Подключение к электрическим сетям для физических: Подключение населения к электросетям может подорожать в 140 раз

Содержание

Технологическое присоединение к электрическим сетям

Азовские межрайонные электрические сети (АМЭС)

Адрес: 346780, г.Азов, ул.Мира, 35 а

email: [email protected]

Начальник отдела технологических присоединений:

Кучук Сергей Геннадьевич — тел.(863-42) 4-67-79

График работы: понедельник, вторник, четверг с 8:00 до 12:00 и с 12:45 до 16:00.

пятница с 8:00 до 12:00

Батайские межрайонные электрические сети (БМЭС)

Адрес: 346880, г.Батайск, ул.Речная, 114

email: [email protected]

И.о. Начальника отдела технологических присоединений:

Жатько Виктория Юрьевна — тел. (863-54) 6-25-58

График работы: понедельник, вторник, четверг с 8:00 до 12:00 и с 12:45 до 16:30

пятница с 8:00 до 12:00 и с 13:00 до 15:30

Волгодонские межрайонные электрические сети (ВМЭС)

Адрес: 347366, г.

Волгодонск, ул.Химиков, 6

Адрес: email: [email protected]

Начальник отдела технологических присоединений:

Коржов Олег Владимирович — тел. (863-92) 6-12-95

График работы: понедельник, вторник, четверг с 8:00 до 12:00 и с 12:45 до 17:00.

пятница с 8 до 12:00

Западные межрайонные электрические сети (ЗМЭC)

Адрес: 347871, г.Гуково, ул.Киевская, 84

email: [email protected]

Начальник отдела технологических присоединений:

Зайцева Елена Валерьевна — тел. (863-61) 5-37-88

График работы: понедельник, среда с 8:00 до 12:00 и с 12:45 до 17:00

четверг с 10:00 до 12:00

пятница с 8:00 до 12:00 и с 13:00 до 16:00

346918, г.Новошахтинск, ул.Советской Конституции, 3а

Адрес: email: [email protected]

График работы: понедельник, среда с 8:00 до 12:00 и с 12:45 до 17:00

четверг с 10:00 до 12:00

пятница с 8:00 до 12:00 и с 13:00 до 16:00

Каменские межрайонные электрические сети (КМЭС)

Адрес: 347812, г. Каменск-Шахтинский, ул.Котовского, 15

email: [email protected]

Начальник отдела технологических присоединений:

Соболева Людмила Анатольевна — тел. (863-65) 3-44-32

График работы: вторник, среда, четверг с 8:00 до 12:00 и с 12:45 до 17:00.

пятница с 8:00 до 10:00

Миллеровские межрайонные электрические сети (ММЭС)

Адрес: 346130, г.Миллерово, ул.Луначарского, 20

email: [email protected]

Начальник отдела технологических присоединений:

Борщев Юрий Васильевич — тел. (863-85) 2-87-79

График работы: понедельник, вторник, среда, четверг с 8:00 до 12:00 и с 12:45 до 17:00

пятница с 8:00 до 12:00 и с 13:00 до 16:00

Новочеркасские межрайонные электрические сети (НчМЭС)

Адрес: 346400, г.Новочеркасск, ул.Александровская, 84

email: [email protected]

Начальник отдела технологических присоединений:

Бессалова Ирина Борисовна — тел. (8635) 28-42-15

График работы: понедельник, вторник, четверг с 8:00 до 12:00 и с 13:00 до 17:00

пятница с 8:00 до 12:00

Ростовские городские электрические сети (РГЭС)

Адрес: 344030, г. Ростов-на-Дону, пер. Кривошлыковский, 8

email: [email protected]

Начальник отдела технологических присоединений:

Попович Николай Николаевич — тел. (863) 261-35-89

Начальник отдела технических условий и перспективного развития:

Миняйло Владимир Георгиевич — тел. (863) 261-35-18

График работы: понедельник, вторник, среда, четверг с 8:00 до 12:00 и с 12:45 до 17:00

пятница с 8:00 до 12:00 и с 13:00 до 16:00

суббота с 8:00 до 13:00 без перерыва

Сальские межрайонные электрические сети (СМЭС)

Адрес: 347630, г.Сальск, ул.Новостройка, 8/1

email: [email protected]

Начальник отдела технологических присоединений:

Трифонов Александр Гариевич — (863-72) 9-36-03

График работы: понедельник, вторник, среда, четверг с 8:00 до 12:00 и с 12:45 до 17:00

пятница с 8:00 до 12:00 и с 13:00 до 16:00

Шахтинские межрайонные электрические сети (ШМЭС)

Адрес: 346500, г.

Шахты, ул.Победа Революции, 79

email: [email protected]

Начальник отдела технологических присоединений:

Попов Сергей Александрович — тел. (8636) 25-46-58

График работы: понедельник, вторник, среда, четверг, пятница с 8:00 до 17:00.

Технологическое присоединение

№ пп.

Наименование филиала

Субъект РФ (край, область, республика)

Местонахождение энергопринимающих устройств

Наименование центра питания

Объем планируемой к перераспределению максимальной мощности, МВт

Лицо, намеревающееся осуществить перераспределение максимальной мощности энергопринимающих устройств

1

«Городские электрические сети»

Калининградская область

Калининградская область

г. Калининград

О-02 «Янтарь»

331 кВт

ООО «Аквелла Инвест»

89114510088 [email protected]

2

«Городской РЭС»

Калининградская область

Калининградская область

г. Калининград

ПС 0-12

100 кВт

АО «Молоко»

89217128712 [email protected]

Технологическое присоединение — Официальный сайт Администрации Санкт‑Петербурга

Подключиться к электросетям и получить информацию по всем вопросам технологического присоединения к электрическим сетям можно на Едином интернет-портале электросетевых услуг «ПОРТАЛ-ТП. РФ» или интернет-портале ПАО «Ленэнерго».

Повышение категории надежности электроснабжения социально значимых объектов

Оформление актов согласования технологической и (или) аварийной брони:

В связи с вступлением в силу Федерального закона от 03.11.2015 № 307-ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в связи с укреплением платежной дисциплины потребителей энергетических ресурсов» потребитель электрической энергии обязан согласовать технологическую и (или) аварийную броню, в соответствии со статьей 38 Федерального закона от 26.03.2013 № 35-ФЗ «Об электроэнергетике». Подробную информацию можно получить на сайте ПАО «Ленэнерго».

Приказ ПАО «Ленэнерго» от 23.11.2015 № 530 «О реализации договоров об осуществлении технологического прмсоединения, заключенных с заявителями категории «Doing business» на территории Санкт‑Петербурга»

Информация об обязательствах по договорам технологического присоединения к электрическим сетям ПАО «Ленэнерго»

Опрос предпинимателей об оценке эффекта от реализации планов мероприятий по улучшению инвестиционного климата по направлению «Подключение к электросетям»

Постановление Правительства Санкт‑Петербурга от 09. 11.2016 N 996 «О Порядке организации деятельности исполнительных органов государственной власти Санкт‑Петербурга при оформлении разрешений на использование земель или земельных участков, определении восстановительной стоимости зеленых насаждений и выдаче порубочных билетов, оформлении ордеров на производство земляных работ, связанных с благоустройством территорий Санкт‑Петербурга, выполняемых при технологическом присоединении к электрическим сетям»

По всем вопросам технологического присоединения к газоснабжению вы можете обратиться в ГРО «ПетербургГаз»:

     Порядок подключения к сетям газораспределения ГРО «ПетербургГаз»

По вопросам о порядке подключения новых и реконструированных объектов к источникам тепла вы можете обратиться в:

ГУП «ТЭК СПб»  — http://www.gptek.spb.ru/abonentam/connect/

     Интерактивная карта подключения (технологического присоединения) к сетям ГУП «ТЭК СПб»

АО «Теплосеть Санкт‑Петербурга» — http://www. teplosetspb.ru/for_clients/connection

     Карта районов теплоснабжения АО «Теплосеть Санкт‑Петербурга»

ООО «Петербургтеплоэнерго» — https://ptenergo.ru/customer/heating.php

     Интерактивная карта подключения (технологического присоединения) к сетям ООО «Петербургтеплоэнерго»

ООО «Теплоэнерго» http://te-spb.ru/

    Интерактивная  карта подключений к сетям ООО «Теплоэнерго» 

По всем вопросам выполнения технологических, технических и других мероприятий, связанных с подключением к системе водоснабжения, системе водоотведения Санкт‑Петербурга вы можете обратиться

в Департамент по реализации подключений ГУП «Водоканал Санкт‑Петербурга» – http://www.vodokanal.spb.ru/dlya_abonentov/kak_stat_abonentom/

     Интерактивная карта подключения (технологического присоединения) к сетям ГУП «Водоканал Санкт‑Петербурга»

Временный порядок организации деятельности исполнительных органов государственной власти Санкт‑Петербурга при оформлении разрешений на использование земель или земельных участков, определении восстановительной стоимости зеленых насаждений и выдаче порубочных билетов, оформлении ордеров на производство земляных работ, связанных с благоустройством территории Санкт‑Петербурга, выполняемых при технологическом присоединении к инженерным сетям

Краткий порядок присоединения к электрическим сетям

Как подать заявку на технологическое присоединение?

Заявитель направляет заявку в сетевую организацию, объекты электросетевого хозяйства которой расположены на наименьшем расстоянии от границ участка заявителя, через Личный кабинет клиента на сайте (http://nm-energlk. ru/).

Что делать если я ни разу не пользовался электронным Личным кабинетом?

Необходимо пройти процедуру  регистрации на сайте предприятия в разделе Личный кабинет на сайте (http://nm-energlk.ru/). Для регистрации необходимо перейти на вкладку «Регистрация» и  заполнить предложенные поля.

Как осуществляется заключение договора?

В течение 10 рабочих дней с момента подачи заявки на технологическое присоединение к электросетям сетевая организация в личном кабинете клиента размещает:

— договор на технологическое присоединение

— технические условия на присоединение

— счет на оплату

— договор на энергоснабжение

— инструкцию по безопасному присоединению энергопринимающих устройств

Договор на технологическое присоединение между сетевой организацией и заявителем заключается путем направления заявителю выставляемого сетевой организацией счёта для внесения платы за технологическое присоединение и оплаты заявителем указанного счета.

 

Заявитель обязан в течение 5 рабочих дней со дня выставления сетевой организацией счета, оплатить указанный счет. Заявитель при внесении платы в назначении платежа обязан указать реквизиты указанного счёта.

 

Договор на технологическое присоединение считается заключенным на условиях со дня оплаты заявителем счета.

Договор на энергоснабжение считается заключенным с даты выгрузки акта о допуске прибора учета в личном кабинете клиента после выполнения всех мероприятий согласно выданных технических условий обоими сторонами. В акте допуска прибора учета указывается номер лицевого счета или номер договора энергоснабжения.

Какие мероприятия необходимо выполнить заявителю для осуществления технологического присоединения на уровне напряжения 0,4 кВ и ниже?

Мероприятия выполняемые сетевой организацией и заявителем указываются в технических условиях, размещаемых в личном кабинете клиента.

Если присоединение осуществляется на уровне напряжения 0,4 кВ и ниже — сетевая организация обеспечивает возможность осуществить действиями заявителя фактическое присоединение объектов заявителя к электрическим сетям и фактический прием напряжения и мощности.

фактический прием напряжения и мощности  осуществляется заявителем самостоятельно или с привлечением специальной организации путем включения коммутационного аппарата, расположенного после прибора учета (фиксация коммутационного аппарата в положение «ВКЛЮЧЕНО»).

Какие мероприятия необходимо выполнить заявителю для осуществления технологического присоединения на уровне напряжения свыше 0,4 кВ?

Необходимо выполнить мероприятия предусмотренные техническими условиями. Уведомить сетевую организацию о выполнении технических условий со своей стороны и согласовать дату проведения осмотра энергопринимающих устройств.

Каким образом оформляются документы об осуществлении технологического присоединения?

По результатам выполнения сетевой организацией мероприятий технических условий  (в случае если технологическое присоединение энергопринимающих устройств осуществляется на уровне напряжения выше 0,4 кВ- сетевой организацией и заявителем) сетевая организация составляет акт о выполнении технических условий и акт об осуществлении  технологического присоединения, подписанные усиленной квалифицированной электронной цифровой подписью уполномоченного лица сетевой организации. Сетевая организация не позднее окончания рабочего дня в течение которого были составлены акты размещает указанные документы в личном кабинете клиента.

Кто устанавливает приборы учёта при новом технологическом присоединении?

В многоквартирных домах общедомовые и квартирные (комнатные) приборы учёта устанавливает гарантирующий поставщик. В остальных случаях установкой приборов учета занимается сетевая организация.

Кто осуществляет и как получить документы о допуске прибора учёта в эксплуатацию?

Допуск прибора учёта в эксплуатацию осуществляет  гарантирующий поставщик (ГУП НАО «Нарьян-Марская электростанция».  После осуществления допуска в эксплуатацию прибора учёта не позднее окончания рабочего дня, когда был осуществлен допуск в эксплуатацию прибора учета, акт допуска прибора учёта в эксплуатацию размещается в личном кабинете клиента.

ПОРЯДОК ПОДКЛЮЧЕНИЯ К ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

1. Расчет электрических нагрузок Данный расчет выполняется до момента подачи заявки на получение технических условий  и определения  мощности, необходимой для электроснабжения здания. Данные параметры согласовываются в электросетевой компании.
2. Получение технических условий

  • Определить балансодержателя электрических сетей к которым происходит подключение.
  • Составить заявку на подключение здания к электросети по строго определенной форме балансодержателя.
  • Собрать пакет документов, необходимых для подачи в электросетевую компанию для получения ТУ
  • Согласование проекта договора на подключение здания к электросети

Сетевая организация проводит техническое исследование на возможность подключение дома к электроэнергии. Существует ряд факторов, усложняющих  процедуру подключения электроэнергии дома. Например, удаленность здания от электросети или перегрузка существующего электрооборудования сетевой организации. В этом случае, срок рассмотрения заявки может быть увеличен до 45 дней. Сроки по получения технических условий Вы можете просмотреть в «Правилах технологического присоединения энергопринимающих устройств (энергетических установок) юридических и физических лиц к электрическим сетям»

3. Проектирование объектов электроснабжения на основании технических условий
В случае если в ходе проектирования у заявителя возникает необходимость частичного отступления от технических условий, такие отступления должны быть согласованы с выдавшей их сетевой организацией с последующей корректировкой технических условий. При заключении договора на выполнение проекта, рекомендуем обращать внимание на условия договора. Как правило, при согласовании проекта с различными инстанциями (электросетевая компания, Ростехнадзор и пр.), а также при перепланировке или пересмотре некоторых элементов в ходе выполнения монтажных работ, возникают замечания или изменения и приходится выполнять корректировку проектной документации.

4. Согласование проекта.

5. Выполнение электромонтажных работ, согласно проектной документации
Электромонтажные работы выполняются в строгом соответствии с требованиями нормативной базы РФ. Электромонтажные работы включают в себя:

  • Установку электрооборудования
  • Прокладку электрической сети
  • Проведение пуско-наладочных работ
  • Проведение электрических измерений и испытаний с помощью электролаборатории

6. Получение  акта о технологическом присоединении, акта разграничения балансовой принадлежности и эксплуатационной ответственности.

  

  

  

Подробную  информацию о технологическом присоединении к электрическим сетям можно получить по телефону     516-89-32      и на сайте  www.kenet.ru

Общая информация о технологическом присоединении :: Технологическое присоединение :: Потребителям :: ПАО «Россети Кубань»

Технологическое присоединение – это услуга, оказываемая сетевой организацией для подключения энергопринимающих устройств юридических, физических лиц и индивидуальных предпринимателей к электрическим сетям.
 

    

 Действие Правил распространяется на случаи присоединения впервые вводимых в эксплуатацию, ранее присоединенных реконструируемых энергопринимающих устройств, присоединенная мощность которых увеличивается, а также на случаи, при которых в отношении ранее присоединенных энергопринимающих устройств изменяются категория надежности электроснабжения, точки присоединения, виды производственной деятельности, не влекущие пересмотр величины присоединенной мощности, но изменяющие схему внешнего электроснабжения таких энергопринимающих устройств.Порядок технологического присоединения энергопринимающих устройств определен Правилами технологического присоединения энергопринимающих устройств потребителей электрической энергии, объектов по производству электрической энергии, а также объектов электросетевого хозяйства, принадлежащих сетевым организациям и иным лицам, к электрическим сетям, утвержденных постановлением Правительства Российской Федерации от 27.12.2004 г. № 861 (далее – Правила), а также Федеральным законом от 26. 03.2003г.  №35-ФЗ «Об электроэнергетике»,  и иными документами, размещенным в подразделе  «Нормативные документы». 

 Технологическое присоединение представляет собой комплексную процедуру, которая осуществляется в следующем порядке:

Для заявителей юридических лиц или индивидуальных предпринимателей, подающих заявку в целях технологического присоединения по второй или третьей категории надежности энергопринимающих устройств, максимальная мощность которых составляет до 150 кВт включительно (с учетом ранее присоединенных в данной точке присоединения энергопринимающих устройств), а также физических лиц, подающих заявку в целях технологического присоединения энергопринимающих устройств, максимальная мощность которых составляет до 15 кВт включительно (с учетом ранее присоединенных в данной точке присоединения энергопринимающих устройств), которые используются для бытовых и иных нужд, не связанных с осуществлением предпринимательской деятельности, и электроснабжение которых предусматривается по одному источнику существует упрощенный порядок технологического присоединения

Опасайтесь сомнительных услуг «посредников»

Сегодня процветает рынок услуг по «ускоренному» оформлению документов на технологическое присоединение к электросетям.

«Посредники» предлагают упростить процесс подачи заявки и заключения договора, якобы уменьшить стоимость, быстро получить согласование необходимых инстанций, сократить сроки оформления документации. Фактически указанные лица «продают» несуществующие услуги пользуясь неосведомленностью потребителей о реальной доступности технологического присоединения. При этом, плату за свои услуги они требуют в десятки раз превышающую стоимость подключения, установленную государством.

На самом деле официальный процесс подачи заявки на технологическое присоединение и заключения договора является довольно простым.
В большинстве случаев даже не требуется посещение офиса обслуживания сетевой организации.
Подать заявку технологическое присоединение в Россети Кубань, внести оплату и получить все необходимые документы можно онлайн, воспользовавшись единым порталом электросетевых услуг Портал-ТП.

Кроме того, при необходимости быстрого и качественного выполнения работ по проектированию и монтажу Вашего электрооборудования профессиональными и опытными специалистами с применением современных технологий, предлагаем воспользоваться нашими дополнительными услугами.
В перечень дополнительных услуг входит в том числе услуга «Электричество под ключ»

 

 

ООО «Башкирэнерго»

Формы заявок для физических лиц

Перечень документов, прилагаемых к заявке на технологическое присоединение

1) План расположения энергопринимающих устройств (ЭПУ), которые необходимо присоединить к электрическим сетям сетевой организации. План содержит сведения о географическом расположении участка, на котором находятся (будут находиться) ЭПУ.

2) Однолинейная схема электрических сетей заявителя, присоединяемых к электрическим сетям сетевой организации, номинальный класс напряжения которых составляет 35 кВ и выше, с указанием возможности резервирования от собственных источников энергоснабжения (включая резервирование для собственных нужд) и возможности переключения нагрузок (генерации) по внутренним сетям заявителя.

3) Перечень и мощность ЭПУ, которые могут быть присоединены к устройствам противоаварийной автоматики.

4) Копия документа, подтверждающего право собственности или иное предусмотренное законом основание на объект капитального строительства (нежилое помещение в таком объекте капитального строительства) и (или) земельный участок, на котором расположены (будут располагаться) объекты заявителя, либо право собственности или иное предусмотренное законом основание на ЭПУ.
Для заявителей, планирующих осуществить технологическое присоединение ЭПУ потребителей, расположенных в нежилых помещениях многоквартирных домов или иных объектах капитального строительства,копия документа, подтверждающего право собственности или иное предусмотренное законом основание на нежилое помещение в таком многоквартирном доме или ином объекте капитального строительства.
В случае долевого участия в правах на присоединяемый объектписьменное согласие всех участников долевой собственности данного имущества на оформление документов о технологическом присоединении на имя заявителя и осуществления необходимых технических мероприятий в отношении общего имущества.

5) Выписка из Единого государственного реестра юридических лиц (для юридических лиц).
Выписка из Единого государственного реестра индивидуальных предпринимателей (для индивидуальных предпринимателей).

6) Копия паспорта гражданина РФ или иного документа, удостоверяющего личность (в случае, если заявителем выступает индивидуальный предприниматель или физическое лицо).

7) Доверенность или иные документы, подтверждающие полномочия представителя заявителя, подающего и получающего документы, в случае если заявка подается в сетевую организацию представителем заявителя.

8) Копия документа, подтверждающего согласие организации, осуществляющей управление многоквартирным домом, при наличии у такой организации соответствующих полномочий либо при ее отсутствии или отсутствии у нее полномочий согласие общего собрания владельцев жилых помещений многоквартирного дома на организацию присоединения нежилого помещения отдельными линиями от вводного устройства (вводно- распределительного устройства, главного распределительного щита), установленного на вводе питающей линии сетевой организации в соответствующее здание или его обособленную часть (если для соответствующего нежилого помещения проектом на многоквартирный дом не предусмотрено индивидуальное вводно-распределительное устройство с непосредственным присоединением к питающей линии сетевой организации) – в случае технологического присоединения нежилых помещений, расположенных в многоквартирных домах и иных объектах капитального строительства.

9) Справка о количестве земельных участков, расположенных в границах территории садоводства или огородничества, с указанием информации о фамилии, имени, отчестве владельцев земельных участков, сериях, номерах и датах выдачи паспортов или иных документов, удостоверяющих личность в соответствии с законодательством РФ, а также в случае наличия такой информации — кадастровые номера земельных участков и данные о величине максимальной мощности энергопринимающих устройств, выделенной на каждый земельный участок в соответствии с решением общего собрания членов садоводческого или огороднического товарищества — в случае технологического присоединения энергопринимающих устройств, расположенных в границах территории садоводства или огородничества.

10) Подписанный заявителем проект договора энергоснабжения (купли- продажи (поставки) электрической энергии (мощности) или протокол разногласий к проекту договора, форма которого размещена (опубликована) гарантирующим поставщиком на своем сайте в сети «Интернет» (предоставляется по желанию заявителя при намерении заключить договор энергоснабжения (купли-продажи (поставки) электрической энергии (мощности) с гарантирующим поставщиком) с приложением документов, подтверждающих полномочия представителя заявителя на заключение такого договора.

11) Страховой номера индивидуального лицевого счета заявителя (СНИЛС) — для физических лиц; Основной государственный регистрационный номер индивидуального предпринимателя (ОГРНИП) и идентификационный номер налогоплательщика — для индивидуальных предпринимателей;
Основной государственный регистрационный номер (ОГРН) и идентификационный номер налогоплательщика (ИНН) — для юридических лиц.

12) В случае технологического присоединения энергопринимающих устройств, принадлежащих потребительскому кооперативу (гаражно- строительному, гаражному кооперативу) (далее — кооператив) либо его членам, — справка о количестве гаражей либо иных объектов, расположенных в границах территории кооператива, с указанием информации о фамилии, имени, отчестве собственников или иных законных владельцев гаражей либо иных объектов, сериях, номерах и датах выдачи паспортов или иных документов, удостоверяющих личность в соответствии с законодательством Российской Федерации, а также в случае наличия такой информации — кадастровые номера земельных участков, расположенных в границах территории кооператива, и данные о величине максимальной мощности энергопринимающих устройств, выделенной на каждый гараж либо иной объект, расположенный в границах территории кооператива, в соответствии с решением общего собрания членов кооператива.

13) Согласие на обработку персональных данных (для физических лиц и их представителей).

Формы заявок для юридических лиц и индивидуальных предпринимателей

Перечень документов, прилагаемых к заявке на технологическое присоединение

1) План расположения энергопринимающих устройств (ЭПУ), которые необходимо присоединить к электрическим сетям сетевой организации. План содержит сведения о географическом расположении участка, на котором находятся (будут находиться) ЭПУ.

2) Однолинейная схема электрических сетей заявителя, присоединяемых к электрическим сетям сетевой организации, номинальный класс напряжения которых составляет 35 кВ и выше, с указанием возможности резервирования от собственных источников энергоснабжения (включая резервирование для собственных нужд) и возможности переключения нагрузок (генерации) по внутренним сетям заявителя.

3) Перечень и мощность ЭПУ, которые могут быть присоединены к устройствам противоаварийной автоматики.

4) Копия документа, подтверждающего право собственности или иное предусмотренное законом основание на объект капитального строительства (нежилое помещение в таком объекте капитального строительства) и (или) земельный участок, на котором расположены (будут располагаться) объекты заявителя, либо право собственности или иное предусмотренное законом основание на ЭПУ.
Для заявителей, планирующих осуществить технологическое присоединение ЭПУ потребителей, расположенных в нежилых помещениях многоквартирных домов или иных объектах капитального строительства,копия документа, подтверждающего право собственности или иное предусмотренное законом основание на нежилое помещение в таком многоквартирном доме или ином объекте капитального строительства.
В случае долевого участия в правах на присоединяемый объектписьменное согласие всех участников долевой собственности данного имущества на оформление документов о технологическом присоединении на имя заявителя и осуществления необходимых технических мероприятий в отношении общего имущества.

5) Выписка из Единого государственного реестра юридических лиц (для юридических лиц).
Выписка из Единого государственного реестра индивидуальных предпринимателей (для индивидуальных предпринимателей).

6) Копия паспорта гражданина РФ или иного документа, удостоверяющего личность (в случае, если заявителем выступает индивидуальный предприниматель или физическое лицо).

7) Доверенность или иные документы, подтверждающие полномочия представителя заявителя, подающего и получающего документы, в случае если заявка подается в сетевую организацию представителем заявителя.

8) Копия документа, подтверждающего согласие организации, осуществляющей управление многоквартирным домом, при наличии у такой организации соответствующих полномочий либо при ее отсутствии или отсутствии у нее полномочий согласие общего собрания владельцев жилых помещений многоквартирного дома на организацию присоединения нежилого помещения отдельными линиями от вводного устройства (вводно- распределительного устройства, главного распределительного щита), установленного на вводе питающей линии сетевой организации в соответствующее здание или его обособленную часть (если для соответствующего нежилого помещения проектом на многоквартирный дом не предусмотрено индивидуальное вводно-распределительное устройство с непосредственным присоединением к питающей линии сетевой организации) – в случае технологического присоединения нежилых помещений, расположенных в многоквартирных домах и иных объектах капитального строительства.

9) Справка о количестве земельных участков, расположенных в границах территории садоводства или огородничества, с указанием информации о фамилии, имени, отчестве владельцев земельных участков, сериях, номерах и датах выдачи паспортов или иных документов, удостоверяющих личность в соответствии с законодательством РФ, а также в случае наличия такой информации — кадастровые номера земельных участков и данные о величине максимальной мощности энергопринимающих устройств, выделенной на каждый земельный участок в соответствии с решением общего собрания членов садоводческого или огороднического товарищества — в случае технологического присоединения энергопринимающих устройств, расположенных в границах территории садоводства или огородничества.

10) Подписанный заявителем проект договора энергоснабжения (купли- продажи (поставки) электрической энергии (мощности) или протокол разногласий к проекту договора, форма которого размещена (опубликована) гарантирующим поставщиком на своем сайте в сети «Интернет» (предоставляется по желанию заявителя при намерении заключить договор энергоснабжения (купли-продажи (поставки) электрической энергии (мощности) с гарантирующим поставщиком) с приложением документов, подтверждающих полномочия представителя заявителя на заключение такого договора.

11) Страховой номера индивидуального лицевого счета заявителя (СНИЛС) — для физических лиц; Основной государственный регистрационный номер индивидуального предпринимателя (ОГРНИП) и идентификационный номер налогоплательщика — для индивидуальных предпринимателей;
Основной государственный регистрационный номер (ОГРН) и идентификационный номер налогоплательщика (ИНН) — для юридических лиц.

12) В случае технологического присоединения энергопринимающих устройств, принадлежащих потребительскому кооперативу (гаражно- строительному, гаражному кооперативу) (далее — кооператив) либо его членам, — справка о количестве гаражей либо иных объектов, расположенных в границах территории кооператива, с указанием информации о фамилии, имени, отчестве собственников или иных законных владельцев гаражей либо иных объектов, сериях, номерах и датах выдачи паспортов или иных документов, удостоверяющих личность в соответствии с законодательством Российской Федерации, а также в случае наличия такой информации — кадастровые номера земельных участков, расположенных в границах территории кооператива, и данные о величине максимальной мощности энергопринимающих устройств, выделенной на каждый гараж либо иной объект, расположенный в границах территории кооператива, в соответствии с решением общего собрания членов кооператива.

13) Согласие на обработку персональных данных (для физических лиц и их представителей).

Физическая сеть – обзор

6.2 Формулировка задачи

Физическая сеть моделируется в виде неориентированного графа Gp=VpEp, где V p – множество физических узлов, пронумерованных {1, 2, …, | V p |}, а E p множество физических связей ei,jp,i,j∈Vp мощности | Е р |. Аналогичным образом виртуальная топология моделируется в виде неориентированного графа Gv=VvEv, в котором V v является подмножеством V p , а E v является набором виртуальных каналов, представляющих световые дорожки на физической топологии.

В физической топологии E I , J J P находится в E P , если есть связь между узлами I и J . С другой стороны, виртуальная топология имеет набор ребер (световых путей) E v , где ребро e i , j v v E

4 существует в E оба узла s и d находятся в V v и между ними есть световой путь.На рис. 6.1а и б представлена ​​физическая и виртуальная топология соответственно.

Рисунок 6.1. Иллюстративное сопоставление живучей и неживой виртуальной топологии для простой сети с 6 узлами. (а) Физическая топология. (б) Виртуальная топология. (с) СВТМ. (d) Отображение неживой виртуальной топологии. Сплошные стрелки на (c) и (d) представляют виртуальные каналы связи, сопоставленные с физической топологией.

Отсутствует SVTM, защищающий сеть от сбоев всех компонентов; поэтому нам нужно определить, какой тип отказа наша сеть может пережить, например, отказ одного канала, отказ узла, отказ нескольких каналов и т. д.В нашем анализе рассматривается отказ одного канала, который является одним из наиболее распространенных в оптических сетях (Mukherjee, 2006; Grover, 2004), а также менее громоздким для анализа.

Чтобы проиллюстрировать проблему SVTM, рассмотрим физическую топологию (сеть WDM), представленную на рис. 6.1a. Рисунок 6.1b представляет виртуальную топологию с виртуальными ссылками E 1,2 V , E 2,5

3 V , E 5,6 V , E 4,6 v , e 3,4 v и e 1,3 v , которые на самом деле являются световыми путями (IP-связями), которые необходимо сопоставить с WDM сеть.Обычно физический оптоволоконный канал используется более чем одним световым путем. Таким образом, одиночный сбой физического канала может привести к отключению более чем одного IP-канала в виртуальной топологии. Чтобы достичь уровня восстановления IP, виртуальная топология должна оставаться подключенной после сбоя. На рис. 6.1c показан SVTM при отказе одного канала. Обратите внимание, что сбой одного канала отключает не более одного виртуального канала виртуальной топологии, поэтому оставшиеся виртуальные каналы остаются подключенными, достигая уровня восстановления IP. Получение устойчивых отображений относительно легко для небольших сетей. Однако по мере увеличения сложности сети возрастает и сложность их определения. Чтобы показать, как будет выглядеть карта неуязвимости, на рис. 6.1d мы проложили световой путь e 5,6 v через физические каналы e 4,5 p и 9006

5 e

8. 4,6 р . Видно, что сбой в физическом канале e 4,6 p отключает виртуальные каналы e 5,6 v и e 40 3 9006 4,6 9006 4,6 виртуальная топология (пунктирные линии на рисунке 6.1b), оставляя виртуальный узел 6 изолированным в виртуальной топологии, что ясно указывает на нежизнеспособность отображения.

Световые пути могут быть нанесены на карту с учетом различных метрик, а также требований к живучести карт, таких как уменьшение длин волн для соединения световых путей или количество связей длин волн ( NWL ). Основываясь на формулировках ILP, ранее сделанных в Modiano and Narula-Tam (2002), мы решили уменьшить NWL , потому что эта метрика дает лучшее представление об использовании ресурсов в сети.Основное влияние уменьшения NWL приходится на задержки и ухудшение качества передачи сигнала; это также помогает уменьшить потери сетевых ресурсов.

Канал длины волны определяется как физический канал, по которому проходит световой путь в виртуальной топологии. NWL определяется как

(6.1)NWL=∑lps,d∀s≠d∈Vv,

, где lp s,d — длина пути в количестве переходов, соединяющих узлы ( s , d ) в виртуальной топологии.Чтобы проиллюстрировать NWL , на рисунках 6.1c и d каждая сплошная стрелка представляет виртуальный канал, сопоставленный с физической топологией. По сути, каждый виртуальный канал — это маршрут, соединяющий пару узлов в физической топологии. Каждый маршрут имеет стоимость, связанную с его длиной в зависимости от количества переходов. На рисунке 6.1c количество переходов всех отображаемых виртуальных каналов равно 7 (т. е. NWL  = 7). Обратите внимание на рис. 6.1c и d, что единственная разница между ними заключается в том, что показано на рис. 6.1d, виртуальный канал e 5,6 v был отображен через физические каналы e 4,5 p и e 4,6 900 в результате 4 3 p 4,6 900 отображение без живучести с NWL  = 8 (т. е. длина маршрутов в числе переходов равна 8), что является худшим решением по обеим метрикам ( NWL и живучесть ).

Как работает сеть Powerline | HowStuffWorks

Intellon и Intelogis используют разные методы для создания сетей электропередач.

Intellon

Технология PowerPacket компании Intellon, которая служит основой для стандарта HomePlug Powerline Alliance, использует расширенную форму мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) с прямой коррекцией ошибок, аналогичную технологии, применяемой в модемах DSL. . OFDM — это вариант мультиплексирования с частотным разделением каналов (FDM), используемого в сетях телефонных линий. FDM помещает компьютерные данные на отдельные частоты от голосовых сигналов, передаваемых по телефонной линии, разделяя дополнительное пространство сигнала на типичной телефонной линии на отдельные каналы данных, разделяя его на одинаковые участки полосы пропускания.

В случае OFDM доступный диапазон частот электрической подсистемы (от 4,3 МГц до 20,9 МГц) разделен на 84 отдельные несущие. OFDM отправляет пакеты данных одновременно на нескольких несущих частотах, что позволяет повысить скорость и надежность. Если шум или всплеск энергопотребления нарушит одну из частот, микросхема PowerPacket обнаружит это и переключит эти данные на другую несущую. Этот адаптивный к скорости дизайн позволяет PowerPacket поддерживать соединение класса Ethernet по всей сети электропередач без потери каких-либо данных.

Последнее поколение технологии PowerPacket рассчитано на скорость 14 Мбит/с, что выше, чем у существующих телефонных линий и беспроводных решений. Однако по мере того, как широкополосный доступ и интернет-контент, такой как потоковое аудио и видео, а также передача голоса по IP, становятся все более распространенными, требования к скорости будут продолжать расти. В связи с этим подход Intellon OFDM к сетям электропередач отличается высокой масштабируемостью, что в конечном итоге позволяет технологии превысить 100 Мбит/с.

Intelogis

Более старая технология передачи данных по линиям электропередач, используемая Intelogis , основана на частотной манипуляции (FSK) для передачи данных туда и обратно по электрическим проводам в вашем доме.FSK использует две частоты, одну для единиц и другую для нулей, для передачи цифровой информации между компьютерами в сети. (См. Как работают биты и байты, чтобы узнать больше о цифровых данных.) Используемые частоты находятся в узком диапазоне чуть выше уровня, на котором возникает большая часть линейного шума. Хотя этот метод работает, он несколько хрупкий. Все, что влияет на любую частоту, может нарушить поток данных, в результате чего передающему компьютеру придется повторно отправлять данные. Это может повлиять на производительность сети.Например, этот автор заметил, что когда он потреблял больше электроэнергии в доме, например, запускал стиральную машину и сушилку, скорость сети снижалась. Компания Intelogis включает в свой сетевой комплект разветвители питания для кондиционирования линий и рекомендует вам вставлять их между стенной розеткой и вашим компьютерным оборудованием, чтобы уменьшить количество электрических помех.

Поскольку современные сети линий электропередач предназначены для работы от 110-вольтовых электрических систем, эта технология не очень полезна для стран за пределами Северной Америки, которые используют другие стандарты.

Сети доступа и физические среды

Сети доступа и физические среды В разделах 1.3 и 1.4 мы рассмотрели роли конечных систем и маршрутизаторов в сетевой архитектуре. В этой секции мы рассматриваем сеть доступа — физические ссылки, которые соединяют конечная система к своему пограничному маршрутизатору , т. е. к первому маршрутизатору на пути от конечной системы к любой другой удаленной конечной системе.  Поскольку доступ сетевые технологии тесно связаны с технологиями физических носителей (оптоволокно, коаксиальная пара, витая пара, телефонный провод, радиоспектр), считаем эти две темы вместе в этом разделе.На Рис. 1.5—1 показаны связи сетей доступа. выделено красным.
Рисунок 1.5-1: Сети доступа Сети доступа можно условно разделить на три категории:
  • жилые сети доступа , соединяющие домашнюю конечную систему с сеть;
  • институциональные сети доступа , соединяющие конечные системы в бизнесе или образовательное учреждение в сеть;
  • сети мобильного доступа , подключение конечной мобильной системы к сеть
Эти категории не являются сложными и быстрыми; некоторые корпоративные оконечные системы могут хорошо использовать технологию сети доступа, которую мы приписываем жилому доступу сети, и наоборот.Наши описания ниже предназначены для общего (если не каждого) случая.

Жилые сети доступа

Домашняя сеть доступа соединяет домашнюю конечную систему (обычно ПК, но, возможно, веб-телевидение или другая домашняя система) к пограничному маршрутизатору. Наверное наиболее распространенная форма домашнего доступа — использование модема через POTS. (обычная старая телефонная система) коммутируемая линия к интернет-провайдеру (провайдер). Домашний модем преобразует цифровой выход ПК в аналоговый. формат для передачи по аналоговой телефонной линии.модем в ISP преобразует аналоговый сигнал обратно в цифровую форму для ввода к маршрутизатору провайдера. В этом случае «сеть доступа» — это просто коммутируемое соединение «точка-точка» к пограничному маршрутизатору. точка-точка link — это обычная телефонная линия с витой парой. (Мы обсудим скрученные пару позже в этом разделе.) Сегодняшние скорости модема позволяют коммутируемому доступу в скорость до 56 Кбит/с. Однако из-за низкого качества витой пары линия между многими домами и интернет-провайдерами, многие пользователи получают эффективную скорость значительно менее 56 Кбит/с. Для подробного обсуждения практических аспектов модемов см. веб-страницу Института глобальных коммуникаций (IGC) на Модемы и передача данных.

В то время как модемы с коммутируемой связью требуют преобразования цифровых данных конечной системы в аналоговую форму для передачи, так называемая узкополосная технология ISDN (Цифровая сеть с интеграцией служб) [Тихоокеанский Bell 1998] позволяет осуществлять полностью цифровую передачу данных из дома. конечная система по «телефонным» линиям ISDN к центральному офису телефонной компании. Хотя ISDN изначально задумывался как способ передачи цифровых данных из одного конца телефонной системы к другому, это также важная сеть технология доступа, обеспечивающая более высокую скорость доступа (например, 128 Кбит/с) из дома в сеть передачи данных, такую ​​как Интернет. В этом случае, ISDN можно рассматривать просто как «лучший модем» [NAS 1995]. Хорошим источником дополнительной информации о ISDN на WWW является Дэн Страница Кегеля ISDN.

Модемы с коммутируемым доступом и узкополосные ISDN уже являются широко распространенными технологиями.Две новые технологии, Асимметричная цифровая абонентская линия (ADSL) [ADSL 1998] и гибридный оптоволоконный коаксиальный кабель (HFC) [Cable 1998] в настоящее время развернут. ADSL концептуально аналогичен модемам с коммутируемым доступом: это новая модемная технология снова работает по существующему телефону с витой парой линий, но может передавать со скоростью примерно до 8 Мбит/с от маршрутизатора интернет-провайдера. к домашней оконечной системе. Скорость передачи данных в обратном направлении, от от домашней оконечной системы к маршрутизатору центрального офиса менее 1 Мбит/с. Асимметрия скоростей доступа приводит к термину «асимметричный». в АДСЛ. Асимметрия в скорости передачи данных отражает убеждение, что домашние пользователи с большей вероятностью будут потребителями информации (принося данные в свои дома), чем производитель информации.

ADSL использует мультиплексирование с частотным разделением, как описано в предыдущем раздел. В частности, ADSL делит канал связи между разместите провайдера на трех непересекающихся полосах частот:

    • высокоскоростной нисходящий канал в диапазоне от 50 кГц до 1 МГц;
    • среднескоростной восходящий канал в диапазоне от 4 кГц до 50 кГц;
    • и обычный двусторонний телефонный канал POT в диапазоне от 0 до 4 кГц. группа.
Одной из особенностей ADSL является то, что услуга позволяет пользователю обычный телефонный звонок по каналу POTs, одновременно серфинг в Интернете. Эта функция недоступна для стандартных модемов удаленного доступа. Фактическая пропускная способность нисходящего и восходящего потоков, доступная для пользователь зависит от расстояния между домашним модемом и модемом интернет-провайдера, калибр витой пары и степень электрических помех. Для качественной линии с незначительными электрическими помехами требуется 8 Мбит/с. скорость передачи в нисходящем направлении возможна, если расстояние между домом и провайдер меньше 3000 метров; скорость передачи в нисходящем направлении падает примерно до 2 Мбит/с на расстоянии 6000 метров. Скорость восходящего потока колеблется от 16 Кбит/с до 1 Мбит/с.

В то время как модемы ADSL, ISDN и dailup используют обычные телефонные линии, HFC сети доступа являются расширениями существующей кабельной сети, используемой для вещания кабельное телевидение. В традиционной кабельной системе головной конец кабеля станция вещает через разводку коаксиального кабеля и усилители к резиденциям. (Мы обсудим коаксиальный кабель позже в этой главе.) Как показано на рис. 1.5-2, оптоволокно (также будет обсуждаться скоро) подключите головной конец кабеля к перекресткам на уровне района, от какой традиционный коаксиальный кабель затем используется для подключения к отдельным домам и квартиры.Каждое соседнее соединение обычно поддерживает от 500 до 5000 дома.


Рисунок 1.5-2: Гибридная оптоволоконно-коаксиальная сеть доступа

Как и в случае с ADSL, для HFC требуются специальные модемы, называемые кабельными. модемы. Компаниям, предоставляющим кабельный доступ в Интернет, требуется их клиенты либо покупают, либо арендуют модем. Одной из таких компаний является CyberCable. который использует Motorola Кабельный модем CyberSurfer и обеспечивает высокоскоростной доступ в Интернет для большинство районов Парижа. Как правило, кабельный модем является внешним устройство и подключается к домашнему ПК через порт 10-BaseT Ethernet.(Мы мы подробно обсудим Ethernet в главе 5.) Кабельные модемы разделить сеть HFC на два канала, нисходящий и восходящий канал. Как и в случае с ADSL, нисходящему каналу обычно выделяется больше полоса пропускания и, следовательно, большая скорость передачи. Например, ниже по течению скорость системы CyberCable составляет 10 Мбит/с, а исходящая скорость составляет 768 Кбит/с. Однако с HFC (а не с ADSL) эти скорости распределяются между домов, как мы обсудим ниже.

Одной из важных характеристик HFC является то, что это Средняя.В частности, каждый пакет, отправленный головным узлом, проходит по нисходящему каналу. по каждой ссылке на каждый дом; и каждый пакет, отправленный домом, путешествует по восходящий канал к головному узлу. По этой причине, если несколько пользователей получают разные интернет-видео по нисходящему каналу, фактическое скорость, с которой каждый пользователь получает свое видео, будет значительно меньше, чем нисходящая скорость. С другой стороны, если все активные пользователи просматривают веб-страницы, тогда каждый из пользователей может фактически получать веб-страницы на полном нисходящем канале. скорость, так как небольшая группа пользователей редко получает веб-страницу в точно в то же время.Поскольку восходящий канал также является общим, пакеты отправленные двумя разными домами одновременно, столкнутся, что еще больше уменьшает эффективную пропускную способность восходящего потока. (Мы обсудим это столкновение вопрос более подробно, когда мы будем обсуждать Ethernet в главе 5.) Сторонники ADSL быстро указывают, что ADSL — это соединение «точка-точка». между домом и интернет-провайдером, поэтому вся полоса пропускания ADSL выделена а не поделился. Сторонники кабельного телевидения, однако, утверждают, что Сеть HFC обеспечивает более высокую пропускную способность, чем ADSL [@Home 1998]. Битва между ADSL и HFC за высокоскоростное жилое пространство доступ явно начался, например, [@Home 1998].

Корпоративные сети доступа

В корпоративных сетях доступа используется локальная сеть (LAN). для подключения конечной системы к пограничному маршрутизатору. Как мы увидим в главе 5 описано множество различных типов технологий локальных сетей. Однако, Технология Ethernet в настоящее время является наиболее распространенной технологией доступа. в корпоративных сетях. Ethernet работает со скоростью 10 Мбит/с или 100 Мбит/с (а теперь даже на скорости 1 Гбит/с).Он использует либо медную витую пару, либо коаксиальный кабель для соединить несколько конечных систем друг с другом и с ребром маршрутизатор. Пограничный маршрутизатор отвечает за маршрутизацию пакетов, пункты назначения за пределами этой локальной сети. Как и HFC, Ethernet использует общий среду, чтобы конечные пользователи совместно использовали скорость передачи данных в локальной сети. В последнее время технология общего Ethernet мигрирует в сторону коммутации. Технология Ethernet. Коммутируемый Ethernet использует несколько коаксиальных кабелей или сегменты Ethernet на основе витой пары, подключенные к «коммутатору», чтобы разрешить полная пропускная способность Ethernet для доставки различным пользователям на одной и той же локальной сети одновременно [Cisco 1998].Мы будем более подробно ознакомьтесь с общим и коммутируемым Ethernet в главе 5.

Сети мобильного доступа

Сети мобильного доступа используют радиочастотный спектр для подключения оконечной мобильной системы. (например, ноутбук или КПК с беспроводным модемом) к базовой станции, как показано на рис. 1.5-1. Эта базовая станция, в свою очередь, подключена к пограничный маршрутизатор сети передачи данных.

Развивающийся стандарт беспроводной передачи данных — Cellular Digital. Пакетные данные (CDPD) [Wireless 1998]. Как следует из названия, сеть CDPD работает как оверлейная сеть (т.е., как отдельная, меньшая «виртуальная» сеть, как часть большей сети) внутри сотовой телефонной сети. Таким образом, сеть CDPD использует тот же радиочастотный спектр, что и система сотовой связи, и работает на скоростях в десятках кбит в секунду. Как и в кабельных сетях доступа и общий Ethernet, конечные системы CDPD должны совместно использовать среду передачи с другими оконечными системами CDPD в соте, охватываемой базовой станцией. Протокол управления доступом к среде (MAC) используется для разрешения совместного использования каналов. среди конечных систем CDPD; мы подробно рассмотрим протоколы MAC в главе 5.

Система CDPD поддерживает протокол IP и, таким образом, позволяет система для обмена IP-пакетами по беспроводному каналу с IP-базой станция. Сеть CDPD может фактически поддерживать несколько сетевых уровней. протоколы; помимо IP также поддерживается протокол ISO CNLP. CDPD не поддерживает никаких протоколов выше сетевого уровня. С точки зрения Интернета CDPD можно рассматривать как расширение Интернета. тон набора (т. е. возможность передачи IP-пакетов) по беспроводному каналу между мобильной конечной системой и интернет-маршрутизатором. Отличное введение для CDPD [Waung 98].

1.5.2 Физический носитель

В предыдущем подразделе мы представили обзор некоторых наиболее важные сетевые технологии доступа в Интернет. При описании этих технологий мы также указали используемые физические носители. Например, мы сказали, что HFC использует комбинацию оптоволоконного кабеля и коаксиального кабеля. Мы сказал, что обычные модемы, ISDN и ADSL используют медную витую пару. И мы сказали, что сеть мобильного доступа использует радиочастотный спектр.В В этом подразделе мы даем краткий обзор этих и других трансмиссий. СМИ, которые обычно используются в Интернете.

Чтобы определить, что подразумевается под «физическим носителем», давайте немного задумаемся о короткой жизни бита. Подумайте о небольшом путешествии от одной конечной системы через ряд каналов и маршрутизаторов к другой конечная система. Этот бедный бит передается много-много раз! Источник конечная система сначала передает бит, а вскоре после этого первый маршрутизатор в сериале получает бит; затем первый маршрутизатор передает бит и вскоре после этого второй маршрутизатор получает бит и т. д.Таким образом, наш бит, путешествуя от источника к месту назначения, проходит через серию пар передатчик-приемник. Для каждой пары передатчик-приемник бит отправляется путем распространения электромагнитных волн по физической среде . Физическая среда может принимать различные формы и формы, и не обязательно быть одного типа для каждой пары передатчик-приемник на пути. Примеры физической среды включают медную витую пару, коаксиальный кабель, многомодовый оптоволоконный кабель, наземный радиочастотный спектр и спутниковое радио спектр.Физические носители делятся на две категории: управляемые носители и неуправляемый носитель . С управляемыми средами волны направляются вдоль твердая среда, такая как оптоволоконный кабель, медная витая пара или коаксиальный кабель. В неуправляемых средах волны распространяются в атмосфере и в космическом пространстве, например, в цифровом спутниковом канале или в CDPD система.

Некоторые популярные физические носители

Предположим, вы хотите провести проводку в здании, чтобы разрешить компьютерам доступ в Интернет. или интранет — если вы используете медную витую пару, коаксиальный кабель, или оптоволокно? Какой из этих носителей обеспечивает самую высокую скорость передачи данных самые большие расстояния? Эти вопросы мы рассмотрим ниже.

Но прежде чем мы перейдем к характеристикам различных управляемых сред видов, скажем несколько слов об их стоимости. Фактическая стоимость объекта физическая связь (медный провод, оптоволоконный кабель и т. д.) часто относительно незначительные по сравнению с другими сетевыми затратами. В частности, труд стоимость, связанная с установкой физической ссылки, может составлять заказы на порядок выше стоимости материала. По этой причине многие строители прокладывают витую пару, оптическое волокно и коаксиальный кабель к каждому комната в здании.Даже если изначально используется только один носитель, хороший шанс, что в ближайшем будущем можно будет использовать другой носитель, и так деньги сэкономлены но не надо прокладывать дополнительные провода.

Медная витая пара

Самая дешевая и наиболее часто используемая среда передачи — витая пара. медный провод. За более чем сто лет он использовался телефонными сетями. На самом деле более 99% проводных соединений от телефонной трубки к местному телефону в переключателе используется медная витая пара.Большинство из нас видели витую пару в наших домах и на работе. Витая пара состоит из двух изолированных медные проволоки толщиной около 1 мм каждая, расположенные в виде правильной спирали; см. Рисунок 1.5-3. Провода скручены вместе, чтобы уменьшить электрические помехи от подобных пар поблизости. Как правило, ряд пары связываются вместе в кабель, обернув пары в защитную оболочку. щит. Пара проводов представляет собой единую линию связи.


Рисунок 1.5-3: Витая пара

Неэкранированная витая пара (UTP) обычно используется для компьютерных сетей. внутри здания, то есть для локальных сетей (LAN).Скорость передачи данных для локальных сетей, использующих витую пару, сегодня диапазон скоростей составляет от 10 Мбит/с до 100 Мбит/с. Данные Достигаемые скорости зависят от толщины проволоки и расстояние между передатчиком и приемником. Распространены два типа UTP в локальных сетях: категория 3 и категория 5. Категория 3 соответствует голосовому витая пара, обычно встречающаяся в офисных зданиях. Офисные здания часто предварительно соединены двумя или более параллельными парами витой пары категории 3; одна пара используется для телефонной связи, а дополнительные пары может использоваться для дополнительных телефонных линий или для организации локальной сети.10 Мбит/с Ethernet, один из наиболее распространенных типов локальных сетей, может использовать UTP категории 3. Категория 5 с большим количеством витков на сантиметр и тефлоновой изоляцией, может обрабатывать более высокие скорости передачи данных. Ethernet 100 Мбит/с на UTP категории 5 стал очень популярен в последние годы. В последние годы категория 5 УТП стал обычным для предустановки в новых офисных зданиях.

Когда в 1980-х годах появилась оптоволоконная технология, многие люди с пренебрежением относились к витая пара из-за ее относительно низкой скорости передачи данных. Некоторые люди даже посчитали, что оптоволоконные технологии полностью заменят витые пара. Но витая пара так просто не сдалась. Современный технология витой пары, такая как UTP категории 5, может обеспечить скорость передачи данных 100 Мбит/с на расстоянии до нескольких сотен метров. Еще более высокие ставки возможны на более короткие расстояния. В итоге получилась витая пара как доминирующее решение для высокоскоростных сетей LAN.

Как обсуждалось в разделе 1.5.1, витая пара также широко используется для доступ в Интернет в жилом помещении.Мы увидели, что технология коммутируемого модема позволяет доступ со скоростью до 56 Кбит/с по витой паре. Мы также видели, что ЦСИС доступен во многих сообществах, обеспечивая скорость доступа около 128 Кбит/с по витой паре. Мы также видели, что ADSL (Асимметричная цифровая абонентская петля) позволила пользователям доступ в Интернет со скоростью свыше 6 Мбит/с по витой паре.

Коаксиальный кабель

Как и витая пара, коаксиальный кабель состоит из двух медных проводников, но два проводника скорее концентрические, чем параллельные. С этой конструкцией и специальная изоляция и экранирование, коаксиальный кабель может иметь более высокий бит скорости, чем витая пара. Коаксиальный кабель бывает двух видов: основной диапазон коаксиальный кабель и широкополосный коаксиальный кабель .

Коаксиальный кабель основной полосы частот, также называемый 50-омным кабелем, длиной около сантиметра. толстый, легкий и легко гнется. Он обычно используется в локальных сетях; на самом деле компьютер, которым вы пользуетесь на работе или в школе, вероятно, подключен к локальной сети либо коаксиальным кабелем основной полосы частот, либо UTP.Взгляни на подключение к интерфейсной плате вашего компьютера. Если вы видите похожий на телефон разъем и какой-то провод, напоминающий телефонный провод, вы используете UTP; если вы видите Т-образный разъем и кабель, выходящий с обеих сторон Т-образного разъема, вы используете коаксиальный кабель основной полосы частот. Термин «основная полоса» появляется от того, что поток битов сбрасывается прямо в кабель, без смещения сигнала в другую полосу частот. Ethernet 10 Мбит/с можно использовать либо UTP, либо коаксиальный кабель основной полосы частот.Как мы обсудим в Глава 5, использование UTP для 10 Мбит/с Ethernet немного дороже, поскольку UTP требует дополнительного сетевого устройства, называемого концентратором .

Широкополосный коаксиальный кабель, также называемый 75-омным кабелем, немного толще, тяжелее и жестче, чем разновидность основной полосы. Когда-то он широко использовался в локальных сетях и все еще можно найти в некоторых старых установках. Для локальных сетей, основная полоса частот Кабель сейчас предпочтительнее, так как он дешевле, легче физически ручка и не требует соединительных кабелей.Однако широкополосный кабель довольно распространен в системах кабельного телевидения. Как мы видели в разделе 1.5.1, Системы кабельного телевидения недавно были объединены с кабельными модемы для предоставления бытовым пользователям доступа в Интернет по тарифу 10 Мбит/с или выше. С широкополосным коаксиальным кабелем передатчик смещает цифровой сигнал в определенную полосу частот, а результирующий аналоговый сигнал передается от передатчика к одному или нескольким приемникам. И основная полоса, и широкополосный коаксиальный кабель можно использовать в качестве управляемой общей среды .Конкретно, несколько оконечных систем могут быть подключены непосредственно к кабелю, и все конечные системы получают все, что передает любой из компьютеров. Мы мы рассмотрим этот вопрос более подробно в главе 5.

Волоконная оптика

Оптическое волокно представляет собой тонкую гибкую среду, которая проводит импульсы свет, при этом каждый импульс представляет собой бит. Одно оптическое волокно может поддерживать огромные скорости передачи данных, до десятков или даже сотен гигабит в секунду. Они невосприимчивы к электромагнитным помехам, имеют очень низкое затухание сигнала до 100 километров, и их очень трудно прослушивать.Эти характеристики имеют сделали оптоволокно предпочтительной управляемой средой передачи на большие расстояния, особенно для зарубежных ссылок. Многие междугородние телефонные сети в Соединенные Штаты и другие страны теперь используют исключительно оптоволокно. Волоконная оптика также распространен в магистральной сети Интернет. Однако высокая стоимость оптических устройств, таких как передатчики, приемники и переключатели, препятствовало их развертыванию для ближнего транспорта, например, в локальной сети или в дом в жилой сети доступа.AT&T Labs предоставляет отлично сайт по волоконной оптике, включая несколько симпатичных анимаций.

Наземные и спутниковые радиоканалы

Радиоканалы передают сигналы в электромагнитном спектре. Они являются привлекательным носителем, поскольку не требуют установки физического «провода», может проникать сквозь стены, обеспечивать связь с мобильным пользователем и потенциально может нести сигнал на большие расстояния. Характеристики радиоканала сильно зависят от среды распространения и расстояния на которым должен передаваться сигнал.Экологические соображения определяют потери на трассе и затухание теней (которые уменьшают мощность сигнала по мере прохождения на расстоянии и вокруг/сквозь препятствующие объекты), многолучевое замирание (из-за отражения сигнала от мешающих объектов) и помех (из-за других радиоканалов или электромагнитных сигналов).

Наземные радиоканалы можно условно разделить на две группы: те, которые работают как локальные сети (обычно охватывают от 10 до несколько сотен метров) и широкополосные радиоканалы, которые используются для мобильных услуги передачи данных (обычно работающие в столичном регионе). На рынке представлен ряд продуктов для беспроводных локальных сетей, работающих в 1 до 10 Мбит/с. Услуги мобильной передачи данных (например, стандарт CDPD мы коснулись в разделе 1.3), как правило, предоставляют каналы, которые работают на скорости 10 кбит/с. См. [Гудман 97] для обзора и обсуждения технологии и продукции.

Спутник связи связывает два или более наземных микроволновых передатчика/приемника, известные как наземные станции. Спутник принимает передачи на одной частоте диапазон, регенерирует сигнал с помощью повторителя (обсуждается ниже) и передает сигнал на другой частоте.Спутники могут обеспечить пропускную способность в диапазон гигабит в секунду. В связи используются два типа спутников: геостационарные спутники и низковысотные спутники.

Геостационарные спутники постоянно остаются над одной и той же точкой на Земной шар. Это стационарное присутствие достигается размещением спутника в орбита на высоте 36 000 километров над поверхностью Земли. Это огромное расстояние между наземной станцией через спутник и обратно на наземную станцию ​​вводит существенная задержка распространения сигнала 250 миллисекунд.Тем не менее, спутниковые каналы часто используются в телефонных сетях и в магистральных Интернета.

Низковысотные спутники располагаются гораздо ближе к Земле и не оставаться постоянно над одной точкой на Земле. Они вращаются вокруг Земля так же, как Луна вращается вокруг Земли. Обеспечить непрерывное охват области, много спутников, которые будут размещены на орбите. В настоящее время есть многие низковысотные системы связи находятся в разработке. Иридиум система, например, состоит из 66 маловысотных спутников.Ллойда спутниковые созвездия предоставляют и собирают информацию о Iridium а также другие системы спутниковой группировки. Спутник на малой высоте Технология может быть использована для доступа в Интернет когда-нибудь в будущем.

Вернуться к Оглавление

Ссылки

[@Home 1998] @Home, «xDSL по сравнению с гибридной волоконно-коаксиальной (HFC) кабельной модемной сетью @HOME™: факты», 1998.
[ADSL 1998] Форум ADSL, ADSL Учебник, 1998.
[Cable 1998] Cable Data News, «Обзор технологий и услуг кабельных модемов», 1998 г.
[Cisco 1998] Cisco, «Проектирование Межсетевые сети с коммутируемыми локальными сетями», 1998 г.
[Гудман 1997] Д. Гудман (председатель), «The Эволюция непривязанных коммуникаций», National Academy Press, декабрь 1997 года.
[NAS 1995] Национальная академия наук, «The Непредсказуемая определенность: информационная инфраструктура до 2000 года». 1995.
[Pacific Bell 1998] Тихоокеанский регион Белл, «Руководство пользователя ISDN», http://www.pacbell.com/products/business/fastrak/networking/isdn/info/isdn-guide/index.html.
[Ваунг 1998] В. Ваунг, «Беспроводной Мобильные сети передачи данных. Подход CDPD, «Форум беспроводных данных», 1998.
[Wireless 1998] Форум беспроводной передачи данных, «CDPD Системная спецификация версии 1.1, 1998 г.
Авторские права Кит В. Росс и Джим Куросе 1996-2000 гг.

Введение в сети связи для распределения электроэнергии

Введение

В этой главе будут представлены основы сетевой связи и представлено более подробное описание типичных приложений, относящихся к электрическим установкам.

Сеть — это группа устройств , подключенных для обмена данными. Подключение и совместное использование обычно называют связью . Устройства могут быть компонентами непосредственно в электрической сети, такими как автоматические выключатели, датчики, связанные с приложением, инфраструктура сети связи, такая как коммутаторы Ethernet или контроллеры, автоматизирующие систему, т. е. компьютеры или ПЛК.

Функции устройства можно разделить на следующие категории:

1. Датчик – измеренные данные «только для чтения». Пример: дискретные входы, аналоговые сигналы 4–20 мА, сигналы датчиков.

2. Привод – изменение состояния процесса или системы через какой-либо механизм управления. Пример: размыкание/включение автоматического выключателя, контактор, реле, дискретный выход, переменная частота.

3. Инфраструктура – поддержка и управление сетью. Пример: маршрутизатор, коммутатор, медиаконвертер, преобразователь протоколов, регистратор данных.

4. Контроллер – Логика или решение.Пример: Аварийные сигналы, программный код/приложения.

В электроустановках многие устройства могут выполнять множество функций. Например, усовершенствованные электронные автоматические выключатели могут измерять цепь, дистанционно управлять, подавать сигнал тревоги по определенной логике и регистрировать свои собственные данные, а также данные для других устройств. С другой стороны, простые одноцелевые датчики могут иметь только возможность измерять и обмениваться данными.

«Техническая сеть» — это общий термин для описания коммуникационной инфраструктуры для конкретных технических приложений, т.е.е. Автоматизация зданий, промышленные сети и автоматизация энергосистем. Эта терминология предназначена для отличия от обычных сетей, встречающихся в зданиях и соединяющих офисные компьютеры, принтеры, телефоны и т. д.

Технический дизайн сети предназначен для конкретных приложений, обеспечивающих управление в режиме реального времени и целостность данных в суровых условиях на больших установках. Это достигается путем правильного выбора ключевых атрибутов сети, включая, помимо прочего, протоколы, медиа и топологию. В большинстве случаев эти 3 атрибута являются взаимозависимыми, что означает, что для конкретного протокола может потребоваться конкретный носитель и допускаются только ограниченные варианты топологии, например, протокол Zigbee основан на беспроводном носителе и, как правило, топологии ячеистой сети.

Протоколы

Коммуникационный протокол — это система правил, которые позволяют устройствам в сети передавать информацию. Протоколы имеют четко определенные форматы, во многих случаях формальные технические стандарты.

Коммуникационные протоколы — обширная и сложная тема, так как многие аспекты могут быть объединены в один уровень. Что касается электромонтажа, мы можем взглянуть упрощенно и рассмотреть протоколы в двух категориях: язык и услуги. Протоколы, которые определяют свойства сообщения и то, как оно передается, можно рассматривать как язык. Примерами являются Modbus, Profibus, DeviceNet.

Другие протоколы, которые могут предоставлять дополнительные значения для сети, такие как синхронизация времени устройства, передача файлов, избыточность, электронная почта и т. д., могут рассматриваться как службы в сети, например SNTP, FTP, RSTP, SMTP. Самое главное, что при совместимости несколько протоколов могут быть объединены в один уровень, что позволяет сети использовать несколько языков и несколько сервисных протоколов.

Промышленный Ethernet представляет собой особенно интересную и постоянно растущую категорию коммуникационных протоколов. Это использование Ethernet в промышленной среде с протоколами, обеспечивающими детерминизм и управление в реальном времени. Некоторые примеры протоколов для Industrial Ethernet включают EtherNet/IP, PROFINET и Modbus/TCP. Промышленный Ethernet также может относиться к использованию стандартных протоколов Ethernet с прочными разъемами и расширенными переключателями температуры в промышленной среде для автоматизации или управления технологическими процессами. Компоненты, используемые в технологических зонах предприятия, должны быть рассчитаны на работу в суровых условиях с экстремальными температурами, влажностью и вибрацией, которые превышают диапазоны для оборудования информационных технологий, предназначенного для установки в контролируемых средах.

Преимущества

  • Повышенная скорость, до 1 Гбит/с
  • Увеличенное расстояние
  • Возможность использования стандартных точек доступа, маршрутизаторов, коммутаторов и кабелей
  • Одноранговые архитектуры могут заменить архитектуры ведущий-ведомый
  • Лучшая совместимость

Недостатки

  • Миграция существующих систем на новый протокол
  • Использование в режиме реального времени может пострадать для протоколов, использующих TCP
  • Минимальный размер кадра Ethernet составляет 64 байта, в то время как типичный размер данных для промышленной связи может быть ближе к 1–8 байтам. Эти служебные данные протокола влияют на эффективность передачи данных.

Медиа

Существует широкий спектр решений для средств связи, которые определяются применением и опытом, а также зависят от протоколов и требований к топологии.

Проводной

Проводная среда определяет любое физическое соединение между устройствами в сети. Проводная среда включает свойства кабеля, а также разъемы конечного устройства и любую необходимую инфраструктуру.

Кабели с одиночной витой парой распространены в последовательной связи, обычно используемой для полевых шин, соединяющих множество устройств и датчиков, задействованных в здании или технологическом процессе, расположенном «в поле».Этот тип решения обеспечивает простую и относительно недорогую кабельную разводку на большие расстояния, однако объем данных и скорость связи относительно невелики.

В противоположность этому, кабельная сеть Ethernet использует 4 витые пары, обеспечивающие параллельную связь. Решения на основе Ethernet исторически были зарезервированы для соединений между сетями и на более высоких уровнях системы управления, где требовалось больше данных и скорости.

В последнее время благодаря достижениям в области протоколов и сред, обеспечивающих промышленный Ethernet, становится все более распространенным применение кабельных решений на основе Ethernet на все более и более низких уровнях системы управления, особенно в области полевой шины, непосредственно к полевым устройствам и полевым датчикам.

Особым типом кабеля, который обычно используется в приложениях Ethernet, является оптоволоконный. Волоконно-оптический кабель представляет собой стекловолокно. Он несет импульсы света, которые представляют данные. Некоторыми преимуществами по сравнению с металлическими проводами являются очень низкие потери при передаче и невосприимчивость к электрическим помехам. Оптические волокна могут использоваться для длинных кабелей, передающих очень высокие скорости передачи данных.

Беспроводной

Беспроводные сети включают в себя широкий спектр решений по размеру и применению, от спутниковой сотовой связи 4G/5G, локального WIFI до прямой видимости, такой как Bluetooth.Эти сети можно определить по их размеру, применению, технологии и применению, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Типы

Беспроводные персональные сети (WPAN) соединяют устройства на относительно небольшой территории, которая обычно находится в пределах досягаемости человека. Блютуз тому пример.

Локальные сети часто используются для подключения к локальным ресурсам и к Интернету Беспроводная локальная сеть (WLAN) связывает два или более устройств на небольшом расстоянии, используя метод беспроводного распределения, обычно обеспечивая соединение через точку доступа.

Ячеистая сеть — это беспроводная одноранговая сеть, состоящая из радиоузлов, организованных по ячеистой топологии. Каждый узел пересылает сообщения от имени других узлов, и каждый узел выполняет маршрутизацию. Одноранговые сети могут «самовосстанавливаться», автоматически перенаправляя маршрут вокруг узла, потерявшего питание.

Сотовая сеть или мобильная сеть — это радиосеть, распределенная по наземным областям, называемым ячейками, каждая из которых обслуживается как минимум одним стационарным приемопередатчиком, известным как сотовая станция или базовая станция.

Характеристики

Каждый стандарт варьируется в зависимости от географического диапазона, что делает один стандарт более идеальным, чем другой, в зависимости от того, что вы пытаетесь достичь с помощью беспроводной сети.Производительность беспроводных сетей удовлетворяет множество приложений. Поскольку беспроводные сети стали обычным явлением, сложность увеличивается за счет настройки сетевого оборудования и программного обеспечения, и достигается большая способность отправлять и получать большие объемы данных быстрее.

Беспроводные сети предлагают множество преимуществ, когда речь идет о труднодоступных местах, пытающихся установить связь, но физически разделенных, но работающих как единое целое. Беспроводные сети позволяют пользователям назначать определенное пространство, в котором сеть сможет взаимодействовать с другими устройствами через эту сеть.

По сравнению с проводными системами беспроводные сети часто подвержены электромагнитным помехам. Это может быть вызвано другими сетями или другими типами оборудования, которые генерируют радиоволны, находящиеся в пределах или рядом с диапазонами радиочастот, используемых для связи. Помехи могут ухудшить качество сигнала или привести к отказу системы.

Некоторые материалы вызывают поглощение электромагнитных волн, препятствуя их достижению приемником, в других случаях, особенно с металлическими или проводящими материалами, происходит отражение.Это может привести к возникновению мертвых зон, в которых прием невозможен.

Беспроводной спектр является ограниченным ресурсом и используется всеми узлами в зоне действия его передатчиков. Распределение пропускной способности становится сложным с несколькими участвующими пользователями.

Топология сети

Топология сети представляет собой расположение различных устройств сети, структуру сети и может быть изображена физически или логически. Физическая топология — это размещение различных компонентов сети, включая расположение устройств и прокладку кабелей, а логическая топология показывает, как данные передаются в сети, независимо от ее физического устройства.Расстояния между узлами, физические взаимосвязи, скорости передачи или типы сигналов могут различаться между двумя сетями, но их топология может быть идентичной.

Схема кабелей, используемая для соединения устройств, представляет собой физическую топологию сети. Это относится к расположению кабелей, расположению узлов и взаимосвязям между узлами и кабелями. Физическая топология сети определяется возможностями сетевых устройств и среды, желаемым уровнем контроля или отказоустойчивости, а также стоимостью, связанной с кабельными или телекоммуникационными цепями.

Логическая топология — это способ воздействия сигналов на сетевую среду или способ передачи данных по сети от одного устройства к другому без учета физической взаимосвязи устройств. Логическая топология сети не обязательно совпадает с ее физической топологией.

Топология последовательного подключения

Топология гирляндной цепи определяется простым последовательным подключением каждого устройства к следующему. Если сообщение предназначено для устройства, находящегося на полпути по линии, каждая система передает его последовательно, пока оно не достигнет пункта назначения.За исключением звездообразных сетей, самый простой способ добавить больше компьютеров в сеть — это последовательное подключение.

Гирляндная сеть может иметь две основные формы: линейную и кольцевую. Линейная топология устанавливает двустороннюю связь между одним устройством и другим. Для каждого устройства требуется 2 аппаратных соединения или порта, которые могут быть дорогостоящими. Подключив устройства на каждом конце, можно сформировать кольцевую топологию .

Кольцевая топология

A Кольцевая топология представляет собой шинную топологию в замкнутом контуре. Данные перемещаются по кольцу в одном направлении. Когда один узел отправляет данные другому, данные проходят через каждый промежуточный узел в кольце, пока не достигнут пункта назначения. Промежуточные узлы повторяют данные, чтобы поддерживать сильный сигнал. Каждый узел является равноправным; отсутствует иерархическая связь клиентов и серверов. Если один узел не может повторно передать данные, он разрывает связь между узлами до и после него в шине. Производительность топологии «кольцо» масштабируется лучше, чем топология «шина».Однако одним из недостатков является то, что совокупная пропускная способность сети ограничена самым слабым звеном.

Топология шины

Топология шины определяется тем, что каждый узел подключен к одному кабелю с помощью интерфейсных разъемов. Этот центральный кабель является магистралью сети и известен как шина. Сигнал от источника проходит в обоих направлениях ко всем машинам, подключенным к кабелю шины, пока не найдет предполагаемого получателя. Если адрес машины не совпадает с предполагаемым адресом для данных, машина игнорирует данные.В качестве альтернативы, если данные совпадают с адресом машины, данные принимаются. Поскольку шинная топология состоит только из одного кабеля, ее реализация обходится сравнительно недорого по сравнению с другими топологиями. Однако низкая стоимость внедрения технологии компенсируется высокой стоимостью управления сетью. Кроме того, поскольку используется только один кабель, он может стать единственной точкой отказа.

топология сетки

В ячеистой топологии каждый узел передает данные для сети.Все узлы сетки сотрудничают в распределении данных в сети. Ячеистые сети могут ретранслировать сообщения, используя либо метод лавинной рассылки, либо метод маршрутизации.

При маршрутизации сообщение распространяется по пути, переходя от узла к узлу, пока не достигнет пункта назначения. Чтобы гарантировать, что все ее пути доступны, сеть должна допускать непрерывные соединения и должна перенастраивать себя вокруг неработающих путей. Самовосстановление позволяет сети на основе маршрутизации работать, когда узел выходит из строя или когда соединение становится ненадежным.Сеть, как правило, достаточно надежна, поскольку между источником и пунктом назначения в сети часто существует более одного пути. Хотя эта концепция в основном используется в беспроводных сетях, она также может применяться к проводным сетям и взаимодействию с программным обеспечением.

Ячеистая сеть, все узлы которой связаны друг с другом, является полносвязной сетью. Полносвязные проводные сети обладают преимуществами безопасности и надежности: проблемы с кабелем затрагивают только два подключенных к нему узла. Однако в таких сетях количество кабелей и, следовательно, стоимость быстро растут по мере увеличения количества узлов.

топология звезда

В топологии «звезда» каждый сетевой хост подключен к центральному концентратору (маршрутизатору, коммутатору) с помощью соединения «точка-точка». Весь трафик, проходящий через сеть, проходит через центральный концентратор. Концентратор работает как повторитель сигнала. Топология «звезда» считается самой простой топологией для проектирования и реализации. Преимуществом топологии «звезда» является простота добавления дополнительных узлов. Основным недостатком топологии «звезда» является то, что концентратор представляет собой единую точку отказа.Поскольку вся периферийная связь должна проходить через центральный концентратор, совокупная центральная пропускная способность является узким местом в сети для больших кластеров.

Топология дерева

Древовидная топология (или топология «звезда-шина») представляет собой гибридную топологию, в которой сети «звезда» соединены между собой шинными сетями. Гибридные сети объединяют две или более топологий таким образом, что результирующая сеть не демонстрирует одну из стандартных топологий.

Обзор управления

Автоматизация — это использование различных систем управления для рабочего оборудования, такого как машины, процессы на заводах, насосы, HVAC, освещение с минимальным или уменьшенным вмешательством человека, при этом некоторые процессы были полностью автоматизированы.

Практики автоматизации и управления зародились в отраслях с очень важными и непрерывными процессами, однако со временем, благодаря многим технологическим разработкам, аналогичные, но масштабированные решения распространены в небольших, более простых и менее важных приложениях, где существует рентабельность инвестиций, например, некритические коммерческие здания и жилые умные дома.

Общие основные строительные блоки системы автоматизации:

Программируемый логический контроллер (ПЛК) представляет собой промышленный цифровой компьютер, защищенный и адаптированный для управления производственными процессами, такими как сборочные линии или роботизированные устройства, или любой деятельностью, требующей высокой надежности управления и простоты программирования. и диагностика ошибок процесса.

ПЛК могут варьироваться от небольших «кирпичных» устройств с десятками входов и выходов (I/O) в корпусе, объединенном с процессором, до больших стоечных модульных устройств с тысячами входов/выходов и которые часто объединены в сеть с другими системами ПЛК и SCADA.

На основе цифровых компьютеров были разработаны ПЛК с несколькими ключевыми характеристиками.

  • строгий контроль условий эксплуатации в отношении температуры, чистоты и качества электроэнергии
  • поддерживают дискретный (битовый) ввод и вывод легко расширяемым образом,
  • не требуют многолетнего обучения для использования, а
  • позволяют контролировать его работу.

Поскольку временные масштабы многих промышленных процессов легко компенсируются миллисекундным временем отклика, современная (быстрая, компактная, надежная) электроника значительно упрощает создание надежных контроллеров, а производительность можно пожертвовать надежностью.

Распределенная система управления (РСУ) представляет собой компьютеризированную систему управления любым технологическим процессом, в которой автономные контроллеры распределены по всей системе, но имеется центральный диспетчерский контроль. Это отличается от нераспределенных систем управления, в которых используются централизованные контроллеры; либо дискретные контроллеры, расположенные в центральной диспетчерской, либо внутри центрального компьютера. Концепция DCS повышает надежность и снижает затраты на установку за счет локализации функций управления рядом с процессом, но позволяет удаленно отслеживать и контролировать процесс.

Распределенные системы управления впервые появились в крупных, дорогостоящих, критически важных для безопасности технологических процессах и были привлекательны, поскольку производитель РСУ поставлял как локальный уровень управления, так и центральное контрольное оборудование в виде интегрированного пакета, что снижало риск интеграции конструкции. Сегодня функциональные возможности систем SCADA и DCS очень схожи, но DCS, как правило, используются на крупных предприятиях непрерывного производства, где важны высокая надежность и безопасность, а диспетчерская не является географически удаленной.

Ключевым атрибутом DCS является ее надежность благодаря распределению управляющей обработки по узлам в системе. Это снижает риск отказа одного процессора. Если процессор выйдет из строя, это повлияет только на одну часть производственного процесса, в отличие от отказа центрального компьютера, который повлияет на весь процесс. Такое распределение вычислительной мощности локально по отношению к полевым стойкам ввода-вывода (I/O) также обеспечивает быстрое время обработки контроллера за счет устранения возможных задержек в сети и центральной обработке.

Диспетчерское управление и сбор данных (SCADA) представляет собой архитектуру системы управления, которая использует компьютеры, сетевую передачу данных и графические пользовательские интерфейсы для высокоуровневого диспетчерского управления процессами, но использует такие устройства, как ПЛК, для взаимодействия с нижестоящим устройством или машиной. . Интерфейсы оператора, которые позволяют контролировать и выдавать технологические команды, такие как изменение заданного значения контроллера, обрабатываются через компьютерную систему диспетчерского управления SCADA.Однако логика управления в реальном времени или расчеты контроллера выполняются сетевыми модулями, которые подключаются к полевым датчикам и исполнительным механизмам.

Концепция SCADA разрабатывалась как универсальное средство удаленного доступа к множеству локальных модулей управления, которые могут быть от разных производителей, позволяющих осуществлять доступ через стандартные протоколы автоматизации. На практике большие системы SCADA выросли и стали очень похожи на распределенные системы управления по функциям, но с использованием нескольких средств взаимодействия с предприятием.Они могут управлять крупномасштабными процессами, которые могут охватывать несколько площадок и работать на больших расстояниях.

Строительные приложения

Автоматизация зданий – это автоматическое управление системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, освещения и другими системами здания с помощью системы управления зданием или системы автоматизации здания (BAS). Целями автоматизации зданий являются повышение комфорта жильцов, эффективная работа систем здания, снижение энергопотребления и эксплуатационных расходов, а также улучшение жизненного цикла коммунальных услуг.

Автоматизация зданий является примером распределенной системы управления – компьютерной сети электронных устройств, предназначенных для контроля и управления механическими системами, системами безопасности, пожарной безопасности и защиты от наводнений, освещения (особенно аварийного освещения), систем ОВКВ и контроля влажности и вентиляции в строительство.

Система управления зданием (BMS) или система автоматизации здания (BAS) представляет собой компьютеризированную систему управления, установленную в зданиях, которая контролирует и контролирует механическое и электрическое оборудование здания, такое как вентиляция, освещение, энергосистемы, противопожарные системы, и системы безопасности.

Системы управления зданием чаще всего внедряются в крупных проектах с обширными механическими, HVAC и электрическими системами. На системы, подключенные к BMS, обычно приходится 40% энергопотребления здания; при включенном освещении это число приближается к 70%. Системы BMS являются критически важным компонентом для управления спросом на энергию.

Протоколы связи, наиболее часто используемые в приложениях Building, подробно описаны ниже.

БАКнет

BACnet — протокол связи для сети автоматизации и управления зданием, в котором используются стандартные протоколы ASHRAE, ANSI и ISO 16484-5.

Протокол BACnet определяет ряд служб, которые используются для связи между устройствами здания. К службам протокола относятся Who-Is, I-Am, Who-Has, I-Have, которые используются для обнаружения устройств и объектов. Такие службы, как Read-Property и Write-Property, используются для обмена данными. Согласно ANSI/ASHRAE 135-2016, протокол BACnet определяет 59 типов объектов, на которые воздействуют службы. Протокол BACnet определяет ряд каналов передачи данных/физических уровней, включая BACnet/IP.

C-Bus (Клипсал)

C-Bus (Clipsal) — это протокол связи для домашней автоматизации и автоматизации зданий, который может работать с кабелями длиной до 1000 метров с использованием кабеля Cat-5.

Он используется в Австралии, Новой Зеландии, Азии, на Ближнем Востоке, в России, США, Южной Африке, Великобритании и других частях Европы, включая Грецию и Румынию. C-Bus был создан подразделением Clipsal Integrated System компании Clipsal Australia (теперь частью Schneider Electric) для использования с системой домашней автоматизации и системой управления освещением здания. C-Bus на короткое время был доступен в Соединенных Штатах, но Schneider Electric прекратила продажи в Соединенных Штатах. C-Bus используется в системах домашней автоматизации, а также в системах управления освещением коммерческих зданий. В отличие от более распространенного протокола X10, который использует сигнал, наложенный на линию электропередачи переменного тока, C-Bus использует выделенный низковольтный кабель или двустороннюю беспроводную сеть для передачи сигналов управления и контроля. Это повышает надежность передачи команд и делает C-Bus гораздо более подходящим для крупных коммерческих приложений, чем X10.

Цифровой адресуемый интерфейс освещения (DALI)

Цифровой адресуемый интерфейс освещения (DALI) — торговая марка сетевых систем, управляющих освещением в автоматизации зданий.

Базовая технология была создана консорциумом производителей осветительного оборудования в качестве преемника систем управления освещением 0–10 В и в качестве открытой стандартной альтернативы интерфейсу цифровых сигналов (DSI), на котором она основана.

DALI соответствует техническим стандартам IEC 62386 и IEC 60929.

EnOcean

EnOcean : беспроводная технология сбора энергии, используемая в основном в системах автоматизации зданий, а также в других областях промышленности, транспорта, логистики и умных домов.

Модули, основанные на технологии EnOcean, сочетают в себе микропреобразователи энергии с электроникой сверхмалого энергопотребления и обеспечивают беспроводную связь между безбатарейными беспроводными датчиками, переключателями, контроллерами и шлюзами.

Радиосигналы от этих датчиков и переключателей могут передаваться по беспроводной связи на расстояние до 300 метров на открытом воздухе и до 30 метров внутри зданий.

KNX

KNX — общий протокол для дома и здания в Европе и Китае. Поддерживает носители (витая пара, радиочастота, линия электропередач или IP/Ethernet), они могут обмениваться информацией.

Шинные устройства могут быть датчиками или исполнительными механизмами, необходимыми для управления оборудованием управления зданием, таким как: освещение, жалюзи/ставни, системы безопасности, управление энергопотреблением, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, системы сигнализации и мониторинга, интерфейсы для обслуживания и системы управления зданием, дистанционное управление, учет, аудио / видео контроль, бытовая техника и т. д.

Всеми этими функциями можно управлять, контролировать и сигнализировать через единую систему без необходимости в дополнительных центрах управления.

LonWorks

LonWorks (локальная операционная сеть) — это сетевая платформа, специально созданная для удовлетворения потребностей управляющих приложений. Платформа построена на протоколе, созданном корпорацией Echelon для подключения сетевых устройств по таким носителям, как витая пара, линии электропередач, оптоволокно и радиочастоты.

Используется для автоматизации различных функций внутри зданий, таких как освещение и ОВиК.

Modbus

Modbus — это протокол последовательной связи, изначально опубликованный компанией Modicon (теперь Schneider Electric) в 1979 году для использования с ее программируемыми логическими контроллерами (ПЛК). Простой и надежный, он с тех пор стал стандартным протоколом связи де-факто и теперь является общедоступным средством подключения промышленных электронных устройств.

Основными причинами использования Modbus в промышленной среде являются:

  • разработан с учетом промышленного применения
  • опубликовано открыто и бесплатно
  • простота развертывания и обслуживания
  • перемещает необработанные биты или слова, не накладывая много ограничений на поставщиков.

Modbus обеспечивает связь между многими устройствами, подключенными к одной сети, например, системой, которая измеряет температуру и влажность и передает результаты на компьютер.Modbus часто используется для соединения управляющего компьютера с удаленным терминалом (RTU) в системах диспетчерского управления и сбора данных (SCADA). Многие типы данных названы в честь их использования в управляющих реле: однобитовый физический выход называется катушкой, а однобитовый физический вход называется дискретным входом или контактом.

Общие варианты:

  • Modbus RTU — используется в последовательной связи и использует компактное двоичное представление данных для связи по протоколу. Modbus RTU является наиболее распространенной реализацией, доступной для Modbus.
  • Modbus TCP/IP или Modbus TCP — это вариант Modbus, используемый для связи по сетям TCP/IP с подключением через порт 502.
  • Modbus через TCP/IP или Modbus через TCP или Modbus RTU/IP — это вариант Modbus, который отличается от Modbus TCP тем, что в полезную нагрузку включается контрольная сумма, как и в Modbus RTU.

oBIX (для открытого обмена информацией о здании)

oBIX (для открытого обмена информацией о здании) — это стандарт для интерфейсов на основе веб-служб RESTful для систем управления зданием.oBIX предназначен для чтения и записи данных по сети устройств в рамках, специально разработанных для автоматизации зданий.

Системы управления зданием включают в себя электрические и механические системы, которые работают внутри здания, в том числе системы отопления и охлаждения (HVAC), системы безопасности, управления питанием и системы аварийной сигнализации, которые есть почти во всех зданиях.

oBIX — это интерфейс веб-служб, поскольку он не обязательно обеспечивает глубокое взаимодействие с базовыми системами управления.Этот интерфейс может обеспечивать связь между корпоративными приложениями и встроенными системами зданий, а также между двумя встроенными системами зданий. Объекты и их операции должны управляться как полноправные участники бизнеса, основанного на знаниях.

Зигби

Zigbee — это недорогой стандарт беспроводной ячеистой сети с низким энергопотреблением, предназначенный для широкой разработки устройств с длительным временем автономной работы в беспроводных приложениях управления и мониторинга. Устройства Zigbee имеют низкую задержку, что еще больше снижает средний ток.Сетевой уровень zigbee изначально поддерживает как звездообразные, так и древовидные сети, а также общие ячеистые сети. В каждой сети должно быть одно координаторное устройство, которому поручено ее создание, контроль ее параметров и базовое обслуживание. В звездообразных сетях координатор должен быть центральным узлом. И деревья, и ячеистые сети позволяют использовать маршрутизаторы ZigBee для расширения связи на сетевом уровне. Zigbee позволяет годами работать от недорогих батарей для множества приложений мониторинга и управления.Безопасность связи — одна из сильных сторон Zigbee.

Промышленное применение

Промышленная система управления — это общий термин, который охватывает несколько типов систем управления и связанных с ними контрольно-измерительных приборов, используемых в технологии промышленного производства, включая системы диспетчерского управления и сбора данных (SCADA), распределенные системы управления (DCS) и другие более мелкие конфигурации систем управления. такие как программируемые логические контроллеры (ПЛК), часто используемые в промышленных секторах и критической инфраструктуре.

Промышленные системы управления обычно используются в таких отраслях, как электроэнергетика, водоснабжение, нефть, газ и передача данных.

На основе данных, полученных от удаленных станций, автоматизированные или управляемые оператором команды контроля могут передаваться на устройства управления удаленными станциями, которые часто называют полевыми устройствами. Полевые устройства управляют локальными операциями, такими как открытие и закрытие клапанов и выключателей, сбор данных с сенсорных систем и мониторинг локальной среды на наличие аварийных ситуаций.

Ниже перечислены наиболее распространенные протоколы, используемые в промышленных приложениях.

AS-Interface (Интерфейс датчика привода, AS-i) — это промышленное сетевое решение, предназначенное для подключения простого полевого ввода-вывода в дискретных производственных и технологических приложениях с использованием одного двухжильного кабеля. AS-Interface — это «открытая» технология, поддерживаемая множеством поставщиков оборудования для автоматизации. AS-Interface — это сетевая альтернатива жесткому подключению полевых устройств.Его можно использовать в качестве партнерской сети для сетей fieldbus более высокого уровня, т. е. Profibus, DeviceNet, Interbus и Industrial Ethernet, недорогого решения для удаленного ввода-вывода.

DeviceNet — реализация CIP, изначально разработанная Allen-Bradley.

EtherNet/IP — это промышленный сетевой протокол, который адаптирует Общий промышленный протокол к стандартному Ethernet. EtherNet/IP — один из ведущих промышленных протоколов в США, который широко используется в различных отраслях, включая заводские, гибридные и технологические.EtherNet/IP использует оба наиболее широко распространенных набора стандартов Ethernet — набор протоколов Интернета и проект IEEE 802. CIP использует свой объектно-ориентированный дизайн, чтобы предоставить EtherNet/IP услуги и профили устройств, необходимые для приложений управления в реальном времени, а также для обеспечения согласованной реализации функций автоматизации в разнообразной экосистеме продуктов.

Modbus RTU или TCP

Profibus , сегодня используются два варианта PROFIBUS; наиболее часто используемый PROFIBUS DP и менее используемый, специфичный для приложения, PROFIBUS PA:

PROFIBUS DP (децентрализованные периферийные устройства) используется для управления датчиками и исполнительными механизмами через централизованный контроллер в приложениях автоматизации производства (завода).

PROFIBUS PA (Process Automation) используется для контроля измерительного оборудования через систему управления процессом в приложениях автоматизации процессов. PA использует тот же протокол, что и DP, и может быть подключен к сети DP с помощью устройства сопряжения. Гораздо более быстрый DP действует как магистральная сеть для передачи сигналов процесса на контроллер. Это означает, что DP и PA могут тесно работать вместе, особенно в гибридных приложениях, где технологическая и производственная сети автоматизации работают параллельно.

PROFINET IO — это отраслевой технический стандарт для передачи данных по промышленному Ethernet, разработанный для сбора данных и управления оборудованием в промышленных системах с возможностью доставки данных в сжатые сроки (порядка 1 мс или меньше). )

Автоматика энергосистемы

Автоматизация энергосистемы включает процессы мониторинга, управления и защиты физических систем, которые генерируют, передают и распределяют электроэнергию. Мониторинг и управление системами подачи электроэнергии на подстанции и на опоре уменьшают количество отключений и сокращают их продолжительность.Интеллектуальные электронные устройства (IED), протоколы связи и методы связи работают вместе как система для выполнения автоматизации энергосистемы.

Наиболее распространенные протоколы, используемые в автоматизации энергосистемы, перечислены ниже.

DNP3 (протокол распределенной сети) — это набор протоколов связи, используемых между компонентами в системах автоматизации процессов. Его основное использование в коммунальных услугах, таких как электрические и водные компании. Он был разработан для связи между различными типами оборудования для сбора данных и управления.Он играет решающую роль в системах SCADA, где он используется главными станциями SCADA (также известными как центры управления), удаленными терминальными устройствами (RTU) и интеллектуальными электронными устройствами (IED). Он в основном используется для связи между главной станцией и RTU или IED. ICCP, протокол связи между центрами управления (часть стандарта IEC 60870-6), используется для связи между главными станциями. Конкурирующие стандарты включают старый протокол Modbus и новый протокол IEC 61850.

IEC 61850 — это стандарт независимой от поставщика разработки конфигурации интеллектуальных электронных устройств для систем автоматизации электрических подстанций, чтобы они могли взаимодействовать друг с другом.Абстрактные модели данных, определенные в IEC 61850, могут быть сопоставлены с несколькими протоколами. Текущие сопоставления в стандарте относятся к MMS (спецификация производственных сообщений), GOOSE (общее объектно-ориентированное событие подстанции), SMV (выборочные измеренные значения и веб-службы). Эти протоколы могут работать в сетях TCP/IP или локальных сетях подстанции с использованием высокоскоростной получить необходимое время отклика менее четырех миллисекунд для релейной защиты Функции IEC 61850 включают: моделирование данных, отчетность, быструю передачу событий, группы настроек, передачу выборочных данных, команды, хранение данных

Open Automated Demand Response (OpenADR) — это исследование и разработка стандартов для управления энергопотреблением под руководством исследовательских лабораторий и компаний Северной Америки. Типичное использование заключается в отправке информации и сигналов для отключения устройств, потребляющих электроэнергию, в периоды высокого спроса. Автоматизированное реагирование на спрос состоит из полностью автоматизированной сигнализации от коммунального предприятия, ISO/RTO или другого соответствующего объекта для обеспечения автоматизированного подключения к системам и стратегиям управления конечным использованием клиента. OpenADR обеспечивает основу для функционального обмена информацией для облегчения автоматического реагирования на запросы.

Применение счетчиков

Автоматическое считывание показаний счетчиков (AMR) — это технология автоматического сбора данных о потреблении, диагностике и состоянии со счетчиков воды или приборов учета энергии (газовой, электрической) и передачи этих данных в центральную базу данных для выставления счетов, устранения неполадок и анализа.

Наиболее распространенные протоколы, используемые в измерительных приложениях, перечислены ниже.

ANSI C12.18 и C12.21 — это стандарт ANSI, который описывает протокол, используемый для двусторонней связи со счетчиком, в основном используемый на рынках Северной Америки. Стандарт C12.18 написан специально для обмена данными со счетчиками через оптический порт ANSI Type 2 и определяет детали протокола более низкого уровня. ANSI C12.19 определяет таблицы данных, которые будут использоваться. ANSI C12.21 является расширением C12.18 написан для модема, а не для оптической связи, поэтому он лучше подходит для автоматического считывания показаний счетчиков.

IEC 61107 — это протокол связи для интеллектуальных счетчиков, опубликованный IEC, который широко используется для счетчиков коммунальных услуг в Европейском Союзе. Он заменен IEC 62056, но по-прежнему широко используется, потому что он прост и хорошо принят.

M-Bus (Meter-Bus) — это европейский стандарт дистанционного считывания показаний счетчиков газа или электроэнергии и других типов счетчиков потребления. Интерфейс M-Bus предназначен для связи по двум проводам, что делает его очень экономичным. Радио вариант M-Bus (Wireless M-Bus) также указан в EN 13757-4.

Дополнительные темы

Протоколы резервирования

Протокол Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) — это сетевой протокол, который создает логическую топологию без петель для сетей Ethernet. Связующее дерево позволяет включать в сетевую структуру запасные (избыточные) каналы для обеспечения автоматических путей резервного копирования в случае сбоя активного канала.RSTP создает связующее дерево в сети подключенных мостов уровня 2 и отключает те ссылки, которые не являются частью связующего дерева, оставляя один активный путь между любыми двумя узлами сети. RSTP обычно может реагировать на изменения в течение нескольких миллисекунд после сбоя физического соединения.

Протокол избыточности среды (MRP) позволяет кольцам Ethernet-коммутаторов преодолевать любой единичный сбой с гораздо меньшим временем восстановления, чем это достигается с помощью протокола связующего дерева. При нормальной работе один из кольцевых портов диспетчера блокируется, а другой выполняет переадресацию. И наоборот, оба кольцевых порта всех Клиентов являются пересылающими. В случае отказа линка, соединяющего двух Клиентов, переадресовываются оба кольцевых порта Менеджера; соседние с отказом Клиенты имеют заблокированный и пробрасывающий кольцевой порт; у других Клиентов переадресация обоих кольцевых портов.

Протокол параллельного резервирования (PRP) — это стандарт сетевого протокола для Ethernet, обеспечивающий плавное переключение при отказе любого компонента сети.PRP и HSR (бесшовное резервирование высокой доступности) подходят для приложений, требующих высокой доступности и короткого времени переключения, таких как: защита электрических подстанций или инверторов высокой мощности, где время восстановления часто используемых протоколов, таких как Rapid Spanning Tree Протокол (RSTP) слишком длинный.

Каждое сетевое устройство PRP имеет два порта Ethernet, подключенных к двум отдельным сетям. Устройство отправляет одновременно две копии сообщения, по одной на каждый порт. Два сообщения проходят через свои соответствующие сети, пока не достигнут целевого устройства с определенной разницей во времени.Устройство назначения принимает первый кадр пары и отбрасывает второй (если он приходит). Следовательно, если работает одна локальная сеть, целевое приложение всегда получает один кадр. PRP обеспечивает нулевое время восстановления и позволяет постоянно проверять избыточность для обнаружения скрытых сбоев.

«Сервисные» протоколы

FTP (протокол передачи файлов) — это стандартный сетевой протокол, используемый для передачи компьютерных файлов между клиентом и сервером в компьютерной сети.FTP построен на архитектуре модели клиент-сервер и использует отдельные соединения для управления и передачи данных между клиентом и сервером. Пользователи FTP могут аутентифицировать себя с помощью открытого протокола входа в систему, обычно в виде имени пользователя и пароля, но могут подключаться анонимно, если сервер настроен на это.

SMTP (простой протокол передачи почты) — это интернет-стандарт для передачи электронной почты. Впервые он был определен RFC 821 в 1982 году, последний раз он был обновлен в 2008 году с дополнениями к расширенному SMTP в RFC 5321, который сегодня широко используется.

Хотя серверы электронной почты и другие агенты пересылки почты используют SMTP для отправки и получения почтовых сообщений, клиентские почтовые приложения уровня пользователя обычно используют SMTP только для отправки сообщений на почтовый сервер для ретрансляции.

SNMP (простой протокол управления сетью) — это стандартный интернет-протокол для сбора и систематизации информации об управляемых устройствах в IP-сетях и для изменения этой информации для изменения поведения устройства. Устройства, которые обычно поддерживают SNMP, включают кабельные модемы, маршрутизаторы, коммутаторы, серверы, рабочие станции, принтеры и многое другое.

SNMP широко используется в управлении сетью для мониторинга сети. SNMP предоставляет данные управления в виде переменных в управляемых системах, организованных в информационной базе управления (MIB), которые описывают состояние и конфигурацию системы. Затем эти переменные могут быть удаленно запрошены (и, в некоторых случаях, ими можно манипулировать) с помощью управляющих приложений.

SNTP (простой протокол сетевого времени) Менее сложная реализация NTP, сетевого протокола для синхронизации часов между компьютерными системами, сетями передачи данных с переменной задержкой, он используется в некоторых встроенных устройствах и в приложениях, где высокая точность синхронизации не требуется. требуется.

Другие важные термины

Последовательная связь — это процесс последовательной передачи данных по одному биту за раз по каналу связи. В отличие от параллельной связи, когда несколько битов передаются целиком, по ссылке с несколькими параллельными каналами. Последовательная связь используется для всей дальней связи, где стоимость кабеля и трудности с синхронизацией делают параллельную связь нецелесообразной.

RS-485 — это стандарт, определяющий электрические характеристики драйверов и приемников для использования в системах последовательной связи.Цифровые сети связи, реализующие стандарт, могут эффективно использоваться на больших расстояниях и в средах с электрическими помехами. К такой сети можно подключить несколько приемников в линейной многоабонентской конфигурации. Эти характеристики делают такие сети полезными в промышленных средах и аналогичных приложениях.

RS-485 поддерживает недорогие локальные сети и многоточечные каналы связи. Общепринято, что RS-485 можно использовать со скоростью передачи данных до 10 Мбит/с и на расстоянии до 1200 м (4000 футов), но не одновременно.Рекомендуемая топология — линия или шина.

RS-485 определяет только электрические характеристики генератора и приемника. Он не определяет и не рекомендует какой-либо протокол связи, а только физический уровень. Другие стандарты определяют протоколы для связи по каналу RS-485.

Ведущий/ведомый — это модель связи, в которой одно устройство или процесс имеет однонаправленный контроль над одним или несколькими другими устройствами. В некоторых системах ведущий выбирается из группы подходящих устройств, а остальные устройства выступают в роли ведомых.

Fieldbus — это название семейства протоколов промышленных компьютерных сетей, используемых для распределенного управления в режиме реального времени, стандартизированных как IEC 61158 . Fieldbus — это промышленная сетевая система для распределенного управления в режиме реального времени. Это способ соединения приборов на заводе-изготовителе. Fieldbus работает в сетевой структуре, которая обычно допускает гирляндную, звездообразную, кольцевую, ответвленную и древовидную сетевые топологии. Полевая шина является эквивалентом существующих соединений типа LAN, для которых требуется только одна точка связи на уровне контроллера и которые позволяют одновременно подключать несколько (сотни) аналоговых и цифровых точек.Это уменьшает как длину требуемого кабеля, так и количество требуемых кабелей.

границ | «Умная» сеть в эпоху 5G: основа интеграции мощного Интернета вещей с киберфизической системой

1 Введение

Путем интеграции современных информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) с унаследованными объектами городской инфраструктуры предполагается что будущие города превратятся в огромные киберфизические системы и, наконец, в цифровой и физический мир-побратим. Для этого интеллектуальная сеть имеет первостепенное значение. Например, во время энергетического кризиса в Техасе, который произошел в феврале 2021 года, Соединенные Штаты, массовый сбой производства электроэнергии в штате Техас привел к нехватке воды, продовольствия и тепла, в результате чего более 4,5 миллионов домов и предприятий остались без электричества. электроэнергии во время сильных зимних бурь (Campbell, 2021).

В соответствии с определением, данным Американским исследовательским институтом электроэнергетики в 2011 году, «умная сеть» — это электрическая сеть, обеспечивающая двусторонний поток электроэнергии и информации (EPRI, 2011).В отличие от традиционных электрических сетей с односторонним потоком электроэнергии, интеллектуальная сеть допускает двусторонний поток электроэнергии между электрическими сетями и потребителями электроэнергии. Что еще более важно, интеграция ИКТ в электрические сети обеспечивает новый двусторонний информационный поток и позволяет сетям иметь возможности самовосстановления, а потребители электроэнергии становятся активными участниками.

На рис. 1 показана концептуальная модель интеллектуальной сети, предложенная Национальным институтом стандартов и технологий (NIST, 2014).Он состоит из семи доменов и потоков энергии/информации между ними. Четыре нижних домена соответствуют физическим объектам в традиционных электрических сетях и представляют производство, передачу, распределение и потребителей электроэнергии. Среди них существует унаследованный поток энергии, обозначенный сплошными красными линиями. Три верхних домена в основном связаны с инфраструктурой информационных коммуникаций и услугами в области электроснабжения, включая рынки электроэнергии, операции и поставщиков услуг. Информационный поток, обозначенный пунктирными синими линиями между всеми семью областями, обеспечивает их взаимодействие, наделяя энергосистему интеллектом.

РИСУНОК 1 . Концептуальная модель умной сети.

Интеграция потока энергии и потока информации обеспечивает дополнительную функциональность интеллектуальной сети. С одной стороны, электросеть является носителем электроэнергии. Комплексные физические объекты и сетевая архитектура обеспечивают поток энергии и обеспечивают мощную и надежную передачу и поставку электроэнергии для обеспечения оптимального распределения электроэнергии на обширной территории. С другой стороны, информационная сеть — это душа интеллектуальной сети.Интеллектуальная сеть, характеризующаяся информатизацией, автоматизацией и взаимодействием, повышает качество энергоснабжения и предоставляет клиентам разнообразные услуги безопасно и эффективно. В отличие от традиционной электросети, в интеллектуальной сети информационная сеть играет более важную роль. Опираясь на передовые ИКТ, интеллектуальная сеть имеет высоконадежную и гибкую коммуникационную инфраструктуру для реализации информационного взаимодействия в режиме реального времени, а также для обеспечения более надежного наблюдения за активами, управления нагрузкой, одноранговой торговли электроэнергией и других инновационных услуг в области электроэнергии.

В качестве типичного применения технологии 5G для связи машинного типа в последние годы Интернет вещей (IoT) был широко интегрирован в электрические сети, что привело к появлению так называемого Power Internet of Things (PIoT) (Ванг и Ван, 2018). В принципе, IoT обеспечивает взаимосвязь для всех и всего, которая больше не ограничивается устройствами или объектами, но также, в частности, приложениями и поведением людей (Shafique et al., 2020). В PIoT различные электрические помещения и объекты электроснабжения соединяются между собой для обеспечения эффективных и безопасных услуг электроснабжения.После того, как PIoT объединит физические объекты и превратит традиционные электрические сети в интеллектуальные, киберфизическая система (CPS) может повысить уровень интеллекта интеллектуальных сетей, взаимодействуя между физическими объектами и кибермиром и контролируя физический процесс с помощью помощью обработанных данных и информации (Гаврилута и др., 2020). Другими словами, PIoT реализует взаимосвязь глобальных устройств и выполняет сбор, хранение и агрегацию данных, в то время как CPS выполняет интеллектуальный анализ данных и поиск информации и обеспечивает эффективный, надежный, точный контроль физического процесса в реальном времени. в умной сети.С точки зрения CPS, PIoT — это сетевая инфраструктура, которая обеспечивает отображение физического мира в киберпространство.

Для дальнейшего изучения потенциала PIoT в этой статье представлен всесторонний обзор PIoT с точки зрения архитектуры, поддерживающих технологий, вопросов безопасности и конфиденциальности. Затем интеграция PIoT с CPS дает киберфизическую систему питания (CPPS), что делает текущую интеллектуальную сеть более умной. В частности, в дополнение к потоку энергии и информации создается новый поток ценности, а работа более интеллектуальной сети следующего поколения определяется ценностью.Вкратце, CPPS осуществляет целостное восприятие и повсеместную связь распределенных энергоресурсов и электротехнических объектов для создания более интеллектуальной энергосистемы с глобальным информационным взаимодействием, интеллектуальным принятием решений и гибким управлением в режиме реального времени.

Оставшаяся часть этой статьи организована следующим образом. В разделе 2 описывается архитектура PIoT, включая технологии, вопросы безопасности и конфиденциальности. В разделе 3 описывается киберфизическая энергосистема для будущей более интеллектуальной сети, включая концептуальную основу и соответствующую облачную архитектуру.В разделе 4 проводится тематическое исследование домашней системы управления энергопотреблением. Наконец, Раздел 5 завершает статью.

2 Энергетика Интернет вещей

Для интеллектуального развития энергосистемы, помимо создания надежной физической инфраструктуры электроснабжения, необходимо также осуществить цифровизацию, информатизацию, автоматизацию и взаимодействие энергосистемы.

Как показано на рис. 2, PIoT состоит из уровня восприятия, сетевого уровня, уровня платформы и уровня приложений, которые, соответственно, фокусируются на сборе данных, их передаче, управлении и создании ценности.На уровне восприятия все взаимосвязано, и полностью визуализируется состояние энергосистемы; на сетевом уровне магистральная сеть, сеть распределения и сеть терминального доступа обеспечивают повсеместную и постоянную возможность связи; на уровне платформы цифровое управление делает энергосистему познаваемой и контролируемой; а на прикладном уровне электросеть предоставляет все виды услуг, чтобы создать больше возможностей для всех слоев общества. Кибербезопасность и конфиденциальность являются важным вопросом на всех уровнях PIoT на основе данных.Чтобы реализовать весь потенциал IoT в интеллектуальной сети, мы должны полностью учитывать характеристики уровней и выбирать соответствующие средства, устройства и технологии связи для различных приложений. Ниже мы обсудим различные уровни, а также вопросы кибербезопасности и конфиденциальности.

РИСУНОК 2 . Архитектура мощного IoT.

2.1 Уровень восприятия: датчики и измерения

Средства и устройства обнаружения и измерения в интеллектуальной сети включают интеллектуальное измерительное оборудование, векторные измерительные блоки (PMU), различные датчики, и т. д. .Они составляют слой восприятия и играют решающую роль в сборе данных. Датчики и измерительные устройства развернуты по всей площади энергосистемы для реализации оцифровки и визуализации через вездесущую информационную сеть. С помощью интеллектуальных счетчиков, PMU и различных сенсорных устройств физическая сетка интенсивно воспринимается во времени и пространстве и может быть легко отображена в цифровую логическую сетку.

2.1.1 Усовершенствованная инфраструктура учета на основе интеллектуальных счетчиков

Интеллектуальный счетчик — это вид оборудования, которое коренным образом меняет работу энергосистемы и способствует интеллектуализации энергосистемы.Интеллектуальные счетчики обеспечивают двусторонний поток информации и энергии между потребителем и поставщиком. Помимо выполнения функции учета, интеллектуальные счетчики могут выступать в качестве интеллектуальных датчиков и приводов в распределительной сети, участвуя в распределении и управлении энергией (Alahakoon and Yu, 2016).

Усовершенствованная измерительная инфраструктура (AMI), основанная на интеллектуальных счетчиках, является основной инфраструктурой интеллектуальной сети. AMI состоит из трех ключевых компонентов: интеллектуальных счетчиков, двусторонних каналов связи и центра обработки данных для сбора, анализа и обработки данных.Умные счетчики собирают данные об электроэнергии и передают их в систему управления данными. После анализа данных система принимает решения, такие как выставление счетов, прогнозирование нагрузки, управление нагрузкой и реагирование на спрос. Когда клиенты развертывают распределенную энергетическую систему, AMI позволяет клиентам продавать избыточную электроэнергию в сеть через рынок. Следовательно, АМИ может улучшить качество электроснабжения и уровень обслуживания за счет построения двусторонней интерактивной связи потока энергии и потока информации между коммунальными службами и домохозяйствами.

По мере развертывания AMI объем данных об электроэнергии резко возрастает, так что централизованная архитектура для AMI не будет устойчивой. Напротив, распределенная архитектура с передовыми вычислительными технологиями, такими как граничные и туманные вычисления, обеспечит более высокую производительность (Olivares-Rojas et al., 2020). В эпоху 5G и IoT передовая распределенная архитектура, ИКТ и механизм безопасности являются ключом к интеллектуальной функциональности AMI.

2.
1.2 Глобальная измерительная система на основе PMU

PMU играют более важную роль в глобальных измерительных системах и оценке состояния в сети передачи. PMU поддерживают синхронный сбор и расчет данных. Они подключаются к нескольким подстанциям и загружают данные в режиме реального времени, которые используются для динамического мониторинга и управления, системного прогнозирования и защиты интеллектуальной сети.

Глобальная измерительная система состоит из четырех ключевых компонентов: PMU, векторного концентратора данных (PDC), приложений и информационной сети между PMU и PDC.PMU получает синхронные измерения и передает данные на PDC через информационную сеть. Центр принятия решений и управления на основании этих данных осуществляет соответствующие прогнозные корректирующие и защитные мероприятия и отправляет сигнал обратной связи для самоконтроля. По сравнению с ситуационной осведомленностью диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) усовершенствованный PMU имеет более высокую частоту обновления, которая может адаптироваться к высокодинамичным операциям интеллектуальной сети (Gore and Valsan, 2018). Использование PMU для распределенной оценки состояния обеспечивает более низкую стоимость передачи данных, достаточную избыточность и стабильность, а также более высокую точность и эффективность. Однако распределенная сеть PMU уязвима для хакеров. А злонамеренные манипуляции с данными PMU наносят ущерб передаче и распределению электроэнергии, независимо от потенциальной нестабильности напряжения или несовпадения фаз. Следовательно, необходимо полностью рассмотреть информационную безопасность PMU и оценить влияние оценки распределенного состояния на энергосистему (Cosovic et al., 2017).

2.1.3 Беспроводная сенсорная сеть

Принимая во внимание диверсификацию и взрывной рост данных об электроэнергии, а также высокий спрос на взаимодействие в режиме реального времени, низкая масштабируемость, низкая гибкость и относительно высокая стоимость развертывания проводных сетей ограничивают развитие интеллектуальная сеть, которая способствует применению беспроводных сенсорных сетей. Сенсорные узлы в беспроводных сенсорных сетях отвечают за измерение, обработку, хранение и передачу данных.И они передают информацию узлам-приемникам многошаговым способом. Узлы-приемники обладают мощными вычислительными и коммуникационными возможностями и подключаются к центру управления. Центр управления принимает решения в соответствии с полученной информацией сенсорных сетей. Беспроводные сенсорные сети способны к самоорганизации, самовосстановлению, адаптивности и множественному переходу. Они повышают надежность информационной сети энергосистемы, позволяя лучше контролировать компоненты системы, внедрять скоординированную защиту, а также предотвращать и уменьшать количество отказов электросети (Chhaya et al., 2017).

Сеть беспроводных датчиков играет решающую роль во многих областях интеллектуальной сети, таких как беспроводное автоматическое считывание показаний счетчиков, удаленный мониторинг системы и диагностика неисправностей оборудования. Однако беспроводные сенсорные сети по своей природе ограничены сроком службы батареи, возможностями обработки и емкостью кэш-памяти. Поэтому крайне важно обеспечить производительность сенсорных узлов и продлить срок службы сети в условиях строго ограниченных ресурсов (Ogbodo et al., 2017).

2.2 Сетевой уровень: коммуникационные технологии в интеллектуальной сети

Для облегчения взаимосвязи и взаимосвязи компонентов сети необходимо принять открытую и готовую к работе коммуникационную сетевую архитектуру. Также необходимо использовать универсальные стандарты и протоколы, чтобы обеспечить бесперебойную связь между различными устройствами. Сетевой уровень PIoT имеет повсеместную возможность круглосуточной связи и реализует голографическое восприятие энергосистемы. Чтобы выбрать наиболее подходящую коммуникационную технологию и инфраструктуру для интеллектуальной сети, на практике необходимо учитывать четыре ключевых фактора: продолжительность развертывания, затраты на эксплуатацию и управление, производительность связи и факторы окружающей среды.Ниже представлены плюсы и минусы шести типичных коммуникационных технологий, широко применяемых в интеллектуальных сетях, включая четыре беспроводные технологии и две проводные технологии.

2.2.1 ZigBee

ZigBee — это маломощная технология беспроводной связи, основанная на физическом уровне и уровне управления доступом к среде стандарта IEEE 802.15.4, разработанного ZigBee Alliance (Комитет по стандартам LAN/MAN, 2003 г.). ZigBee предназначен для беспроводных устройств, которым требуется низкая скорость передачи данных и сверхнизкое энергопотребление.Он в основном применяется в области промышленного контроля, домашней автоматизации, автоматизации зданий, управления энергопотреблением, личного здравоохранения и бытовой электроники.

Ячеистая топология сети ZigBee способна к самовосстановлению и восстановлению маршрута. Эти функции обеспечивают масштабируемость, стабильность и устойчивость к отказам узлов и каналов. Эти мощные сетевые характеристики, а также высокая эффективность защиты от помех способствовали применению ZigBee для измерения, мониторинга распределительных сетей и управления домашним энергопотреблением.Например, интеграция интеллектуальных устройств на основе ZigBee с машинным обучением приносит пользу интеллектуальному управлению домом с высокой надежностью, стабильностью и эффективностью для контроля и управления энергопотреблением дома (Zhang et al. , 2019).

2.2.2 WLAN

Беспроводная локальная сеть (WLAN) может обеспечивать высокоскоростную связь с малой задержкой, а также осуществлять двухточечную и многоточечную связь в пределах ограниченной зоны покрытия, такой как домашняя сеть ( ХАН). В WLAN, Wi-Fi, протокол беспроводной сети на основе IEEE 802.11, широко используется для организации локальных сетей устройств и доступа в Интернет.

На сеть WLAN сильно влияют помехи, такие как электромагнитные помехи от высоковольтного электрического оборудования и помехи от других беспроводных сигналов. Более того, WLAN уязвима, потому что канал передачи открыт, так что любой, находящийся в зоне действия сети с контроллером беспроводного сетевого интерфейса, может попытаться получить к нему доступ. Однако, благодаря преимуществам простоты развертывания, гибкой топологии и высокой масштабируемости, WLAN может формировать динамическую самоорганизующуюся и самовосстанавливающуюся сеть.На практике WLAN подходит для приложений с высокой скоростью передачи данных и требованиями к среде с низким уровнем помех, таких как связь с интеллектуальными счетчиками (Hlaing et al. , 2017) и связь с подстанцией (Zheng et al., 2018).

2.2.3 Сотовая связь

Сотовая связь имеет долгую историю развития, и почти везде уже существуют повсеместные системы и инфраструктура сотовой связи. Благодаря характеристикам широкополосной связи, таким как высокая скорость передачи данных и широкое покрытие, сотовая связь помогает сократить инвестиции в выделенную коммуникационную инфраструктуру, позволяет быстро развертывать приложения, обеспечивает низкие затраты на обслуживание и высокую производительность.

В интеллектуальной сети сотовые технологии подходят для широкомасштабных интеллектуальных приложений, таких как автоматическое реагирование на спрос и удаленный мониторинг и управление распределенными энергоресурсами. Однако технологии сотовой связи нуждаются в адаптации и/или усилении, поскольку такие технологии сотовой связи, как LTE, изначально были разработаны для мобильной связи. Следовательно, необходимо полностью учитывать использование спектра, характеристики потока данных, безопасность, энергоэффективность, надежность и механизм перегрузки сотовых технологий. Например, узкополосный IoT перспективен для связи машинного типа с низкой мощностью и скоростью передачи данных в интеллектуальной сети (Li et al., 2018).

2.2.4 WiMAX

WiMAX, технология микроволнового доступа с глобальным взаимодействием, представляет собой технологию связи, разработанную в соответствии со стандартом беспроводной широкополосной связи IEEE 802.16. Он поддерживает междугородную и широкополосную беспроводную связь, особенно в сельской местности и пригородах. WiMAX предназначен для связи «точка-многоточка» в стационарных или мобильных приложениях, позволяя тысячам одновременных пользователей работать на большой территории.

Благодаря широкому охвату, высокой скорости передачи данных, низкой задержке и высокой масштабируемости WiMAX подходит для приложений интеллектуальных сетей, таких как автоматическое считывание показаний счетчиков беспроводной сети и ценообразование в реальном времени. В частности, ячеистые сети WiMAX могут использовать несколько каналов и быстро выявлять сбои и восстанавливать их, тем самым повышая надежность и эффективность работы интеллектуальных сетей (Eissa, 2018). Однако затраты на развертывание WiMAX и оборудование дороги, а радиочастота, на которую могут легко влиять препятствия, очень высока.Поэтому крайне важно выбрать подходящие географические местоположения для вышек WiMAX, чтобы соответствовать требованиям более высокого качества обслуживания (QoS) (Tavasoli et al., 2016).

2.2.5 Связь по линиям электропередач

Связь по линиям электропередач (PLC) относится к коммуникационной технологии, которая использует линии электропередач для передачи данных и мультимедийных сигналов. PLC делится на узкополосный PLC и широкополосный PLC. Первый работает в полосе частот от 3 до 5 кГц с низкой скоростью передачи данных, что подходит для приложений измерения датчиков в энергосистеме.Последний работает в диапазоне 2–250 МГц со скоростью передачи данных до сотен Мбит/с, что больше подходит для медиа-развлечений и интернет-приложений.

ПЛК широко используется для мониторинга, управления и автоматизации электросетей и подстанций среднего напряжения, в основном для обнаружения неисправностей, изоляции и восстановления. ПЛК может использовать существующую распределительную линию в качестве линии передачи и легко проникнуть в каждую семью, обеспечивая связь plug-and-play по очень низкой цене. Однако система связи ПЛК уязвима для высокого уровня шума, плохого состояния канала связи, чувствительности к помехам и низкого уровня безопасности, поэтому она не подходит для высококачественных услуг по передаче данных.На практике ПЛК обычно интегрируют с другими коммуникационными технологиями, например, системами беспроводной связи, для приложений интеллектуальных сетей (d. M. B. A. Dib et al., 2018).

2.2.6 Волоконно-оптическая связь

Волоконно-оптическая связь относится к методу связи, использующему оптоволокно для передачи информации, который обеспечивает высокую скорость передачи данных, очень низкий уровень помех, надежность, безопасность и широкополосность. В интеллектуальной сети он в основном используется в магистральной сети между глобальной сетью (WAN) и локальной сетью (NAN), соединяя центр управления, подстанции и коммунальные службы, обеспечивая чрезвычайно низкую задержку, высокую скорость передачи данных, охват сотен километров и отсутствие электромагнитных помех.

Поскольку оптоволоконная связь страдает от плохой масштабируемости и высокой стоимости развертывания и обслуживания, интеграция оптоволоконной связи с другими технологиями, такими как беспроводная связь, обеспечивает разнородные решения для связи со строгими требованиями к задержке и надежности. Например, при интеграции оптоволоконной связи в сеть беспроводных датчиков собранная информация передается в центр обработки данных по оптическим волокнам для обработки входных данных в режиме реального времени.Усовершенствованная сеть оптоволоконных датчиков помогает осуществлять мониторинг и управление энергосистемой в режиме реального времени, а также повышать стабильность энергосистемы (Akerele et al., 2019).

Подводя итог, в Таблице 1 сравниваются характеристики технологий связи, описанных выше. Нетрудно заметить, что сотовая связь, особенно технология 5G, превосходит другие с точки зрения скорости передачи данных, покрытия, задержки и стоимости развертывания.

ТАБЛИЦА 1 . Сравнение типичных коммуникационных технологий для интеллектуальной сети.

2.3 Уровень платформы

Уровень платформы PIoT относится к цифровой платформе энергосистемы, которая объединяет архитектуру физической сети и инфраструктуру информационной сети. Цифровая платформа использует технологии больших данных и искусственного интеллекта (ИИ) для сбора, хранения, управления и анализа данных. И он реализует голографическое восприятие и интеллектуальное принятие решений энергосистемы. Как показано на рис. 2, компоненты и функциональные возможности цифровой грид-платформы включают в себя как платформу облачных вычислений для облачных сервисов, так и платформу обработки данных для хранения, управления, анализа и визуализации данных, каждая из которых подробно описана ниже.

Данные на уровне платформы поступают из различных источников на нижнем уровне восприятия, включая данные о состоянии энергосистемы, рабочие данные и данные о внешней среде. Платформа облачных вычислений предоставляет электрические услуги и приложения через удаленный сервер облачных вычислений, а не локальный сервер. Облачные сервисы не только выигрывают от разделения приложений и физических серверов, но и сокращают затраты на создание инфраструктуры и обслуживание локальных серверов.Кроме того, он предоставляет масштабируемые вычислительные ресурсы для обработки данных в соответствии с требованиями службы и приложения (Talaat et al., 2020).

Модуль хранения данных обычно включает в себя распределенные файловые системы, распределенные базы данных, системы управления реляционными базами данных и распределенные очереди сообщений, обеспечивая высокопроизводительное хранение данных жизненного цикла и доступ к ним. Подходящая стратегия хранения обычно выбирается в соответствии с типами данных и характеристиками, чтобы обеспечить достаточную емкость хранилища.Связи между различными системами хранения имеют решающее значение для объединения данных, получения из них оптимального объема данных и ценной информации (Ding et al., 2019).

Модуль управления данными поддерживает различные функции управления моделями, эксплуатации и обслуживания активов данных, а также управления метаданными. Управление данными относится к эффективному использованию аппаратных и программных ресурсов для систематического сбора, управления и извлечения полезной информации из больших данных интеллектуальной сети для создания единой общедоступной модели данных.Единая структура управления данными имеет основополагающее значение для согласованности данных, функциональной совместимости, детализации и возможности повторного использования (Gharaibeh et al., 2017).

Модуль анализа данных относится к обработке большого количества разнообразных данных, которые могут обнаруживать потенциально полезные характеристики данных и взаимосвязи. Он использует технологию распределенных вычислений и моделирования сети для реализации всего процесса моделирования сети, электрических расчетов, пространственного анализа, анализа топологии, и т. д. .Кроме того, данные глубоко анализируются с использованием таких подходов, как глубокое обучение и обучение с подкреплением, для улучшения интеллектуальных приложений, сетевых операций и понимания клиентов (Syed et al. , 2021).

Модуль визуализации данных использует графику и обработку изображений, а также компьютерное зрение для реализации визуальной интерпретации данных (Санчес-Идальго и Кано, 2018). Модуль визуализации эффективно объединяет крупномасштабные вычислительные возможности и когнитивные способности человека для реализации моделирования энергосистемы и панорамной визуализации.Он обеспечивает запрос и инверсию исторических данных, самообслуживаемый анализ приложений и многотерминальную мобильную поддержку принятия решений, а также поддерживает создание приложений для визуализации цифровых энергосистем.

После всесторонней обработки данных уровень платформы может полностью изучить ценность и преимущества данных; обеспечить безопасную, защищенную и стабильную работу сети; предоставлять дополнительные услуги; и создайте новую ценность для различных энергетических компаний на прикладном уровне.

2.4 Прикладной уровень

Прикладной уровень является самым высоким в архитектуре PIoT с точки зрения клиента. Готовые к использованию данные уровня платформы создают ценность только в том случае, если они приводят к решению проблем и достижению различных целей приложения. Прикладной уровень должен точно сопоставлять данные с различными делами, тесно связывать данные с конкретным содержанием различных транзакций и реализовывать комбинацию данных и приложений интеллектуальной сети. Благодаря графическим пользовательским интерфейсам приложения интеллектуальной сети, такие как мониторинг состояния и реагирование на спрос, реализуются через PIoT, что позволяет интеллектуальной сети извлекать выгоду из IoT и управлять физической энергосистемой.

На этом уровне существует множество приложений интеллектуальных сетей, каждое из которых имеет очень разные требования. Например, приложению реагирования на запросы необходимо своевременно и надежно реагировать на изменения нагрузки, в то время как приложению мониторинга состояния необходимо собирать небольшие пакеты данных с массивных устройств. Действительно, каждое приложение интеллектуальной сети представляет собой результат сотрудничества всех слоев. Взяв, например, показания счетчиков, можно получить информацию о потреблении энергии и нагрузке клиентов, выступая в качестве датчиков на уровне восприятия PIoT.Затем данные об электроэнергии отправляются через сетевой уровень в центр обработки данных на уровне платформы для анализа данных. Затем на прикладном уровне реализуются некоторые соответствующие стратегии, такие как автоматическое выставление счетов и ценообразование. В эпоху 5G интеллектуальная сеть может поддерживать все больше и больше новых сценариев приложений с ИКТ. Прикладной уровень, оснащенный технологиями искусственного интеллекта и машинного обучения, может эффективно обрабатывать стохастические факторы, влияющие на интеллектуальную сеть. Например, интеллектуальная сеть может предоставить индивидуальный план электропитания, изучая поведение клиентов, например ежедневные профили нагрузки на электроэнергию, полученные на основе данных интеллектуальных счетчиков (Wang et al., 2019). Между тем, новая классификация событий может помочь операторам интеллектуальных сетей обнаруживать и классифицировать локальные события, которые оказывают значительное влияние на безопасность и эксплуатацию. В работе (Haddad et al., 2018) использовались искусственные нейронные сети для различения различных классов событий для поддержания качества и надежности интеллектуальной сети с различными нарушениями. Таким образом, прикладной уровень представляет собой уровень реализации ценности комбинации потока энергии и потока информации через PIoT.

2.5 Безопасность и конфиденциальность

Ценность, создаваемая различными приложениями, в значительной степени зависит от безопасного и надежного потока информации. Однако крупномасштабное и неоднородное развертывание информационных сетей интеллектуальных сетей привело к появлению множества точек доступа к сети. Разрушение любого из звеньев может напрямую повлиять на выработку и распределение электроэнергии всей энергосистемы и нанести огромный экономический ущерб потребителям и коммунальным службам. Например, злоумышленник может извлечь важную информацию, такую ​​как ключи, из памяти интеллектуального счетчика и внедрить вредоносный код в устройство для атаки на другие части энергосистемы. Кроме того, информационные сети содержат информацию о частном потреблении электроэнергии многих клиентов, которая раскрывает личные привычки потребления электроэнергии и конфиденциальность.

Надежность интеллектуальной сети зависит не только от стабильной работы компонентов и объектов энергосистемы, но и от надежной связи различных интеллектуальных терминалов и измерительных устройств. Поэтому крайне важно повысить надежность и эффективность связи, используя более защищенные механизмы и алгоритмы, чтобы противостоять и даже избегать сетевых атак и/или кражи данных.

2.5.1 Безопасность

Атаки на энергосистему обычно можно разделить на три типа (Saghezchi et al., 2017): 1) атаки на систему сбора данных, заставляющие центр управления получать ложную информацию и выполнять неправильные операции; 2) посягательства на работу рынка электроэнергии, нарушение ценообразования на рынке электроэнергии и получение от этого прибыли; и 3) атаки на интеллектуальные измерения и реагирование на стороне спроса, нарушающие баланс спроса и предложения путем изменения статуса нагрузки. Хотя проблемы безопасности PIoT аналогичны проблемам Интернета, у них все же есть особенности (Demir and Suri, 2017): 1) оборудование граничного узла имеет такие же высокие требования к безопасности, как и центр управления; 2) данные сетки должны быть переданы вовремя и точно, что полностью отличается от максимально возможной доставки в Интернете; и 3) вычислительные и коммуникационные возможности узлов сетки могут быть недостаточными. Поэтому PIoT использует облегченные и активные механизмы защиты данных, такие как аутентификация личности и контроль доступа, обнаружение вторжений и другие механизмы безопасности.

1 Аутентификация

Аутентификация применяется для проверки подлинности устройства и достоверности данных. Каждый доверенный пользователь имеет уникальную личность и получает данные после аутентификации обеих сторон в процессе связи. Существует три основных метода аутентификации личности: общий ключ, инфраструктура открытого ключа (PKI) и биологические характеристики. Среди них PKI является основным инструментом безопасности в большинстве телекоммуникационных сетей и распределенных систем. И это также первая линия обороны для обеспечения безопасности энергосистемы.

Хотя PKI является наиболее популярным решением для управления ключами в телекоммуникационных сетях, применение PKI в интеллектуальных сетях по-прежнему сталкивается с рядом проблем, таких как масштабируемость, задержка и отказоустойчивость (Ancillotti et al., 2013). Поскольку PKI требует больших вычислительных затрат и накладных расходов на связь, работа Mahmood et al. (2016) предложили упрощенную схему аутентификации сообщений для интеллектуальной сети. Кроме того, Кумар и соавт. (В 2019 году была предложена схема взаимной аутентификации, которая требует меньших вычислительных затрат, поскольку основана на криптографии на основе эллиптических кривых, симметричном шифровании, хеш-функции и коде аутентификации сообщений.

2 Контроль доступа

Контроль доступа — это механизм защиты данных, который использует предопределенные стратегии для ограничения доступа авторизованных пользователей к ограниченным ресурсам данных. Обычно используемый метод управления доступом в телекоммуникационных сетях — это управление доступом на основе ролей (RBAC), которое определяет разные роли в соответствии с отдельными задачами или функциями, а затем выделяет ресурсы и рабочие разрешения для этих ролей (Saxena et al., 2016).

Данные об электроэнергии многомерны и многоуровневы.А эффективная агрегация данных и детальное управление доступом к данным — это вопросы безопасности и конфиденциальности в интеллектуальной сети. В работе Ланга и др. (2018 г.) был предложен механизм, который тесно объединяет многомерные данные и поддерживает защиту конфиденциальности и детальный контроль доступа, называемый MTA-PA. В MTA-PA авторы использовали технологию гомоморфного шифрования для объединения многомерных данных в зашифрованный текст и шифрование на основе атрибутов ключевой политики (KP-ABE) для достижения детального контроля доступа на уровне измерения.Более того, поскольку данные в интеллектуальной сети хранились распределенным образом из-за инфраструктуры облачных вычислений, необходимо разработать эффективную схему контроля доступа к инфраструктуре граничных вычислений (Chaudhry et al. , 2020).

3 Обнаружение вторжений

Система обнаружения вторжений (IDS) обеспечивает безопасность данных, выявляя атаки и инициируя соответствующие контрмеры. В сети существует три основных схемы технологии обнаружения вторжений: схемы на основе сигнатур, схемы на основе аномалий и схемы на основе спецификаций.

Структура распределенной интеллектуальной сети приводит к распределенной системе обнаружения вторжений. Работа Zhang et al. (2011) предложили иерархическое решение IDS в энергосистеме. Это решение развертывает модули интеллектуального анализа на каждом сетевом уровне, используя машины опорных векторов и искусственные иммунные системы для обнаружения и классификации вредоносных данных или возможных сетевых атак. Работа Patel et al. (2017) показали, что традиционные системы обнаружения вторжений, основанные на методах сигнатур и аномалий, недостаточны для защиты интеллектуальной сети из-за постоянно быстро развивающихся маскарадов и киберпреступности.Поэтому они предложили совместную IDS для обеспечения превосходной защиты с полностью распределенной структурой управления. С развитием машинного обучения и передовых технологий обработки информации IDS будет интегрировать больше статистических данных и алгоритмов на основе машинного обучения, чтобы повысить их эффективность при идентификации данных, имеющих различное базовое распределение (Ahmed et al., 2019).

2.5.2 Конфиденциальность

В интеллектуальной сети интеллектуальные счетчики и другие измерительные приборы часто собирают подробную информацию об энергии и состоянии.Хотя точность данных важна для распределения электроэнергии, управления спросом, управления нагрузкой и других услуг, эти данные могут раскрывать конфиденциальность клиентов, например режим личного использования энергии и энергопотребление.

Чтобы гарантировать предоставление услуг и приложений по электроснабжению при одновременной защите конфиденциальности клиентов, было предложено множество подходов к сохранению конфиденциальности, которые можно разделить на две категории: схемы сохранения конфиденциальности на основе криптографии и без нее (Liao et al. , 2019) .

Подходы к сохранению конфиденциальности на основе криптографии в интеллектуальной сети делятся на две основные категории: анонимизация и агрегация данных. Эффективное сохранение конфиденциальности криптографии заключается в использовании анонимной схемы, так что данные не могут быть легко связаны с соответствующими клиентами. Например, каждый интеллектуальный счетчик может быть оснащен ключом через доверенную третью сторону для соответствия данным клиента (Амброзин и др., 2016). Агрегирование данных является важным методом управления данными при сохранении конфиденциальности клиентов, поскольку из агрегированных данных трудно извлечь информацию о потреблении электроэнергии конкретным клиентом.Между тем, агрегированные данные могут использоваться для приложений в области электроэнергии, таких как выставление счетов на основе динамического ценообразования и управление реакцией на спрос (Gope and Sikdar, 2018).

Возможным некриптографическим решением является разделение данных об электроэнергии на две части: низкочастотные данные и высокочастотные данные. В этом подходе единицы хранения используются для выравнивания высокочастотной и мелкозернистой кривой использования и сокрытия подробной информации об использовании энергии, которая показывает только низкочастотную форму для выставления счетов (Sun et al., 2018). Другим популярным некриптографическим подходом является подход, основанный на физически неклонируемых функциях (PUF). Устройства PUF обладают уникальной физической особенностью, которая не только невоспроизводима криптографическими примитивами, но и слишком сложна или невозможна для физического клонирования (Kaveh and Mosavi, 2020). Это уникальное свойство делает PUF полезным для генерации ключей, аутентификации и защиты конфиденциальности клиентов.

На практике защита конфиденциальности и доступность информации должны быть сбалансированы.Чем больше информации клиенты готовы раскрыть, тем более разумные решения может принять система управления для повышения уровня обслуживания. Тем не менее, легкий доступ к информации означает большую утечку конфиденциальности, таким образом достигается компромисс между доступностью и защитой конфиденциальности и определяет уровень защиты конфиденциальности для работы с различными грид-сервисами.

3 Cyber-Physical Power System

На рис. 3 показана базовая структура CPS. С одной стороны, физическая система (т.е., реальный мир) воспринимает состояние окружающей среды и компонентов, собирает и обрабатывает данные и отправляет их в киберсистему по сети. С другой стороны, киберсистема (то есть виртуальный мир) анализирует данные в соответствии с моделью системы и механизмом работы и отправляет инструкции исполнительным устройствам физической системы для приведения в действие физических объектов.

РИСУНОК 3 . Каркас КПС.

CPS встраивает сенсорные, коммуникационные, вычислительные и контрольные возможности в физические устройства для реализации распределенного зондирования, надежной передачи данных и комплексной обработки информации о внешней среде и ресурсах и реализует управление физическими объектами в реальном времени посредством петля обратной связи.Это критически важная предпосылка для достижения интеллектуальной автоматизации промышленного производства и обеспечения развития промышленной системы в направлении Индустрии 4. 0 (Tao et al., 2019).

В традиционной энергосистеме физическая система и информационная система относительно разделены. Таким образом, трудно достичь точной и автоматизированной координации компонентов сетки. Поскольку многие электрические устройства, устройства сбора данных и вычислительные устройства соединяются через PIoT, энергосистема уже в определенной степени обладает основными характеристиками CPS.Благодаря созданию систем автоматизации электросетей, сетей передачи большой емкости, повсеместных сенсорных сетей и глубокой интеграции с PIoT и энергосистемой интеллектуальная электросеть продолжает развиваться в систему с глобальной координацией и автономным поведением, что приводит к созданию CPPS. .

Объединяя физический и кибер-миры, CPPS обеспечивает двунаправленное отображение в реальном времени и взаимодействие между физическими и виртуальными цифровыми системами. Другими словами, теперь можно реконструировать объекты, события и поведение людей физического мира в цифровом мире и, наконец, применять имитационные модели для оптимизации физических характеристик в реальных мирах.

В процессе эволюции интеллектуальной сети постепенная интеграция физической инфраструктуры и информационной системы делает интеллектуальную сеть все более и более разумной, обладая следующими характеристиками:

• Неоднородность и чрезвычайная сложность: сама по себе интеллектуальная сеть представляет собой неоднородная сложная система. Компоненты в энергосистеме имеют разные протоколы и стандарты, а интеллектуальная сеть использует разные технологии для работы в различных сценариях, что дает неоднородную и чрезвычайно сложную систему.

• Адаптация и автоматизация. Интеллектуальная сеть обеспечивает локальное управление и глобальную оптимизацию посредством динамических соединений и взаимодействий между физическими и киберсистемами. Таким образом, он может автоматически и адаптивно регулировать параметры сети в режиме онлайн посредством обнаружения неисправностей, оценки состояния и системы управления.

• Управление в режиме реального времени. Стабильность напряжения, мощности и частоты сети требует наличия контуров обратной связи для измерения, передачи и управления в режиме реального времени. Длительная задержка обработки информации и асинхронность могут привести к нестабильности состояния сети и даже разрушить энергосистему.

• Глубокая интеграция физического и цифрового миров: распределенный интеллектуальный компонент интегрируется с центральной системой мониторинга и управления, чтобы позволить кибермиру взаимодействовать с физическим процессом, чтобы электросеть могла воспринимать, вычислять, обмениваться данными и контролировать .

• Высокий уровень безопасности и защиты: Безопасная и надежная работа интеллектуальной сети необходима для обеспечения производительности и жизни людей. Перебои в электроснабжении серьезно угрожают производственной и личной безопасности.Следовательно, интеграция кибернетических и физических систем может повысить надежность энергосистемы как фундаментальное условие.

3.1 Концептуальная основа CPPS

Рисунок 4 иллюстрирует концептуальную основу CPPS. Объекты, события и поведение людей в физическом мире отображаются в цифровом мире через информационную сеть с использованием самых современных ИКТ, чтобы обеспечить цифровое изображение для сложных процессов производства электроэнергии, эксплуатации, управления и контроль. В цифровом мире цифровое мышление используется для моделирования, симуляции, тестирования и мониторинга энергосистем, чтобы обеспечить эффективное планирование производства и планирование интеллектуальных сетей. Ядро CPPS лежит в потоке энергии, информационном потоке и потоке ценности, и они представляют физическое, информационное и ценностное измерения в CPPS соответственно.

РИСУНОК 4 . Концептуальные основы CPPS.

1 Физическое измерение

В основном включает поток энергии и физические объекты как носитель потока энергии.Интеллектуальная сеть направлена ​​на эффективное производство, передачу, распределение, хранение и потребление электроэнергии, а также на интеграцию крупномасштабных распределенных источников энергии для создания энергосистемы с двусторонним потоком электроэнергии.

2 Информационное измерение

Он принимает данные, генерируемые информационной сетью, как виртуальный объект, фокусируясь на сборе, передаче, анализе и обработке данных. Информационный поток управляет потоком энергии, осуществляя планирование и эксплуатацию интеллектуальной сети.Более того, информационный поток устанавливает связь между потоком энергии и потоком ценности, обеспечивая оптимальный поток ценности через центр управления СУЗ.

3 Value Dimension

В основном он рассматривает прибыль и социальную выгоду от потоков энергии и электрических приложений в качестве стоимостных объектов, уделяя особое внимание созданию ценности интеллектуальных сетей. Ведомая ИКТ, энергетическая отрасль создает инновации в бизнес-моделях и рыночных механизмах для реализации создания ценности, ориентированной на клиента, извлечения ценности, ориентированной на данные, и инноваций в сфере услуг, основанных на технологиях.

3.2 Многоуровневая архитектура CPPS

Основываясь на вышеупомянутой структуре CPPS, теперь мы можем показать многоуровневую архитектуру для интеграции интеллектуальной сети с PIoT и проанализировать, как физические и киберсистемы взаимодействуют в будущая умная сеть с точки зрения CPS. В контексте CPS в этом подразделе анализируются ключевые компоненты, домены и их взаимодействия, чтобы обеспечить более глубокое понимание интеграции интеллектуальной сети, ИКТ, IoT и CPS.

Как показано на рисунке 5, архитектура CPPS включает четыре уровня: физический уровень, сетевой уровень, киберуровень и прикладной уровень. Взаимодействие четырех слоев зависит от потока информации через них. В частности, основные функции каждого уровня следующие:

• Физический уровень (т. е. уровень объектов) — это фундаментальный уровень архитектуры, включающий в себя различные физические объекты и исполнителей в сети. Он развертывается распределенным образом, и инструкции по принятию решений выполняются на этом уровне для достижения требуемой функциональности системы.Кроме того, на этом уровне энергия течет двусторонним образом между производством, передачей, распределением и потребителями.

• Сетевой уровень (т. е. уровень коммуникационной сети) является ключом архитектуры, который образует мост между нижним физическим уровнем и верхним киберуровнем. Он описывает общие функции информационной сети, а именно то, как электротехнические средства осуществляют взаимодействие между разнородными компонентами и выполняют управляющие инструкции верхнего уровня.

• Киберуровень (т. е. уровень принятия решений) — это ядро ​​архитектуры, состоящее из центрального механизма обработки на основе облачных вычислений и распределенного вычислительного интеллекта для оптимизации как вычислений, так и стратегий управления. Этот уровень принятия решений действует как исполнительный мозг всей системы и обеспечивает человеко-компьютерный интерфейс с верхним уровнем для координации всех нижних уровней путем разработки и отправки соответствующих команд.

• Прикладной уровень (т.т. е. уровень приложений, управления и контроля) включает в себя поставщиков услуг, рынки и операции между ними, что является лицом, принимающим решения на самом высоком уровне. Лица, принимающие решения, рассматривают все вопросы с точки зрения экономики, общества и окружающей среды, принимая во внимание регулирование рынка, ценообразование и меры стимулирования для управления производством и потреблением электроэнергии в физическом мире. Доминирующей особенностью этого уровня является то, что оптимальные операции выполняются на основе двусторонней информации и потоков ценности между рынками и поставщиками услуг.

РИСУНОК 5 . Многоуровневая архитектура и обеспечивающие технологии CPPS.

Для практического применения CPPS имеется четыре поддерживающих ИКТ; это облачные вычисления, коммуникационные каналы, граничные вычисления и физические объекты, каждый из которых подробно описан ниже.

1 Облачные вычисления

CPPS должен анализировать, обрабатывать и принимать решения в отношении больших данных, что ставит новые задачи перед возможностями вычислений и обработки информации. Облачные вычисления могут удовлетворить потребности бизнеса в больших объемах данных для сети, хранения и вычислений, а также предоставить разнообразные сервисы приложений.Благодаря поддержке технологии виртуализации облачные вычисления могут интегрировать аппаратные и программные ресурсы, распределенные в разных географических точках, для формирования виртуальной платформы с мощными возможностями хранения и вычислений. Поскольку кибер-оборудование обслуживается в облаке, пользователям электроэнергии нужно платить только по требованию, и, таким образом, они могут значительно сократить локальные инвестиции и эксплуатационные расходы на оборудование и программное обеспечение.

Облачная информационная инфраструктура для интеллектуальных сетей имеет несколько преимуществ, таких как предоставление масштабируемых ресурсов и удобство доступа (Luo et al., 2016). Облачные вычисления могут динамически предоставлять услуги пользователям по запросу в соответствии с различными требованиями к электроснабжению в режиме распределенных вычислений. К облаку можно получить доступ в любое время и в любом месте через Интернет; в то же время многие механизмы защиты от кибератак для конкретных приложений питания могут быть реализованы для обеспечения безопасности и отказоустойчивости (Guan et al., 2017).

2 Коммуникационные каналы

Коммуникационные каналы относятся к каналам передачи данных между физическим и киберуровнем, соединяющим пользовательские терминалы, пограничные устройства и ресурсы облачных вычислений, которые представляют собой повсеместную информационную сеть в интеллектуальной сети. В CPPS, поскольку различные услуги электроснабжения имеют разные требования к связи, вычислениям и кэш-памяти, развертывание выделенных физических объектов для различных типов приложений требует больших затрат и может ухудшить взаимосвязь и функциональную совместимость сети. Вместо этого коммуникационные каналы должны интегрировать несколько методов связи для предоставления общих коммуникационных услуг для различных сценариев приложений.

Нарезка сети 5G обеспечивает отдельные виртуальные сети и дифференцированные гарантии QoS в рамках общей физической инфраструктуры, что является многообещающим решением для CPPS для эффективного управления различными услугами электроснабжения.Благодаря архитектуре, основанной на виртуализации и программно-определяемой сети, нарезка сети 5G реализует сквозную мультисервисную экосистему, в которой пользователи совместно используют ресурсы базовой физической инфраструктуры и используют метод виртуализации для эффективного удовлетворения требований различных приложений. Однако основная трудность в сегментировании сети заключается в том, как эффективно использовать физическую сеть и вычислительную инфраструктуру, а также обеспечить надежное и безопасное соединение и вычисления с CPS (Liu et al., 2020). Машинное обучение — это потенциал для эффективной автоматизации и оптимизации разделения сети в гетерогенной и динамичной среде (Sun et al., 2019).

3 Пограничные вычисления

Пограничные вычисления предназначены для развертывания распределенных интеллектуальных агентов на границе сети, которые предоставляют услуги сети, вычислений, хранения и приложений рядом с источниками данных. В то время как облачные вычисления предоставляют вычислительные ресурсы, необходимые для интеллектуальной сети, удаленное центральное облако находится далеко от источника данных, что приводит к длительной задержке.Используя MEC для переноса задач на локальную периферию, многие приложения и службы электроснабжения выиграют от локализованной связи и обработки данных, что значительно сократит задержку ответа службы, уменьшит коммуникационные издержки и нагрузку трафика на центральную сеть, а также улучшит понимание контекста (Cosovic et al. др., 2017). Это помогает смещать пиковую нагрузку и уравновешивает нагрузку с потребностью в режиме реального времени, чтобы осуществлять оптимальное распределение электроэнергии.

MEC удваивает аппаратные ресурсы и программные приложения на конечной стороне, соединяя физический мир и кибермир.В какой-то степени MEC имеет определенные вычислительные мощности и возможности хранения на локальном уровне, что позволяет избежать передачи данных на большие расстояния. По мере того, как вычислительные мощности расширяются до границ сети, совместные граничные облачные решения помогают улучшить распределенный интеллект и возможности принятия решений CPPS (Liu et al., 2019).

4 Физические лица

Физические лица относятся к различному электрическому и электронному оборудованию, используемому в энергосистеме. Являясь базовыми блоками энергосистемы, они распределены по всей энергосистеме и выполняют распределенные задачи измерения и действия.Благодаря сенсорным технологиям, чиповым технологиям и IoT физические объекты создают всеобъемлющую сеть, позволяющую CPS и различным заинтересованным сторонам тесно взаимодействовать. Физические объекты могут быть подключены к мониторам или компьютерам через сеть и предоставлять графический интерфейс для взаимодействия человека с компьютером. Благодаря устройству и сети клиенты получают более глубокое представление о приложениях и услугах, связанных с электричеством, что упрощает управление оборудованием для электротехнического персонала.

ИИ позволяет физическим существам учиться на опыте и окружающей среде, приспосабливаться к новым данным и выполнять задачи, подобные человеческим.По мере дальнейшего развития распределенных вычислений физические объекты могут иметь определенные вычислительные возможности и могут применяться для простых программ. Связь «устройство-устройство» (D2D) позволяет соседним объектам устанавливать прямые каналы связи между собой без сторонней базовой станции, делиться своим соединением или напрямую общаться и обмениваться информацией. Таким образом, комбинация D2D и ИИ обеспечивает связь и вычислительные возможности между локальными объектами, которые потенциально могут выполнять задачи полностью на стороне устройства без каких-либо серверов. Методы децентрализованного федеративного обучения являются многообещающими решениями для этих бессерверных приложений (Savazzi et al., 2020).

4 Практический пример: интеллектуальная домашняя система управления энергопотреблением

В традиционной домашней системе управления энергопотреблением (HEMS) эффективность управления энергопотреблением и планирования очень низкая из-за неадекватного сбора и анализа информации о потреблении энергии, что приводит к высоким затратам на энергию . Интегрируя PIoT и CPPS, HEMS оснащена гораздо более мощной способностью осведомленности о ситуации и возможностью автоматического управления, превращаясь в интеллектуальную HEMS.Благодаря передовой сетевой инфраструктуре и стратегиям анализа и управления большими данными на основе машинного обучения интеллектуальная система HEMS может повысить эффективность и предоставить инновационные услуги по управлению энергопотреблением в доме, такие как сбор детальных данных о потреблении, управление электромобилями, точное управление нагрузкой и индивидуальные настройки. управление энергией. Кроме того, интеллектуальная система HEMS обеспечивает всестороннюю видимость, гибкость и контроль над домашними активами и энергией и, наконец, повышает удобство и счастье жителей.

На рис. 6 показана архитектура интеграции PIoT с CPPS в интеллектуальной HEMS, которая снизу вверх включает физический уровень, сетевой уровень, киберуровень и прикладной уровень. Физический уровень включает в себя все виды бытовых электроприборов, различные датчики (например, датчики температуры, датчики влажности и датчики освещенности), устройства сбора данных (например, интеллектуальные счетчики и камеры) и электрические приводы (например, контроллеры освещения и напряжения/напряжения). текущие контроллеры).Распределенные энергоресурсы, накопители и электромобили обеспечивают двусторонний поток энергии между бытовыми потребителями и электросетью, что требует надежного двустороннего информационного потока для взаимодействия. PIoT в домашней сети обеспечивает взаимосвязь между вещами, объектами и электрическими приложениями, собирая данные об окружающей среде в доме, данные о потреблении энергии и данные о поведении пользователей.

РИСУНОК 6 . Архитектура интеллектуальной системы управления энергопотреблением дома.

Данные, сгенерированные на физическом уровне, передаются на сетевой уровень с использованием Wi-Fi, ZigBee и других технологий связи на короткие расстояния. Затем сетевой уровень пересылает данные об окружающей среде и энергии на верхний киберуровень, используя технологии дальней связи 5G, где облачные вычисления обеспечивают хранение, управление и анализ данных. Отмечается, что гибридная сеть связи может обеспечить бесшовную двустороннюю передачу данных, обеспечить взаимное взаимодействие в реальном времени между системами физических измерений и цифровыми системами управления.Каждый интеллектуальный HEMS позволяет обновлять локальные модели ИИ для эффективного управления энергопотреблением и настраивать локальные планы управления энергопотреблением, адаптируясь к различным привычкам жизни разных семей. Кроме того, данные можно повторно использовать в любое время и в любом месте для создания визуализации управления домашним энергопотреблением. Прикладной уровень включает в себя пользовательские интерфейсы и центр управления для предоставления различных передовых приложений и услуг по управлению энергопотреблением.

С другой стороны, многоуровневая архитектура, объединяющая PIoT с CPPS, реализует интеллектуальное управление домашним энергопотреблением за четыре этапа.Сначала данные об окружающей среде и энергопотреблении считываются и агрегируются локальной домашней сетью. Затем данные отправляются в удаленный центр облачных вычислений, управляемый поставщиком услуг HEMS, для обработки и объединения данных. После этого CPPS анализирует данные и оптимизирует модель HEMS или генерирует параметры управления и инструкции. Наконец, центр управления передает управляющие инструкции исполнительным механизмам для выполнения управления энергопотреблением с целью оптимизации затрат на энергопотребление и удовлетворенности пользователей.

5 Заключение

В этой статье энергетическая система Интернета вещей (PIoT) была интегрирована с киберфизической системой, в результате чего была создана киберфизическая энергосистема (CPPS) для интеллектуальной сети следующего поколения. Во-первых, мы представили краткий обзор архитектуры и поддерживающих технологий PIoT. Затем PIoT был интегрирован в CPPS и позволил отображать физический мир в кибермир, после чего последовало тематическое исследование интеллектуальной домашней системы управления энергопотреблением. В отличие от традиционной интеллектуальной сети, ориентированной на двусторонние потоки энергии и информации, доминирующей особенностью CPPS является ее двусторонний поток ценности, в основном включающий ценность, созданную инновационными услугами и рыночными механизмами, и ценность, добавленную информационным потоком.Мы с нетерпением ожидаем, что CPPS прольет новый свет на проектирование и разработку более интеллектуальной сети.

Заявление о доступности данных

Первоначальные материалы, представленные в исследовании, включены в статью/дополнительный материал; дальнейшие запросы можно направлять соответствующему автору.

Вклад авторов

Ю.Л. провел исследования, разработал код архитектуры CPPS и подготовил проект статьи. XY разработал код для архитектуры CPPS. WW разработала вариант использования.MX руководил проектом и придумал идею этой статьи. Все они участвуют в доработке статьи.

Конфликт интересов

XY работал в компании China Southern Power Grid Co., Ltd. WW работал в компании Guangzhou Techphant Co., Ltd.

Остальные авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие любые коммерческие или финансовые отношения, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Ссылки

Ахмед, С., Ли Ю., Хён С.-Х. и Ку И. (2019). Неконтролируемое обнаружение на основе машинного обучения скрытых нарушений целостности данных в сетях Smart Grid с использованием изолированного леса. IEEE Trans.Inform.Forensic Secur. 14, 2765–2777. doi:10.1109/TIFS.2019.22

CrossRef Full Text | Google Scholar

Акереле М., Аль-Анбаги И. и Эрол-Кантарчи М. (2019). Механизм QoS волоконно-беспроводных сенсорных сетей для приложений Smart Grid. Доступ IEEE 7, 37601–37610.doi:10.1109/ACCESS.2019.21

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Алахакун, Д., и Ю, X. (2016). Интеллектуальный анализ данных счетчиков электроэнергии для будущих энергетических систем: обзор. IEEE Trans. Инд Инф. 12, 425–436. doi:10.1109/TII.2015.2414355

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Амброзин М., Хоссейни Х., Мандал К., Конти М. и Поовендран Р. (2016). «Гадкий я (тер): отчеты об анонимных и детализированных данных измерений с помощью нечестных счетчиков», Конференция IEEE по коммуникациям и сетевой безопасности (CNS), 2016 г., 163–171.doi:10.1109/CNS.2016.7860482

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Анчиллотти Э., Бруно Р. и Конти М. (2013). Роль систем связи в интеллектуальных сетях: архитектуры, технические решения и исследовательские задачи. Комп. коммун. 36, 1665–1697. doi:10.1016/j.comcom.2013.09.004

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Чаудхри С. А., Альхаками Х., Баз А. и Аль-Турджман Ф. (2020). Обеспечение безопасности управления реагированием на запросы: контроль доступа на основе сертификатов в инфраструктуре граничных вычислений Smart Grid. Доступ IEEE 8, 101235–101243. doi:10.1109/ACCESS.2020.2996093

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Чхая Л., Шарма П., Бхагватикар Г. и Кумар А. (2017). Коммуникации Smart Grid на основе беспроводной сенсорной сети: кибератаки, система обнаружения вторжений и контроль топологии. Electronics 6, 5. doi:10.3390/electronics6010005

CrossRef Full Text | Google Scholar

Косович М., Цицимелис А., Вукобратович Д., Матаморос Дж.и Антон-Аро, К. (2017). Мобильные сотовые сети 5G: включение оценки распределенного состояния для интеллектуальных сетей. IEEE Комм. Маг. 55, 62–69. doi:10.1109/mcom.2017.1700155

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Демир К. и Сури Н. (2017). «Serecp: безопасная и надежная коммуникационная платформа для интеллектуальной сети», на Международном симпозиуме по надежным вычислениям в Тихоокеанском регионе (PRDC) (IEEE), , 175–184. doi:10.1109/PRDC.2017.31

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Диб, Л.д. MBA, Фернандес, В., де Л. Филомено, М., Рибейро, М.В., и Рибейро, М.В. (2018). Гибридный ПЛК/беспроводная связь для интеллектуальных сетей и приложений Интернета вещей. IEEE Internet Things J. 5, 655–667. doi:10.1109/jiot.2017.2764747

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Дин В., Цзин X., Ян З. и Ян Л. Т. (2019). Обзор слияния данных в Интернете вещей: на пути к безопасному слиянию с сохранением конфиденциальности. Инф. Фьюжн 51, 129–144.doi:10.1016/j.inffus.2018.12.001

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Эйсса, М. М. (2018). Новый принцип защиты для Smart Grid с интеграцией возобновляемых источников энергии с использованием технологии централизованного планирования Wimax. Междунар. Дж. Электр. Мощность Энерг. Сист. 97, 372–384. doi:10.1016/j.ijepes.2017.11.014

CrossRef Full Text | Google Scholar

EPRI (2011). Оценка затрат и выгод Smart Grid . Пало-Альто, Калифорния: Тех.респ (Научно-исследовательский институт электроэнергетики).

Гаврилута, К., Будине, К., Купзог, Ф., Гомес-Экспозито, А., и Кэйр, Р. (2020). Киберфизическая основа для эмуляции распределенных систем управления в интеллектуальных сетях. Междунар. Дж. Электр. Мощность Энерг. Сист. 114, 105375. doi:10.1016/j.ijepes.2019.06.033

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гарайбе А., Салахуддин М. А., Хуссини С. Дж., Хрейша А., Халил И., Гуизани М. и др. (2017). Умные города: обзор управления данными, безопасности и эффективных технологий. IEEE Комм. Surv. Учебники 19, 2456–2501. doi:10.1109/COMST.2017.2736886

CrossRef Full Text | Google Scholar

Гоуп П. и Сикдар Б. (2018). Эффективная схема агрегации данных для безопасного для конфиденциальности динамического выставления счетов на основе ценообразования и управления запросом-ответом в интеллектуальных сетях. IEEE Internet Things J. 5, 3126–3135. doi:10.1109/JIOT.2018.2833863

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Гор, Р. Н., и Валсан, С. П. (2018).«Технологии беспроводной связи для развертывания интеллектуальных сетей (WAMS)», Международная конференция IEEE по промышленным технологиям (ICIT), 1326–1331. doi:10.1109/ICIT.2018.8352370

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гуань З., Ли Дж., Ву Л., Чжан Ю., Ву Дж. и Ду Х. (2017). Достижение эффективного и безопасного сбора данных для облачного Интернета вещей в Smart Grid. IEEE Internet Things J. 4, 1934–1944. doi:10.1109/JIOT.2017.26

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Хаддад, Р.Дж., Гуха Б., Калаани Ю. и Эль-Шахат А. (2018). Интеллектуальные системы распределенной генерации, использующие классификацию событий на основе искусственных нейронных сетей. IEEE Power Энерг. Технол. Сист. Дж. 5, 18–26. doi:10.1109/JPETS.2018.2805894

CrossRef Full Text | Google Scholar

Хлаинг В. , Тепфенг С., Нонтабут В., Тангсунантам Н., Сангсуван Т. и Пира К. (2017). «Внедрение однофазного интеллектуального счетчика на основе Wi-Fi для Интернета вещей (IoT)», в Международном конгрессе по электротехнике (iEECON) , 1–4.doi:10.1109/IECON.2017.8075793

CrossRef Full Text | Google Scholar

Каве М. и Мосави М. Р. (2020). Облегченная взаимная аутентификация для связи по соседним сетям Smart Grid, основанная на физически неклонируемой функции. IEEE Сист. J. 14, 4535–4544. doi:10.1109/JSYST.2019.2963235

CrossRef Full Text | Google Scholar

Кумар П., Гуртов А., Сайн М., Мартин А. и Ха П. Х. (2019). Упрощенная аутентификация и соглашение о ключах для интеллектуального учета в интеллектуальных энергетических сетях. IEEE Trans. Smart Grid 10, 4349–4359. doi:10.1109/TSG.2018.2857558

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Комитет по стандартам LAN/MAN (2003 г.). Часть 15.4: Спецификации управления доступом к беспроводной среде (MAC) и физического уровня (PHY) для низкоскоростных беспроводных персональных сетей (LR-WPAN) . Нью-Йорк: Компьютерное общество IEEE.

Ланг Б., Ван Дж. и Цао З. (2018). Плотная агрегация многомерных данных и детальное управление доступом в Smart Grid. Дж. Инф. Приложение безопасности 40, 156–165. doi:10.1016/j.jisa.2018.03.008

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Li, Y., Cheng, X., Cao, Y., Wang, D., and Yang, L. (2018). Разумный выбор для интеллектуальной сети: узкополосный Интернет вещей (NB-IoT). IEEE Internet Things J. 5, 1505–1515. doi:10.1109/jiot.2017.2781251

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Ляо, X., Шринивасан, П., Формби, Д., и Бейя, Р. А. (2019). Di-prida: Дифференциально частное распределенное управление балансировкой нагрузки для интеллектуальной сети. IEEE Trans. Надежный безопасный компьютер. 16, 1026–1039. doi:10.1109/TDSC.2017.2717826

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Лю Б., Чжан Ю., Чжан Г. и Чжэн П. (2019). Оркестрация периферийных облаков на основе промышленных интеллектуальных систем продуктов и услуг Разработка решения на основе CPS и IIoT. Доп. англ. Поставить в известность. 42, 100984. doi:10.1016/j.aei.2019.100984

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю, К., Хан, Т., и Ансари, Н. (2020).Безопасное сквозное разделение сети с помощью обучения для киберфизических систем. Сеть IEEE. 34, 37–43. doi:10.1109/MNET.011.13

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Луо Ф., Чжао Дж., Дун З.Ю., Чен Ю., Сюй Ю., Чжан Х. и др. (2016). Облачная информационная инфраструктура для энергосистем следующего поколения: концепция, архитектура и приложения. IEEE Trans. Умная сеть 7, 1896–1912 гг. doi:10.1109/TSG.2015.2452293

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Махмуд, К., Ашраф Чаудри, С., Накви, Х., Шон, Т., и Фарук Ахмад, Х. (2016). Облегченная схема аутентификации сообщений для связи Smart Grid в энергетическом секторе. Вычисл. электр. англ. 52, 114–124. doi:10.1016/j.compeleceng.2016.02.017

Полный текст CrossRef | Google Scholar

NIST (2014). Структура NIST и дорожная карта для стандартов взаимодействия интеллектуальных сетей, выпуск 3.0 . Гейтерсбург, Мэриленд: Tech. представитель (НИСТ).

Огбодо, Э. У., Доррелл, Д., и Абу-Махфуз, А.М. (2017). Сенсорная сеть на основе когнитивного радио в интеллектуальных сетях: архитектуры, приложения и коммуникационные технологии. Доступ IEEE 5, 19084–19098. doi:10.1109/ACCESS.2017.2749415

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Оливарес-Рохас, Дж. К., Рейес-Арчундия, Э., Гутьеррес-Гнекки, Дж. А., Гонсалес-Муруэта, Дж. В., и Серда-Якобо, Дж. (2020). Многоуровневая архитектура для анализа данных в системах интеллектуального учета. Имитационная модель. Практика. Теор. 102, 102024.doi:10.1016/j.simpat.2019.102024

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Патель А., Альхусян Х., Педерсен Дж. М., Бунабат Б., Джуниор Дж. К. и Кацикас С. (2017). Изящная совместная архитектура обнаружения и предотвращения вторжений для экосистем Smart Grid. Вычисл. Служба безопасности 64, 92–109. doi:10.1016/j.cose.2016.07.002

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Сагезчи Ф. Б., Мантас Г., Рибейро Дж., Аль-Рави М., Мумтаз С. и Родригес Дж.(2017). На пути к безопасной сетевой архитектуре для интеллектуальных сетей в эпоху 5G. На Международной конференции по беспроводной связи и мобильным вычислениям (IWCMC). 121–126. doi:10.1109/IWCMC.2017.7986273

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Санчес-Идальго, М.-А., и Кано, М.-Д. (2018). Обзор визуального представления данных для управления и мониторинга интеллектуальных сетей. Устойчивая энергия. Сети электросетей 16, 351–369. doi:10.1016/j.segan.2018.09.007

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Савацци, С., Николи, М., и Рампа, В. (2020). Федеративное обучение с взаимодействующими устройствами: согласованный подход к массивным сетям IoT. IEEE Internet Things J. 7, 4641–4654. doi:10.1109/JIOT.2020.2964162

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Саксена Н. , Чой Б. Дж. и Лу Р. (2016). Схема аутентификации и авторизации для различных ролей пользователей и устройств в Smart Grid. IEEE Trans.Inform.Forensic Secur. 11, 907–921. doi:10.1109/TIFS.2015.2512525

CrossRef Full Text | Google Scholar

Шафик, К., Хаваджа Б.А., Сабир Ф., Кази С. и Мустаким М. (2020). Интернет вещей (IoT) для интеллектуальных систем следующего поколения: обзор текущих проблем, будущих тенденций и перспектив для новых сценариев 5G-IoT. Доступ IEEE 8, 23022–23040. doi:10.1109/ACCESS.2020.2970118

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Сун Ю., Лампе Л. и Вонг В. В. С. (2018). Конфиденциальность интеллектуальных счетчиков: использование потенциала бытовых накопителей энергии. Интернет-вещи IEEE Дж. 5, 69–78. doi:10.1109/JIOT.2017.2771370

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Сунь Ю., Пэн М., Чжоу Ю., Хуанг Ю. и Мао С. (2019). Применение машинного обучения в беспроводных сетях: ключевые методы и открытые вопросы. IEEE Комм. Surv. Учебники 21, 3072–3108. doi:10.1109/COMST.2019.2924243

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сайед Д., Зайнаб А., Грейеб А., Рефаат С. С., Абу-Руб Х. и Бухали О. (2021). Аналитика больших данных Smart Grid: обзор технологий, методов и приложений. Доступ IEEE 9, 59564–59585. doi:10.1109/ACCESS.2020.3041178

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Талаат М., Альсайяри А. С., Алблави А. и Хатата А. Ю. (2020). Обработка данных на основе гибридного облака для мониторинга энергосистем в интеллектуальных сетях. Суст. Города Соц. 55, 102049. doi:10.1016/j.scs.2020.102049

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тао, Ф., Ци, К., Ван, Л., и Ни, А.Ю.К. (2019). Цифровые двойники и киберфизические системы на пути к умному производству и промышленности 4.0: Корреляция и сравнение. Машиностроение 5, 653–661. doi:10.1016/j.eng.2019.01.014

CrossRef Full Text | Google Scholar

Тавасоли М. , Ягмаи М. Х. и Мохаджерзаде А. Х. (2016). «Оптимальное размещение агрегаторов данных в интеллектуальных сетях гибридной беспроводной и проводной связи», в IEEE Smart Energy Grid Engineering (SEGE) , 332–336. doi:10.1109/SEGE.2016.7589547

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Ван К. и Ван Ю.Г. (2018). «Исследование архитектуры Power Internet of Things для спроса на интеллектуальные сети», 2-я конференция IEEE по энергетическому Интернету и интеграции энергетических систем (EI2), 2018 г., 1–9. doi:10.1109/EI2.2018.8582132

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Ван Ю., Чен К., Ган Д., Ян Дж., Киршен Д. С. и Канг К. (2019). Идентификация социально-демографической информации на основе глубокого обучения по данным интеллектуальных счетчиков. IEEE Trans. Smart Grid 10, 2593–2602. doi: 10.1109/TSG.2018.2805723

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhang, J.-L., Zhu, Q.-H., and Yang, X.-Q. (2019). «Проектирование системы управления интеллектуальным домом на основе машинного обучения», Международная конференция по интеллектуальному транспорту, большим данным и умному городу (ICITBS), 498–503. doi:10.1109/ICITBS.2019.00126

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Zhang, Y., Wang, L., Sun, W., Green II, R.C., and Alam, M. (2011). Распределенная система обнаружения вторжений Green II в многоуровневой сетевой архитектуре интеллектуальных сетей. IEEE Trans. Умная сеть 2, 796–808. doi:10.1109/tsg.2011.2159818

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Чжэн З., Цяо Л., Ван Л., Цуй В. и Го Дж. (2018). «Обсуждение и тестирование беспроводной связи 802.11ah на интеллектуальной подстанции», Международная конференция IEEE по энергетическому Интернету (ICEI), 208–212. doi:10.1109/ICEI.2018.00045

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Что такое Mesh-сеть? — Определение с сайта WhatIs.com

Что такое ячеистая сеть?

Ячеистая сеть — это сеть, в которой устройства или узлы связаны друг с другом, образуя ответвления от других устройств или узлов.Эти сети настроены для эффективной маршрутизации данных между устройствами и клиентами. Они помогают организациям обеспечивать постоянное соединение в физическом пространстве.

Топологии ячеистой сети

создают несколько маршрутов для передачи информации между подключенными узлами. Такой подход повышает устойчивость сети в случае сбоя узла или соединения. Крупные ячеистые сети могут включать несколько маршрутизаторов, коммутаторов и других устройств, которые работают как узлы. Ячеистая сеть может включать в себя сотни беспроводных ячеистых узлов, что позволяет ей охватывать большую территорию.

Топология полной и частичной сетки

В полноячеистой топологии сети каждый узел напрямую связан со всеми остальными узлами. В топологии с частичной сеткой только некоторые узлы соединяются напрямую друг с другом. В некоторых случаях узел должен пройти через другой узел, чтобы достичь третьего узла.

Каждый узел полноячеистой сети напрямую связан со всеми остальными узлами. В частично ячеистой сети это не так. В приведенном выше примере с частичной ячеистой сетью первый узел должен пройти через второй узел, чтобы связаться с третьим узлом.

Соединения в полной или частичной сети могут быть проводными или беспроводными ячеистыми сетями. Решение об использовании полной или частичной сетки зависит от таких факторов, как общая схема трафика в сети и степень риска отказа узлов или соединений.

Почти все сети представляют собой полносвязные сети, поскольку каждый в сети может подключаться ко всем остальным. Эта полная связность является свойством сетевых протоколов, а не топологии; любая сеть может казаться полностью объединенной на логическом уровне, если данные могут маршрутизироваться между каждым из ее пользователей.В ячеистых сетях разница между логической и физической топологиями наиболее важна.

Сети Wi-Fi имеют концентратор Wi-Fi, который служит центральным узлом, обеспечивая косвенную физическую связь между всеми узлами. Физическая сеть имеет звездообразную топологию, а логическая связность представляет собой полносвязную сеть.

Наиболее распространенной полноячеистой сетью является коммутационная сеть центра обработки данных, локальная сеть (LAN), предназначенная для обеспечения подключения с полной пропускной способностью для каждого подключенного устройства. Глобальные сети (WAN) обычно представляют собой частично ячеистые сети или древовидные топологии.

Как работают ячеистые сети?

Узлы в сети запрограммированы с помощью программного обеспечения, которое сообщает узлу, как обрабатывать информацию и взаимодействовать с сетью.

Сети

Mesh используют методы маршрутизации или лавинной рассылки для отправки сообщений. При маршрутизации сообщение переходит от узла к узлу, чтобы добраться до пункта назначения. Ячеистая сеть должна иметь непрерывные соединения и перенастраивать себя, если путь нарушен, используя алгоритмы самовосстановления.Между источником и пунктом назначения часто будет более одного пути.

Методы лавинной рассылки основаны на распространении данных от одного узла к остальным в сети. Данные отправляются подмножеством узлов, поскольку все узлы могут быть недоступны одновременно. Каждый узел обладает подмножеством данных. Протокол выбирает отправителей для каждой передачи данных, чтобы максимизировать пропускную способность.

Каковы варианты использования ячеистых сетей? Сети

Mesh можно использовать в небольших домашних сетях или крупных организациях.Однако лучше всего они подходят для больших помещений.

Сети

Mesh позволяют многим устройствам совместно использовать подключение к Интернету, а устройствам обмениваться данными напрямую, без предварительного подключения к Интернету. Полезность ячеистой сети по сравнению с другими типами сетей, такими как сеть с концентратором и лучом, заключается в том, что, если узел находится слишком далеко от концентратора, он все равно может обмениваться данными через более близкий узел, пока не достигнет маршрутизатора.

Сети

Mesh можно использовать для:

  • домашний мониторинг;
  • промышленный контроль и управление;
  • медицинское наблюдение;
  • охранные системы
  • ; и
  • Коммунальная связь.

Например, система мониторинга может иметь несколько узлов датчиков, настроенных в ячеистой конфигурации и охватывающих большую область.

Каковы преимущества ячеистой сети? Сети

Mesh включают следующие преимущества:

  • Повышенная стабильность. Отдельные точки отказа не наносят вреда всей сети.
  • Увеличенный радиус действия. Сети Mesh могут передавать сигналы на большее расстояние. У них меньше мертвых зон, куда не доходят сигналы Wi-Fi.
  • Прямая связь. Узлы могут отправлять сообщения друг другу напрямую. Нет необходимости во вмешательстве центральной точки доступа.
  • Для каждого узла требуется меньше энергии. Каждому устройству в сети не требуется подавать достаточно сильный сигнал, чтобы достичь центральной точки доступа.
  • Повышенная безопасность. В случае атаки отдельные узлы легко заменяются.
  • Более простая топология. Сети Mesh требуют меньше инфраструктуры, чем другие типы конфигураций сетей.

Каковы недостатки ячеистой сети? Сети

Mesh имеют некоторые недостатки. Например, к ним относятся:

  • Стоимость. Один маршрутизатор и расширители диапазона Wi-Fi могут сделать сеть более экономичной. Отдельные узлы также не будут охватывать тот же диапазон, что и беспроводной маршрутизатор и расширитель диапазона. Это означает, что в ячеистой сети требуется больше узлов.
  • Масштабируемость. Масштабирование сети может быть более сложным в зависимости от необходимого количества узлов.
  • Сложность. Каждый узел должен отправлять сообщения и действовать как маршрутизатор. Чем сложнее становится ячеистая сеть, тем сложнее управлять всеми узлами или устранять неполадки.
  • Задержка . В маломощных глобальных сетях задержка может быть проблемой, поскольку может не хватать вычислительных мощностей для обработки сообщений.
  • Потребляемая мощность. С узлом с низким энергопотреблением ячеистые сети сложно развернуть.

В чем разница между ячеистой сетью и традиционным Wi-Fi?

Самая большая разница между Wi-Fi и ячеистыми сетями заключается в том, что в Wi-Fi традиционный маршрутизатор действует как централизованная точка доступа, а ячеистые сети децентрализованы. Традиционный Wi-Fi имеет одно сетевое соединение, где запросы от устройств получают разрешение на подключение к центральному маршрутизатору.

Весь трафик проходит через одну точку доступа. Вместо того, чтобы полагаться на одну точку доступа, ячеистые сети позволяют устройствам связываться друг с другом для маршрутизации данных между клиентами.

Посмотрите, как настраивается ячеистая сеть Wi-Fi.

Традиционный Wi-Fi рекомендуется для пользователей с небольшим бюджетом и в небольших помещениях. Однако, если необходимо покрыть большую площадь, а стоимость не имеет значения, то стоит рассмотреть ячеистую сеть.

Поставщики и продукты ячеистой сети

Три примера других продуктов ячеистой сети включают Asus ZenWiFi AX, Google Nest Wifi и трехдиапазонную ячеистую WiFi-систему Netgear Orbi AC3000.

  • Asus ZenWiFi AX. Домашний сетчатый маршрутизатор Wi-Fi 6, использующий аппаратное обеспечение 802.11ax. Система предлагает многогигабитный порт LAN, USB-соединение и программное обеспечение для защиты от вредоносных программ.
  • Google Nest Wi-Fi. Еще одна домашняя ячеистая система Wi-Fi, использующая оборудование 11ac. Он имеет встроенный помощник Google; однако он не включает средства защиты от вредоносных программ или USB-порты.
  • Трехдиапазонная сетчатая WiFi-система Netgear Orbi AC3000. Вариант ячеистой сети для больших домов и офисных помещений с хорошим покрытием сигнала и пропускной способностью, по данным Colocation America, провайдера колокейшн-хостинга.Однако у него нет средств защиты от вредоносных программ, USB-подключения или поддержки WPA3.

Бизнес-сети могут быть созданы с ячеистыми сетями или другими типами сетей. Узнайте больше о , как настроить новую бизнес-сеть , в том числе о том, как выбрать правильную архитектуру и построить схему сети.

Что такое физический уровень?

Что означает физический уровень?

Физический уровень — это первый и самый нижний уровень модели взаимодействия открытых систем (модель OSI.)

Физический уровень (также известный как уровень 1) занимается передачей на уровне битов между различными устройствами и поддерживает электрические или механические интерфейсы, подключающиеся к физической среде для синхронизированной связи.

Этот уровень работает с большинством физических соединений сети — беспроводной передачей, кабелями, стандартами и типами кабелей, разъемами и типами, сетевыми интерфейсными картами и т. д. — в соответствии с требованиями сети.

Физический уровень не работает с реальной физической средой (например, медью, оптоволокном и т. д.).)

Techopedia объясняет физический уровень

Физический уровень предназначен для консолидации аппаратных требований сети для обеспечения успешной передачи данных. Сетевые инженеры могут определять различные механизмы передачи битов для уровня физического уровня, включая формы и типы разъемов, кабелей и частоты для каждой физической среды.

Уровень 1 — это первый уровень модели OSI и, следовательно, основа, на которой основаны все функции более высокого уровня.Он преобразует информацию, полученную от уровня канала передачи данных (уровень 2), в электромагнитные сигналы (двоичные данные) для отправки их по физической среде (проводной или беспроводной среде). Эти сигналы могут состоять из цифровых сигналов (электрических импульсов) или аналоговых сигналов (непрерывных электромагнитных волн).

В зависимости от типа и качества физического уровня эти сигналы могут ухудшаться из-за нескольких явлений, таких как шум, затухание, дисперсия и искажение.Врожденные физические ограничения среды передачи также учитывают максимальную пропускную способность и частоту ошибок.

Среда передачи может быть управляемой (например, кабели, оптоволокно или UTP) или неуправляемой, когда между отправителем и получателем не установлено физическое соединение (например, в случае беспроводных соединений).

Поскольку сам эфир представляет собой носитель, по которому данные отправляются в неуправляемом носителе, любой, кроме фактического получателя информации, может собирать эти данные.

Физический уровень иногда играет важную роль в эффективном совместном использовании доступных коммуникационных ресурсов и помогает избежать конфликтов между несколькими пользователями. Он также управляет скоростью передачи для улучшения потока данных между отправителем и получателем.

Физический уровень предоставляет следующие услуги:

  • Модулирует процесс преобразования сигнала из одной формы в другую, чтобы его можно было физически передать по каналу связи.
  • Побитовая доставка.
  • Линейное кодирование, которое позволяет отправлять данные аппаратными устройствами, оптимизированными для цифровой связи, которые могут иметь дискретную синхронизацию в канале передачи.
  • Битовая синхронизация для синхронной последовательной связи.
  • Сигнализация пуска-остановки и управление потоком в асинхронной последовательной связи.
  • Аппаратное управление коммутацией каналов и мультиплексированием мультиплексированных цифровых сигналов.
  • Обнаружение несущей и обнаружение коллизий, посредством чего физический уровень определяет доступность несущей и позволяет избежать проблем с перегрузкой, вызванных недоставленными пакетами.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.