aplicando sdn y nfv a industria 4 - rediris • ethernet industrial: (iec 62439-3:2016) • hsr...

Aplicando SDN y NFV a Industria 4.0

El caso del CFAA (Centro de Fabricación Avanzada Aeronáutica)

EduardoJacob,JasoneAstorga,JuanjoUnzilla,DavidGarcía,JosuAramberri,NorbertoLópezdelaLacalle

[email protected]

EduardoJacob-JTRedIRIS2018–8-10deMayode2018-Salamanca

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.


¿Digitalizar o Conectar?

• ¿Eslomismodigitalizarqueconectar?• Digitalización:

• Trasplantartecnologíasdelainformaciónalaindustria.• Aplicacionessobreequiposyaconectados.• Elpotencialdeinnovaciónestálimitado.

• Conectar:• Habladetrasplantartecnologíasdelacomunicaciónalaindustria.• Seposibilitainterconectarmundoshastaahoradesconectados.• Nuevasoportunidadesparainnovar.

• ConectareslaespecialidaddelaIngenieríadeTelecomunicación• Enparticular,laIngenieríaTelemática(laingenieríadeInternet)


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,


HSR (High-availability Seamless Redundancy)


PRP (Parallel Redundancy Protocol)


IEC 61850


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!!!


TheCFAA,anewcollaborativespace

Collaborationisthekey,publicandprivate,universityandcompanies


The CFAA : working of MRL 5-6


The CFAA : members


Aeroengines: how are they? What do we need!



NEWCHALLENGUESFORMANUFACTURINGINAEROTURBINES ©CopyrigthCFAA&partners2018


Una infraestructura… • Paraacompañarlainnovaciónenlosaspectosrelacionadosconredes


NFV (y SDN): Implementación ETSI OSM


Desplegar experimentos

• UtilizandoNFV• DescriptoresdeServiciosdeRed(NetworkServices,NS)

• VNF+VL• SelanzanalMANO• Lanzalascomponentes

• AlVIM(OpenStack,OpenVIM)

• UtilizandoSDN• SeconectanlasVMsqueestánendistintos“ComputeNodes”odentrodelmismoaaltavelocidad…


• “Network Service Descriptor” y “Virtual Network Function

Descriptor”:

JornadasTécnicasdeRedIRIS2017

Descripción de Servicios



Descriptor”:


• Representación yaml.

• Ejemplos de la Wiki de OSM*

*https://osm.etsi.org/wikipub/index.php/Reference_VNF_and_NS_Descriptors_(Release_THREE)




Descriptor”:




Limitaciones para inter-datacenter

• Losenlacestienenqueestarprovisionadosporadelantado…• Anchodebandapredefinido• Reservapermanenteomanual

• Solución• UnWideAreaManager(WIM)• UnInfrastructureManagerdedicadoalaconectividadentredatacenters.

• PropuestaDynPAC• DynamicPathComputationFramework(ResultadosdeunaOpenCalldeGN3+,refinadoenGN4P1yGN4P2)


DynPAC

FlowRelocationNewserviceDisacceptedonlyafterServicesBandCarerelocated.


Programabilidad de DynPaC

time


DynPAC como WIM

MANO (OSM)

DynPAC


EHU-OEF (2011-2018)

Enpartefinanciadapor


Una nueva plataforma Smart Networks for Industry• Ideaconceptual


Smart Networks for Industry (SN4I) (2018-)

• Eldesplieguedered• 14switchesbasadosenSDN(10y40Gbs)• Másde20servidoresparacómputo(másde250cores,másde1TbdeRAM)

ControladordeDynPAC


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).

https://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2014.10.016






https://doi.org/10.1109/LCOMM.2015.2504442








https://doi.org/10.5296/npa.v8i1.8730





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).


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

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