Palestra APW_Rafael Moreira

Rafael Moreira, Agosto de 2015 – Evento Automation & Power World Brasil
Aplicações de Redes Ethernet MPLS
Evolução das Redes de
Comunicação em Utilities
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Evolução das redes de Comunicação em Utilities
Agenda
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§
Redes de Comunicação ABB
§
Migração para Redes de Comutação de Pacotes
§
Necessidades de Utilities para Redes de Comunicação
§
Tecnologias IP/MPLS e MPLS-TP
§
Portifólio ABB para Redes de Comunicação
§
Soluções ABB comprometidas com Utilities
Redes de Comunicação ABB
Excelência em Soluções para Redes de Comunicação
Lider Mundial em Redes de
Comunicação para Utilities
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Presença
Mundial
Soluções Específicas
para Utilities
Soluções Visando o
Futuro
Redes de Comunicação ABB
Sistemas de Comunicação em Utilities
Geração e
Industrias
Video Segurança
Controle de Accesso
Comunicação na
Planta
Oil & Gas
Redes Ópticas
Comunicação na Planta
Smart Grids
Distribuição
VHF/UHF SCADA
Redes WIFI Mesh
Satelite e Celular
Redes Ópticas
Switches Ethernet
§
§
§
Transmissão
Ferrovias
Redes Ópticas
Sistemas de Rádio
Soluções de Voz
Redes Ópticas
OPLAT (PLC)
Teleproteção
Sistemas de Rádio
Soluções de Voz
Comunicação na
Planta
Soluções de
comunicação de
rede híbridas e
integradas
permitindo novas
aplicações em rede
Soluções completas para suportar todos os meios
Produtos baseados em padrões e alta tecnologia
Permitindo infraestruturas de comunicações integradas e híbridas para diferentes necessidades
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Migração para Redes de Comutação de Pacotes
O que mudou em telecomunicações?
§
Tradicionalmente as “wide area networks” (WAN) foram baseadas
em redes orientadas a circuitos (PDH/SDH).
§
Novas necessidades do mercado de telecomunicações públicas:
§
§
Mudanças das aplicações de voz para dados (ex. Tripleplay,
IPTV, Cloud Computing, Internet) .
§
Crescente demanda de largura de banda (ex. Video sob
demanda, LTE).
§
Custos estáveis em redes legadas (SONET/SDH) vs custos
decrescente em Ethernet.
§
Consolidação de infraestrutura de rede comum otimizada
para redes de transporte.
Uso de rede de comutação de pacotes em segmentos de
telecomunicação pública (Ethernet/IP-MPLS).
Fabricantes de Telecom promovendo IP/MPLS em Utilities.
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Migração para Redes de Comutação de Pacotes
Overview IP/MPLS
IP/MPLS tem sido uma tecnologia comprovada
para redes de provedores de serviço:
•
•
•
•
“MultiProtocol Label Switching” Layer 2,5 –
Client Agnostic.
Tecnologia Padronizada IETF – RFC 3031.
Control Plane & Data Plane.
Traffic Engineering.
IP Routing:
• Baseado em destino do IP
• Roteamento procurando e encaminhando
a informação em cada nó.
MPLS :
Label: Label ID.
EXP: Class of Service,
priorization
S: Label Stack
TTL: Time to Live
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• Labels são comutados baseados em
pontos de salto.
• LER: Label Edge Router
• LSR: Label SwitchingRouter
• LSP: Label Switched Path.
• FEC: Forwarding Equivalence Class.
• LFIB: Label Forwarding Information Base.
Migração para Redes de Comutação de Pacotes
Características de Redes de Transporte
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§
Orientado a Conexão
§
Multiserviço
§
Preditividade dos Canais de Comunicação
§
Alta Disponibilidade
§
Funções de OAM
Migração para Redes de Comutação de Pacotes
MPLS em Transporte
Transporte como OAM
Motivações:
§
§
IP/MPLS
MPLS-TP
Redes de transporte
atualmente baseadas em
SDH/SONET.
› In-band OAM.
› Monitoramento de Performance.
› Notificações de Alarmes e Faultas.
Transporte como em Operações
› Provisionamento Estatico.
› Operação via NMS.
SDH/SONET são
tecnologias orientadas a
conexão.
SDH
§
§
§
Resiliência
Alta Disponibilidade das
Redes de Transporte.
Ineficiência para grande
volume de transmissão de
pacotes em TDM.
MPLS-TP
Transport Profile!
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Proteção Sub 50ms (como SDH)
Proteção Linear
1+1,1:1, 1:N
Proteção em Anel
IP/MPLS
Extender o IP/MPLS para
transporte de pacotes!
MPLS – TP
›
›
›
›
Data Plane
Menor OPEX
Menor CAPEX
CTP
Custo Total
de Propriedade
› MPLS Forwarding.
› Bidirectional LSP´s.
Necessidades de Utilities para Redes de Comunicação
Aplicações de Utilities
Aplicações SCADA:
Telefonia Operacional:
Exibe o estado atual da malha de energia.
Controle remoto de subestações.
Canal de comunicação altamente confiável
Garante a comunicação de voz do centro
de controle as plantas de energia em
condições críticas
Aplicações Operacionais:
Teleproteção:
Aplicações que garantem a transmissão das Utilities.
CFTV.
Manutenção Remota.
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Garantia do sistema elétrico.
Implicações críticas em caso de mal
funcionamento.
Necessidades de Utilities para Redes de Comunicação
Overview sobre várias aplicações
Serviços
Taxa de Dados
Latencia aceitável [ms]
Voz
Tele-controle
2.4 – 100 kbit/s por canal
< 100
§ SCADA
0.05 – 64 kbit/s
< 1000
§ ICCP
2 Mbit/s – 100 Mbit/s
< 1000
§ Blocking
< 64 kbit/s
<4-8
§ Permissive
< 64 kbit/s
< 5 - 10
< 64 kbit/s
< 8 - 16
64 kbit/s – 2 Mbit/s
<5
64 kbit/s – 2 Mbit/s
< 10
64 kbit/s – 2 Mbit/s
256 kbit/s – 10 Mbit/s
64 kbit/s – 100 Mbit/s
< 40
< 1000
< 1000
Proteção de Distância
§ Intertrip
Proteção Diferencial de Linha
§ EHV
§ HV
(Extreme High Voltage)
(High Voltage)
§ MV
(Medium Voltage)
Video Monitoramento
Outros dados operacionais
1)
1) Proteção Diferencial de Linha é muito sensível a Jitter/ Wander e delay assimétrico
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Necessidades de Utilities para Redes de Comunicação
Proteção Diferencial
i2(t)
i1(t)
Fundamentos:
WAN
•
Baseado em comparação de valores medidos.
•
Diferenças significam existências de falhas.
•
Variações nos tempos de transmissão são como
uma falta para o relé.
•
A sensibilidade depende da precisão do tempo
(jitter) na comparação dos valores.
•
Jitter maior que o esperado podem ocasionar
em um trip indevido.
Idiff (t) = |i1(t)-i2(t)|
Comunicação Bidirecional
Idiff =0
No Trip
Idiff ≠0
Trip
Definição de Caminhos de Comunicação Fixos
Chaveamentos Muito Rápidos
Supervisão Constante do Link
Latência e Jitter Muito Baixo
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Necessidades de Utilities para Redes de Comunicação
Necessidades de Utilities
•
A Rede de Comunicação deve ajudar a alcançar uma distribuição e transmissão confiável de energia.
•
Ela precisa preencher todos os requesitos definidos pelas aplicações sem compromete-las.
Rede Multiserviço
Alta Disponibilidade
Variedade de Interfaces
Rede de Utilities
Canais de Comunicação em Tempo Real
Longo Ciclo de Tempo de Vida
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Garantia de Desempenho!
Tecnologias IP/MPLS e MPLS-TP
Considerações sobre as tecnologias
§
Problemas com aplicações que necessitam comunicação deterministicas.
§
Problemas com requisitos de simetria para aplicações de utilities.
§
Problemas com roteamento de canal pré-definido (fixo).
§
Falta de canal de supervisão e rápidos esquemas de proteção.
§
Muito complexo em termos de configuração e manutenção.
IS-IS
§
Vantagem do custo para utilities atualmente visto em soluções / equipamentos IP/MPLS
pode não se concretizar devido:
BGP
§
Aumento significativo da complexidade e esforço na configuração e manutenção do
sistema (maior OPEX).
§
Necessidade de equipe altamente especializada (custosa)
manutenção da rede de comunicação.
IP/MPLS
?
OSPF
LDP
IP/MPLS não é a melhor tecnologia para utilities!
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para operação e
Tecnologias IP/MPLS e MPLS-TP
Considerações sobre as tecnologias
SDH
§
SDH provou sua capacidade para infraestrutura de
comunicação confiável com alta disponibilidade.
§
Suporta comunicação em Tempo Real.
§
Canal de comunicação Previsível.
§
Tempos de atraso Simétricos.
§
Baixo jitter/ wander.
§
Sistema Síncrono.
§
Alta disponibilidade dos canais de dados.
§
Roteamento de canal redundante com rápido
tempo de chaveamento.
Perfeitamente Desenvolvido para Aplicações de Missão Crítica!
SDH
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Tecnologias IP/MPLS e MPLS-TP
Considerações sobre as tecnologias
§
MPLS-TP
MPLS-TP é uma extensão do MPLS melhor ajustado para as
necessidades das redes de transporte, comparável ao que o
SDH possibilita.
§
Reduz a complexidade da tecnologia.
§
Reforçado por funcionalidades que faltam em redes SDH.
§
Provisionamento estático suportado por default.
§
Funcionalidade OAM como no TDM permitindo
supervisão fim a fim.
§
Tempo de chaveamento muito rápido em caso de
problemas na rede.
§
Comunicação e chaveamento de caminhos Bidirecional.
Tecnologia mais promissora para Redes de Operação em Utilities!
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Portifólio ABB para Redes de Comunicação
Familia FOX
SDH
FOX515H / Hs
Multiplexador de transporte
provendo interfaces até STM-64
SDH.
STM-64
x
W
D
M
FOX660
Multiplexador de transporte óptico
hibrido provendo interfaces SDH
até STM-16 & GbE/ 10GbE
inclusive MPLS-TP, OTN&WDM no
mesmo equipamento.
STM-4
STM-1
FOX615
Multiplexador de acesso e
transporte provendo capacidade até
STM-16 (SDH) & 10GbE inclusive
MPLS-TP além de diversas
interfaces legadas.
STM-16
E3
E1
FOX505
Multiplexador de acesso provendo
acesso de serviços legados e
capacidade de tráfego até STM-1.
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Traditional data ( < n x 64kbps)
Teleprotection / Voice
E
T
H
E
R
N
E
T
Portifólio ABB para Redes de Comunicação
Familia FOX
MPLS-TP
SDH
FOX660
Multiplexador de transporte óptico
hibrido provendo interfaces SDH
até STM-16 & GbE/ 10GbE
inclusive MPLS-TP, OTN&WDM no
mesmo equipamento.
FOX615
Multiplexador de acesso e
transporte provendo capacidade até
STM-16 (SDH) & 10GbE inclusive
MPLS-TP além de diversas
interfaces legadas.
O
T
N
x
W
D
M
10 GbE
1 GbE
FOX605
Multiplexador de acesso de LAN /
dados legados e transporte até
GbE em L2 e MPLS-TP
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Traditional data/Voice
Teleprotection/E1
Soluções ABB comprometidas com Utilities
FOX615:
Plataforma Híbrida e modular com funcionalidades TDM e Ethernet.
Combina multiplexador de acesso e transporte.
STM1/4/16 & 10GbE.
Interfaces de acesso.
Total suporte a dados e voz legados assim como interfaces específicas
específicas para utilities (FXS, FXO, E&M, Serial, E1, Teleprotection).
Desing para o mundo de Utility:
Temperatura Extendida, Design Fanless.
Alto MTBF, Redundância.
Permite migração de TDM para PSN´s (MPLS-TP) na mesma plataforma.
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Soluções ABB comprometidas com Utilities
FOX605:
Plataforma Híbrida e com funcionalidades de dados legados TDM e Ethernet.
Combina multiplexador de acesso e transporte ethernet.
Interfaces de acesso ethernet e dados legados
Transmissão GbE L2 e MPLS-TP
Desing para o mundo de Utility:
Design Fanless.
Sincronismo 1588v2 / SyncE
Alto MTBF, Redundância
Permite migração de TDM para PSN´s (MPLS-TP) na mesma plataforma.
Housekeeping
Power Supply
- redundant operation
- hot swappable
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Sync / ToD
Ethernet / MPLS-TP
- 4x GE el.
- 4x GE SFP (opt./ el. &
encryption enabled)
Legacy
- 4x 64kbps
- 4x E1 ports
- 4x RS-232 / RS485 / V.11
Considerações Finais
“Rede de Utilities se desenvolvem
com o tempo, aumentando o seu
tamanho e migrando para novas
tecnologias passo a passo”
“Proteção Diferencial ainda é um
desafio para as redes de
comutação de pacotes”
“ Longo ciclo de investimento
significa que o acesso a interfaces
existentes precisam ser
considerados”
“A ABB está constantemente
analizando novas tecnologias de
comunicação para validar a sua
aplicabilidade para as Utilities.”
“FOX615 atende as demandas para um produto
de longo prazo enquanto permite as Utilities
migrarem seus sistemas quando se sentirem
seguros e com as aplicações prontas para isto.”
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Soluções ABB comprometidas com Utilities
Q&A
Muito Obrigado!
Rafael Moura Moreira
Communication Networks
[email protected]
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