CC BY
119
УДК 681. 335
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПОЛИТИКА ВЫБОРА И ОРГАНИЗАЦИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ КОРПОРАТИВНЫХ СЕТЕЙ СВЯЗИ ПРЕДПРИЯТИЙ МЭС ЦЕНТРА
© С.И. Чичев, В.Ф. Калинин, Е.И. Глинкин
Ключевые слова: корпоративная связь; системы передачи информации; телекоммуникации в энергетике. Рассмотрены вопросы обеспечения средствами связи, организации эксплуатации цифровых систем передачи информации, техническая политика и основные элементы стратегии управления телекоммуникациями корпоративных сетей связи предприятий магистральных электрических сетей Центра.
Генеральная схема развития Единой технологической сети связи энергетики (ЕТССЭ) до 2015 г. определила основные принципы создания и «взаимоувязки» строящихся и существующих линий связи энергообъектов в современную инфокоммуникационную сеть на основе единых организационно-технических решений для обеспечения надежного и эффективного функционирования электросетевых комплексов филиалов ОАО «МЭС Центра» - ПМЭС (Магистральные электрические сети Центра - предприятия магистральных электрических сетей).
Обеспечение средствами связи. Между ОАО «Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы» («ФСК ЕЭС»), управлением МЭС Центра и управлениями ПМЭС организованы в необходимом объеме основные и резервные каналы для обеспечения обмена корпоративным технологическим трафиком с использованием существующих сетей и линий связи ОАО «ФСК ЕЭС», Единой цифровой сети связи энергетики (ЕЦССЭ) и арендованных каналов и линий связи [1]. Дополнительно в качестве резервной связи на объектах филиала ОАО «ФСК ЕЭС» - МЭС Центра и ПМЭС используется мобильная сотовая и спутниковая связь. В настоящее время филиал МЭС Центра оснащен 1244 сотовыми телефонами и терминалами связи. Обеспечение сотовой связью проводится по принципу: руководители, ответственные специалисты, дежурный оперативный и оперативно-ремонтный персонал МЭС и ПМЭС.
Для обеспечения оперативного реагирования в условиях возникновения нарушений в работе Единой национальной электрической сети ЕНЭС и в качестве альтернативы существующему оператору корпоративной подвижной радиотелефонной связи в филиалах ОАО «ФСК ЕЭС» - МЭС Центра и ПМЭС производится выбор оператора сотовой связи исходя из критерия наилучшей зоны покрытия и устойчивости обеспечения сотовой связи. В филиале ОАО «ФСК ЕЭС» -МЭС Центра на всех ПС 330-750 кВ организованы в полном объеме каналы передачи необходимой информации в региональные диспетчерские управления (РДУ). А с подстанций 220 кВ к осенне-зимнему периоду 2011-2012 гг. в полном объеме организованы резервные каналы с помощью существующих малых земных спутниковых станций (МЗСС) на подстанциях
(ПС) и планируемых к установке МЗСС доступа (Sky Edge Gateway) в центр управления сетей ПМЭС и P,^. А также намечено введение в эксплуатацию 3228 км волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) и 80 узлов цифровых систем передачи информации (ЦСПИ), что позволит существенно увеличить надежность и качество каналов связи и вывести из эксплуатации на этих узлах устаревшее аналоговое оборудование.
Организация эксплуатации ЦСПИ. Эксплуатация ЦСПИ в МЭС Центра построена по четкой иерархической структуре, рис. 1 [2]:
- общее руководство ремонтно-эксплуатационного обслуживания ^ЭО) МЭС Центра осуществляется директором по информационно-технологическим системам (ИТС);
- эксплуатация окружного узла связи ОУС Центра проводится отделом систем связи службы ИТС МЭС Центра;
- общее руководство PЭО ПМЭС осуществляется директором по ИТС либо заместителем главного инженера ПМЭС;
- в каждом ПМЭС создаются районы PЭО ИТС. Количество районов PЭО ИТС территориально и количественно совпадает с районами МЭС ^МЭС);
- территории PЭО ИТС располагаются в географических границах областей PФ и границах энергосистем;
- руководитель района PЭО и основной персонал располагается в здании PМЭС. Место размещения базы PМЭС выбрано для обеспечения удобства PЭО - удаленность от объектов на расстоянии 100-150 км и приоритетно располагаются на территории объектов ОАО «ФСК ЕЭС»;
- в целях снижения накладных и транспортных расходов на удаленных объектах или групп ПС персонал PЭО ИТС размещается непосредственно на объекте PЭО.
Доминирующим звеном в структуре эксплуатации является эксплуатация ЦСПИ собственным персоналам ОАО «ФСК ЕЭС». В Московском ПМЭС эксплуатация ЦСПИ отдана на внешний подряд. Основным и наиболее оптимальным способом эксплуатации ЦСПИ является т. н. «хозспособ». Применение внешнего подряда
Ф
Департамент эксплуатации систем связи и информационных систем ФСК ЕЭС
Служба ИТС МЭС Центра
ОУС Центр <1
7 ПМЭС ft.___________
Служба ИТС ПМЭС
персонал ИТС Района (участка) ПМЭС
Персонал ИТС Района (участка! ПМЭС постоянно базирующийся на объекта
Рис. 1. Организация эксплуатации цифровой сети передачи информации в МЭС Центра
не показывает очевидных преимуществ. На внешний подряд отданы специфические работы на отдельных видах оборудования.
Техническая политика как инструмент оптимизации эксплуатации.
Для оптимизации эксплуатации (обученный персонал, единый запас инструмента и приборов ЗИП, единая система управления, обеспечение совместимости протоколов и т. п.) и эффективного управления, техническая политика построения сети строится по «вендор-ному» принципу (вендор - юридическое лицо, носитель торговой марки) (табл. 1) [2]:
- на территории одного ПМЭС приоритетным является применение оборудования только одного вендора для каждого типа оборудования;
- на территории МЭС Центра приоритетным является применение оборудования не более трех вендоров для каждого типа оборудования.
Основные элементы стратегии управления телекоммуникациями. Для обеспечения эффективного управления телекоммуникациями структура управления строится по иерархическому принципу, аналогично структуре административного управления (табл. 2) [3].
Таблица 1
«Вендорный» принцип построения сети МЭС Центра
№ МЭС/ПМЭС Транспортное оборудование ЦСПИ Оборудование доступа ЦСПИ АТС (автоматическая телефонная станция) ГГС (громко говорящая связь) СЗП (система записи переговоров) Оборудование электропитания Оборудование синхронизации СПД (система передачи данных)
G МЭС Центра Nortel ABB Siemens Inter-M Nice Log Powerware Cisco
1 Валдайское ПМЭС Nortel Tellabs (замена на ABB) Avaya Inter-M MD ИС Powerware Cisco
2 Верхне- Донское ПМЭС Nortel ABB Avaya Inter-M MD ИС Powerware ВЗГ Symme-tricom Cisco
3 Волго- Донское ПМЭС Alcatel TTC Marconi Avaya Inter-M MD ИС Powerware ВЗГ Symme-tricom Cisco
4 Волго- Окское ПМЭС Nortel ABB Avaya Inter-M MD ИС Elteco Cisco
5 Вологодское ПМЭС Nortel ABB Avaya Inter-M MD ИС Powerware ВЗГ Symme-tricom Cisco
б Московское ПМЭС Nortel ABB Siemens Inter-M MD ИС Powerware ПЭГ Symme-tricom Cisco
7 Приокское ПМЭС Nortel ABB Avaya Inter-M MD ИС Elteco Cisco
8 Черноземное ПМЭС Alcatel TTC Marconi Avaya Inter-M MD ИС Elteco ВЗГ Symme-tricom Cisco
ИТОГО 1) Nortel 2) Alcatel 1) ABB 2) TTC Marconi 3) Tellabs (замена на ABB) 1) Avaya 2) Siemens 1) Inter-M 1) MD ИС Фантом 2) Nice Log 1) Powerware 2) Elteco 1) Symmetri-com 1) Cisco
Tаблица 2
Структура управления телекоммуникациями МЭС Центра
Уровень административного управления Центр управления Уровень структуры управления телекоммуникациями Зона ответственности
1 ИА ФСК ЦУС ФСК система управления верхнего уровня (OSS) 7 МЭС
2 МЭС Центра ОУС Центра системы управления сетевого уровня (Network manager) 8 ПМЭС МЭС Центра
3 ПМЭС ЦУС ПМЭС системы управления уровня функционального элемента сети (Element manager) ПС, РУС (ЕЦССЭ) и узлы связи, территориально расположенные в зоне ответственности ПМЭС
4 ПС, узлы связи узел связи локальные системы управления оборудованием (Site manager, Craft terminal) узел связи
Необходимым требованием к поставляемым системам ЦСПИ, внутриобъектовой связи, синхронизации и электропитания является обязательное наличие современной системы удаленного управления и мониторинга. В зоне ответственности МЭС Центра существуют три уровня управления телекоммуникациями (транспортные сети SDH) (рис. 2).
На рис. 3 показана организация системы управления сетью доступа на примере мультиплексоров FOX-515/512. Система состоит из 2-х центральных серверов: основной (активный), расположенный в МЭС Центра, и резервный (горячий резерв) - Московское ПМЭС.
Корпоративные сети связи. Связь является неотъемлемой частью современного комплекса управления работой электрической системы и включает в себя как чисто корпоративные приложения (телефонию, меж-компьютерный обмен данными и системы автоматизированной информационно-измерительной системы контроля и учета электроэнергии - АИИС КУЭ), так и технологические - диспетчерские переговоры и телемеханику, управление режимами и защиту [4].
В условиях коммерциализации взаимоотношений энергетиков и пользователей на первое место выходят такие аспекты построения сетей, как: их функциональная наполненность, безопасность и надежность функционирования, а также мониторинг состояния в режиме реального времени.
До недавнего времени сети связи энергетиков, как правило, строились по трем независимым функциональным критериям: передачи сигналов речи и телемеханики, защиты и автоматики, офисных приложений с использованием соответствующей аппаратуры.
В последние 3-7 лет (в т. ч. и в России) достаточно активно применяется совмещение функций передачи сигналов речи, телемеханики ТМ и защиты. В высокочастотной технике для этого используется принцип частотного уплотнения с разделением по времени, в кабельных каналах - TDM мультиплексирования.
Для офисных приложений, в т. ч. для АИИС КУЭ и федерального оптового рынка электроэнергии и мощности ФОРЭМ, для передачи после аварийной информации, почты и Интернет обычно используются кабельные или радиоканалы, собственные или арендованные с использованием IP технологий. Отдельное приложение образуют радио, спутниковые или тран-кинговые сети обслуживания передвижных бригад.
Технологические и конструкторские достижения последнего времени привели к созданию оборудования, сочетающего в себе технологическую и офисную составляющие функциональности корпоративной сети энергетиков, что позволяет говорить о новой философии прикладных сетей связи - конвергированных сетях CCNS (Converged Corporate Network Solutions - конвергентных корпоративных сетевых решений).
Технология CCNS. Преимущества данной сети [4]:
- снижение финансовой и функциональной зависимости от третьих лиц;
- возможность быстрого изменения конфигурации и закрепления сетевых ресурсов за критичными приложениями;
- единая среда управления, мониторинга и полный контроль устойчивости и надежности сети;
- безопасность технологических, коммерческих данных и предоставления сетевых ресурсов третьим лицам.
Например, в филиалах МЭС Центра - ПМЭС основной упор делается не на простую замену старого оборудования новым, а на изменение самих принципов проектирования технологических сетей и объединение разнородных сетевых трафиков. Теперь главным должно стать не обычное выполнение функциональных требований к каналам, и, соответственно, к аппаратуре их образующей, а экономическая эффективность создаваемой сети, ее адаптируемость к новым задачам.
Следует иметь в виду, что выше речь шла не о специализированных каналах, предназначенных, например, только для передачи данных АИИС КУЭ - здесь эффективными могут быть и другие каналы - GSM или спутниковые, а о конвергированных каналах, позволяющих решить большинство задач в корпоративных сетях энергетиков.
До настоящего времени наиболее востребованными и с точки зрения капитальных затрат, и с точки зрения больших протяженностей воздушных линий ВЛ, являются высокочастотные (ВЧ) каналы связи. Перед оптическими они имеют преимущество и с точки зрения построения систем релейной защиты и противоаварий-ной автоматики (РЗ и ПА): учитывая требования к временным параметрам передаваемых сигналов команд, а также физические ограничения на время распространения сигналов в оптическом волокне, ВЧ каналы могут иметь большую протяженность.
Рис. 2. Уровни управления транспортными сетями 8БЫ
Рис. 3. Структура системы управления сетью доступа на примере мультиплексоров БОХ-515/512
Цифровая конвергированная ВЧ система - ЕТЬ 500 (600). Ранее Е^500 применялась в основном для решения технологических задач энергетики. Возможность ее использования для корпоративных целей основывается на дооснащении Е^500 устройствами формирования скоростного цифрового канала типа АМХ (асинхронного режима переноса передачи) с различными абонентскими цифровыми интерфейсами (рис. 4а, 4б) [4].
Поскольку одним из основных требований к технологическим каналам является их независимость от кор-
поративных данных, то рекомендуется организовывать цифровой канал либо в независимом ВЧ канале, либо в специально выделенной полосе частот ВЧ канала.
Так как корпоративные каналы чаще всего являются каналами передачи данных, то в АМХ не рекомендуется использовать возможности цифровой передачи речи. Исключение может быть сделано лишь для служебных речевых каналов типа «точка-точка», без включения их в коммутационное пространство корпоративной телефонной сети.
а) б)
Рис. 4. Цифровая конвергированная ВЧ система ETL500 (а), ETL 600 (б)
Универсальные решения. В сетях связи энергетиков существуют сервисы, недоступные в обычных корпоративных сетях. Для их реализации требуются некоторые специализированные устройства, например удаленный программируемый низкочастотный НЧ терминал EVDT, особенностью которого является совместная работа с аппаратурой ВЧ связи ETL500 [20].
Комплексное использование ВЧ каналов кроме известных преимуществ имеет и некоторые чисто организационные недостатки, связанные с традиционным разделением служб. Часто это выражается в административном размещении подразделений в различных помещениях. Это могут быть разные комнаты, этажи и даже здания, между которыми необходимо прокладывать сигнальные цепи. Устройство EVDT в первую очередь предназначено именно для уменьшения количества необходимых для этого кабелей. В то же время EVDT позволит использовать любые корпоративные 4-проводные каналы, как комплексные (принято в энергетике для передачи телефонии и телемеханики -«ТЛФ + ТМ»).
Использование принципа конвергенции не означает, что пользователь должен отказаться от установленного у него оборудования. Часто достаточно доосна-стить его соответствующими узлами, например, передачи сигналов команд РЗ. Одним из таких устройств является цифровая система передачи сигналов команд релейной защиты NSD 570, допускающая работу через любые среды и каналы передачи.
Безусловным требованием к используемым каналам/средам является их пригодность к передаче сигналов команд РЗ и ПА как с точки зрения надежности и безопасности, так и с точки зрения времени передачи. В общем случае это практически любые проводные каналы, кабельные - плезиохронные PDH и синхронные SDH, радио - SDH, высокочастотные ВЧ - от мировых производителей. Но возможны и другие варианты, применимость которых зависит от тщательности системной проработки. Вообще главной проблемой конвергенции является объединение функций защиты и
автоматики со всеми остальными сервисами, в т. ч. технологическими. Так, если в корпоративную IP сеть при соблюдении некоторых правил еще можно ввести технологические функции передачи диспетчерской речевой информации с большими ограничениями данных SCADA-систем (Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление и сбор данных и систем телемеханики), то функции защиты ввести практически невозможно.
Основной и резервный канал защиты. Даже относительно простой случай с передачей сигналов речи по каналам защиты на практике оказывается не простым. Как показывает опыт эксплуатации таких каналов (построенных на оборудовании мирового IP-бренда) газовиками и нефтяниками, их качество не удовлетворяет требованиям оперативного диспетчерского управления, и они рассматривают альтернативу давно устоявшимся концепциям. Главная причина: корпоративная IP-сеть изначально должна строиться не как телекоммуникационная, а как технологическая с использованием протоколов: RVSP (resource reservation protocol - протокол резервирования ресурса), RTP/RTCP (real time protocol/associated control protocol -оперативный протокол / связанный протокол контроля) и dynamic time-slot multiplexing - DTM (динамическое временное мультиплексирование) [4].
Что касается SCADA - систем и систем телемеханики, то существующая Ethernet-сеть должна доосна-щаться UCA (Utility Communications Architecture -сервисная коммуникационная архитектура) или аналогичными системами. К сожалению, данная технология UCA, выполняя функцию привязки передаваемой информации к временной сетке, одновременно значительно сокращает число корпоративных пользователей.
Поэтому технологию UCA надо рассматривать как временное решение для небольших подстанций, и допускать контроль и наблюдение за системами релейной защиты, обмен служебной информацией между устройствами РЗ и ПА. Но передача сигналов защит в
данной технологии запрещена (кроме сигналов состояния оборудования - телесигнализации).
Tаким образом, методики введения технологических функций в уже работающую корпоративную IP-сеть не слишком удачны, хотя и имеют право на существование. Другое дело идеология CCNS, предполагающая введение офисных (IP) функций в технологическую сеть с полной изоляцией разнородных трафиков и обеспечивающая наилучшие условия транспортировки именно технологической информации.
Переход к принципам конвергенции неизбежно повлечет за собой изменение методик обслуживания технологических каналов, особенно каналов релейной защиты и противоаварийной автоматики. Во-первых, контроль, обслуживание и наладка должны быть не нарушающими функционирование других сервисов. А во-вторых, распределенными в пространстве, т. е. уже не будет возможности собрать всю каналообразующую аппаратуру в одной лаборатории и оттестировать, как делается сейчас. Для этого нужны новые измерительные и тестовые приборы.
Кабельные технологии. Наиболее эффективными с точки зрения окупаемости капитальных вложений на информационный подканал являются высокоскоростные системні передачи. Причем практически неважно, как конкретно будет реализован агрегатный/транспортный канал (медь, волокно и т. д.). Главное - обеспечить его оптимальную загрузку. Особенно актуально это для конвергированных корпоративных сетей энергетиков, призванных объединять разнородные типы трафиков. Выполнить это могут только специализированные устройства доступа/мультиплексоры, в которых технологический и IP трафик рассматриваются как независимые процессы. Tакие устройства обычно снабжаются агрегатными модулями для электрических и волоконно-оптических кабелей [4].
Исторически сложилось так, что большинство оптических кабелей в энергетике являются собственностью третьих лиц. Энергетикам в качестве компенсации предлагается либо использовать каналы, построенные на телекоммуникационном оборудовании, либо самим осваивать «оптоволокно». В первом случае технологии приходится иметь дело с IP каналами с уже описанными ранее проблемами. Функции защиты реализовать на них затруднительно. Особенно, если в качестве транспорта используется не SDH. Если же транспорт - SDH, то проблему с защитой могут решить устройства, имеющие непосредственный доступ к агрегатному каналу, аналогичные NSD 570. Tем не менее, поскольку телекоммуникационные мультиплексоры не имеют столь развитой технологически ориентированной системы кросс коммутации, как специализированные технологические устройства доступа, то необходимо очень тщательно выполнять системные расчеты времени прохождения команд.
Во втором случае уже сами энергетики устанавливают на «оптоволокне» самые дешевые мультиплексоры, исходя из того, что в большинстве случаев их собственные нужды в пропускной способности офисной корпоративной сети не превышают 2 Мбит/с. Tакой подход имеет право на существование. Однако требования технологии при этом не учитываются, поскольку устройства доступа опять же используются телекоммуникационные. Когда же спустя некоторое время обнаруживается неэффективность использования волокна, то зачастую предпринять что-либо уже поздно. Как ни
странно, иногда может выручить то, что наиболее дешевые устройства - отечественные, реализующие PDH и SDH транспорт. В этом случае снова может выручить устройство типа NSD 570, но опять необходимо очень тщательно выполнять системные расчеты времени прохождения команд. Избежать всех этих проблем можно, сразу сориентировавшись на мультиплексоры, специально разработанные для энергетики. Ранее это были устройства, учитывающие и реализующие только технологические требования и установки отрасли, некоторые даже в части возможности передачи сигналов команд. Теперь же появились системы, в полном объеме реализующие принцип конвергенции CCNS, изначально ориентированные на передачу как технологического, так и офисного корпоративного трафиков. Эти платформы предназначены для использования как ведомственными сетями энергетических компаний, так и крупными телекоммуникационными провайдерами, что позволяет энергетическим компаниям, операторам трубопроводов, железнодорожным компаниям и другим самим предоставлять коммерческие услуги на рынке телекоммуникаций. Отличительной особенностью этих платформ является их соответствие требованиям энергетики в части электромагнитной совместимости, надежности и готовности, что, безусловно, дает им преимущество перед обычным телекоммуникационным оборудованием в построении высоконадежных сетей общего пользования. Из сказанного видно, что технология CCNS на самом деле представляет собой концепцию построения корпоративных сетей нового качества - конвергированных. Это идеология, охватывающая все этапы жизненного цикла сети: начиная с проектирования и кончая управлением.
Выводы по технологии CCNS [4]:
1. Наиболее перспективная коммуникационная среда для построения корпоративных сетей энергетиков - волоконно-оптические линии и ВЧ - как резервная. При недостатке финансирования - ВЧ.
2. Наиболее подходящими сетевыми технологиями для конвергированных сетей являются: ВЧ связь, PDH и SDH (при выполнении ряда условий АТМ).
3. Обеспечивается полная изоляция технологического и офисного трафиков. Наилучшие условия транспортировки выделяются для технологической информации.
4. Для технологических каналов должны устанавливаться «постоянные» внутрисетевые соединения «каждый-с-каждым» или «один-со-всеми», а для офисного трафика (телефония, видео, компьютеры и др.) действуют правила соединения общественных сетей (IP).
5. Для подключения чувствительных ко времени технологических трафиков - SCADA, защита и др. -должны использоваться принципы TDM/PCM/PDH/SDH.
6. Офисная составляющая конвергированной сети должна строиться на принципах общественных телекоммуникационных сетей, что позволит легко проводить их последующую модернизацию параллельно развитию общественных технологий. Для этого должны и могут использоваться технологии, обеспечивающие максимальную эффективность загрузки агрегатного канала: IP, Frame Relay (ретрансляция кадров), ATM и др.
7. Управление и мониторинг конвергированной сетью должны выполняться из одного места и поддер-
живать оба вида трафиков - технологический и общественный.
Следовательно, конвергированные сети связи представляют собой новую и эффективную концепцию построения корпоративных сетей, объединяющую разнородные сетевые трафики, например технологические: телемеханики, релейной защиты и автоматики и офисных приложений, - обеспечивающей наилучшие условия транспортировки технологической информации.
Таким образом, для организации эксплуатации корпоративных сетей связи, выбора и обслуживания оборудования ЕТССЭ в предприятиях магистральных электрических сетей требуется построение системы управления на основе выработанной единой скоординированной технической и технологической политики мЭс Центра.
ЛИТЕРАТУРА
1. Каверин Н.В. Перспективы развития и организация эксплуатации систем связи МЭС Центра. Проблемы, пути развития: доклад директора по ИТС филиала ОАО «ФСК ЕЭС» - МЭС Центра на совещании по ВОЛС в МЭС Волги. Самара, 2010. 38 с.
2. Милашенко В.И. О ходе развития и эксплуатации систем связи Единой технологической сети связи электроэнергетики, автоматизированной системы технологического управления и инфраструктуры информационных систем. Доклад заместителя директора по ИТС филиала ОАО «ФСК ЕЭС» - МЭС Центра на совещании ИТС и СС в МЭС Сибири. Новосибирск, 2012. 35 с.
3. Ли В.А. Информационно-технологические системы МЭС Центра. Доклад начальника службы ИТС филиала ОАО «ФСК ЕЭС» -МЭС Центра на совещании в ОАО «СО ЕЭС». М., 2009. 35 с.
4. Чичев С.И., Калинин В.Ф., Глинкин Е.И. Корпоративная интегрированная система контроля и управления распределительным электросетевым комплексом / Спектр. М., 2012. 228 с.
Поступила в редакцию 30 августа 2012 г.
Chichyov S.I., Kalinin V.F., Glinkin E.I. TECHNICAL POLICY OF SELECTION AND ORGANIZATION OF OPERATING CORPORATE NETWORKS OF MEN CENTER INDUSTRIES
The issues of communication, organizations use of digital communication systems, technology policy and basic elements of telecommunications management of corporate networks companies of magistrate electric networks MEN Center.
Key words: corporate communications; data transmission systems; telecommunications in energetics.
