힐셔, MRP로 오류없는 결정론적 네트워크 구성 제안

힐셔, PROFINET IO 네트워크에 MRP 기능 지원

산업현장의 실시간 산업용 이더넷 네트워크에서 가장 중요한 두 가지 사항은 결정론적 실시간성의 확보와 이를 끊김없이 유지하는 안정화된 이중화 리던던시 솔루션의 구성이다. 이에 많은 산업용 네트워크에서는 원형 순환구조의 링 토폴로지를 선호하게 된다. 이는 어느 한쪽에서 네트워크 에러가 발생하더라도 다른 방향으로 데이터 전송이 가능하도록 하는 토폴로지 구성방안이다. 

이러한 구성에서는 무엇보다 네트워크 에러를 감지하고, 즉시 (실시간으로) 에러 구간을 삭제하고 라인 토폴로지 형태로 변경하여 네트워크 전송을 정상화하는 미디어 리던던시 프로토콜(MRP;Media Redundancy Protocol)의 역할이 크다.  

산업용 통신 및 자동화 분야의 선도적인 솔루션 기업인 힐셔(Hilscher)는 PC 카드 및 임베디드 모듈, ASIC과 같은 자사의 PROFINET IO 컨트롤러 제품에 손쉽게 적용하여 사용할 수 있는 PROFINET 미디어 리던던시 프로토콜(MRP) 기능을 지원한다.

프로피넷(PROFINET) 프로토콜은 시스템 엔지니어들이 뛰어난 가용성과 고장안전(Fail-Safe) 기능을 갖춘 결정론적 산업용 이더넷 네트워크 구축이 가능하다. 특히 링 토폴로지(Ring Topology)에서는 최대 200ms의 빠른 복구 시간을 제공한다. PROFINET 미디어 리던던시 프로토콜은 리얼타임을 강조하는 PROFINET RT 네트워크에 링 토폴로지 구성을 제공한다.

PROFINET IO 네트워크에서 미디어 리던던시 프로콜의 이점
• 네트워크 안정성을 향상시킨다.
• 빠른 복구 시간으로 런타임 손실을 방지한다.
• 간편한 구성 – 링 매니저와 각 장치의 포트만 선택하면 된다.
• 미디어 리던던시 클라이언트는 항상 힐셔의 슬레이브 장치에 구현 가능하다.

미디어 리던던시 프로토콜(MRP)은 무엇인가?

PROFINET RT 네트워크 장치들은 일반적으로 선형 또는 스타 토폴로지(Star Topology)로 구성되어 장치와 장비 컨트롤러 사이의 상태, 제어 및 진단 정보를 통신한다. 그러나 중앙 장치에 장애가 발생하면, 최악의 경우 전체 네트워크에 심각한 영향을 미치게 된다. 따라서 네트워크 가용성을 보장하기 위해 이더넷 환경에서는 일반적으로 사용하지 않는 링 토폴로지를 대안으로 적용하는 경우가 많다. 미디어 리던던시 프로토콜은 PROFINET IO RT 네트워크에서 이러한 링 토폴로지를 사용할 수 있도록 해주며, 단일 오류들을 보상할 수 있다.

미디어 리던던시 프로토콜은 적절한 동작 유지를 위해 항상 링 토폴로지를 모니터링하는 미디어 리던던시 매니저(MRM: Media Redundancy Manager)를 사용한다. 만약 네트워크 오류가 발생하면, 라인 토폴로지로 네트워크를 재배치하는 정보를 미디어 리던던시 클라이언트(MRC: Media Redundancy Clients)에 제공하도록 설계되었다. 힐셔의 모든 PROFINET IO 컨트롤러 제품은 PROFINET IO 네트워크에서 미디어 리던던시 프로토콜 매니저 역할을 수행할 수 있다. 또한 모든 PROFINET IO 장치 제품에는 미디어 리던던시 프로토콜 클라이언트 기능이 포함된다.

어떻게 동작하는 가?

미디어 리던던시 매니저가 링 네트워크의 무결성을 평가하기 위해 일정 간격으로 테스트 프레임을 발행하면, 미디어 리던던시 클라이언트는 이 테스트 프레임을 링을 따라 미디어 리던던시 매니저로 다시 전달한다.

미디어 리던던시 매니저는 이 테스트 프레임이 되돌아오지 않으면, 이를 네트워크 오류로 해석하고, 모든 미디어 리던던시 클라이언트에 네트워크 오류를 알린다. 그런 다음, 제어 데이터를 전송하여 선형 네트워크 구성으로 전환하게 된다. 또한 미디어 리던던시 클라이언트는 포트 중 하나를 이용해 링크스테이트 (LinkState) 변경을 감지하고 이러한 상태를 미디어 리던던시 매니저에 전달하기 때문에 미디어 리던던시 매니저가 오류 및 보수 여부를 감지하는 시간을 단축할 수 있다.