Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Cisco Connected Grid. Технические решения автоматизации подстанций электрических сетей.

3,331 views

Published on

Published in: Technology
  • Login to see the comments

  • Be the first to like this

Cisco Connected Grid. Технические решения автоматизации подстанций электрических сетей.

  1. 1. Cisco Connected GridТехнические решения автоматизацииподстанций электрических сетейГеоргий АзаренковСистемный инженерgazarenk@cisco.com
  2. 2. Содержание• Концепция Cisco Connected Grid• Решения по автоматизации передающих подстанций• Технологии сетей передачи данных• Решения для распределительных электрических сетей
  3. 3. Концепция Cisco Connected Grid
  4. 4. Что такое Smart Grid?Цифровая суперинфраструктура, использующая сетевые технологиивзаимодействия и обработки, позволяющая сделать существующуюаналоговую энергосистему более: Полная Возможность Способность Взаимо- информация реализовать адаптиро- действие о состоянии необходимое ваться к коммунальных энерго- воздействие меняющимся систем и системы в любой условиям с процессов точке минимальным системы участием человека ПРОЗРАЧНОЙ КОНТРОЛИ- АВТОМАТИЗИ- ИНТЕГРИРО- РУЕМОЙ РОВАННОЙ ВАННОЙ
  5. 5. Cisco Connected Grid Интеллектуальная Энергосистема УправлениеЭнергосистемой Сетькак платформа Умные Дома Энерго- эффективность
  6. 6. Единая архитектура связи Smart Grid Архитектура предусматривает сквозную интеграцию Предусмотрена конвергенция для повышения масштабируемости Поддерживается интеграция устаревших систем и план миграции
  7. 7. Cisco Connected Grid. Решения АРХИТЕКТУРА + БЕЗОПАСНОСТЬ + ИНТЕЛЛЕКТ Оперативно- Сети Передачи Последняя диспетчерская и Сети Распредсеть Домашние и ЦУС и ЦОД миля связь и Подстанций РСК офисные сети управление МЭС РСК Хранение и  Ситуационный  Подстанционные  Автоматизация  Масштабируе-  Распределенная Аналитика Анализ сети распределения мость и генерация совместимость Сетевое  Анализ Данных  РЗА  Интеллектуаль-  Оптимизация Управление ные услуги  Учет и потребления  Подключение к  Ультра-низкие наблюдаемость Защита и национальным/ задержки  Низкие  Снижение Безопасность региональным передачи задержки/высок  Доступность и потребление по сетям ая полоса безопасность запросу Соответствие  Физическая и Нормативам  Высокая информационная  Управление на  Поддержка  Управление на надежность безопасность основе политик IPv6, открытые основе политик стандарты
  8. 8. Решения по автоматизациипередающих подстанций
  9. 9. Автоматизация подстанцийПроблемы эксплуатации современных подстанций • Старение инфраструктуры энергетической системы  Старение инфраструктуры энергетической системы • Быстрый рост числа арендуемых выделенных каналов и  Быстрый рост числа арендуемых выделенных каналов и разнородных, не совместимых приложений разнородных, не совместимых приложений • Существующие проводные соединения требуют сложной  Существующие проводные соединения требуют сложной реконфигурации и тестирования реконфигурации и тестирования • Низкая скорость передачи данных не обеспечивает  Низкая скорость передачи данных не обеспечивает поддержку поддержку конвергентных приложений в таких областях как конвергентных и контроль подключения пользователей безопасность приложений в таких областях как безопасность и контроль подключения пользователей • В сети с централизованным управлением уровень  В сети с централизованным управлением уровень прозрачности и распределенного управления сетевыми прозрачностинедостаточен для автоматизации элементами и распределенного управления сетевыми элементами недостаточен для автоматизации энергетической энергетической системы системы
  10. 10. Автоматизация подстанцийРешения Cisco • Сбор и обмен данными существующих и перспективных технологических и вспомогательных систем подстанций • Единая конвергентная среда передачи информации с приоритетным обслуживанием и логическим разделением разных видов трафика • Открытые стандарты и совместимость коммуникаций: Ethernet и IP • Комплексная безопасность: обеспечение информационной и физической безопасности • Высокая доступность, масштабируемость, гибкость, универсальность
  11. 11. Cisco Connected GridАвтоматизация передающих подстанций• Основные сценарии автоматизации подстанций • Основные требования и преимущества • Схемы организации подстанционных систем • Дополнительные требования• Решения по автоматизации подстаний • Подстанционная сеть Ethernet • Сетевые топологии • Линейка продуктов
  12. 12. Рекомендованный дизайн Cisco Systems Design and Implementation Guide распространяется в рамках NDA“Smart Grid Substation Automation Design and Implementation Guide”• Рекомендации по дизайну и внедрению для различных сценариев• Архитектура подстанционных сетей• Рекомендации по выбору оборудования• Рекомендации по конфигурации• Результаты тестирования ключевых параметров решений
  13. 13. Автоматизация подстанцийОсновные сценарии Use Case Use Case Title Автоматизация подстанции нового поколения без использования 1 протокола GOOSE (Generic Object Oriented Substation Events) Автоматизация подстанции нового поколения с использованием 2 протокола GOOSE Автоматизация подстанции с использованием Phasor Measurement Unit 3 (PMU) 4 Организация системы физической безопасности подстанции 5 Подключение мобильных ремонтных бригад на подстанции 6 Синхронизация времени на подстанции 7 Организация защищенного удаленного доступа управления подстанцией Системы управления сетевым оборудованием и информационной 8 безопасностью
  14. 14. Сценарии 1 и 2:Автоматизация подстанции с и без GOOSE Сценарий Описание Преимущества Осн. требования  Распределенная  Основные протоколы система мониторинга, Ethernet и IP управления и их  Quality of service (QoS): автоматизацию на приоритизация, low- подстанции latency queuing,  Возможность классификация использования в одной протоколов GOOSE, сети IED разных Modbus, DNP3 и IEC производителей 60870-5 Автоматизация  Снижение количества  Обеспечение каналов связи информационной 1и2 подстанции с и без безопасности: GOOSE  Использование Port security, шифрование, протоколов Ethernet и защита периметра (МСЭ), IP IDS и т.д.  Сбор данных для  Поддержка Layer 2 мониторинга и анализа multicast состояния систем подстанций  Каналы связи -Broadband и оптика
  15. 15. Инфраструктура подстанции Автоматизация подстанции с/без GOOSEТерритория ПС Помещение ПС ДП, ЦОД, ЦУС Синхронизация времени от GPS Управление SCADA Последовательные интерфейсы (232) энергосистемой основной SCADA RTU DFR Comm. Proc. FEP Секции РУ Реле, ЧМИ Трансформаторы Распределен- IRIG-B GPS Конденсаторные ный контроллер Часы Основной блоки и др. канал(Е1) CTs, PTs, DAUs, Станционная MUs шина IED IED Резервный Сеть ЦОД (Ethernet) IP ГВС сегментация и канал (3G) контроль доступаШина процессов(Прямые кабельные подключения,последовательные интерфейсы и Ethernet) Периметр информационной Удаленно работающий безопасности специалист
  16. 16. Сценарий 3:Передача данных PMU Сценарий Описание Преимущества Осн. требования  Повышает  Быстрая сходимость сети стабильность  QoS: Приоритизация и энергосистемы, очень низкая задержка бвстрое (для передачи данных восстановление после PMU в реальном сбоев времени) Автоматизация  PMU рассылает  Каналы связи: подстанций с данные о работе широкополосные и энергосистемы и использованием обеспечивает более оптические 3 Phasor эффективное  Информационная Measurement управление безопасность Unit (PMU)  Измерение фазового вектора напряжения и тока в реальном времени  Данные для расследования инцидентов
  17. 17. Сценарий 3: Инфраструктура подстанцииПередача данных PMU Подстанция ЦУС / ЦОД Системный Точное время GPS оператор Анализ SCADA данных PMU Master Сериальные (EMS) FEP Анализ устройства (EIA-232) DFR данных PMU (EMS) HMI Распределе GPS PDC нный Clock Основной контроллер канал(Е1) Станционная шина Сеть PMU (Ethernet) PMU Резервный Сегментация IP- канал(3G) ЦУС/ЦОД трафика WAN, Контроль доступа, шифрование Шина процессов Периметр безопасности WAN Сбор и хранение статистики
  18. 18. Мультисервисная архитектура подстанции Физическая безопасностьТерритория подстанции Помещение ПС ЦУС/ЦОД Cisco Security Cisco Physical Manager Access Manager Конвертер Cisco® VSM и Media ServerIP ОптикаКамеры Конвертер Коммутатор CGS Маршрутизатор Сеть Оптика CGR IP Центра Сеть Управления (ГВС) Оптика PoE Конвертер Ворота Считыватель подстанции Cisco Physical LDAP Access Gateway Active Контроль дверей Directory
  19. 19. Мультисервисная архитектура Мобильные бригады обслуживанияТерритория ПС Помещение подстанции ЦОД, ЦУСВнешняя защищенная ТД Трафик СПД Беспроводное Проводное или LMS, EMS, беспроводное подключение  Сегментация подключение  Контроль доступа др.Реле,  МСЭ ЦУСТрансформаторы, Внутренняя AAA, ACS,Конденсаторные защищенная ТД др.банки, др. Data Center Инженер или техник с мобильным ПК СПД Устройство ЛВС агрегации Si Ethernet ДМЗ Инженер или техник с мобильным ПК Промышленный ПК Инженер или техник с Интернет мобильным ПК Оптика Медь
  20. 20. Cisco Connected GridАвтоматизация передающих подстанций• Основные сценарии автоматизации подстанций • Основные требованияи преимущества • Схемы организации подстанционных систем • Дополнительные требования• Решения по автоматизации подстаний • Подстанционная сеть Ethernet • Сетевые топологии • Линейка продуктов
  21. 21. Инфраструктура подстанции Мультисервисная архитектураПодстанционная шина и шина Мультисервисная шинапроцессов Мультисервисная шина CGS 2520 обслуживает различные виды обмена и обеспечивает логическую изоляцию от обмена станционной шины Резервный Основной канал канал Мобильное обслуживаниеРаспределен-ныйконтроллер IEC 61850 Шина МультисервиснаяRTU DFR подстанции сеть Ethernet Физическая безопасность … ИЭУ…. ИЭУ ИЭУ ИЭУ Беспроводные PLC Оптика Шина процессов Агрегация каналов
  22. 22. Архитектура подстанции. Топологии ЛВС Layer 2 КольцевыеСеть Ethernet подстанции Сеть Ethernet подстанцииСтанционная шина Станционная шина и шина процессовLayer 2 «Кольцо» Layer 2 «Кольцо» - Иерархическая структура Primary WAN Secondary WAN Primary WAN Secondary WAN CGR 2010 CGR 2010 с ESM с ESM CGS 2520 HMI HMI IED IED IEC 61850 IEC 61850 Станционная шина Станционная шина IEC 61850 IEC 61850 Шина Шина процессов процессов Ячейка 1 Ячейка 2 IED/ MU IED/ MU IED/ MU IED/ MU IED… IED IED… IED IED/ MU IED/ MU Шина процессов. Прямые кабельные подключения
  23. 23. Архитектура подстанции. Топологии ЛВС Layer 2 ИерархическиеСеть Ethernet подстанции Сеть Ethernet подстанцииСтанционная шина Станционная шина и шина процессовLayer 2 Иерархическая структура Layer 2 Иерархическая структура Основной канал Резервный канал Основной канал Резервный канал CGR 2010 CGR 2010 с ESM с ESM CGS 2520 HMI CGS 2520 HMI IEC 61850 IEC 61850 Станционная шина и шина процессов Станционная шина … IED IED IED… IED IED… IED IED/ MU IED/ MU IED/ MU IED/ MU IED/ MU IED/ MU Шина процессов. Прямые кабельные подключения
  24. 24. Портфель решений Cisco Автоматизация подстанций Локальная Сеть WAN Физическая WAN/Агрегация сеть подстанции подстанций безопасность Коммутаторы CGS 2520 Маршрутизатор CGR 2010 Оптическая сетевая IP-видеокамеры платформа ONS 15454 системы видеонаблюдения Маршрутизаторы ASR 1000 Шлюз физического доступа Промышленный коммутатор Ethernet IE 3000 Функция Связь с использованием  Защита сети в  Оптические решения  Управление доступом к станционной шины соответствии с для дистанционной подстанции требованиями NERC/CIP защиты  Мониторинг периметра Соответствие  SCADA и IP-связь сети требованиям стандартов  Виртуальные  Безопасные WAN- и оборудования IEC 61850-3 и IEEE 1613 сети на единой соединения для платформе SCADA
  25. 25. Автоматизация подстанций  Два Dual-Mode Gigabit Cisco Connected Grid Router 2010 Ethernet порта  4-х слотовое модульное шасси с вариантами модулей: 1- и 2-порта T1/E1 channelized 8-портов синхр/асинх сериальных Ethernet Switch Module: - 2 x GE + 8 x 10/100 RJ-45 портов;На основе семейства Cisco® ISR G2 - 2 x GE + 4 x 100M SFP портов; Специально для использования в энергетике • Соответствие стандартам (IEC 61850-3 и IEEE Стандартный функционал Cisco IOS®: 1613) • OSPF, EIGRP, BGP, IS-IS, IGRP, RIP • Отсутствие движущихся частей • IPv4 и IPv6 • Резервированное электропитание (общий источник с Cisco CGS 2520) • MPLS VPN, VRF, Frame Relay, PPP • Расширенный диапазон температур • Безопасность: IPS, IDS, МСЭ с зонированием, • Расширенный диапазон питания TACACS, SSH • Монтаж передней или задней панелью • Расширенный QoS • Модули WIC (GRWIC) • Туннелирование Modbus, • Высота 2 юнита (2RUs) DNP-3, IEC60870-101 протоколов • Аппаратная поддержка IEEE 1588v2 • Графические средства конфигурации • Аппаратная защита – цифровая подпись
  26. 26. Модули Cisco CGR 2010 Ethernet Switch Module (ESM) Interface Cards Обзор функциональности (WAN or LAN) •Оптимизирован для работы с условиях подстанций •Форм-фактор GRWIC двойной ширины •Две версии мрдуля ESM: •10 port ESM - 8xFE RJ45 порты (4 порта с поддержкой POE), 1xGE combo порт, 1xGE fiber SFP порт •6 port ESM - 4xFE fiber SFP порт, 1xGE combo порт, 1xGE fiber SFP порт •Интерфейсы могут быть настроены для LAN и WAN подключений •Операционная система Cisco IOS® . Функциональность идентична коммутаторам CGS-2520 Отдельный Cisco IOS Доступны два варианта функционала LANBase и IPServices Поддержка до 2-х модулей в CGR 2010CGR 2010 Ethernet Switch Module (ESM)GRWIC-D-ES-2S-8PC 10 Port «медный» ESMGRWIC-D-ES-6S 6 Port «оптический» ESM
  27. 27. Автоматизация подстанций Cisco Connected Grid Switch 2520CGS-2520-24TC 24 10/100BASE-TX порта и два Gigabit Ethernet аплинкаCGS-2520-16S-8PC 16 Fast Ethernet SFP портов, 8 портов 10/100BASE-TX PoE, и два Gigabit Ethernet аплинкаНа основе Cisco Catalyst® 2000 и 3000 серий Специально для использования в энергетике • Соответствие стандартам (IEC 61850-3 и IEEE • Высокая доступность: REP и Flexlink 1613) • Поддержка GOOSE: QoS, быстрая сходимость в • Отсутствие движущихся частей кольце, работа с VLAN • Резервированное электропитание (общий • Modbus поддержка источник с Cisco CGR 2010) • SmartPort макросы • Расширенный диапазон температур • Аппаратная безопасность: SUDI • Расширенный диапазон питания • Расширенные опции безопасности • Монтаж передней или задней панелью • Апгрейд до Layer 3 функциональности • Cisco Connected Grid Swap Drive • Графические средства конфигурации • 1RU • IEEE 1588v2 аппаратно
  28. 28. Сетевое управление и мониторингПример реализации
  29. 29. Технологии сетей передачиданных
  30. 30. Cisco Smart GridТехнологии сетей передачи данных• Виртуализация сетевой инфраструктуры • VRF Lite • MPLS VPN L2 и L3 • DMVPN• MPLS-TP (Transport Profile)• Синхронизация в пакетных сетях • SyncE • IEEE 1588v2 PTP• Передача TDM-трафика в пакетных сетях
  31. 31. Миграция к сетям с коммутацией пакетов Тенденция в отрасли:  Внедрение принципов “Smart Grid” влечет ускоренное появление новых сценариев использования сетей передачи данных электроэнергетики  Устаревшие TDM- и Serial- технологии достигают окончания срока эксплуатации во многих отраслях промышленности, что ведет к внедрению систем на базе стандартного протокола IP  Операторы связи сворачивают предложение услуг на базе технологий “leased line”, таких как – Frame Relay, DDS, TDM, так как сами мигрируют на технологии IP/MPLS и Carrier Ethernet Преимущества с точки зрения инфраструктуры :  Гибкость в выборе скорости передачи и эффективность статистического мультиплексирования  Мультисервисный транспорт с использованием любых технологий физического уровня (Layer 1) – Оптика, Медные каналы, Беспроводные сети, PLC и т.д.  Консолидация сетей в единую инфраструктуру, снижающая эксплуатационные расходы (стоимость каналов связи и сложность управления) 38
  32. 32. Автоматизация подстанций Агрегация и ядро MPLS Ядро Уровень агрегации Передающие подстанции Резервированное ядро с Уровень агрегации: 7600 и Cisco CGR 2010, CGS 2520 и IE 3000 логической сегментацией ASR 1000 Layer 3 VPN: Cisco® 7600 и ASR 9000 Мультисер- PE P висная шина Устройства АгрегацияЦОД и ЦУС PE CE PE Подстанц. шина Устройства PE P ESP
  33. 33. Сетевая инфраструктура подстанцииЛогическая сегментация Корпоративный центр ЦУС управления SCADA Корпоративная сеть и ЦОД Системы управления IEC 61850 Станционная шина MPLS Мультисервисная сеть подстанции Защиту периметра обеспечивает CGR 2010 WAN Трафик различных подсистем с логическим разделением Периметр информационной безопасности подстанции (ESP) Маршрутизатор Коммутаторы CGR 2010 CGS 2520 Станционная Мультисервис шина ная сеть Сегмент ЛокальныйШлюз SCADA сегмент IED Смежные подсистемы (Агрегация распред.сетей, IP-телефония, Физическая безопасность)Реле с сериальными IED с поддержкой IP интерфейсами
  34. 34. Виртуализация сетевой инфраструктуры Контроль доступа Изоляция трафика Разграничение сервисов Подстанция СПД ЦУС / ЦОД GRE MPLS VRFs  Аутентификация клиента  Поддежка разделение трафика в  Обеспечение доступа к (пользователя, Layer 3 инфраструктуре сети сервисам устройство, приложения)  Изоляция трафика разных РазделяемыйФункции  Авторизация доступа в приложений Выделенный требуемый сегмент (VLAN)  Обеспечение соответствия  Контроль политик доступа трафика изолированных L3 VPN –  Предотвращение L2 VLAN’-ам уровней доступа и  Изоляция приложений и несанкционированного агрегации сервисов, если требуется доступа
  35. 35. Сетевая инфраструктура на основе технологии MPLS• Multi Protocol Label Switching – технология с коммутацией пакетов на основе меток (label switching)• MPLS – обеспечивает логическую сегментацию сетевой инфраструктуры (повышение безопасности)• MPLS обеспечивает различные сервисы• MPLS – наиболее масштабируемая технология на данный момент• Единая инфраструктура, поддерживающая различные приложения и типы трафика Unicast Any L2 VPNS Traffic IP+Optical&multicast Transport VPWS/VPLS Engineering MPLS-TP L3 VPNs Over MPLS MPLS Единая сетевая инфраструктура
  36. 36. Сервис MPLS – L3 VPN Варианты организации: CE на подстанции – сервисы L3VPN обеспечиваются PE маршрутизатором уровня агрегации Сегментация на подстанции с помощью функционала Multi-VRF (interface/vrf) PE на подстанции – Присвоение метки MPLS на подстанции  Терминация VRF на CGR 2010Подстанция Пример Multi-VRF CE и L3VPN ЦУС Vrf Green Логическая VRF сегментация в IED Green канале CE/PE* Сеть Vrf Green MPLS PE Vrf Vrf Red Red Multi-VRF PE CE Router Vrf (no MPLS) ЦОД Red *Vlan (802.1Q trunk), Frame Relay, ATM VCs
  37. 37. Сервис MPLS – L2 VPN Варианты организации: Layer 2 VPN «Точка-точка»  Виртуальные соединения Layer 2 – Any Transport over MPLS (AToM)  Для связи «каждый с каждым» необходима полносвязная система соедиений Layer 2 VPN «Точка-многоточка»  Виртуальные соединения Layer 2 – Технология Virtual Private LAN Services (VPLS), H-VPLS  PE-маршрутизаторы уровня агрегации обеспечивают коммутацию виртуальных соединений CE-PE Layer 2 Пример L2VPN «Точка-точка» Сеть GOOSEGOOSE VLAN1 PE MPLS PE IED GOOSEGOOSE VLAN2 Подстанция ЦУС Ethernet over MPLS (EoMPLS) Ethernet Ethernet
  38. 38. Сервис IP/MPLS – 2547oDMVPNОбеспечивает сервис MPLS L3VPN (RFC 2547) по соединениям DMVPN  Трафик всех VRF передается через единый DMVPN туннельОбеспечивает шифрование трафика RFC 2547 L3VPN! Пример 2547 over DMVPN ЦУС Подстанция Operation MPLS-VPN VRF IP WAN 3G PE MPLS-VPN PE PE DMVPN Hub Router E1 Enterprise DMVPN VRF Spoke Router Подстанция
  39. 39. Технология MPLS-TP (Transport Profile) Путь статически заданный NMS или выбранный динамически Основной LSPКлиентское Клиенскоеустройство PE PE устройство Резервный LSP MPLS-TP LSP (Статический или динамический) с e2у-to e2e and Pseudowire segment OAM Секция Секция Передача данных клиента Постоянное соединение с предопределенными основным и резервным маршрутами Транспортный туннель с резервированием 1:1 , switching triggered by in-band OAM, Статический путь задается NMS, динамический - протоколами маршрутизации и сигналинга 47 47
  40. 40. MPLS-TP совмещает преимущества TDM и пакетных сетей TDM транспорт Пакетные сетиConnection mode На основе соединений Без установки соединенийOAM Встроенные средства Внешние (кроме PW, TE) диагностики и мониторинга (In-band OAM)Protection Switching на уровне Data Plane Выполняется Control planeBW efficiency Фиксированная полоса Статистическое пропускания мультиплексированиеData Rate Granularity Негибкая система SONET/SDH Произвольные сетей скорости передачиQoS Единственный класс Обеспечение QoS обслуживания Пакетный транспорт 48
  41. 41. Синхронизация в пакетных сетях Источники синхронизации Cesium PRC/SDH Источник опорной частоты в сетях SDH GPS Источник класса Stratum 1 со спутников GPS Synchronous Ethernet (SyncE) Синхронизация по Ethernet-каналам Головное устройство получает тактовый сигнал (PRC) и передает его соседнему узлу по SyncE IEEE1588-2008 (PTP) Синхронизация частоты и времени в пакетных сетях Тактовый сигнал Grandmaster со входа (PRC) передает с помощью пакетов PTP Slave принимает пакеты PTP и восстанавливает тактовый сигнал в выходе
  42. 42. Технология Synchronous Ethernet (PHY Layer) BITS/SSU PRC/PRS SSU/TSG SSU/TSG SONET/SDH PHY SyncE PHY SyncE ITU-T G.8262 ITU-T G.8262 ITU-T G.8262 ITU-T G.8262 (EEC) Node (EEC) Node (EEC) Node (EEC) Node • Технология унаследована от SDH/SONET синхронизации частоты (frequency synchronization) Эквивалент последовательности синхронизации SDH/SONET Соотвествует требованиям стандартов ITU-T • Вопрос о необходимости апгрейда сетевого оборудования решается в зависимости о пути распространения синхросигналов Не каждое сетевое устройство требуется апгрейдить
  43. 43. IEEE 1588v2 – протокол синхронизации частоты и точноговремени (PTP) • Специализированный протокол для систем операторов связи (Telecom Profile) и автоматизированного управления процессами и систем связи энергетики (Power Profile) • Обеспечивает: • Точность синхронизации времени - 1мкс; • Алгоритм выбора лучшего источника точного времени (Best Master Clock) • «прозрачная» передача пакетов - Transparent clock • Коммуникация на уровне IP/UDP (L3) (Telecom Profile) и (Ethernet/L2) с зарезервированными Ethertype 0x88F7 и адресом групповой рассылки PTP Multicast Mac (Power Profile) • Функционал определения снижения точности (worst case error)
  44. 44. Сравнение технологий IEEE 1588 v2 и Synchronous Ethernet SyncE применима в случае использования технологии Ethernet для каналов связи в СПД SyncE гарантирует более высокие точность и стабильность синхронизации (частоты) Synchronous Ethernet обеспечивает (только) синхронизацию частоты через Ethernet, тогда как IEEE 1588 может синхронизировать частоту и точное время Точное время необходимо для – функций контроля качества сервиса (SLA), систем мониторинга и управления Синхронизация частоты – технологиям сетей связи (TDM, Circuit Emulation, систем связи) IEEE 1588 работает на L3 или L2, тогда как SyncE – Layer 1 IEEE 1588 работает между двумя конечными устройствами, SyncE должна поддерживаться всеми промежуточными узлами
  45. 45. Circuit Emulation в пакетных сетях • Технологии CESoPSN (RFC 5086) и SAToP (RFC 4553) • Structured (nxDS0) и Unstructured (E1) подключения на подстанциях, structured STM1/OC3 - в ЦУС/ЦОД • Поддерживается уровнями доступа и агрегации инфраструктуры СПД – Транспортные протоколы MPLS или IP/UDPE1 Static routes or IGP STM1 StructuredStructured, UnstructuredE1 STM1 StructuredStructured, Unstructured MPLS P/PE MPLS P/PE Ethernet MPLS/IP N x GE 100, 1000 FX/TX N x10GE N x10GE STM1 STM1 TDM, E1 SDH, PDH E1 ATM, E1, IMA Подстанция (Уровень доступа) Уровень агрегации Уровень агрегации ЦУС ЦУС
  46. 46. Платформы Cisco для построения магистральных сетейпередачи данных Доступ/ Агрегация Агрегация Агрегация/ Ядро ME 3800X 7600 ASR 9000 ME 3600X ASR1006/1010 ASR 901/903 ASR1004 ASR1001/1002 Поддержка системами управления (NMS) 54
  47. 47. Распределительныеэлектрические сети
  48. 48. О чем пойдет речь• Структура связи распределительных сетей• Преимущества протокола IPv6 на участке «последняя миля»• Новые стандарты PHY & MAC уровней – IEEE 802.15.4 RF Mesh – IEEE P1901.2 Power Line Communication• Адаптация протокола IPv6 на уровнях PHY & MAC – 6LoWPAN – RPL• Решения Cisco для распределительных подстанций • Позиционирование • Сетевые топологии
  49. 49. Архитектура распределительных электрических сетей MDM Load DMS Control SCADA HES OMS NMS WAN уровень на базе IP, уровень WAN проводные или беспроводные, арендованная или Передающие собственная подстанции GPRS, 3G, LTE инфраструктура Распределительные Ethernet Cisco CGR 1000 подстанции уровень NAN WiMAX Series Router Специализированные mesh сети NAN на основе протокола IPv6 Protection and 802.15.4 sub-GHz RF Mesh Control Network or IEEE P1901.2 G3 PLC Mesh Учет Мониторинг Автоматизация Станции Коммерческий Автоматизация Распределенная Распределеннаяэлектроэнергии трансформа распред.сетей зарядки э/м учет Уличное мобильных генерация защита и сеть торов освещение бригад управления
  50. 50. Стек протоколов распределительных сетей SE2.0/Web Services/EXI IEC 61968 CIM Layer App. C12.22 IEC 61850 IEC 60870 DNP MODBUS SNMP/HTTPS/CoAP DLMS COSEM TCP/UDP Functionality NetworkComm. Network Layer Routing – RPL IPv4 / IPv6 Multicast, QoS, Security 802.1x / EAP-TLS based Access Control Solution 6lowpan IETF RFC 2464 Functionality PHY / MAC IEEE 802.15.4e IEEE 802.15.4e IEEE 802.16 FHSS 2G / 3G / LTE IEEE P1901.2 IEEE 802.11 IEEE 802.3 WiMax Cellular (G3-based PLC) Wi-Fi Ethernet IEEE 802.15.4 IEEE 802.15.4g 2.4GHz DSSS (FSK, DSSS, OFDM) • Отображает новые технологии PHY & MAC – PLC and RF Mesh • Сопутствующие стандарты IEEE, IETF, IEC, W3C и др.
  51. 51. Выбор и преимущества IPv6• Сеть Internet – наиболее масштабируемая сеть на базе IP на текущий момент в мире – Критичный трафик, такой как голос и видео уже передается по протоколу IP – Большинство промышленных стандартов поддерживают возможность работы по IP• Проверенные архитектуры и широкая совместимость – IP работает по любым типам каналов пережачи данных – беспроводные (WiFi, 3G, WiMax,…) and проводные (Ethernet, Sonet/SDH, serial,…) – 6LoWPAN определяет IPv6 over IEEE 802.15.4 (RF Mesh) & P1901.2 (PLC)• "End-to-end" надежность в добавление к надежности каналов передачи данных – TCP/UDP транспорт – Включая контроль целостности данных TLS/DTLS и шифрования
  52. 52. IEEE 802.15.4. Ключевые характеристики• Скорости передачи данных 851 kb/s, 250 kb/s, 100 kb/s, 40 kb/s, and 20 kb/s – В зависимости от частоты и кодировки• Основные частотные диапазоны: 915 МГц (США), 2,4ГГц (весь мир)• Алгоритм доступа к среде - Carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA-CA) или ALOHA [ultra-wide band (UWB)] channel access• Полностью подтверждаемая передача для надежности• Низкое потребление энергии – Устройства могут работать на батареях• Определение уровня мощности приема (ED)• Индикация качества связи (LQI)
  53. 53. IEEE 802.15.4 Обзор MAC уровня• Сетевые топологии – Звезда, Peer-to-Peer, комбинированные (cluster)• Полнофункциональные устройства (FFD) – Любая топология – Возможность координации сети – Коммуникации с любым устройством – Узлы 6LoWPAN/RPL являются FFD• Устройства с ограниченным функционалом (RFD) – Топология звезда (только) – Не может быть координатором – Коммуникация только с Communications flow координатором• Каждая независимая PAN Full function device присваивает уникальный Reduced function device идентификатор
  54. 54. IEEE P1901.2. Технология Power Line Communication (PLC)• IEEE P1901.2 – Открытый стандарт NarrowBand PLC − Определены PHY & MAC уровни − Покрывает весь низкочастотный диапазон (до 500 KHz) PLC − Поддерживает работу в сетях низкого и среднего вольтажа MV/LV − Поддерживает уровень адаптации 6LoWPAN и протокол RPL для маршрутизации на сетевом уровне• Полностью соответствует референсному стеку протоколов Connected Grid, разработанному для RF Mesh – Позволит использовать RF Mesh и PLC для одних задач• Альтернативные сценарии использования IEEE P1901.2 PLC кроме AMI - зарядные станции Э/М, уличное освещение, управляемые розетки, солнечные панели и т.д.
  55. 55. 6LoWPAN. Уровень адаптации IPv6• IETF WG – IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks – Уровень адаптации IPv6 по IEEE 802.15.4 – Также поддерживается IEEE P1901.2 PLC, Bluetooth Low Energy, DECT Ultra Low Energy (ULE)• Сжатие заголовков IPv6 в сетях 6LoWPAN – До 15.4g, 15.4 поддерживал максимальный размер фрейма до 127 байтов; – Даже если 15.4g поддерживает больший размер пакетов, оптимизация пропускной способности все равно нужна• Поддержка фрагментации – В IPv6 фрагментация поддерживается конечными устройствами или на канальном уровне (Layer 2)
  56. 56. IPv6 Протокол маршрутизации для маломощных сетей спотерями (RPL)• Специально разработан для маломощных сетей с потерями - Low Power and Lossy Networks (LLNs)• RPL - Distance Vector routing protocol – Новые метрики: Energy, latency, link reliability, node state, link color,…• Уровень маршрутизации “Route Over” гарантирует использование любых каналов связи – IEEE 802.15.4, IEEE P1901.2, Bluetooth LE, IEEE 802.11ah и другие; – Набор метрик соотвествуют основным сценариям работы Rank RPL domain
  57. 57. Cisco 1000 Series Connected Grid Routers Функциональная блок-схема Connected Grid Intelligence and ApplicationsInterface / Device / Application Layer Configuration Management Application APIs Cisco Network Services IP Security Timing QoS Routing Embedded Management Ethernet + WAN Modules (1 or 2) NAN Modules (1 or 2) Serial WiFi GPS (2G/3G, WiMax, LTE) (900 MHz RF Mesh, PLC) Interfaces • Portfolio of products for different deployment scenarios but common architecture • Small form factor / power consumption for space / power constraint deployments • Modular HW design with support for multiple wireless technologies (interfaces) • Network Services for Converged multi-service networks • Connected Grid intelligence: Flexibility to host 3rd party applications • Single management solution: independent of communication interfaces
  58. 58. Концепция «Интеллектуальный учет» (АMI) Партнер PLC Сетевая платформа Cisco для IEEE 802.15.4 - Счетчик- Mesh RF распределительных сетей GPRS/3G/LTE Партнер DSL , Fiiber Optic. - MDC - CISCO OPERATING LINUX SYSTEM Партнер 6LoWPAN 6LoWPAN Концентратор Сеть - NMS, Security AMI технологической -HAN связи - Дизайн и коммуникации IP - IPv6 – Коммуникационный модуль для Партнер интеллектуального счетчика – Интеллектуальный счетчик – Сетевое управление и Безопасность – Управление и сбор данных со счетчиков – Маршрутизатор сети распределения для – Система управления приборами учета и приложений агрегации данных счетчиков потребителями – Центры Обработки Данных
  59. 59. Комплексная безопасность Connected GridИнформационная безопасность Физическая безопасность Аутентификация, контроль доступа, мониторинг,  Видеонаблюдение—IP камеры, аналоговые отчеты камеры, сенсоры Сетевая безопасность: VPN (шифрование), МСЭ,  Контроль физического доступа — управление IPS, Управление безопасностью доступом Специфика Smart Grid—Безопасность систем  Управление инцидентами—ПК, радио, SCADA, телеметрии, сетей управления и мобильные телефоны, IP телефония, мониторинга цифровая подпись Regulatory compliance—NERC CIP Сервисы и Архитектуры безопасности энергосистемы Физическая Безопасность Сети Безопасность безопасность Smart Grid Контроль доступа  IP камеры  IPSec VPN  Соотвествие  Cisco TrustSec  Контроль доступа  GET VPN стандартам  Network Access NERC/CIP  Монитор  МСЭ Control видеонаблюдения  Сервисы  Intrusion Prevention  Secure Access безопасности  Менеджер контроля System Control Server физического доступа адаптированы под  Периметр требования Smart  Cisco Trust Agent  Управление безопасности Grid видеопотоками и архивом
  60. 60. Автоматизация передающих и распределительныхподстанцийОсновные преимущества  Cisco предлагает пути миграции к конвергированной сетиСнижение расходов на передачи данных на основе протокола IP, обеспечиваяэксплуатацию высокий приоритет трафику управления и мониторинга энергосистемы  Коммутаторы и маршрутизаторы Cisco для подстанций созданы специально для эксплуатации в сложныхПовышение надежности промышленных условияхэнергосистемы  Богатый функционал Cisco IOS и средств управления обеспечивает быстрый поиск и устранение сетевых сбоевРасширение  Расширение корпоративных сетей до уровня подстанцийкорпоративных для обеспечения информационного доступа к прикладнымсетей и технологическим сервисам ЦОД и ЦУС  Использование передовых решений и продуктов CiscoПовышение безопасности Systems для построения критичных для технологических иэнергосистемы бизнес-процесов сетей мониторинга и управления энергосистемой
  61. 61. Вопросы? ?
  62. 62. Спасибо!Просим Вас заполнить анкеты.Ваше мнение очень важно для нас!

×