1 可用性的兩個關(guān)鍵因素

可用性是指設(shè)備在既定條件和特定時間內(nèi)，能夠無故障地執(zhí)行所需功能的概率。在評估系統(tǒng)的可用性之前，我們首先需要明確設(shè)備本身的可用性。值得注意的是，任何設(shè)備都存在一定的故障概率，這是我們在設(shè)計和評估網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時必須考慮的因素。

在計算可用性時，主要涉及兩個關(guān)鍵因素：平均故障間隔時間（MTBF，Mean Time Between Failure）和平均修復(fù)時間（MTTR，Mean Time To Repair）。

MTBF 是從設(shè)備的數(shù)據(jù)手冊中獲取的，它反映了設(shè)備在兩次故障之間平均能夠正常運行的時間。

MTTR 是修復(fù)并恢復(fù)設(shè)備以重新投入使用所需的平均時間。

MTTR（平均修復(fù)時間）的情況更為復(fù)雜，因為它受到多種事件和情況的影響。一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，修復(fù)所需的時間可能會因多種因素而有所不同。MTTR的長短在很大程度上取決于系統(tǒng)的監(jiān)控程度。借助N-Tron的N-View? OPC監(jiān)控應(yīng)用程序，N-Tron交換機的故障問題可以在幾秒內(nèi)被檢測并報告。一旦發(fā)現(xiàn)故障，可以迅速使用現(xiàn)場備用設(shè)備進行替換，從而將停機時間降至最低。

鑒于MTTR（平均修復(fù)時間）的計算涉及眾多變量，以下假設(shè)將用于N-Tron交換機的可用性計算：

故障場景：已確認N-Tron交換機出現(xiàn)故障。

現(xiàn)場條件：所有可用性計算均基于以下假設(shè)：現(xiàn)場有人員攜帶備用交換機。

設(shè)備替換：N-Tron交換機并非設(shè)計為可在現(xiàn)場直接修復(fù)。要完成“修復(fù)”，需用備用設(shè)備進行物理替換。

人員能力：現(xiàn)場人員將配備一臺PC，并具備在全托管交換機上配置IP地址的技術(shù)能力。

配置需求：對于大多數(shù)使用N-Tron設(shè)備的系統(tǒng)，唯一需要的配置是為全托管交換機配置IP地址和N-Ring參數(shù)（僅限環(huán)網(wǎng)管理器）。

系統(tǒng)特定變量：可根據(jù)具體系統(tǒng)需求，額外添加其他MTTR相關(guān)變量。

這些假設(shè)為N-Tron交換機的可用性計算提供了一個清晰的框架，確保在實際操作中能夠快速恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)功能。

當(dāng)明確了MTBF（平均故障間隔時間）和MTTR（平均修復(fù)時間）之后，便可以依據(jù)以下公式來計算組件的可用性：

2 計算網(wǎng)絡(luò)可用性

迄今為止，我們的討論主要圍繞單個設(shè)備的可用性展開。然而，在實際應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通常由多個設(shè)備組成，這些設(shè)備必須協(xié)同工作，才能確保整個網(wǎng)絡(luò)的正常運行。為了更直觀地展示如何計算網(wǎng)絡(luò)的可用性，我們可以通過一個簡單的網(wǎng)絡(luò)示例來進行說明。

在上述網(wǎng)絡(luò)中，三臺交換機（型號分別為7018FX2、708FX2和108TX）以串聯(lián)的方式連接在一起。網(wǎng)絡(luò)的一端連接了一個PLC，而另一端則連接了一個驅(qū)動器。為了實現(xiàn)PLC與驅(qū)動器之間的通信，數(shù)據(jù)必須依次經(jīng)過這三臺交換機。因此，整個網(wǎng)絡(luò)的可用性取決于這三臺交換機的可用性。

這是一個典型的依賴型串聯(lián)系統(tǒng)示例，其中端到端的可用性是由系統(tǒng)中每個組件的可用性共同決定的。

網(wǎng)絡(luò)可用性 = 交換機1的可用性 × 交換機2的可用性 × 交換機3的可用性

AN = SW1 × SW2 × SW3

= 0.99999995 × 0.999999975 × 0.99999999165

= 99.999991% 可用性

為了實現(xiàn)PLC與驅(qū)動器之間的通信，系統(tǒng)中所有設(shè)備都必須正常運行。然而，這一計算過程也揭示了一些可能不太明顯的重要事實。首先，無論單個設(shè)備的可用性有多高，當(dāng)多個設(shè)備以串聯(lián)方式運行時，整體的端到端可用性必然會降低。實際上，串聯(lián)系統(tǒng)的總停機時間（1 - 可用性）是個別設(shè)備不可用因素的總和。每增加一個設(shè)備，就會增加整個系統(tǒng)的不可用性。

這提醒我們，在網(wǎng)絡(luò)中添加設(shè)備（如路由器、防火墻、遠程I/O等）時，需要謹慎考慮其對整體可用性的影響。如果需要實現(xiàn)極高的可用性，那么在串聯(lián)系統(tǒng)中應(yīng)盡量減少設(shè)備的數(shù)量。

示例網(wǎng)絡(luò)的停機時間計算如下：

每年的停機時間 = (1 - 0.99999995) + (1 - 0.999999975) + (1 - 0.99999999165)

每年的停機時間 = 0.00000005 + 0.000000025 + 0.00000000835

每年的停機時間 = 0.00000008335

將這個比例轉(zhuǎn)換為每年的秒數(shù)：

每年的停機時間 = 0.00000008335 × 31536000（每年的秒數(shù)）

每年的停機時間 = 2.628 秒/年

3 總結(jié)

經(jīng)過深入分析，N-Tron交換機在高可用性網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中的卓越性能不言而喻。無論是在單個設(shè)備層面的高可靠性，還是在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的整體表現(xiàn)，N-Tron交換機都以極低的停機時間和高效的故障恢復(fù)能力，為網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行提供了堅實的保障。對于追求高可用性的企業(yè)來說，N-Tron交換機無疑是理想的選擇。