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Title: SMARTFlow: sistema autoconfigurável para redes de telecomunicações IEC 61850 com arcabouço OpenFlow
Authors: Lopes, Yona
metadata.dc.contributor.advisor: Bastos, Carlos Alberto Malcher
metadata.dc.contributor.advisorco: Fernandes, Natalia Castro
metadata.dc.contributor.members: Martins, Joberto Sérgio Barbosa
Monteiro, José Augusto Suruagy
Carrano, Ricardo Campanha
Issue Date: 2013
Citation: LOPES, Yona. SMARTFlow: sistema autoconfigurável para redes de telecomunicações IEC 61850 com arcabouço OpenFlow. Niterói, 2013. 110 f. Dissertação (mestrado) Universidade Federal Fluminense, Departamento de Engenharia de Telecomunicações, 2013
Abstract: As redes elétricas inteligentes, também chamadas de Smart Grids, dependem de uma sólida base de comunicação. Apesar de normas como a IEC 61850 apresentarem soluções para alcançar a interoperabilidade, ainda existem problemas em aberto com relação à autoconfiguração e ao controle automatizado da rede de comunicação. Essa dissertação propõe uma solução eficiente de controle e gerenciamento autônomo de redes de comunicação para subestações baseadas na norma IEC 61850. A solução proposta, chamada de SMARTFlow, é baseada no uso de redes definidas por software para obter granularidade e flexibilidade no tratamento dos fluxos de dados. Com base nos arquivos de configuração do sistema elétrico de potência gerados de acordo com a norma IEC 61850, o SMARTFlow pró-ativamente define, calcula e configura os grupos multicast de camada 2, necessários para o encaminhamento de mensagens GOOSE, que são utilizadas para proteção da rede elétrica e, por essa razão, possuem rígidos requisitos de atraso. Além disso, o SMARTFlow define um novo modelo para as priorizações de tráfego, diferenciando os vários tipos de mensagens definidas na norma de acordo com os seus limiares para atraso, garantindo os requisitos mínimos de tempo na entrega das mensagens dentro das subestações. O SMARTFlow monitora a rede, definindo sob demanda a configuração de fluxos clienteservidor, além de reconfigurar pró-ativamente todas as entradas de fluxo em caso de falhas na rede. A proposta foi implementada e testada utilizando o emulador Mininet e um gerador de tráfego desenvolvido no SCAPY, e se mostrou mais eficiente que o gerenciamento padrão das redes de subestação. O SMARTFlow reduziu em até 20 vezes o atraso em redes controladas pelo OpenFlow em sua forma tradicional e em até 44% a carga total da rede quando comparada a switches típicos. A proposta também demonstrou vantagens quando comparada com outras soluções de multicast, como o GMRP (GARP Multicast Registration Protocol).
metadata.dc.description.abstractother: Smart grids depend on a solid foundation on communications. Although standards like IEC 61850 propose solutions to achieve interoperability, auto configuration and automatic control of the communication network are still an open problem. This dissertation proposes an efficient solution for autonomic management and control of communication networks for substations based on IEC 61850. The proposed solution, called SMARTFlow, uses Software Defined Network in order to achieve granularity and flexibility in the handling of data flows. Based on electric power system configuration files, according to IEC 61850, SMARTFlow proactively define, calculate and set Layer 2 multicast groups, which are necessary to forward GOOSE messages and are used to protect electric network and, therefore have strong delay requirements. Moreover, SMARTFlow defines a a new model for traffic prioritization, distinguishing several types of messages defined in accordance to standard delay thresholds and ensuring the minimum delay for messages delivery within substations. SMARTFlow monitors the network, defines on-demand configuration of client-server flows, as well as proactively reconfigures all entries flows in case of network failures. The proposal was implemented and tested using Mininet and a traffic generator developed with SCAPY, and was more efficient than the standard network management substation. Solution SMARTFlow decreased up to 20 times the delay in networks controlled by traditional OpenFlow and up to 44 % the overall network load compared with typical switches. The proposal also have shown advantages when compared with other multicast solutions, such as GMRP (GARP Multicast Registration Protocol)
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/10496
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