Titulo Estágio
Orquestração de serviços de SmartGrid em cenários 5G
Áreas de especialidade
Comunicações, Serviços e Infraestruturas
Sistemas Inteligentes
Local do Estágio
DEI
Enquadramento
A distribuição de infraestruturas de Cloud na rede de acesso, que é referido na indústria como Edge ou Fog Computing¸ traz vários desafios ao nível da gestão operacional nas vertentes de capacidade e de localização. A capacidade das infraestruturas na periferia da rede tem recursos computacionais mais limitados, mas que por estarem mais perto dos utilizadores podem executar determinadas funções no sentido de reduzir a latência dos serviços.
As redes móveis estão a transitar para um novo paradigma Cloud-native, impulsionado por diversos fatores como a crescente concorrência no setor das Telecomunicações e por entidades Over the Top (OTT), ou a procura de maior eficiência na operação das redes na agilidade associada ao lançamento de novas ofertas comerciais [1]. Através de princípios de virtualização e “softwarização” provenientes de avanços como a Virtualização das Funções de Redes (NFV) e Redes Definidas por Software (SDN), os Operadores ambicionam compor sua plataforma de serviços a partir de hardware não-especializado e a partilha dos seus recursos (de rede, computação e armazenamento) para o suporte simultâneo de múltiplos tenants e serviços com os mais diversos requisitos. Neste contexto existe são necessários mecanismos inteligentes de orquestração de serviços.
É necessária uma distribuição massiva de dispositivos (mMTC) de monitorização dos pontos de distribuição e fornecimento de energia, de forma a fornecer ao DSO uma abrangência significativa e, ao mesmo tempo granular, de controlo da rede energética. Por outro lado, a comunicação de sistemas críticos como as Smart Grids exige também a fiabilidade na entrega dos dados e baixas latências (urLLC), particularmente em pontos de distribuição de modo a permitir uma actuação eficiente no decorrer de situações anómalas.
Neste estágio o estudante terá a possibilidade de trabalhar em duas áreas em rápida evolução, redes 5G e redes elétricas inteligentes, integrando uma equipa multidisciplinar com vários elementos da Universidade de Coimbra e de empresas privadas.
[1] “The evolution to Cloud-Native NFV - Early adoption brings benefits with a flexible approach,” Analysis Mason, Technical Report, 2017.
Objetivo
Os objetivos do estágio são:
Obj. 1 - Desenhar modelos de otimização para orquestração de serviços em redes 5G. Este objetivo compreende:
i) a identificação de requisitos de serviços associados a infraestruturas críticas (de distribuição de energia);
ii) identificação de mecanismos de orquestração para redes 5G e para serviços de baixa latência e elevada resiliência;
iii) identificação de mecanismos de monitorização de serviços para redes 5G;
iii) a definição de modelos de otimização simples e sua validação via simulação via simulação, ou em cenários simples (Kubernetes, OpenStack).
Obj. 2 – Implementar modelos de otimização de recursos em cenários 5G e com serviços relacionados com SmartGrids. Esta implementação será feita recorrendo a plataformas de orquestração no edge (Kubernetes, Kubeedge) e no core da rede (OpenStack).
Obj. 3 - Avaliar a performance dos serviços em redes 5G com infraestruturas dedicadas e partilhadas.
Obj. 4 – Documentação dos resultados para efeitos de dissertação e para publicação científica.
Plano de Trabalhos - Semestre 1
As tarefas do primeiro semestre são:
T1.1 – Análise do estado da arte relativamente a mecanismos de orquestração de recursos em 5G (aspetos de fairness, performance, resiliência).
T1.2 – Análise do estado da arte relativamente a serviços de SmartGrid com elevados requisitos de fiabilidade e de reduzida latência.
T1.3 – Análise de mecanismos de monitorização para serviços.
T1.4 – Desenho preliminar de mecanismos de orquestração para cenários simples.
T1.5 – Realização de estudos de validação em cenários de 5G simples. O objetivo desta tarefa prende-se com o conhecimento da(s) plataforma(s) de gestão de infraestrutura a usar (Kubernetes, OpenStack).
T1.6 – Escrita do relatório intermédio.
Plano de Trabalhos - Semestre 2
As tarefas do segundo semestre são:
T2.1 – Implementação dos mecanismos de orquestração.
T2.2 – Avaliação dos mecanismos de orquestração tendo em conta cenários com complexidade variável e com serviços de SmartGrid.
T.2.3 – Elaboração da documentação para efeitos de dissertação e de publicação científica.
Condições
O aluno terá acesso a recursos computacionais. A avaliação através de simulação poderá ser feita recorrendo a recursos computacionais disponíveis no departamento.
O aluno será integrado na equipa de investigação do projeto Smart5Grid.
Observações
As atividades propostas nesta dissertação enquadram-se no projeto Smart5Grid.
Este estágio será orientado pelo docente Vasco Pereira (vasco@dei.uc.pt) e pelo docente Bruno Sousa (bmsousa@dei.uc.pt)
Porque é que este estágio é interessante?
- Participação num projeto nacional;
- Possibilidade de contribuir para uma Internet mais ubíqua;
- Possibilidade de contribuir em cenários de elevado interesse comercial, por parte de empresas nas áreas setor energético.
Orientador
Bruno Sousa
bmsousa@dei.uc.pt 📩