Resilient communications in smart grids

Tese de mestrado, Segurança Informática, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2018As redes elétricas, algumas já centenárias, foram concebidas para uma realidade bastante diferente da actual. O facto de terem sido desenhadas para transportar e distribuir a energia de forma unidirecional, torna a infraestrutura rígida, causando problemas em termos de escalabilidade e dificulta a sua evolução. Conhecidas questões ambientais têm levado a que a geração de energia baseada em combustíveis fosseis seja substituída pela geração através de fontes de energia renováveis. Esta situação motivou a criação de incentivos ao investimento nas fontes de energia renováveis, o que levou a que cada vez mais consumidores apostem na microgeração. Estas alterações causaram uma mudança na forma como é feita a produção e distribuição de energia elétrica, com uma aposta crescente na interligação entre as várias fontes ao longo da infraestrutura, tornando a gestão destas redes uma tarefa extremamente complexa. Com o crescimento significativo de consumidores que também podem ser produtores, torna-se essencial uma coordenação cuidada na injeção de energia na rede. Este facto, aliado à crescente utilização de energia elétrica, faz com que a manutenção da estabilidade da rede seja um enorme desafio. As redes inteligentes, ou smart grids, propõem resolver muitos dos problemas que surgiram com esta alteração do paradigma de consumo/produção de energia elétrica. Os componentes da rede passam a comunicar uns com os outros, tornando a rede eléctrica bidirecional, facilitando assim a sua manutenção e gestão. A possibilidade de constante troca de informação entre todos os componentes que constituem a smart grid permite uma reação imediata relativamente às ações dos produtores e consumidores de energia elétrica. No entanto, com esta alteração de paradigma surgiram também muitos desafios. Nomeadamente, a necessidade de comunicação entre os equipamentos existentes nas smart grids leva a que as redes de comunicação tenham de cobrir grandes áreas. Essa complexidade aumenta quando a gestão necessita de ser feita ao nível de cada equipamento e não de forma global. Isto ´e devido ao facto de nas redes de comunicação tradicionais, o plano de controlo e o de dados estarem no mesmo equipamento, o que leva a que o seu controlo seja difícil e propício a erros. Este controlo descentralizado dificulta também a reorganização da rede quando ocorrem faltas pelo facto de não existir um dispositivo que tenha o conhecimento completo da rede. A adaptação rápida a faltas de forma a tornar a comunicação resiliente tem grande importância em redes sensíveis a latência como é o caso da smart grid, pelo que mecanismos eficientes de tolerância a faltas devem ser implementados. As redes definidas por software, ou Software Defined Networks (SDN), surgem como uma potencial solução para estes problemas. Através da separação entre o plano de controlo e o plano de dados, permite a centralização lógica do controlo da rede no controlador. Para tal, é necessário adicionar uma camada de comunicação entre o controlador e os dispositivos de rede, através de um protocolo como o Openflow. Esta separação reduz a complexidade da gestão da rede e a centralização lógica torna possível programar a rede de forma global, de modo a aplicar as políticas pretendidas. Estes fatores tornam a SDN uma soluçãoo interessante para utilizar em smart grids. Esta tese investiga formas de tornar a rede de comunicações empregue numa smart grid resiliente a faltas. Pelas vantagens mencionadas anteriormente, é usada uma solução baseada em SDN, sendo propostos dois módulos essenciais. O primeiro tem como objectivo a monitorização segura da rede, permitindo obter em tempo real métricas como largura de banda, latência e taxa de erro. O segundo módulo trata do roteamento e engenharia de tráfego, utilizando a informação fornecida pelo módulo de monitorização de forma a que os componentes da smart grid comuniquem entre si, garantindo que os requisitos das aplicações são cumpridos. Dada a criticidade da rede elétrica e a importância das comunicações na smart grid, os mecanismos desenvolvidos toleram faltas, quer de tipo malicioso, quer de tipo acidental.The evolution on how electricity is produced and consumed has made the management of power grids an extremely complex task. Today’s centenary power grids were not designed to fit a new reality where consumers can also be producers, or the impressive increase in consumption caused by more sophisticated and powerful appliances. Smart Grids have been prepared as a solution to cope with this problem, by supporting more sophisticated communications among all the components, allowing the grid to react quickly to changes in both consumption or production of energy. On the other hand, resorting to information and communication technologies (ICT) brings some challenges, namely, managing network devices at this scale and assuring that the strict communication requirements are fulfilled is a dauting task. Software Defined Networks (SDN) can address some of these problems by separating the control and data planes, and logically centralizing network control in a controller. The centralised control has the ability to observe the current state of the network from a vantage point, and programatically react based on that view, making the management task substantially easier. In this thesis we provide a solution for a resilient communications network for Smart Grids based on SDN. As Smart Grids are very sensitive to network issues, such as latency and packet loss, it is important to detect and react to any fault in a timely manner. To achieve this we propose and develop two core modules, a network monitor and a routing and traffic engineering module. The first is a solution for monitoring with the goal to obtain a global view of the current state of the network. The solution is secure, allowing malicious attempts to subvert this module to be detected in a timely manner. This information is then used by the second module to make routing decisions. The routing and traffic engineering module ensures that the communications among the smart grid components are possible and fulfils the strict requirements of the Smart Grid

Post-intervention Status in Patients With Refractory Myasthenia Gravis Treated With Eculizumab During REGAIN and Its Open-Label Extension

OBJECTIVE: To evaluate whether eculizumab helps patients with anti-acetylcholine receptor-positive (AChR+) refractory generalized myasthenia gravis (gMG) achieve the Myasthenia Gravis Foundation of America (MGFA) post-intervention status of minimal manifestations (MM), we assessed patients' status throughout REGAIN (Safety and Efficacy of Eculizumab in AChR+ Refractory Generalized Myasthenia Gravis) and its open-label extension. METHODS: Patients who completed the REGAIN randomized controlled trial and continued into the open-label extension were included in this tertiary endpoint analysis. Patients were assessed for the MGFA post-intervention status of improved, unchanged, worse, MM, and pharmacologic remission at defined time points during REGAIN and through week 130 of the open-label study. RESULTS: A total of 117 patients completed REGAIN and continued into the open-label study (eculizumab/eculizumab: 56; placebo/eculizumab: 61). At week 26 of REGAIN, more eculizumab-treated patients than placebo-treated patients achieved a status of improved (60.7% vs 41.7%) or MM (25.0% vs 13.3%; common OR: 2.3; 95% CI: 1.1-4.5). After 130 weeks of eculizumab treatment, 88.0% of patients achieved improved status and 57.3% of patients achieved MM status. The safety profile of eculizumab was consistent with its known profile and no new safety signals were detected. CONCLUSION: Eculizumab led to rapid and sustained achievement of MM in patients with AChR+ refractory gMG. These findings support the use of eculizumab in this previously difficult-to-treat patient population. CLINICALTRIALSGOV IDENTIFIER: REGAIN, NCT01997229; REGAIN open-label extension, NCT02301624. CLASSIFICATION OF EVIDENCE: This study provides Class II evidence that, after 26 weeks of eculizumab treatment, 25.0% of adults with AChR+ refractory gMG achieved MM, compared with 13.3% who received placebo

Minimal Symptom Expression' in Patients With Acetylcholine Receptor Antibody-Positive Refractory Generalized Myasthenia Gravis Treated With Eculizumab

The efficacy and tolerability of eculizumab were assessed in REGAIN, a 26-week, phase 3, randomized, double-blind, placebo-controlled study in anti-acetylcholine receptor antibody-positive (AChR+) refractory generalized myasthenia gravis (gMG), and its open-label extension

Search for dark matter produced in association with bottom or top quarks in √s = 13 TeV pp collisions with the ATLAS detector

A search for weakly interacting massive particle dark matter produced in association with bottom or top quarks is presented. Final states containing third-generation quarks and miss- ing transverse momentum are considered. The analysis uses 36.1 fb−1 of proton–proton collision data recorded by the ATLAS experiment at √s = 13 TeV in 2015 and 2016. No significant excess of events above the estimated backgrounds is observed. The results are in- terpreted in the framework of simplified models of spin-0 dark-matter mediators. For colour- neutral spin-0 mediators produced in association with top quarks and decaying into a pair of dark-matter particles, mediator masses below 50 GeV are excluded assuming a dark-matter candidate mass of 1 GeV and unitary couplings. For scalar and pseudoscalar mediators produced in association with bottom quarks, the search sets limits on the production cross- section of 300 times the predicted rate for mediators with masses between 10 and 50 GeV and assuming a dark-matter mass of 1 GeV and unitary coupling. Constraints on colour- charged scalar simplified models are also presented. Assuming a dark-matter particle mass of 35 GeV, mediator particles with mass below 1.1 TeV are excluded for couplings yielding a dark-matter relic density consistent with measurements