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网络冗余

作者:Mike Miclot,John Mower,Belden 公司2011.07.21阅读 9476

  网络冗余是工业网络的一项保障策略。作为快速反应备份系统,网络冗余的目的是减轻意外中断的风险,通过即时响应保证生产连续,从而降低关键数据流上任意一点失效所带来的影响。

像Belden的Hirschmann MACH 100之类的管理型交换机,对于冗余网络的绩效非常重要。
如果出现数据连接损坏,这些交换机会启动快速响应CONTROL ENGINEERING China版权所有,关闭冗余通道。


  任何需要具备高可靠性或者在关键场合应用的网络,都需要数据通道冗余,在一条路径出现故障的时候有另外一条保证通讯畅通。当然,工业等级的网络元件,比如加固开关以及强化或者铠装线缆,都可以降低零件损坏或者破损的可能,然而如果开关失效或者线缆损坏的时候CONTROL ENGINEERING China版权所有,冗余系统可以保证系统继续运行,避免关键通讯和数据流中断。这样做的好处是,在法律规定需要保持数据监控、保留精确流程控制记录的场合,比如在冶金、造纸、水及污水处理、食品饮料和制药行业,就需要有冗余通道,因为生产停顿会直接影响下游厂商,甚至有时候都会影响到上游的供应商。任何的生产停滞,都会带来大量的产品破损、丢弃和浪费。
  实施网络冗余策略控制工程网版权所有,需要取决于很多因素,其中很大程度上要依赖于应用和现有的网络拓扑结构—也就是系统、流程和设备的部署情况和位置,以及线缆的架构。简单说,特定的冗余方法适用于特定的系统配置。
  最为广泛使用的两项标准型的冗余协议是:
  ·快速生成树协议(RSTP),使用一种算法确定哪些路径用于主要通讯CONTROL ENGINEERING China版权所有,哪些作为冗余,哪些路径是最可靠的。这种方法最适用于带有多个冗余链接的复杂网络拓扑结构,也可以用于环形拓扑。RSTP不能大规模升级,恢复时间要超过一秒,这远远要慢于一些自动化工业过程的要求。
  ·链路群CONTROL ENGINEERING China版权所有,并不是一种真正的方法,但是它可以将多个链接成组为一条虚拟链接。考虑这样一种情况,两地之间有最多八条链接。如果现在有八条百兆带宽的链接,链路群可以让组合成一条八百兆带宽的链接。在这种情况下,如果一条连接失效或者损坏,系统的带宽就会降低到七百兆,但是仍然还是完好的。链路群方法经常与RSTP方法搭配使用,但是和RSTP一样,这种方法的回复速度也要达到甚至超过一秒。

  通常使用的专用型冗余协议包括:
  环形协议,具有可用性、可靠性高的特点,并且性能可以预测。环形协议与网状拓扑结构不兼容,但是这种协议非常容易升级。测试显示,在一个最多达到200个开关的环中,恢复时间仍然非常短,通讯可以保持连续。专用型环形协议的主要供应商,现在提供的产品恢复时间经常可以达到300毫秒或者更低,而最新的产品恢复时间甚至可以低于10毫秒。
  双重或者冗余耦合是另外一种选择,它的恢复时间在200毫秒左右。这种方法可以用来提供冗余功能,或者连接专用型或者标准型环状拓扑结果,在环间或者不同层级的网络之间形成冗余连接。

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