Особенности выбора решения для технологической сети передачи данных энергетических компаний

В настоящее время все производители телекоммуникационного оборудования для промышленных сетей связи на основе TDM (SDH/PDH) технологий вынуждены развивать линейки оборудования передачи данных на базе MPLS.

Есть много причин, почему ситуация развивается таким образом. Наибольший объем трафика сетей связи в мире обслуживается пакетными сетями и изначально представлен в пакетном виде. Трафик инициируется и принимается клиентскими терминалами преимущественно в пакетном виде. Производители специализированных микросхем (чипов) для оборудования связи вынуждены оптимизировать свои затраты на производство и разработку микросхем с учетом сложившейся ситуации. Требования к пакетным сетям по производительности только возрастают, в то время как интерес широкого круга потребителей телекоммуникационного оборудования к TDM устройствам ничтожно мал. В результате, производители чипов вынуждены сворачивать производство микросхем для TDM линеек – мультиплексоров, коммутаторов и их интерфейсных карт, сосредоточившись на выпуске всё более производительных чипов для MPLS оборудования. Как следствие, производители сворачивают выпуск и поддержку TDM оборудования. Для владельцев промышленных сетей связи, сетей с медленно обновляющимся парком "клиентских" терминалов всё это может выглядеть как некий "шантаж" со стороны производителей оборудования, необходимость тратить средства на замену еще работающих сетей.

Но есть и положительная сторона, состоящая в том, что дальнейшая автоматизация связана именно с сетями передачи данных. Сети передачи данных обеспечивают более технологичное решение, способствующее развитию средств автоматизации, как для предотвращения аварийных событий на энергосетях, транспортных и промышленных объектах (с жертвами и дорогостоящими последствиями), так и для сокращения издержек. Таким образом, в модернизации сетей связи заинтересованы не только производители оборудования связи или технологических комплексов, например, современных РЗиПА на основе GOOSE, R-GOOSE, но и сами энергокомпании. При этом, даже если новые технологические комплексы ещё не нашли массового применения на сетях связи энергокомпаний, то в любом случае понятно, что перейти к новой сети связи в один шаг и за один день не получится. Требуется последовательная реализация проектов миграции.

Именно об особенностях выбора технического решения в контексте требований к промышленным сетям передачи данных и пойдет речь в данной статье.

Прежде чем продолжить, обозначим, что мы не будем рассматривать гибридное оборудование, совмещающее аппаратные компоненты SDH/PDH и MPLS. Причина в том, что сама идея внедрение подобного оборудования способна ввести в заблуждение владельца сети связи, т.к. не снимает вполне реальные риски прекращения производства наборов микросхем для SDH/PDH составляющей. Поддержка "устаревших" интерфейсов и портов будет рассматриваться нами исключительно с позиций услуг сети передачи данных, например, эмуляция выделенного цифрового канала - CES для сервисов с портами С37.94, E1 и т.д..

В качестве основной технологии для промышленных сетей и сетей связи в энергетике в настоящее время выбирается MPLS-TP, как упрощенный вариант MPLS, в сравнении с IP/MPLS. Технология IP/MPLS безусловно важна для операторов связи и продолжает развиваться, но MPLS-TP сети проще в эксплуатации. MPLS-TP создавалась как технология, исключающая необходимость в многоуровневой и достаточно сложной в планировании и эксплуатации совокупности протоколов динамической маршрутизации и сигнализации. Отсутствие протоколов плоскости управления в MPLS-TP коммутаторах является следствием важности системы управления (плоскость контроля заменяет плоскость управления) и необходимости развитого функционала встроенного контроля и тестирования сервисов сети передачи данных (встроенные OAM функции).

В результате, MPLS-TP  обеспечивает, пожалуй, наиболее высокую предсказуемость работы сервисов через статичность и 100% предопределенность транспортных туннелей, через OAM функции и дополнительные вспомогательные механизмы специально для промышленных сетей связи.     

Мы также будем рассматривать вариант на базе MPLS-TP. Однако нужно понимать, как и в случае с IP/MPLS, так и в случае с MPLS-TP простое декларирование приведенных аббревиатур со стороны производителя не подразумевает идентичность возможностей и применимость оборудования на сетях связи энергетики и промышленных сетях в целом.

Какие аспекты MPLS-TP решений являются ключевыми с учетом решений для сетей связи энергокомпаний:

-        Развитая система управления. Строго говоря, всегда говорим о комплексном решении (оборудование плюс система управления), т.к. эксплуатация MPLS-TP сетей без качественной системы управления не представляется возможной. Услуга сети передачи данных в обязательном порядке является объектом управления, доступным через систему управления. Широкое применение шаблонов является обязательным, как и автоматизированный учет сетевых ресурсов и т.п.;

-        Настройка и запуск оборудования MPLS-TP без необходимости предварительной конфигурации или настройки непосредственно на объекте в процессе установки;

-        Соответствие требованиям по типам портов подключения "клиентского" оборудования и сервисов;

-        Наличие решений для обхода ограничений MPLS-TP технологии.

Далее остановимся более подробно  на особенностях решения, а также выводах на основании опыта тестирования MPLS-TP на базе  XTran/TXCare на объектах энергокомпаний СмоленскЭнерго, ОЭК, МОЭСК.

"Лакмусовой бумажкой" применимости всегда считается реализация CES для РЗиПА/ДЗЛ, наличие портов C37.94 и возможность создания соответствующих сервисов. Рассматриваются два сценария применения комплектов защиты линий: с GPS/ГЛОНАСС приемниками и без таковых. Случай с применением комплектов без GPS/ГЛОНАСС приемников – самый сложный ввиду необходимости обеспечения одинаковой задержки для основного и резервного пути передачи трафика между комплектами. Данный вариант подлежал проверке в ходе испытаний. Успешное выполнение требований стало возможным благодаря уникальной функции переключения между основным и резервным путями, специально разработанной для промышленного применения - аварийное автоматическое переключение без перерыва связи. Аналогичным образом была проверена и продемонстрирована высокая отказоустойчивость для трафика диспетчерской связи (АДАСЭ). Таким образом, для CES сервисов доступно качество обслуживания лучше, чем это было в SDH/PDH сетях.

Важно не забывать, что мы говорим о сети передачи данных и последующем развитии средств автоматизации на сетях энергокомпаний. В данном контексте проверялась работоспособность сервисов ПД для комплектов защиты линий с Ethernet портами. От сети связи требовался отказоустойчивый L2 сервис, поддержка PTP (IEEE1588v2) в соответствии с нормами power profile. Все испытания пройдены успешно.

При планировании тестов исключалась необходимость разделения сети на каналообразующую и транспортную составляющие. Таким образом, один MPLS-TP коммутатор заменял как минимум два устройства сети SDH/PDH в контексте обслуживания аналогичных сервисов. Что потенциально должно сказаться не только на общей стоимости, но и на надежности сетевого решения.

В процессе тестирования подтвердилась необходимость более быстрого восстановления по аппаратному резервированию, чем это принято для оборудования операторского класса с аналогичной производительностью. В результате, XTran показал лучший результат по аппаратному резервированию среди оборудования на основе коммерческих типовых чипсетов, перерыв связи по сервисам при имитации повреждения одного из двух центральных модулей коммутации измеряется единицами миллисекунд.

В части дальнейшего внедрения и жизненного цикла сети связи в целом, крайне важными являются и другие отличительные особенности решения XTran/TXCare:

- обеспечение аппаратной отказоустойчивости системы управления с возможностью географически разнесенного резервирования;

- автоматизация функции врезки нового MPLS-TP коммутатора в существующие соединения между MPLS-TP коммутаторами;

- поддержка L3 сервисов на основе выделенных процессов маршрутизации VRF. Поддержка протоколов динамической маршрутизации и возможность обслуживания не только IPv4 unicast, но и IPv4 multicast трафика. Возможность создавать составные L2+L3 сервисы с единым управлением через TXCare. Исключительно перспективно с точки зрения перехода к сервисам диспетчерской связи, телеметрии, видеонаблюдения и т.п. на основе терминалов с IP интерфейсами;

- интерфейс системы управления и техническая документация могут предоставляться на русском языке.

Таким образом, MPLS-TP решение для промышленных сетей и сетей связи энергетики на базе XTran\TXCare имеет значительно больший набор функций, чем стандартные MPLS-TP сети, в соответствии с потребностями сетей связи энергокомпаний, но с сохранением простоты эксплуатации MPLS-TP сети. Внедрение оборудования не сопровождается рисками вследствие снятия с производства специализированных наборов микросхем.