TETRA - dyspozytorska sieć radiowa dla spółek energetycznych - przedsiębiorstw o strategicznym znaczeniu dla bezpieczeństwa państwa

Transkrypt

1 TETRA - dyspozytorska sieć radiowa dla spółek energetycznych - przedsiębiorstw o strategicznym znaczeniu dla bezpieczeństwa państwa Autorzy: Mirosław Derengowski, Henryk Paluszkiewicz, Maciej Skoraszewski - Biuro PTPiREE ("Energia Elektryczna" - październik 2015) Infrastruktura sieci elektroenergetycznych należy do infrastruktury krytycznej, a zapewnienie ciągłości dostaw energii elektrycznej zalicza się do newralgicznych zadań we współczesnych społeczeństwach, gdyż jej brak skutkuje natychmiastowym, łańcuchowym obezwładnieniem wszystkich najważniejszych systemów technicznych. Okoliczności te uzasadniają potrzebę szczególnego traktowania systemu elektroenergetycznego, tak w skali kraju, jak i w Unii Europejskiej. Infrastruktura systemu energetycznego jest wymieniona na pierwszym miejscu listy infrastruktur o znaczeniu krytycznym w dyrektywie RE 2008/114/WE z 8 grudnia 2008 r. w sprawie rozpoznawania i wyznaczania europejskiej infrastruktury krytycznej oraz oceny potrzeb w zakresie poprawy jej ochrony oraz w ustawie z 26 kwietnia 2007 r. o zarządzaniu kryzysowym. Należy zwrócić uwagę, że zgodnie z jej art. 6 ust. 5 właściciele oraz posiadacze obiektów, instalacji lub urządzeń infrastruktury krytycznej mają obowiązek ich ochrony, w szczególności przez przygotowanie i wdrażanie, stosownie do przewidywanych zagrożeń, planów ochrony infrastruktury krytycznej oraz utrzymywanie własnych systemów rezerwowych zapewniających bezpieczeństwo i podtrzymujących funkcjonowanie tej infrastruktury, do czasu jej pełnego odtworzenia. W związku z tym infrastruktura sieci tele- i radiokomunikacyjnych, warunkująca zarządzanie i sterowanie elementami energetycznych sieci przesyłowych zaliczonych do kategorii infrastruktury krytycznej, jest integralnym elementem tej infrastruktury. Ten obowiązek ustawowy ma istotny wpływ na wybór systemu radiokomunikacyjnego dla sektora energetyki, w tym technologii jego wykonania, modelu operowania i utrzymania. Oznacza to potrzebę użytkowania sieci dedykowanych, wydzielonych wyłącznie dla służbowej łączności dyspozytorskiej i telesterowania zasobami sieci energetycznej. Sektor elektroenergetyki, jako strategiczna gałąź gospodarki, posiada własną analogową sieć radiową, która budowana była od 1993 r. Obecnie składa się na nią ok. 450 stacji bazowych wraz z bogatą infrastrukturą techniczną i dopracowaną strukturą organizacyjną. Począwszy od 2002 r. trwa proces jej cyfryzacji. W 2006 r. wybrano system TETRA, jako system łączności dyspozytorskiej dla energetyki, i jednocześnie uzyskano rezerwację niezbędnych kanałów częstotliwościowych. Wobec zapisów dokumentu,,polityki energetycznej Polski do 2030 roku, w 2010 r. zespół specjalistów, powołany przy Ministerstwie Gospodarki, sformułował zarówno wymagania dotyczące łączności

2 dyspozytorskiej, jak i kryteria jednolitości sieci łączności radiowej dla potrzeb energetyki. Zespół potwierdził zasadność tworzenia własnej, cyfrowej sieci dyspozytorskiej, zgodnej ze standardem TETRA. Jednocześnie przewidziano, że jako uzupełnienie potrzeb w zakresie szybkiej transmisji danych mogą być wykorzystywane usługi sieci publicznych funkcjonujących w rożnych standardach, np. GSM/UMTS/LTE, CDMA. Zasadność takiego podejścia potwierdzona została również przez IŁ-PIB [7]. Wymagania wobec radiowych systemów dyspozytorskich elektroenergetyki Spośród krytycznych dla energetyki wymagań technicznych i funkcjonalnych należy wymienić: a) grupową komunikację głosową, b) natychmiastowe zestawianie połączeń grupowych za pomocą jednego przycisku PTT (push-to-talk) w radiotelefonie, c) przesyłanie danych dla telemetrii i sterowania siecią energetyczną SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), d) autonomiczną pracę stacji bazowej jako stacji retransmisyjnej dla komunikacji między radiotelefonami w przypadku uszkodzenia łącza z infrastrukturą sieci, e) komunikację głosową w miejscach, gdzie nie ma zasięgu stacji bazowych w trybie bezpośredniej łączności między radiotelefonami (tzw. DMO), f ) gwarantowany dostęp do sieci, system priorytetów połączeń, a w sytuacji natłoku w sieci - wywłaszczanie połączeń na rzecz mających wyższy priorytet, g) przenoszenie połączeń w toku pomiędzy stacjami bazowymi bez ich zrywania (handover) jako właściwość systemu komórkowego, h) możliwość dynamicznego tworzenia i rekonfiguracji grup użytkowników, i) odporność urządzeń na narażenia środowiskowe (skrajne wartości temperatury, wilgoć, kurz, transport po drogach gruntowych). Wymienione wymagania funkcjonalne powinny być bezwzględnie spełniane również w sytuacjach kryzysowych, np. gdy część infrastruktury energetycznej i krajowych systemów łączności uległa zniszczeniu w następstwie klęski żywiołowej. Ponadto wybrane do realizacji rozwiązanie systemowe powinno gwarantować: a) interoperacyjność z sieciami publicznymi (PSTN, GSM), telefonicznymi sieciami wewnętrznymi energetyki oraz sieciami służb publicznego bezpieczeństwa, ratownictwa i zarządzania kryzysowego na poziomie regionalnym i ogólnokrajowym, b) odporność na przeciążenia w sytuacjach awarii i nagłego zwiększenia liczby wywołań na ograniczonym terenie z zachowaniem wymaganych czasów zestawiania połączeń (wywołanie

3 standardowe 500 ms, a wywołanie w trybie alarmowym do 300 ms) i priorytetów użytkowników, c) dojrzałość techniczną i dostępność sprzętu w okresie kilkunastu lat, d) zgodność ze standardami telekomunikacyjnymi stosowanymi w Europie w sieciach dyspozytorskich służb publicznych, e) wymaganą dostępność usług sieci. Te wymagania wynikają z wieloletnich doświadczeń personelu eksploatującego elektroenergetyczne sieci dystrybucyjne, a także służb odpowiedzialnych za łączność radiową w sektorze elektroenergetyki w kraju i za granicą. Uwzględniają one obecne potrzeby w zakresie przekazywania informacji koniecznych do realizacji procesów utrzymania sieci elektroenergetycznych, jak i poprawnego funkcjonowania urządzeń sterowania dostawami energii elektrycznej. Ich spełnienie umożliwi również wykorzystanie cyfrowej łączności radiowej do przesyłania danych z pomiarów zbiorczych poboru energii elektrycznej przez jej odbiorców (smart metering). Według oceny większości specjalistów, system TETRA jest zdecydowanie lepiej przygotowany do realizacji radiowych sieci dyspozytorskich niż usługa PTT w CDMA2000 czy LTE. Ograniczeniem może być mniejsza szybkość transmisji danych, jednak obecne potrzeby sektora elektroenergetyki w zakresie telesterowania realizowanego drogą radiową nie wymagają łączy o większych przepływnościach niż te, które oferuje system TETRA. Porównując przydatność systemów, należy także brać pod uwagę i to, że w przypadku przyjęcia oferty komercyjnych operatorów na korzystanie z usług oferowanych w sieci publicznej PAMR (Public Access Mobile Radio) spółki dystrybucyjne pozostawałyby jedynie jednymi z wielu użytkowników-abonentów. Stan realizacji sieci Wykonano bazowe projekty propagacyjne dla systemu TETRA, z których wynika, że aby zapewnić pokrycie sygnałem radiowym trzeba wybudować w kraju co najmniej 826 stacji bazowych. W niektórych oddziałach spółki dystrybucyjnej Tauron trwają już prace montażowe w oparciu o sprzęt dostarczany przez firmy, które wygrały przetargi. Na przyszły rok przewidziany jest przetarg w Enea Operator i przewiduje się, że cały system będzie wybudowany w ciągu najbliższych 3 lat. W Energa-Operator zakończono większość postępowań, a dostawca weryfikuje planowanie radiowe. Pełne uruchomienie sieci przewidziane jest na 2017 r. Podsumowanie Energetyka jest podstawowym sektorem gospodarki z punktu widzenia bezpieczeństwa państwa i stanowi jego infrastrukturę krytyczną. Infrastruktura sieci telekomunikacyjnych, a w szczególności dyspozytorskich sieci radiokomunikacyjnych, które zapewniają zarządzanie i

4 sterowanie elementami energetycznych sieci przesyłowych i dystrybucyjnych, jest integralnym elementem infrastruktury energetyki i jako taka jest zaliczana do infrastruktury krytycznej. W zdecydowanej większości krajów służby energetyczne dysponują wydzieloną siecią łączności przewodowej i radiowej ze względu na specyficzne wymagania i odpowiedzialność, w tym materialną, za skutki braku energii elektrycznej w krytycznych sytuacjach. Bezpieczeństwo państwa wymaga, aby sieć radiowa, stanowiąca ważny element składowy sieci telekomunikacyjnej i informatycznej, pokrywała możliwie wszystkie obszary obsługiwane przez podmioty gospodarcze odpowiedzialne za bezpieczeństwo energetyczne kraju. Specjalistyczne wymagania stawiane takim sieciom powodują, że koszty korzystania ze zbliżonych usług oferowanych przez operatorów zewnętrznych są bardzo wysokie. Analizy wykazują, że budowa własnych sieci uzasadniona jest nie tylko od strony technicznej, ale również ekonomicznej. Poza technicznymi argumentami oraz wspieraniem rozwoju technologii TETRA przez czołowych producentów, należy uwzględnić także posiadane już przez energetykę polską i możliwe do wykorzystania przy budowie sieci cyfrowej zasoby w postaci: - radiowej sieci analogowej z 450 stacjami bazowymi i infrastrukturą, - wykonanych projektów propagacyjnych dla potrzeb przyszłego systemu TETRA, - kanałów radiowych w paśmie 420 MHz dla standardu TETRA na podstawie dokonanej jeszcze w 2006 r. preferencyjnej rezerwacji, zgodnej z polityką prowadzoną przez Urząd Komunikacji Elektronicznej i długofalowym planem zagospodarowania pasm częstotliwości na potrzeby systemu dyspozytorskiego. Sektor energetyki jest zaliczany do znaczących z punktu widzenia bezpieczeństwa państwa. Warunkiem uzyskania relatywnie dużej odporności użytkowanej przez ten sektor łączności radiowej na wrogie działania, jak również na trudne do przewidzenia wydarzenia katastrofalne, jest oddzielenie jej od sieci radiowych operatorów publicznych. Zarówno specjaliści zajmujący się od wielu lat łącznością radiową w sektorze energetyki, jak też specjaliści Instytutu Łączności - PIB, ITTI Sp. z o.o, zgodnie z posiadaną wiedzą i doświadczeniem, wskazali technologię TETRA jako jedyną, na bazie której można w praktyce wybudować dla energetyki polskiej jednolity system radiowy, niezależny od zewnętrznego, publicznego operatora komercyjnego, spełniający przy tym szereg specjalistycznych wymagań i funkcjonalności niezbędnych dla tego sektora.

5 Bibliografia 1. Zestawienie technologii TETRA i CDMA w zastosowaniu dla potrzeb bezpieczeństwa publicznego materiały udostępnione na stronie 2. Dyrektywa RE 2008/114/WE z 8 grudnia 2008 r. w sprawie rozpoznawania i wyznaczania europejskiej infrastruktury krytycznej oraz oceny potrzeb w zakresie poprawy jej ochrony 3. Ustawa z 26 kwietnia 2007 r. o zarządzaniu kryzysowym, Dz.U nr 89 poz. 590 (z późn. zmianami) 4. Ocena efektywności ekonomicznej budowy sieci TETRA na potrzeby sektora energetycznego ITTI Analiza cyfryzacji sieci łączności dyspozytorskiej sektora elektroenergetycznego dla wybranych technologii radiowych i architektur sieci ITTI Praca nr , Instytut Łączności PIB, Warszawa Wieloaspektowa ekspertyza oceniająca wybrane radiowe systemy łączności dyspozytorskiej możliwe do zastosowania na potrzeby sektora elektroenergetycznego przez OSD i OSP ITTI 2012