Método y sistema de comunicaciones.

Un método de comunicación entre un primer nodo de comunicación (11) en un primer lugar (10) y un segundo nodo de comunicación (21) en un segundo lugar (20),

incluyendo

- enviar, por el primer nodo (11), un mensaje incluyendo datos operativos (54) por un canal de comunicación (30) al segundo nodo (21), y supervisar una calidad de canal del canal de comunicación (30) en base al mensaje,

caracterizado porque el método incluye

- enviar, por el primer nodo (11) y de forma continua a intervalos regulares separados por períodos inactivos sin actividad de envío, paquetes de datos (50, 50', 50") incluyendo datos operativos (54) por un canal de comunicación no determinista (30) incluyendo una red de paquetes conmutados al segundo nodo (21), y

- supervisar, por el segundo nodo (21) y en base a dichos paquetes de datos (50, 50', 50"), la calidad de canal.

Método y sistema de comunicaciones Campo de la invención

La invención se refiere al campo de la comunicación de empresas de servicios públicos, y en particular a la comunicación de datos operativos en tiempo real entre lugares distantes de una compañía eléctrica. Parte de un método de comunicación descrito en el preámbulo de la reivindicación 1.

Antecedentes de la invención

Las compañías eléctricas o los operadores de sistemas de transmisión poseen y operan redes de transmisión de corriente eléctrica que interconectan lugares, tal como fuentes y subestaciones de potencia, que, a pesar de estar distantes uno de otro unos 1 km o más, tienen que estar coordinados de una forma u otra. A través de sus sistemas de comunicaciones de compañía de servicio público, una variedad de mensajes son transferidos por enlaces de comunicaciones de larga distancia entre lugares distantes de la compañía con el fin de transmitir y distribuir energía eléctrica de forma segura. Con respecto a algunos de estos mensajes, y en particular con respecto a las órdenes de teleprotección, el retardo de transmisión entre el transmisor y el receptor es crítico y no deberá exceder de unos pocos milisegundos hasta unos 1 ms.

Por lo general se usan dispositivos de desconexión remotos dedicados o dispositivos de transmisión de señales de protección, también conocidos como dispositivos de teleprotección, para transmitir órdenes de protección o conmutación para esquemas de protección a distancia y diferenciales en redes y sistemas eléctricos de voltaje alto y de voltaje medio. Las órdenes de protección dan lugar, por ejemplo, a que un disyuntor de circuito se abra directa o indirectamente y, en consecuencia, a la desconexión eléctrica de una parte seleccionada de la red o del sistema. A la inversa, otras órdenes de protección dan lugar a que se evite o bloquee la apertura de un disyuntor de circuito en la estación remota. Para que una orden de protección sea transmitida desde un punto de una red de transmisión o distribución de potencia a otra, un transmisor en un dispositivo de desconexión remoto produce señales según la orden de protección, las cuales son transmitidas mediante un enlace de señal físico. Un receptor en otro dispositivo de desconexión remoto detecta las señales transmitidas y determina el número y la naturaleza correspondientes de las órdenes de protección. El enlace de señal físico puede implicar ondas radio o fibra óptica, pero preferiblemente las señales de protección son transmitidas por hilos piloto, líneas analógicas arrendadas, canales de voz de sistemas de comunicaciones analógicos o digitales, o incluso líneas de transmisión de electricidad de alto voltaje, siendo conocidas éstas últimas como comunicación por linea de potencia (PLC).

US 23/81634 A1 se refiere a teleprotección de tono audio convencional mediante un enlace de telecomunicaciones audio dedicado entre dos subestaciones, e incluyendo tramas multiplexadas por división de tiempo transmitidas de forma continua desde un emisor a un receptor de manera determinista. En el emisor se inserta una configuración de trama especial (configuración preseleccionada de 8 bits) en los últimos intervalos de tiempo de cada trama, disminuyendo así la anchura de banda disponible para datos operativos. Si la configuración de trama conocida no es detectada repetidas veces en la información de anulación de receptor, se insertan señales en el flujo de datos sin trama para evitar que una señal de ruido produzca un estado de salida falso.

Para transmitir mensajes a distancias largas de un lugar a otro, la empresa de servicio público puede recurrir a redes de comunicaciones públicas o de propiedad sin comportamiento determinista. En este contexto, una red de comunicaciones de área ancha (WAN) designa una red de comunicaciones de conmutación de paquetes que interconecta dos lugares de la empresa de servicio público, y que incluye un número de redes IP con elementos de red específicos tal como routers, conmutadores, repetidores y posiblemente medios de transmisión ópticos en la capa física. Las WANs son en general muy fiables; sin embargo, dichos elementos de red pueden producir retardos de red irregulares, errores de bits ocasionales y fallos de enlace inherentes, todos los cuales contribuyen a un comportamiento no determinista de la red. En redes de paquetes conmutados con paquetes de datos Individuales que llevan direcciones de destino, la carga pesada en un canal de comunicación o un elemento de red específico puede dar lugar a mayor retardo o pérdida de paquetes, mientras que el fallo de enlace puede producir retardos debido a la reconfiguración de los routers.

Para aplicaciones críticas en el tiempo, el mayor retardo o la pérdida de paquetes pueden dar lugar a un mal funcionamiento de un sistema. Para una compañía eléctrica, en el peor caso, se puede producir daño sustancial en una subestación si se retarda una señal de desconexión. Las WANs también pueden ser el objetivo de intrusiones improbables, pero potencialmente nocivas, Incluyendo, por ejemplo, insertar órdenes Intencionadamente erróneas en uno de los routers. Como consecuencia, cualquier canal de comunicación que implique una WAN puede ser considerado tanto no determinista, o no síncrono, como no seguro. El uso de comunicaciones no deterministas para orden y control significa que no se puede garantizar la distribución ni el recorrido de comunicación real que sigue un paquete. Específicamente, el uso de Internet incrementa el riesgo de fallo crítico de comunicaciones del sistema de control, puesto que los ataques contra otras entidades podrían impactar en gran medida en cualesquiera comunicaciones de control que usen dicho recorrido o compartan recursos que afecten a Internet.

Convencionalmente, los sistemas de teleprotección dedicados supervisan el estado y el retardo de un sistema de comunicación por medio de mensajes de prueba de bucle dedicados que operan de la siguiente manera: dos estaciones, A y B, están conectadas mediante un enlace de comunicaciones. La estación A transmite un mensaje especial a la estación B, que lo recibe y devuelve inmediatamente un "eco" a la estación A. Cuando la estación A recibe este "eco", conoce que el enlace de comunicación está funcionando, y también puede medir el retardo de transmisión (la mitad del tiempo que el mensaje de prueba de bucle tarda en ir de A a B y volver a A). Se suele enviar un mensaje de prueba de bucle una vez cada pocas horas, consiguientemente, los cambios del retardo de transmisión en tiempo real no pueden ser detectados.

Alternativamente, el método de medición de retardo especificado en IEEE 1588 (estándar IEEE 1588-22, estándar IEEE para un protocolo de sincronización de reloj de precisión para sistemas de control y medición en red, un protocolo de tiempo de precisión PTP) puede ser usado para supervisar el estado y/o la disponibilidad de un sistema de comunicaciones. Los protocolos de sincronización temporal bidirecclonales estándar, tal como IEEE 1588, definen métodos para sincronizar dispositivos mediante una red de comunicaciones tal como una red de área local (LAN), con una precisión alta (superior a un microsegundo).

En el campo de voz por IP (VolP), las llamadas de voz son dirigidas por una red de protocolo de Internet (IP), y la calidad de servicio (CdS) es una cuestión importante entre el proveedor de servicios y el usuario final. En este contexto, y más en general para la transmisión de datos en tiempo real, el protocolo de tiempo real (RTP) dentro del modelo de referencia de capa ISO-OSI prescribe la encapsulaclón, por ejemplo, de datos de voz codificados en paquetes RTP. Estos últimos son pasados a la capa de transporte y también a la capa de red de protocolo de Internet (IP). En la capa de transporte, los sistemas de transmisión de datos pueden usar un protocolo fiable (tal como un protocolo de control de transmisión TCP) o un protocolo no fiable (tal como el protocolo de datagrama de usuario UDP). El primero asegura que todos los paquetes lleguen al receptor, pero requiere más anchura de banda debido a la carga del protocolo e introduce más retardo. Los protocolos de transporte fiables miden por lo general el retardo de ida y vuelta con el fin de derivar a partir de él cuándo se deberán repetir los mensajes. Por otra parte, los protocolos no fiables son ligeros y más rápidos aunque el flujo de datos puede estar sujeto a pérdida de paquetes.

En la solicitud de patente US 27/23361 A1 se facilita un método para supervisar una red de paquetes conmutados mediante la que se transmiten datos VolP en tiempo real. Los paquetes de datos conteniendo datos en tiempo real son inspirados con el fin de supervisar un parámetro CdS. El parámetro... [Seguir leyendo]

1. Un método de comunicación entre un primer nodo de comunicación (11) en un primer lugar (1) y un segundo nodo de comunicación (21) en un segundo lugar (2), incluyendo

- enviar, por el primer nodo (11), un mensaje incluyendo datos operativos (54) por un canal de comunicación (3) al segundo nodo (21), y supervisar una calidad de canal del canal de comunicación (3) en base al mensaje,

caracterizado porque el método incluye

- enviar, por el primer nodo (11) y de forma continua a intervalos regulares separados por períodos inactivos sin actividad de envío, paquetes de datos (5, 5', 5") incluyendo datos operativos (54) por un canal de comunicación no determinista (3) incluyendo una red de paquetes conmutados al segundo nodo (21), y

- supervisar, por el segundo nodo (21) y en base a dichos paquetes de datos (5, 5', 5"), la calidad de canal.

2. El método según la reivindicación 1, donde los dos lugares (1, 2) están conectados mediante una línea de potencia (4) de una red de transmisión de corriente eléctrica, caracterizado porque el método incluye

- enviar de forma continua paquetes de datos (5, 5', 5") incluyendo datos operativos en forma de órdenes de protección para la línea de potencia (4).

3. El método según la reivindicación 1 o 2, donde el primer nodo (11) está adaptado para recibir una orden de protección como una señal de entrada de un relé (12) conectado al primer nodo (11), caracterizado porque el método incluye

- incrementar, tan pronto como cambia la señal de entrada del relé, una tasa de repetición de los paquetes de datos enviados de forma continua (5, 5', 5").

4. El método según la reivindicación 1 o 2, incluyendo

- determinar, por el segundo nodo (21), una disponibilidad de canal en base a una recepción esperada y otra observada de paquetes de datos (5, 5', 5").

5. El método según la reivindicación 4, incluyendo

- determinar la disponibilidad de canal en base a un retardo de tiempo entre mensajes At entre dos paquetes de datos enviados sucesivamente (5, 5').

6. El método según la reivindicación 4, donde los paquetes de datos (5, 5', 5") incluyen un número de secuencia de envío (53), caracterizado porque el método incluye

- determinar la disponibilidad de canal en base a los números de secuencia de envío (53) de los paquetes de datos recibidos.

7. El método según la reivindicación 1 o 2, donde los paquetes de datos (5) incluyen un señalizador de petición de respuesta (51), caracterizado porque el método incluye

- responder, por el segundo nodo (21) y si está puesto el señalizador de petición de respuesta (51) de un paquete de datos recibido (5"), con un mensaje de respuesta (6), y

- determinar, por el primer nodo (11), una calidad de canal en base al mensaje de respuesta (6).

8. El método según la reivindicación 7, incluyendo

- determinar la calidad de canal en base a un retardo de tiempo de ida y vuelta del paquete de datos con el señalizador de petición de respuesta (51) puesto y el mensaje de respuesta (6).

9. El método según la reivindicación 1 o 2, donde los paquetes de datos (5) incluyen un hash (55), caracterizado porque el método Incluye

- determinar, por el segundo nodo (21) y en base al hash (55), si el paquete de datos (5) es auténtico.

1. Un sistema de comunicación con un primer nodo (11), un segundo nodo (21), y un canal de comunicación no determinista (3), adaptado para realizar un método de comunicación según una de las reivindicaciones precedentes.