TETRA dla energetyki

Wstęp

Użytkownicy radiowych systemów łączności głosowej i transmisji danych oczekują, że usługa o odpowiedniej jakości będzie dostępna we wszystkich miejscach prowadzenia przez nich czynności służbowych. Ma to szczególne znaczenie w przypadków systemów o znaczeniu krytycznym, które wpierają użytkowników w trakcie akcji ratunkowych lub rozległych awarii.

Systemy radiowej łączności głosowej i transmisji danych, budowane w polskim sektorze energii elektrycznej (Operatorzy Sieci Dystrybucyjnych, dalej zwani OSD), oparte zostały o standard TETRA, wywodzący się z rynku służb szybkiego reagowania. Spełnia on wszystkie wymagania związane z dostępnością i jakością, stawiane przez służby techniczne.

Stan obecny

Czterej najwięksi OSD energii elektrycznej: ENERGA Operator, TAURON Dystrybucja, ENEA Operator oraz PGE Dystrybucja, wdrażają lub rozważają wdrożenie cyfrowego systemu TETRA na terenie swoich działalności. W perspektywie najbliższych 5 lat cały kraj zostanie pokryty zasięgiem sieci radiowej o znaczeniu krytycznym (dla radioterminali samochodowych), która potencjalnie może zostać wykorzystana przez inne podmioty. Jedynymi obszarami o zmniejszonym pokryciu zasięgu radiowego będą duże miasta, w których energetyka nie posiada czynnych obiektów.
Wszystkie Spółki – Operatorzy Sieci Dystrybucji energii elektrycznej, posiadają zaakceptowane przez Urząd Regulacji Energetyki i umieszczone w taryfie, środki na wdrożenie własnych sieci radiowych. Cała Polska objęta jest rezerwacją kanałów częstotliwości radiowych, przeznaczonych dla systemu TETRA dla sektora energii elektrycznej.
Dzięki współpracy wszystkich Spółek – Operatorów Systemów Dystrybucyjnych energii elektrycznej, powstał jednolity plan numeracyjny dla całego kraju. W ten sposób możliwe będą dowolne zmiany organizacyjne i właścicielskie bez konieczności wprowadzenia szerokich zmian w systemach łączności. Pozwoli to również w przyszłości na swobodną współpracę ekip technicznych oraz dyspozytorów różnych Operatorów. Wspólny plan numeracyjny uwzględnia potrzeby dostarczenia usług sieci dla użytkowników zewnętrznych związanych z rynkiem energetycznym, m.in. z sektora gazu, wydobycia oraz Polskich Sieci Elektroenergetycznych.

Potrzeby

Ogólnokrajowy system łączności radiowej w standardzie TETRA może być używany przez wszystkie służby podległe Ministerstwom Energetyki oraz Spraw Wewnętrznych. Dzięki zastosowaniu nadmiarowych stacji bazowych przez TAURON Dystrybucja oraz ENERGA Operator, możliwe jest „dołożenie" kanałów radiowych dedykowanych dla służb szybkiego reagowania, zapewniając separację częstotliwościową od pozostałych użytkowników (służby szybkiego reagowania wykorzystują pasmo 360-380MHz, natomiast użytkownicy komercyjni 410-430MHz). Wspólna infrastruktura techniczna znacząco obniży koszty eksploatacji systemu.

Udostępnienie systemów radiowych TETRA przez OSD na potrzeby innych podmiotów, jednocześnie nie wprowadzając ograniczeń terytorialnych spowodowanych zasięgiem konkretnego systemu, wymaga zachowania interoperacyjności wszystkich budowanych i planowanych sieci. W ten sposób użytkownik będzie mógł przemieszczać się pomiędzy stacjami bazowymi różnych OSD, nie tracąc jakości świadczonych usług głosowych oraz transmisji danych.

Do podstawowych wymagań interoperacyjności sieci należą:

• Autoryzacja i autentykacja użytkowników

Użytkownicy sieci TETRA należących do OSD wykorzystują łączności radiową do prowadzenia komunikacji o istotnym znaczeniu dla funkcjonowania sieci energetycznych. Komunikaty pochodzące od dyspozytorów oraz automatycznych systemów wspomagających zarządzanie sieciami (SCADA) muszą trafić do konkretnego odbiorcy i nikt spoza wyznaczonej grupy nie powinien mieć do nich dostępu.
Stąd tak ważne jest bezpieczeństwo wewnątrz sieci TETRA. Każdy radioterminal oraz stacja bazowa podlegają procedurom autentykacji i autoryzacji w systemie, uniemożliwiając jednocześnie dostęp do niego przez osoby niepowołane.

• Szyfrowanie toru radiowego

Łączność radiowa jest prowadzona w wolnej przestrzeni, stąd ryzyko podsłuchu lub próby włamania przez osoby niepowołane. Systemy TETRA wspierają szyfrowanie toru radiowego z wykorzystaniem algorytmów TEA1 (dla użytkowników komercyjnych) oraz TEA2 (dla służb szybkiego reagowania). Ich wykorzystanie jest kluczowe z punktu widzenia bezpieczeństwa komunikacji.

• Usługi głosowe i rejestracja korespondencji

Użytkownicy sieci TETRA prowadzą komunikację głosową niezależnie od stacji bazowej, do której w danej chwili są zalogowani. Dodatkowo wykorzystując mechanizmy łączności grupowej, jednocześnie automatycznie uruchamiają kanały głosowe we wszystkich nadajnikach, w których zasięgu znajdują się odbiorcy komunikatu. Oznacza to łączność nawet z setkami radioterminali rozrzuconych na bardzo dużym terenie (nawet całego kraju w przypadku użytkowników ogólnopolskich, np. Polskie Sieci Elektroenergetyczne).

Usługi głosowe muszą być automatycznie przełączane pomiędzy stacjami bazowymi, bez utraty połączenia oraz niezależnie od systemu, do którego należy nadajnik.
Ze względu na charakter prowadzonej komunikacji istotna jest rejestracja korespondencji użytkowników, umożliwiająca odtworzenie danych archiwalnych przez wyznaczone do tego służby. Systemy rejestracji w różnych sieciach TETRA muszą obsługiwać ten sam standard zapisu danych, pozwalając na przegląd historii w sposób ciągły.

• Usługi krótkich komunikatów tekstowych

Z punktu widzenia OSD krótkie komunikaty tekstowe są kluczową funkcjonalnością, ze względu na ich szerokie zastosowanie w zdalnym sterowaniu obiektami energetycznymi. Urządzenia znajdujące się na granicach zasięgów poszczególnych systemów TETRA muszą mieć możliwość swobodnego przełączania się między stacjami bazowymi (awaria nadajników, zmiany w propagacji sygnału radiowego, degradacja układów antenowych, itp.), zapewniając wysoką dostępność dla środowisk SCADA i dyspozytorów energetycznych.

• Bezpieczeństwo użytkowników

Użytkownicy systemów TETRA zostali wyposażeni w szereg mechanizmów odpowiadających za ich bezpieczeństwo. Zdalne alarmy i połączenia priorytetowe muszą być obsługiwane przez dyspozytorów energetycznych i służby ratunkowe, niezależnie od systemu do którego są aktualnie zalogowani.

Możliwości techniczne

Systemy TETRA wszystkich obecnych na rynku producentów należy podzielić na dwie grupy: radioterminale (sprzęt wykorzystywany przez użytkowników) oraz infrastruktura techniczna wraz ze stacjami bazowymi.

Dostępne na rynku radioterminale TETRA (noszone, przewoźne, biurkowe oraz transmisji danych) podlegają procedurom testowania interoperacyjności z infrastrukturą techniczną i stacjami bazowymi różnych producentów. Testy prowadzone są przez organizację TETRA + Critical Communication Association, odpowiadającą m.in. za rozwój standardów radiowej łączności krytycznej (TETRA, DMR, itp.). Wyniki prowadzonych testów znajdują się na stronach internetowych organizacji (http://www.tandcca.com/interop/page/12611).

Dzięki prowadzeniu prac testowych przez TCCA możliwe jest wykorzystanie radioterminali wielu producentów w jednolitych sieciach TETRA.

Całkowicie odwrotnie sytuacja przedstawia się w przypadku infrastruktury technicznej i stacji bazowych systemów TETRA. Infrastruktura współpracuje tylko i wyłącznie z nadajnikami tego samego producenta, a wymiana danych pomiędzy systemami dostarczonymi przez różnych wytwórców jest bardzo utrudniona i często niemożliwa.

Od wielu lat TCCA prowadzi projekt Inteoperability System Interface (ISI), którego zadaniem jest stworzenie standardu interfejsu między systemami TETRA różnych producentów. Do projektu przystąpiła tylko część wytwórców, a zaawansowanie prac należy uznać za niewielkie. Istnieje wysokie ryzyko, że projekt nie zostanie nigdy zakończony a układy odpowiadające za ISI nie znajdą się w ofertach producentów.

Podsumowanie

Wdrożenie sieci TETRA na terenie całego kraju, dzięki współpracy czterech największych OSD, daje szansę na udostępnienie usługi bezpiecznej komunikacji o znaczeniu krytycznym dla wszystkich zainteresowanych podmiotów. Daje to szansę na sprawną i efektywną współpracę poszczególnych służb energetycznych i szybkiego reagowania oraz pozwoli na wdrożenie wspólnych planów ratunkowych.

Pierwsze kroki zostały już wykonane. Energetyka wybrała jednolity standard sieci radiowych oraz ustaliła spójny plan numeracyjny, który przewiduje innych użytkowników.

Aby wykorzystać pojawiającą się szansę ogólnokrajowej sieci radiowej, należy jednak uzgodnić i wdrożyć jednolity system łączności. Zapewniający interoperacyjność pomiędzy poszczególnymi urządzeniami, bez wpływu na usługi świadczone użytkownikowi końcowemu.