Alicia Serrano Sánchez, Francisco Sánchez Molina, David Villa Alises, Felix Jesús Villanueva Molina y Juan Carlos López López

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Joaquín Palma Piñeiro
hace 8 años
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1 IceDDS: Servicio de propagación de eventos con aplicación en Smart Grids JCE 2013 Alicia Serrano Sánchez, Francisco Sánchez Molina, David Villa Alises, Felix Jesús Villanueva Molina y Juan Carlos López López

Sánchez, Francisco Sánchez Molina, David Villa

2 Contexto Smart Grids Redes de información utilizadas en la distribución de energía eléctrica Transmiten información de los comportamientos de los consumidores y de los suministradores en tiempo real Generan gran cantidad de información desde cientos de miles de dispositivos El tratamiento de esta información es crítico para el buen funcionamiento del sistema de distribución de energía eléctrica 22

tiempo real Generan gran cantidad de información desde cientos de miles de dispositivos El

3 Contexto Smart Grids 33

4 Contexto Smart Grids: sus nodos Los nodos de la red Smart Grid son muy variados Contador de la luz Central eléctrica CPD Por tamaño y finalidad, requieren de diferentes soluciones tecnológicas Cada nodo recoge información del entorno, la procesa, la envía o recibe, con requisitos específicos 44

requieren de diferentes soluciones tecnológicas Cada nodo recoge

5 Contexto Smart Grids: puntos críticos Escalabilidad Gran cantidad de nodos Gran cantidad de datos Congestión Heterogeneidad Tiempo real No abordar estos puntos críticos pueden llevar a una sobrecarga en la red eléctrica con una caída en cadena de las centrales de producción 55

abordar estos puntos críticos pueden llevar a una sobrecarga en la

6 Contexto Smart Grids: soluciones Las Smart Grids son sistemas distribuidos con ciertas características y requisitos La solución pasa por utilizar middleware de comunicación. Aportan: Independencia de arquitectura hardware Independencia de sistema operativo Independencia de lenguajes de programación Integración transparente de distintos componentes con diferente tecnología Transparencia en el transporte de información Los middleware de comunicación tradicionales (CORBA, Java RMI) no cubren todas las necesidades para este tipo de red 66

Aportan: Independencia de arquitectura hardware Independencia de sistema operativo Independencia de lenguajes de programación

7 Contexto DDS (Data Distribution Service) Estándar DDS específico para este tipo de redes: API Protocolo de interoperabilidad basado en el modelo publicador-suscriptor Centrado en los datos Aporta: Desacoplamiento Independencia de la plataforma Multiplicidad Tiempo real Fiabilidad Alto rendimiento Filtrado 77

publicador-suscriptor Centrado en los datos Aporta: Desacoplamiento

8 Contexto DDS Componentes básicos para la comunicación: Canales Publicadores/Suscriptores DataWriters/DataReaders 88

9 Contexto DDS: Escalabilidad DDS aporta escalabilidad en dos sentidos: El filtrado permite limitar el número de mensajes Sólo se transmite la información necesaria La federación de canales Permite repartir y optimizar el ancho de banda del canal de comunicaciones 99

se transmite la información necesaria La federación de canales

10 IceDDS Desarrollado con el middleware ZeroC Ice Basado en el servicio IceStorm Modelo publicador/suscriptor Publicador1 Publicador2... PublicadorN Canal Suscriptor1 Suscriptor2... SuscriptorN 10

11 IceDDS: Características Abstracción entre publicadores y suscriptores Independencia de la arquitectura Escalabilidad Filtrado avanzado en todos los componentes Filtrado por canal Filtrado por publicador Filtrado por suscriptor Federación de canales 11

Filtrado avanzado en todos los componentes Filtrado por canal

12 IceDDS vs DDS IceDDS mantiene una semántica de invocación de métodos, DDS está centrado en estructuras de datos En IceDDS se puede recuperar un dato mediante la invocación, en DDS no hay respuestas IceDDS permite obviar las diferencias de invocar a un objeto o al canal de comunicaciones, en DDS se desarrolla orientado únicamente al canal IceDDS utiliza referencias que pueden apuntar de forma indistinta a un objeto o a un canal, que se pueden cambiar sin necesidad de recompilar 12

de invocar a un objeto o al canal de comunicaciones, en DDS se desarrolla orientado únicamente al canal IceDDS utiliza

13 IceDDS: integración de hardware FPGA Dispositivos de electrónica programable con capacidad para implementar multitud de funciones lógicas, máquinas de estados, etc. Su desarrollo se realiza mediante herramientas CAD hardware con VHDL, Verilog, etc. Características: Bajo consumo Alto rendimiento Alta flexibilidad comparado con circuito ASIC Su desventaja es la complejidad del desarrollo Trabajos previos con integración de FPGAs e Ice permiten la integración automática en IceDDS, tanto como publicador como suscriptor Especialmente aptas para realizar agregación de información 13

Características: Bajo consumo Alto rendimiento Alta flexibilidad comparado con circuito ASIC Su desventaja es la complejidad del desarrollo

14 Filtrado Filtrado mediante cadenas textuales Ejemplos: x in range(3, 56) y in range(4,23) Operadores para filtros: >, <, ==, range, not Si se usan filtros, se ha de registrar en el canal la información que va a pasar por él 14

15 Filtrado en el canal App Productor i = 3 create( consumo, i>4 ) MANAGER x i > 46 publicador canal consumo Suscriptor Suscriptor 15

16 Filtrado en el canal Productor i = 8 MANAGER i=8 i > 4 publicador i=8 canal consumo Suscriptor Suscriptor 16

17 Filtrado en el publicador Productor i = 4 MANAGER Publicador filtrado y i < > 14 6 publicador x i > 96 canal consumo Suscriptor Suscriptor 17

18 Filtrado en el publicador Productor i = 8 MANAGER Publicador filtrado y i < > 14 6 publicador x i > 96 canal consumo Suscriptor Suscriptor 18

19 Filtrado en el publicador Productor i=12 MANAGER Publicador filtrado y i < > 14 6 i = 12 publicador i = 12 x i > 96 canal consumo Suscriptor Suscriptor 19

20 Federación de canales filtrados Productor x = 5 publicador MANAGER x = 5 publicador x > 6 canal 1 x = 5 canal 2 Suscriptor 2 Suscriptor 1 20

21 Federación de canales filtrados Productor x = 18 publicador MANAGER x = 18 publicador x > 6 canal 1 x = 18 x = 18 canal 2 Suscriptor 2 Suscriptor 1 21

22 Filtrado en el suscriptor Criterios de filtrado según las necesidades Suscripción delegada 22

23 Filtrado en el suscriptor Productor i = 8 MANAGER i = 8 i > 15 publicador x > 15 canal filtrado publicador canal consumo i = 8 Suscriptor filtrado Suscriptor 23

24 Filtrado en el suscriptor Productor i = 18 MANAGER i = 18 i > 15 publicador canal consumo i = 18 i = 18 publicador x > 15 canal filtrado Suscriptor filtrado Suscriptor 24

25 icedds manager channel Ejemplos Publicador = IceDDS() = icedds.getmanager( mangerip:port ) = manager.retrive ( sensorevents ) publisher = channel.getpublisher() msg = MeasureMsg ( Sensor1,0,0, Ampere ) while 1: msg.timestamp = system.gettime() msg.value = system.getcurrent() publisher.sendinfosensor(msg) sleep(2) struct MsgType { string name; int timestamp; int value; string unit; } interface sensor{ void sendinfosensor(msgtype msg); } 25

26 Ejemplos Suscriptor class ListenerI (Listener): def sendinfosensor (self, msg, current=none): print Recived data print Source, msg.source, Timestamp, msg.timestamp print \-Measure, msg.value, Unit, msg.unit icedds = IceDDS() manager = icedds.getmanager( mangerip:port ) server = ListenerI() subscriber = icedds.createsubscriber(server) channel = manager.getchannel ( sensorevents ) channel.subscribe(subscriber) icedds.run() 26

27 Ejemplos Suscriptor filtrado... print Source, msg.source, Timestamp, msg.timestamp print \-Measure, msg.value, Unit, msg.unit... channel = manager.getchannel ( sensorevents ) filter1 = source = 'Sensor1' filter2 = value > 300 channel.subscribewithfilters(subscriber,[filter1,filter2])... 27

28 Conclusiones Comunicación con semántica de invocación a objeto y modelo publicador / suscriptor Desarrollo de aplicaciones equivalente a sistemas distribuidos Componentes con interfaz de clase fácilmente reutilizable Escalabilidad Filtrado de canales Filtrado de publicadores Filtrado de suscriptores Federación de canales 28

29 Preguntas?

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