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Aplicando SDN y NFV a Industria 4.0
El caso del CFAA (Centro de Fabricación Avanzada Aeronáutica)
EduardoJacob,JasoneAstorga,JuanjoUnzilla,DavidGarcía,JosuAramberri,NorbertoLópezdelaLacalle
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Industria 4.0 frente a Industria Conectada 4.0• Elconcepto• Enotrospaíses
• Industrie4.0(enalemán)apareceen2011enlaFeriadeHanoverdeAlemania• En2013enlamismaferia:informedeesteconceptoysufuturaimplantación• Septiembrede2015elParlamentoEuropeoadoptacomosuyoelconceptodelaIndustria4.0
• EnEspaña• 2014elGobiernodeEspañalanzalainiciativaIndustriaConectada4.0(IC4.0)• Añadealconcepto“Industria”lacapacidaddela“Conectividad”,elementoclaveenlatransformacióndigitaldelaindustriaydelosserviciosafines.
• Estainiciativaestáalineadayescomplementariaadosiniciativasnacionales:laAgendaDigitalylaAgendaparaelFortalecimientodelSectorIndustrialenEspaña,aprobadaporelConsejodeMinistrosel11dejuliode2014.
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¿Digitalizar o Conectar?
• ¿Eslomismodigitalizarqueconectar?• Digitalización:
• Trasplantartecnologíasdelainformaciónalaindustria.• Aplicacionessobreequiposyaconectados.• Elpotencialdeinnovaciónestálimitado.
• Conectar:• Habladetrasplantartecnologíasdelacomunicaciónalaindustria.• Seposibilitainterconectarmundoshastaahoradesconectados.• Nuevasoportunidadesparainnovar.
• ConectareslaespecialidaddelaIngenieríadeTelecomunicación• Enparticular,laIngenieríaTelemática(laingenieríadeInternet)
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Las redes en la Industria
• Nosonredestradicionales• Conautómatasprogramables(PLC)ysusprotocolos.
• Modbus,Profibus• Conprotocolosestandarizadospropiosquerespondenanecesidadesespecíficas:
• EthernetIndustrial:(IEC62439-3:2016)• HSR(High-availabilitySeamlessRedundancy)• PRP(ParallelRedundancyProtocol)
• SmartGrids(IEC-61850)• GOOSE(GenericObject-OrientedSubstationEvents)• SV(SampledValues)• MMS(Manufacturing.MessageSpecification)
• …• Conproveedoresespecíficosdelsector:
• Siemens,Bosch,
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HSR (High-availability Seamless Redundancy)
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PRP (Parallel Redundancy Protocol)
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IEC 61850
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La innovación
F1F2F3F4EF1EF2EF3
AP1
Nueva AP3
AP2Querequierelasnuevasfunc.
R1R2R3R4R5R6(requerimientosclásicos)
AP1Mejorada
R7R8R9 (nuevosrequerimientos)
Funciona-
lidades
Nue
vas
Funciona-
lidades
AplicacionesInnovadoras
• Conlasnuevasfuncionalidades• Sepuedenmejoraraplicacionesexisten-tes.• Sepuedencrearnuevasaplicacionespararequerimientosconocidos.• Sepuededesarrollaraplicacionesparanuevosrequerimientos
Nosetratadehacerlodesiempredeotramanera…¡¡¡Eshacercosasnuevas!!!
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TheCFAA,anewcollaborativespace
Collaborationisthekey,publicandprivate,universityandcompanies
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The CFAA : working of MRL 5-6
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The CFAA : members
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Aeroengines: how are they? What do we need!
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The CFAA : working of MRL 5-6
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The CFAA : working of MRL 5-6
NEWCHALLENGUESFORMANUFACTURINGINAEROTURBINES ©CopyrigthCFAA&partners2018
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Una infraestructura… • Paraacompañarlainnovaciónenlosaspectosrelacionadosconredes
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NFV (y SDN): Implementación ETSI OSM
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Desplegar experimentos
• UtilizandoNFV• DescriptoresdeServiciosdeRed(NetworkServices,NS)
• VNF+VL• SelanzanalMANO• Lanzalascomponentes
• AlVIM(OpenStack,OpenVIM)
• UtilizandoSDN• SeconectanlasVMsqueestánendistintos“ComputeNodes”odentrodelmismoaaltavelocidad…
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• “Network Service Descriptor” y “Virtual Network Function
Descriptor”:
JornadasTécnicasdeRedIRIS2017
Descripción de Servicios
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• “Network Service Descriptor” y “Virtual Network Function
Descriptor”:
JornadasTécnicasdeRedIRIS2017
• Representación yaml.
• Ejemplos de la Wiki de OSM*
*https://osm.etsi.org/wikipub/index.php/Reference_VNF_and_NS_Descriptors_(Release_THREE)
Descripción de Servicios
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• “Network Service Descriptor” y “Virtual Network Function
Descriptor”:
JornadasTécnicasdeRedIRIS2017
Descripción de Servicios
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• “Network Service Descriptor” y “Virtual Network Function
Descriptor”:
JornadasTécnicasdeRedIRIS2017
Descripción de Servicios
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• “Network Service Descriptor” y “Virtual Network Function
Descriptor”:
JornadasTécnicasdeRedIRIS2017
Descripción de Servicios
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Limitaciones para inter-datacenter
• Losenlacestienenqueestarprovisionadosporadelantado…• Anchodebandapredefinido• Reservapermanenteomanual
• Solución• UnWideAreaManager(WIM)• UnInfrastructureManagerdedicadoalaconectividadentredatacenters.
• PropuestaDynPAC• DynamicPathComputationFramework(ResultadosdeunaOpenCalldeGN3+,refinadoenGN4P1yGN4P2)
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DynPAC
FlowRelocationNewserviceDisacceptedonlyafterServicesBandCarerelocated.
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Programabilidad de DynPaC
time
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DynPAC como WIM
MANO (OSM)
DynPAC
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EHU-OEF (2011-2018)
Enpartefinanciadapor
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Una nueva plataforma Smart Networks for Industry• Ideaconceptual
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Smart Networks for Industry (SN4I) (2018-)
• Eldesplieguedered• 14switchesbasadosenSDN(10y40Gbs)• Másde20servidoresparacómputo(másde250cores,másde1TbdeRAM)
ControladordeDynPAC
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La innovación es posible a través del uso de SDN y NFV.• Evaluadaenundoctoradoindustrial
• MolinaE,JacobE,MatiasJ,MoreiraN,AstarloaA.“UsingsoftwaredefinednetworkingtomanageandcontrolIEC61850-basedsystems”,Computers&ElectricalEngineering.April2015.Vol.43,P.142-154.(doihttps://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2014.10.016)
• MolinaE,JacobE,ToledoN,AstarloaA.“PerformanceEnhancementofHigh-AvailabilitySeamlessRedundancy(HSR)NetworksUsingOpenFlow”,IEEECommunicationsLetters.February2016.Vol.20-2,P.364–367.(doihttps://doi.org/10.1109/LCOMM.2015.2504442)
• MolinaE,JacobE,AstarloaA.“UsingOpenFlowtocontrolredundantpathsinwirelessnetworks”,NetworkProtocolsandAlgorithms.2016.Vol.8-1,P.90-103.(doihttps://doi.org/10.5296/npa.v8i1.8730)
• MolinaE,JacobE.“Software-DefinedNetworkinginCyber-PhysicalSystems:asurvey”,ComputersandElectricalEngineering.February2018.Vol.66,P.407-419.(doihttps://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2017.05.013).
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El objetivo de “Smart Networks for Industry”
• PermitiralcanzarTRLs5-6ensolucionesavanzadasbasadasenSDNyNFV• Posibilitareldespliegueautomatizadodenuevosservicios
• Ofreciendoaislamiento(seguridadyprestaciones)entreservicios(cómputoyred)• Representadosdemaneraestandarizada.
• Ofreciendoserviciosavanzadosenplanta• AutenticaciónyautorizaciónfuertesenSDN• DeteccióndeintrusiónbasadasenSDN• NextGenerationIoT
• Integrandoproductos,solucionesdeproveedoresindustriales,empresas…• Telcos,proveedoresdesoluciones
• Unejemplo• unasolucióndeanálisis(MachineLearning)yalmacenamientodevariablesrelevantesdelprocesodetorneadoenunabasededatos->NS• Desplieguedesensoresygateway(comercial)• Primerpreanálisislocal:VMenCFAA(opensource,VM)• Análisisprofundo:VMenESIdeBilbao(Investigación)• Almacenamiento;VMyrecursosdealmacenamiento(servicioscorporativosenLeioa).
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EduardoJacob-JTRedIRIS2018–8-10deMayode2018-Salamanca
Muchas gracias
[email protected] of this work is supported by the EC through the Horizon 2020 Research and Innovation Programme (GN4) under Grant 691567, and by Spanish Ministry of Economy, Industry and Competitiveness through the State Secretariat for Research, Development and Innovation under the “Adaptive Management of 5G Services to Support Critical Events in Cities (5G-City) project TEC2016-76795-C6-5-R