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

Eduardo.Jacob@ehu.eus

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.

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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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Muchas gracias

Eduardo.Jacob@ehu.eusPart 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