,还需要考虑两个要点来保证网络的高可用性:一为降低环网中报文无限循环的广播风暴,二为减小链路恢复时间。
      DRP正是基于上述要点而提出的一种工业高可用性网络协议,它已经正式成为国际高可用性网络协议IEC62439系列中的一个标准。
      DRP高可用性可以从四个方面进行描述:
      (1)  DRP控制网络的拓扑结构为环型,这种拓扑结构为冗余网络的基本架构,具有较高的链路冗余性能;
      (2) 它提供了一种可以用于描述环形网络中交换机操作行为的架构,利用这种架构可以检测网络中的单个故障并在确定时间内恢复网络的通信功能。
      (3) 一个DRP控制网络拥有多个交换节点且每个节点都具有相同角色管理能力,不存在一般环网中通信主要依赖固定主节点控制的问题。
      (4)  针对普通以太网广泛存在的广播风暴问题,DRP也提出了应对策略,有效地控制了广播风暴的产生,降低网络丢包以及通信故障发生概率。

 组态完成后的DRP环网