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Aplicações de Redes Ethernet MPLSEvolução das Redes deComunicação em Utilities

Rafael Moreira, Agosto de 2015 – Evento Automation & Power World Brasil


Evolução das redes de Comunicação em UtilitiesAgenda

§ 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 ABBExcelência em Soluções para Redes de Comunicação


Lider Mundial em Redes deComunicação para Utilities

PresençaMundial

Soluções Específicaspara Utilities

Soluções Visando oFuturo

Redes de Comunicação ABBSistemas de Comunicação em Utilities


Ferrovias

Redes ÓpticasSistemas de RádioSoluções de Voz

Transmissão

Redes ÓpticasOPLAT (PLC)TeleproteçãoSistemas de RádioSoluções de VozComunicação naPlanta

Smart GridsSoluções decomunicação derede híbridas eintegradaspermitindo novasaplicações em rede

Geração eIndustrias

Video SegurançaControle de AccessoComunicação naPlantaOil & Gas

Redes ÓpticasComunicação na Planta

Distribuição

VHF/UHF SCADARedes WIFI MeshSatelite e CelularRedes ÓpticasSwitches Ethernet

§ Soluções completas para suportar todos os meios§ Produtos baseados em padrões e alta tecnologia§ Permitindo infraestruturas de comunicações integradas e híbridas para diferentes necessidades


Migração para Redes de Comutação de PacotesO que mudou em telecomunicações?

§ Tradicionalmente as “wide area networks” (WAN) foram baseadasem 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 sobdemanda, LTE).

§ Custos estáveis em redes legadas (SONET/SDH) vs custosdecrescente em Ethernet.

§ Consolidação de infraestrutura de rede comum otimizadapara redes de transporte.

§ Uso de rede de comutação de pacotes em segmentos detelecomunicação pública (Ethernet/IP-MPLS).

Fabricantes de Telecom promovendo IP/MPLS em Utilities.


Migração para Redes de Comutação de PacotesOverview IP/MPLS

IP/MPLS tem sido uma tecnologia comprovadapara 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 :

• Labels são comutados baseados empontos de salto.

• LER: Label Edge Router• LSR: Label SwitchingRouter• LSP: Label Switched Path.• FEC: Forwarding Equivalence Class.• LFIB: Label Forwarding Information Base.

Label: Label ID.

EXP: Class of Service,priorization

S: Label Stack

TTL: Time to Live

Migração para Redes de Comutação de PacotesCaracterísticas de Redes de Transporte

§ Orientado a Conexão

§ Multiserviço

§ Preditividade dos Canais de Comunicação

§ Alta Disponibilidade

§ Funções de OAM


Migração para Redes de Comutação de PacotesMPLS em Transporte


MPLS-TP

SDH

IP/MPLS

CTP

Menor CAPEX Menor OPEX

Custo Totalde Propriedade

Motivações:

§ Redes de transporteatualmente baseadas emSDH/SONET.

§ SDH/SONET sãotecnologias orientadas aconexão.

§ Alta Disponibilidade dasRedes de Transporte.

§ Ineficiência para grandevolume de transmissão depacotes em TDM.

§ Extender o IP/MPLS paratransporte de pacotes!

MPLS – TP

Transport Profile!

MPLS-TPIP/MPLS

Transporte como OAM

Transporte como em Operações

Resiliência

› In-band OAM.› Monitoramento de Performance.› Notificações de Alarmes e Faultas.

› Proteção Sub 50ms (como SDH)› Proteção Linear› 1+1,1:1, 1:N› Proteção em Anel

› Provisionamento Estatico.› Operação via NMS.

Data Plane

› MPLS Forwarding.› Bidirectional LSP´s.

Necessidades de Utilities para Redes de ComunicaçãoAplicações de Utilities


Aplicações SCADA: Telefonia Operacional:

Aplicações Operacionais: Teleproteção:

Exibe o estado atual da malha de energia.Controle remoto de subestações.

Canal de comunicação altamente confiável

Aplicações que garantem a transmissão das Utilities.CFTV.

Manutenção Remota.

Garante a comunicação de voz do centrode controle as plantas de energia em

condições críticas

Garantia do sistema elétrico.Implicações críticas em caso de mal

funcionamento.

Necessidades de Utilities para Redes de ComunicaçãoOverview sobre várias aplicações


Serviços Taxa de Dados Latencia aceitável [ms]Voz 2.4 – 100 kbit/s por canal < 100Tele-controle§SCADA§ ICCP

0.05 – 64 kbit/s2 Mbit/s – 100 Mbit/s

< 1000< 1000

Proteção de Distância§Blocking§Permissive§ Intertrip

< 64 kbit/s< 64 kbit/s< 64 kbit/s

< 4 - 8< 5 - 10< 8 - 16

Proteção Diferencial de Linha 1)

§EHV (Extreme High Voltage)§HV (High Voltage)§MV (Medium Voltage)

64 kbit/s – 2 Mbit/s64 kbit/s – 2 Mbit/s64 kbit/s – 2 Mbit/s

< 5< 10< 40

Video Monitoramento 256 kbit/s – 10 Mbit/s < 1000Outros dados operacionais 64 kbit/s – 100 Mbit/s < 1000

1) Proteção Diferencial de Linha é muito sensível a Jitter/ Wander e delay assimétrico

Necessidades de Utilities para Redes de ComunicaçãoProteção Diferencial


i1(t)

i2(t)

Idiff =0 No Trip

Idiff ≠0 Trip

Fundamentos:• 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.

Comunicação Bidirecional

Definição de Caminhos de Comunicação Fixos

Chaveamentos Muito Rápidos

Supervisão Constante do Link

Latência e Jitter Muito Baixo

WAN

Idiff (t) = |i1(t)-i2(t)|

Necessidades de Utilities para Redes de ComunicaçãoNecessidades 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

Variedade de Interfaces

Canais de Comunicação em Tempo Real

Alta Disponibilidade

Rede de Utilities

Longo Ciclo de Tempo de Vida

Garantia de Desempenho!

Tecnologias IP/MPLS e MPLS-TPConsiderações 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.

§ Vantagem do custo para utilities atualmente visto em soluções / equipamentos IP/MPLSpode não se concretizar devido:

§ Aumento significativo da complexidade e esforço na configuração e manutenção dosistema (maior OPEX).

§ Necessidade de equipe altamente especializada (custosa) para operação emanutenção da rede de comunicação.

OSPF

IS-IS

BGP

LDP

IP/MPLS

IP/MPLS não é a melhor tecnologia para utilities!

?



SDH

§ SDH provou sua capacidade para infraestrutura decomunicação 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 rápidotempo de chaveamento.

Perfeitamente Desenvolvido para Aplicações de Missão Crítica!

SDH



MPLS-TP

§ MPLS-TP é uma extensão do MPLS melhor ajustado para asnecessidades das redes de transporte, comparável ao que oSDH possibilita.

§ Reduz a complexidade da tecnologia.

§ Reforçado por funcionalidades que faltam em redes SDH.

§ Provisionamento estático suportado por default.

§ Funcionalidade OAM como no TDM permitindosupervisão fim a fim.

§ Tempo de chaveamento muito rápido em caso deproblemas na rede.

§ Comunicação e chaveamento de caminhos Bidirecional.

Tecnologia mais promissora para Redes de Operação em Utilities!


Portifólio ABB para Redes de ComunicaçãoFamilia FOX

FOX515H / HsMultiplexador de transporteprovendo interfaces até STM-64SDH.FOX660Multiplexador de transporte ópticohibrido provendo interfaces SDHaté STM-16 & GbE/ 10GbEinclusive MPLS-TP, OTN&WDM nomesmo equipamento.FOX615Multiplexador de acesso etransporte provendo capacidade atéSTM-16 (SDH) & 10GbE inclusiveMPLS-TP além de diversasinterfaces legadas.FOX505Multiplexador de acesso provendoacesso de serviços legados ecapacidade de tráfego até STM-1.

STM-16

STM-4

E3

E1

Traditional data ( < n x 64kbps)Teleprotection / Voice

xWDM

STM-64

STM-1

ETHERNET

SDH


Portifólio ABB para Redes de ComunicaçãoFamilia FOX

10 GbE

Traditional data/Voice

Teleprotection/E1

1 GbE

OTN x

WDM

FOX660Multiplexador de transporte ópticohibrido provendo interfaces SDHaté STM-16 & GbE/ 10GbEinclusive MPLS-TP, OTN&WDM nomesmo equipamento.

FOX615Multiplexador de acesso etransporte provendo capacidade atéSTM-16 (SDH) & 10GbE inclusiveMPLS-TP além de diversasinterfaces legadas.

FOX605Multiplexador de acesso de LAN /dados legados e transporte atéGbE em L2 e MPLS-TP

MPLS-TPSDH

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 específicasespecíficas 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.

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.

Legacy- 4x 64kbps- 4x E1 ports- 4x RS-232 / RS485 / V.11

Power Supply- redundant operation- hot swappable

Ethernet / MPLS-TP- 4x GE el.- 4x GE SFP (opt./ el. &

encryption enabled)

Sync / ToDHousekeeping

Considerações Finais


“Rede de Utilities se desenvolvemcom o tempo, aumentando o seutamanho e migrando para novas

tecnologias passo a passo”

“Proteção Diferencial ainda é umdesafio para as redes decomutação de pacotes”

“A ABB está constantementeanalizando novas tecnologias decomunicação para validar a suaaplicabilidade para as Utilities.”

“FOX615 atende as demandas para um produtode longo prazo enquanto permite as Utilitiesmigrarem seus sistemas quando se sentirem

seguros e com as aplicações prontas para isto.”

“ Longo ciclo de investimentosignifica que o acesso a interfaces

existentes precisam serconsiderados”

Soluções ABB comprometidas com UtilitiesQ&A


Muito Obrigado!

Rafael Moura MoreiraCommunication Networks

[email protected]

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