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UTC - INFORMATIVO

Boletim de notícias mensal para os membros da UTC.

Outubro, 2013   ★   Edição 4   ★   INFORMATIVO - UTC 2013

Seminário de Comercialização de Serviços

UTC AL participou do Seminário de Comercialização de Serviços realizado em Furnas Centrais Eletricas nos dias 17 e 18/09/2013, apresentando palestra VISÃO ESTRATÉGICA PARA DESENVOLVIMENTO DO NEGÓCIO DE TELECOMUNICAÇÕES EM FURNAS.


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Audiência Pública 007/2007 da ANEEL e
Consulta Pública 30/2013 da ANATEL

O Grupo de Trabalho da UTC AL elaborou contribuições para a Audiência Pública 007/2007 da ANEEL e Consulta Pública 30/2013 da ANATEL.
O presidente da associação participou da reunião presencial, no auditório da ANEEL em Brasilia no dia 11/09/2013.

Veja a apresentação completa aqui.

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ADVERTISEMENT - CISCO

Smart Grid: Um Tutorial sobre
Arquitetura e Padrões abertos para FAN

por Luis Filipe Silva - Engenheiro - Arquiteto de Soluções da Vertical de Energia da Cisco

Nesse tutorial vamos abordar, em uma série de capítulos, os assuntos
mais importantes sobre as soluções para Smart Grid FAN, tais como:

  • Capítulo 1.A importância da adoção de uma arquitetura escalável e baseada em padrões; (no informativo 1)
  • Capítulo 2. As soluções IP para FAN (Field Area Network);
  • Capítulo 3. Os protocolos IP regulamentados pelo IEEE/IETF/IPSO,etc. para FAN;
  • Capítulo 4. A camada de adaptação IPv6 para a FAN: 6LoWPAN;
  • Capítulo 5. O protocolo de roteamento da FAN que permite visibilidade IP até o ponto terminal (medidor): RPL;
  • Capítulo 6. A segurança da informação no ambiente padronizado IP
  • Capítulo 7. O gerenciamento de milhões de medidores e FANs de forma escalável e centralizada;

  • Capítulo 4.A camada de adaptação IPv6 para a FAN: 6LoWPAN

A princípio parece bastante intuitíva a escolha do protocolo IPv6 para padrão de identificação e comunicação de dispositivos na "Internet of Things" (uma solção "Smart Grid" AMI/DA é um exemplo de IoT), dada a sua escalabilidade e estabilidade comprovadas. Contudo, o IPv6 foi concebido para a internet do século 21 onde temos grandes bandas, "jumbo frames" e a capacidade do processamento e armazenamento dos dispositivos conectados não é problema...

Esse cenário é justamente o oposto daquele que temos em uma rede WPAN 802.15.4 onde operamos com frames de pequeno tamanho com baixas taxas de transferência e usamos dispositivos de baixo custo e poder de processamento.

Foi esse desafio que motivou o desenvolvimento da camada de adaptação 6LoWPAN, cujo objetivo é permitir a utilização do protocolo IPv6 em uma rede de comunicação sem fio (IEEE 802.15.4) para aplicações que demandam baixo throughput, rodando em dispositivos de baixo custo, baixa potência e pequeno recurso de memória (sensores, medidores, micro-controladores, etc...).

A figura abaixo descreve o modelo de referência da pilha de protocolo 6LoWPAN. Este adota o padrão IEEE 802.15.4 nas camadas MAC e PHY como suas camadas inferiores, enquanto escolhe o IPv6 em sua camada de rede.


Um nó terminal em em uma 6LoWPAN é chamado de "Reduced Function Device (RFD) quando este não tem capacidade de encaminhamento de pacotes em uma PAN IPv6 e "Full Function Device" (FFD) quando implementa esta capacidade. Quando um nó RFD quer enviar um pacote de dados para um dispositivo IPv6 fora da sua PAN, primeiro ele envia o pacote para um nó FFD. Os nós FFD formam a MESH 6LoWPAN e são responsáveis por encamnhar os pacotes até o Gateway da PAN. O Gateway é rsposável pela formação e manutenção da PAN atuando como um roteador entre esta e o domínio IPv6.

A figura abaixo situa os dispositivos dentro de uma 6LoWPAN


A Camada de Adaptação 6LoWPAN

A unidade de transmissão mínima para um pacote IPv6 é 1280 octetos, no entanto, o tamanho máximo do quadro MAC definido pelo padrão IEEE 802.15.4 é de 127 bytes, onde 25 bytes são o "overhead" do frame, o que deixa apenas 102 bytes de "payload" para o pacote da camada superior. A situação se torna pior se impusermos mais "overhead" a camada de enlace para o propósito de segurança, adicionando um cabeçalho de Segurança Auxiliar no quadro MAC, que no caso máximo deixa apenas 81 bytes para os pacotes IPv6.

Dessa maneira, um pacote IPv6 completo não se encaixa em um quadro IEEE 802.15.4.

Além disso, uma vez que o cabeçalho num pacote IPv6 é de 40 bytes, sobram apenas 41 bytes para as camadas superiores. Necessitamos ainda de 8 bytes de cabeçalho caso utilizemos UDP ou 20-bytes de cabecalho caso optemos por TCP na camada de transporte, portanto o pacote IPv6 deixa apenas alguns bytes de espaço para o uso de dados do aplicativo, tornando essa situação impraticável.

Portanto, a fim de implementar serviço de comunicação adequado entre a camada MAC e a camada de rede IPv6 o grupo de trabalho 6LoWPAN do IEEE sugeriu a adição de uma camada de adaptação entre estas com o objetivo de equacionar os problemas referentes a compressão de cabeçalho, fragmentação de quadros e encaminhamento em camada dois.

Formatos de Cabeçalho de Encapsulamento

Análogo as extensões de cabeçalho definidas para IPv6, 6LoWPAN expressa cada uma de suas funcionalidades em um sub-header "auto-suficiente": Endereçamento na MESH, fragmentação e compressão do cabeçalho.

A funcionalidade de endereçamento na MESH permite encaminhamento na camada dois e a de fragmentação dá suporte a exigência de MTU mínima do IPv6 (1280 bytes). A camada 6LoWPAN identifica todos os formatos de cabeçalho, utilizando um campo de "tipo" de cabeçalho colocado no início de cada frame.

A pilha de cabeçalho é simples de analisar e permite a "omissão" de cabeçalhos quando desnecessários. O cabeçalho de fragmentação é omitido para pequenos datagramas, indicando que uma única estrutura carrega todos os dados. Do mesmo modo, o cabeçalho de malha é omitido quando quadros 6LoWPAN são entregues a um hop de rádio vizinho, de modo que os endereços de origem e de destino são idênticos aos do cabeçalho de camada de enlace.

A figura abaixo mostra as pilhas de cabeçalho típicas:

Cabeçalho de Fragmentação

O cabeçalho de fragmento é utilizado quando a carga é muito grande para caber em um único frame IEEE 802.15.4. Este é análogo ao cabeçalho de fragmento IEEE 1394 e inclui três campos: tamanho do datagrama, "tag"do datagrama e "offset"do datagrama.

O campo tamanho do datagrama Identifica o tamanho total da carga não fragmentada e está incluído em cada fragmento para simplificar a alocação de buffer no receptor quando os fragmentos chegam fora de ordem. O campo "tag" do datagram identifica o conjunto de fragmentos que correspondem a uma dada carga e é usado para combinar-se os fragmentos da mesma carga. Por fim o "offset" do datagrama identifica o deslocamento do fragmento dentro da carga não fragmentada e está em unidades de blocos de 8 bytes.

O formato do cabeçalho de fragmento está representado na figura acima.

O tipo de cabeçalho é de apenas dois bits. O terceiro bit é usado para "comprimir" o "offset" de datagrama no primeiro fragmento, uma vez que é sempre zero. O cabeçalho de fragmento é de 4 bytes para o primeiro fragmento e 5 bytes para todos os fragmentos subseqüentes.

Cabeçalho de Endereço de Malha

O cabeçalho de endereçamento de malha é usado para encaminhar pacotes 6LoWPAN ao longo de vários saltos de rádio em camada dois. O cabeçalho de endereçamento malha inclui três campos: "Hop Limit", endereço de origem e endereço de destino.

O campo "Hop Limit" é análogo ao limite de hops IPv6 e limita o número de saltos para encaminhamento. Este campo é diminuído em cada nó de encaminhamento, e se diminuído a zero o quadro é descartado. Os endereços de origem e destino indicam os pontos terminais de um hop IP. Ambos são endereços de camada de enlaçe IEEE 802.15.4 e podem ter um formato curto ou prolongado.

O formato de endereçamento em malha L2 é mostrado na acima.

O tipo de cabeçalho é de apenas dois bits. O terceiro e quarto bits indicam o modo de endereçamento a ser usado para o endereço de origem e o de destino. Os seguintes bits carregam o limite de hops e os campos de endereçamento propriamente. O endereço de malha varia entre 5 e 17 bytes, dependendo dos modos de endereçamento em uso.

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A UTC América Latina participou do:
STRATEGIC ENERGY DIALOGUE BRAZIL
UNITED STATES WORKING GROUP ON TRANSMISSION AND DISTRIBUTION TECHNOLOGIES

A convite do Ministério de Minas e Energia e do Department of Energy/Department of Commerce de USA, a UTC América Latina participou do STRATEGIC ENERGY DIALOGUE BRAZIL – UNITED STATES WORKING GROUP ON TRANSMISSION AND DISTRIBUTION TECHNOLOGIES.

O programa bilateral promoveu nos dias 19 e 20 de setembro de 2013 o BILATERAL SEMINAR LONG DISTANCE TRANSMISSION AND SMART GRIDS. Neste Seminário a UTC AL participou na Mesa Redonda:

Round Table 1 – Perspectives and Next Steps for Smart Grid Deployment
MME Marcos Franco Moreira
ANEEL Davi Rabelo Viana Leite
ABRADEE Nelson Leite
ELETROBRAS Jose Carlos Medeiros
DOE Dan Ton
PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABS Cary Bloyd
UTC Dymitr Wajsman

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A UTC foi escolhida pelo Department of Commerce
dos Estados Unidos para integrar o programa MDCP

A UTC foi escolhida pelo DoC dos Estados Unidos para integrar o programa MDCP – Market Developer Cooperator Program e terá a oportunidade de elaborar uma publicação intitulada "THE SMART GRID ADVISOR"que será dirigida às empresas elétricas brasileiras e empresas fornecedoras de tecnologia.

O Advisor informará sobre as experiências das empresas elétricas brasileiras e norte americanas na implantação de suas Smart Grids.

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Workshop sobre Tecnologias Wireless
para Empresas de energia elétrica

Foi realizado no dia 09/10/2013 o workshop sobre tecnologia wireless nas instalações da ELEKTRO em Campinas. A UTC AL pretende promover uma série de Webinars e Workshops sobre Redes de Telecomunicações de Missão Crítica. O programa pode ser visto a seguir.

Programa do Workshop do dia 09/10:

09:00 - 12:00h - CISCO (Apresentador: Filipe Silva)
Arquitetura WiFi Mesh Outdoor para áreas industriais
Arquitetura Ethernet / IEC 61850 para subestações

13:50 - 15:00h - SGM (Apresentador: Kazimierz J. Malchowski)
Comparando Tecnologias - P25 x TETRA x DMR

15:30 - 17:00h - WxBr (Apresentador: Eduardo Libardi)
Comparando Tecnologias - WiMAX x LTE

 

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Rápidas

Confirmada a realização da UTC América Latina Summit 2014 nos dias 2, 3 e 4 de abril de 2014 no Hotel Majestic em Florianópolis, SC, Brasil.
O Programa Preliminar está disponível no site www.utcamericalatina.org.

Mais um membro efetivo adere a UTC AL. Seja bem vinda SANEPAR.

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UTILITIES TELECOM COUNCIL | UTC América Latina
* The Voice of Critical Infrastructure Communications *
Telefone: +55 21 2147-0600 Fax: +55 21 3208-3663
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