1 可用性的兩個關鍵因素

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

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

MTBF 是從設備的數據手冊中獲取的，它反映了設備在兩次故障之間平均能夠正常運行的時間。

MTTR 是修復并恢復設備以重新投入使用所需的平均時間。

MTTR（平均修復時間）的情況更為復雜，因為它受到多種事件和情況的影響。一旦設備出現故障，修復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的監控程度。借助N-Tron的N-View? OPC監控應用程序，N-Tron交換機的故障問題可以在幾秒內被檢測并報告。一旦發現故障，可以迅速使用現場備用設備進行替換，從而將停機時間降至最低。

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

故障場景：已確認N-Tron交換機出現故障。

現場條件：所有可用性計算均基于以下假設：現場有人員攜帶備用交換機。

設備替換：N-Tron交換機并非設計為可在現場直接修復。要完成“修復”，需用備用設備進行物理替換。

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

配置需求：對于大多數使用N-Tron設備的系統，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（僅限環網管理器）。

系統特定變量：可根據具體系統需求，額外添加其他MTTR相關變量。

這些假設為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網絡功能。

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

2 計算網絡可用性

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

在上述網絡中，三臺交換機（型號分別為7018FX2、708FX2和108TX）以串聯的方式連接在一起。網絡的一端連接了一個PLC，而另一端則連接了一個驅動器。為了實現PLC與驅動器之間的通信，數據必須依次經過這三臺交換機。因此，整個網絡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系統示例，其中端到端的可用性是由系統中每個組件的可用性共同決定的。

網絡可用性 = 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PLC與驅動器之間的通信，系統中所有設備都必須正常運行。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，無論單個設備的可用性有多高，當多個設備以串聯方式運行時，整體的端到端可用性必然會降低。實際上，串聯系統的總停機時間（1 - 可用性）是個別設備不可用因素的總和。每增加一個設備，就會增加整個系統的不可用性。

這提醒我們，在網絡中添加設備（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。如果需要實現極高的可用性，那么在串聯系統中應盡量減少設備的數量。

示例網絡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

將這個比例轉換為每年的秒數：

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

每年的停機時間 = 2.628 秒/年

3 總結

經過深入分析，N-Tron交換機在高可用性網絡設計中的卓越性能不言而喻。無論是在單個設備層面的高可靠性，還是在復雜網絡環境中的整體表現，N-Tron交換機都以極低的停機時間和高效的故障恢復能力，為網絡的穩定運行提供了堅實的保障。對于追求高可用性的企業來說，N-Tron交換機無疑是理想的選擇。