Giải pháp thiết kế chế tạo Modem Router 4G VPN và thiết lập VPN Server phục vụ cho kết nối truyền thông SCADA

Giải pháp không chỉ thay thế modem 2G/3G bằng một thiết bị 4G thương mại mà thực hiện toàn bộ chuỗi công việc từ lựa chọn phần cứng, lắp ráp thiết bị, cài đặt hệ điều hành Linux, tích hợp module LTE, xây dựng chức năng Router/Firewall/VPN đến thiết lập Server và kết nối SCADA. Cách tiếp cận này giúp đơn vị làm chủ cấu hình, chủ động sửa đổi và mở rộng chức năng theo yêu cầu vận hành. Việc sử dụng phần cứng phổ biến như Raspberry Pi 4, Base HAT và Module EG25-G kết hợp phần mềm nguồn mở tạo ra một Modem Router có giao diện quản trị Web, hỗ trợ 4G, OpenVPN/IPsec VPN, Static Route, Port Forwarding, NTP và ghi log. Các chức năng được tích hợp trong cùng thiết bị và cấu hình phù hợp với môi trường truyền thông SCADA. Giải pháp đồng thời xây dựng OpenVPN Server độc lập trên máy tính tận dụng từ công trình khác. Điều này giúp mở rộng số lượng kênh, giảm phụ thuộc vào license của các VPN Server hiện hữu và hình thành mô hình kết nối hoàn chỉnh từ thiết bị hiện trường đến máy chủ SCADA.

Giải pháp đã được áp dụng thử tại Công ty Điện lực Huế cho LBS và Recloser, với 05 modem được chế tạo, lắp đặt và kết nối SCADA. Các kết quả theo dõi cho thấy thiết bị hoạt động ổn định, hỗ trợ truyền dữ liệu IEC 60870-5-104 và đáp ứng các tiêu chí kỹ thuật chính. Tại các Công ty Điện lực thuộc EVN, mô hình dùng SIM/APN và modem VPN để kết nối thiết bị đóng cắt về Trung tâm điều khiển được sử dụng phổ biến. Vì vậy, sản phẩm có thể áp dụng để thay thế các modem chỉ hỗ trợ 2G/3G, hoặc dùng cho các điểm kết nối mới tại nơi có phủ sóng 4G và hạ tầng mạng đáp ứng yêu cầu. Cấu hình phần mềm có thể điều chỉnh theo nhà mạng, APN, dải địa chỉ IP, loại VPN và quy hoạch mạng của từng đơn vị. Phần cứng dạng module giúp thay thế, nâng cấp linh hoạt; VPN Server có thể mở rộng số lượng Client theo năng lực máy tính và chính sách quản trị.

Modem 4G và VPN Server góp phần duy trì kết nối SCADA ổn định cho thiết bị đóng cắt, bảo đảm nhân viên vận hành có thể giám sát và điều khiển xa trong chế độ bình thường cũng như khi xử lý sự cố. Kết nối ổn định giúp rút ngắn thời gian thao tác, cô lập và khôi phục lưới điện, qua đó nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Giải pháp đáp ứng lộ trình dừng 2G/3G, tránh nguy cơ gián đoạn hàng loạt các điểm nút sử dụng modem cũ. Việc bổ sung VPN Server mới giúp khai báo thêm thiết bị và san tải kết nối cho các Server hiện hữu, nâng cao tính dự phòng và khả năng mở rộng của hạ tầng truyền thông SCADA. Quá trình nghiên cứu giúp đội ngũ kỹ thuật làm chủ công nghệ Linux, mạng di động, VPN, Firewall, Router và tích hợp IEC 60870-5-104; tạo nền tảng để tiếp tục phát triển các thiết bị truyền thông mang thương hiệu EVN/EVNCPC. Giải pháp tận dụng máy tính được điều chuyển để thiết lập VPN Server và sử dụng các module phần cứng phổ biến để chế tạo modem, qua đó giảm chi phí mua mới thiết bị chuyên dụng và license mở rộng. Giải pháp có khả năng tiết kiệm chi phí đầu tư lớn khi số lượng thiết bị lắp đặt mới hằng năm cao.