31
кроссплатформенный сетевой сканер информационных
потоков с поддержкой протоколов стандарта МЭК 61850.
В настоящее время, в качестве сканера на объектах
используются дорогостоящие, стационарные АРМ/ПТК с
установленным программным обеспечением (ПО) для
сканирования
сети.
Используемое
ПО
является
иностранным и обладает избыточным функционалом для
инженера-наладчика и специалиста службы РЗ, что
значительно затрудняет процесс наладки и обслуживания
ЦПС. В связи с этим интерфейс разрабатываемого
мобильного сканера сети проектируется в соответствии с
концепцией «user-friendly».
Разрабатываемый сканер (см. рис.1) позволит
анализировать трафик в различных структурных участках
ЦПС и выводить необходимую информацию в удобном
для восприятия и безопасном формате.[2] Вывод
информации осуществляется с помощью интерфейсов:
Ethernet и Wi-Fi.
Рис. 1 – Структура сканера сети
II.
Р
АЗРАБОТКА СКАНЕРА
A.
Функции мобильного сканера
Мобильный сканер обеспечивает мониторинг и анализ
поведения оборудования ЦПС с поддержкой: МЭК 61850–
9.2LE (SV), МЭК 61850–8.1 (GOOSE).
Функции сканера: анализ ошибок SV и GOOSE; анализ
загруженности ЛВС, мониторинг SV-потоков и GOOSE-
сообщений.
B.
Выбор платформы для реализации мобильного сканера
сети
Для реализации функционала сканера сети был
проведен анализ платформ. По итогам анализа был
выбран компьютер Raspberry Pi 4 Model B, обладающий
следующими характеристиками:
•
Центральный процессор: 4-ядерный 64-битный
CPU на ARM Cortex A72 с тактовой частотой 1,5 ГГц
C.
Использование языков программирования для
реализации функционала
Программная часть мобильного сканера сети
реализована с помощью языка программирования С++, с
помощью которого происходит предобработка пакетов и
языка Python, с помощью которого реализуется
постобработка пакетов и интерфейс вывода информации с
мобильного сканера сети.
Для удобства пользование, информация с мобильного
сканера выводится на любое устройство с поддержкой Wi-
Fi.
Мобильный сканер при работе создает собственную
локальную сеть, куда и выводится информация
сканирования.
III.
И
СПЫТАНИЕ РАБОТЫ МОБИЛЬНОГО СКАНЕРА СЕТИ
При выполнении вышеописанных задач была выявлена
проблема:
недостаточная
производительность
на
используемом устройстве при сканировании более шести
SV-потоков с частотой дискретизации 4 кГц.
Для решения вышеописанной проблемы были внесены
программные изменения:
•
разработан алгоритм предобработки пакетов на
языке С++ для уменьшения требуемого количества
операции на Python;
•
выполнен переход к низкоуровневому механизму
взаимодействия – использование протокола Shared
Memory;
•
использование библиотеки DPPK.
Для решения задач быстродействия при разработке
сканера используется фреймворк DPDK под управлением
Linux. Суть данного фреймворка заключается в том, что
при обработке пакетов ядро не задействовано вообще:
взаимодействие с сетевой картой осуществляется через
специализированные драйверы и библиотеки. DPDK
позволяет исключить ядро системы из данной цепочки и
предоставляет доступ приложению работать напрямую с
сетевой картой. [3]
Фреймворк позволяет добиться от мобильного сканера
сети значительного повышения производительности и
ускорение обработки пакетов.
A.
Результаты программной оптимизации
Используя разработки, описанные выше, удалось
добиться следующих показателей: предельное количество
SV-потоков с частотой 4 кГц в режиме Real time (далее
RT) – 25; предельное количество SV-потоков с частотой
12,8 кГц в режиме RT.
IV.
З
АКЛЮЧЕНИЯ
Разработка
мобильного
сетевого
сканера
информационных потоков с поддержкой стандарта МЭК
61850 для наладки и обслуживания ЦПС является
актуальной задачей, учитывая активную цифровизацию
электроэнергетического сектора.
Список литературы
[1]
Общие требования к метрологическому контролю измерительных
каналов ЦПС: СТО ПАО «ФСК ЕЭС» 56947007-29.240.10.265-2019.
[2]
Никандров
М.В;
Селезнев
М.И
Аспекты
обеспечения
информационной безопасности локально-вычислительных сетей
цифровых // Релейщик. – 2019. – 2(34). С.44-46.
[3]
Intel, DPDK. Документация DPDK. <
