4 DLC-VIT4IP Distribution Line Carrier von der Niederspannung bis … · 2011. 4. 18. · Title: Microsoft PowerPoint - 4_DLC-VIT4IP_Distribution Line Carrier von der Niederspannung

EUEU--Projekt Projekt DLC+VIT4IPDLC+VIT4IP

Distribution Line Carrier Distribution Line Carrier from Low Voltage Networks from Low Voltage Networks

up to Primary Substationsup to Primary SubstationsHermann Hampel

Markus SebeckiAd GmbH

The research leading to these results has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) under grant agreement n° 247750

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INHALTINHALT

1.1. EinfEinfüührung DLC+VIT4IPhrung DLC+VIT4IP

2.2. Beitrag zur StandardisierungBeitrag zur Standardisierung

3.3. SystemlSystemlöösung und Simulationsung und Simulation

4.4. KonsortiumKonsortium

5.5. Umsetzung im iAdUmsetzung im iAd--SystemSystem


Smart Grids erfordern InternetSmart Grids erfordern Internet--äähnliches Netzhnliches Netz

Zentrale & verteilteIntelligenz

Echtzeit-Information und - einbeziehung des Endnutzers

Reforming

Gas

Electricity

Zentrale & verteilte Erzeugung

Multi-direktionale ‘Flüsse’

Nahtlose Integrationneuer Anwendungen

Intelligente Materialienund Leistungselektronik

Bi-direktionale Leistungs-und Informationsflüsse

Quelle: KEMA International B.V.


...und Smarte Komponenten...und Smarte Komponenten

Intelligente VerteilstationIntelligente Verteilstation

Aggregation Kundenbedarf/Aggregation Kundenbedarf/--belieferungbelieferung

Garantierte StromqualitGarantierte Stromqualitäätt

Informationsgateway zwischen Informationsgateway zwischen Kunden und VerteilnetzKunden und Verteilnetz

Kontrollgateway zwischen Kontrollgateway zwischen Kunden und VerteilnetzKunden und Verteilnetz

Quelle: KEMA International B.V.


DLC+VIT4IPDLC+VIT4IP

DLCDLC

–– DDistribution istribution LLine ine CCarrierarrierVIT4IPVIT4IP

–– VVerifikationerifikation und Entwicklung von Kanalmodellen, Physical und Entwicklung von Kanalmodellen, Physical Layern, TopologieLayern, Topologie-- und Netzwerkmodellenund Netzwerkmodellen

–– IIntegrationntegration von PLCvon PLC--Technologie und Energieanwendungen Technologie und Energieanwendungen mit effektivem Einsatz von IP(v6)mit effektivem Einsatz von IP(v6)

–– TTestest von PLCvon PLC--Technologien und Technologien und --Systemen in einer oder Systemen in einer oder mehreren Feldanlagen um zuverlmehreren Feldanlagen um zuverläässige Messergebnisse fssige Messergebnisse füür r ein Applikationsdesign zu erhaltenein Applikationsdesign zu erhalten

–– 44 (f(füür) r) IPIP Internet ProtocolInternet Protocol (v6) (v6) ÜÜbertragungbertragung


ProjektzieleProjektziele

Darstellung einer HighDarstellung einer High--Speed NarrowSpeed Narrow--Band Powerline Band Powerline Kommunikation Infrastruktur (Frequenzbereich 9 Kommunikation Infrastruktur (Frequenzbereich 9 –– 500 kHz)500 kHz)Effiziente PLCEffiziente PLC--Integration des InternetIntegration des Internet--Protokolls (IPv6, IPv4?)Protokolls (IPv6, IPv4?)Entwicklung SimulationsEntwicklung Simulations--Modelle mit Open Source ToolsModelle mit Open Source ToolsProofProof--ofof--concept (durch Feldtest der realen Anwendungen) concept (durch Feldtest der realen Anwendungen) ErmErmööglichen einer raschen industriellen Verwertung basierend auf glichen einer raschen industriellen Verwertung basierend auf den Ergebnissen aus DLC+VIT4IP den Ergebnissen aus DLC+VIT4IP KompatibilitKompatibilitäät und Koexistenz t und Koexistenz (andere Protokolle und Standards)(andere Protokolle und Standards)Beitrag zur globalen Standardisierung fBeitrag zur globalen Standardisierung füür Narrowr Narrow--Band HighBand High--Speed PLCSpeed PLC


INHALTINHALT







Beitrag zur StandardisierungBeitrag zur Standardisierung

Standardisierung fStandardisierung füür Highr High--Speed NarrowSpeed Narrow--Band PLC:Band PLC:–– Aktuell: in Europa nur Bereich 9 Aktuell: in Europa nur Bereich 9 –– 148,5 kHz (CENELEC 50065)148,5 kHz (CENELEC 50065)–– Ziel: Erweiterung in Europa auf internat. Bereich (9 Ziel: Erweiterung in Europa auf internat. Bereich (9 –– 500 kHz)500 kHz)

Beitrag zur Standardisierung durch DLC+VIT4IP: Beitrag zur Standardisierung durch DLC+VIT4IP: –– Bereitstellung fehlenden, wissenschaftlich profunden Inputs:Bereitstellung fehlenden, wissenschaftlich profunden Inputs:–– prprääzisere Kanalmodelle, Netzwerkplanungszisere Kanalmodelle, Netzwerkplanungs--Tools oder Vorgaben Tools oder Vorgaben

ffüür Nachweisprr Nachweisprüüfungenfungen–– Messergebnisse aus FeldtestsMessergebnisse aus Feldtests–– Vorbereitung von BeitrVorbereitung von Beiträägen und Vorschlgen und Vorschläägen fgen füür neue globale r neue globale

Standards fStandards füür Highr High--Speed NarrowSpeed Narrow--Band PLC (150 Band PLC (150 –– 500 kHz)500 kHz)–– Mitarbeit in Standardisierungsgruppen Mitarbeit in Standardisierungsgruppen

(IEEE P1901.2, ITU G.hnem)(IEEE P1901.2, ITU G.hnem)


Frequenzregulierung / Standards / EMV NarrowFrequenzregulierung / Standards / EMV Narrow--/Broadband/Broadband

USA

Japan

Asien

Hoch-spannungEuropa

Leitungs-geführteAusstrahlung

Ein Kommunikationsstandard, der verschiedene Ein Kommunikationsstandard, der verschiedene FrequenzbFrequenzbäänder unterstnder unterstüützttzt

Narrowband Broadband

Frequency in MHz1,8

50300 100 200 300 400 500

Nicht gemessen

50Frequency in kHz

PRIME, PLC G3, DLC-2000 ®®, usw.

IEEE P1901.2

FCC part 15 B

ARIB

IEC 61000-3-8

IEC 60495:1993

A B CD Nicht reguliert

EN55022 / CE Zertifizierung

ITU G.hnem

IEEE P1901 optional


INHALTINHALT







LLöösungsung

IPv6

Convergence Layer

Adaptation Layer

DLC Modem

CL-MSAP CL-CSAP CL-SSAP

AL-MSAP AL-SSAP

NL-MSAP NL-SSAP

Man

agem

ent P

lane

Con

text

Pla

ne

Sig

nalli

ngP

lane

M – Management, C – Context, S – Signalling, SAP – Service Access PointCL – Convergence Layer, AL – Adaptation Layer, NL – Network Layer


Aufgaben von Convergence / Adaptation LayerAufgaben von Convergence / Adaptation Layer

Convergence Layer (CL):Header / Payload Header / Payload CompressionCompressionIPv6IPv6--AdressierungAdressierungIPv6/IPv4IPv6/IPv4--KompatibilitKompatibilitäättCrossCross--Layer SecurityLayer SecurityCrossCross--Layer QoSLayer QoSFragmentierung / Fragmentierung / ReassemblierungReassemblierung

Adaptation Layer (AL):Bietet der API des CL Zugriff Bietet der API des CL Zugriff auf systemeigenen Network auf systemeigenen Network LayerLayerAbbildung der allgemeinen Abbildung der allgemeinen Funktionsaufrufe des CL auf Funktionsaufrufe des CL auf die verschiedenen Systemedie verschiedenen Systeme


Simulation (NS3)Simulation (NS3)

NS3Simulator

Real-Time Mode

Class NbPlcUsmh : public Channel

Preamble detection

FCH / Data reception

Universal Shared Medium Handler of iAd (libiad.a)Config

MACProtocol

NbPlc NetDevice

YITRAN SPLH

YITRAN MAC

YITRAN CONV

CSMA Channel

MACProtocol

NbPlc NetDevice

XXX SPLH

XXX MAC

XXX CONV

CSMA Channel

MACNbPlc NetDevice

DLC-2000®® SPLH

DLC-2000®® CONV

Protocol

CSMA Channel

DLC®® Application

Protocol

CSMA NetDevice

DLC

Nod

eN

ode

ETH

Pow

erlin

eM

ediu

m

DLC-2000®® N/TL

DLC®® Application

Protocol

CSMA NetDevice

DLC®® Application

Protocol

CSMA NetDevice

CSMA NetDevice CSMA NetDevice CSMA NetDevice

Tx start handler


INHALTINHALT







KonsortiumKonsortium

No Participant organisation name Short name

Country

1 KEMA International B.V. (Coordinator) KEMA The Nether-lands

2 Vlaaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek VITO

Belgium

3 Austrian Academy of Sciences OEAW Austria 4 Consortio per la Ricerca nell’Automatica

e nelle Telecommunicationi (UoR) CRAT Italy

5 Technische Universitaet Dresden TUD Germany6 Lancaster University UoL UK 7 HW Communications Ltd HWC UK 8 iAd Gesellschaft für Informatik,

Automatisierung und Datenverarbeitung iAd Germany

9 devolo AG devolo Germany 10 Yitran Communications LTD Yitran Israel 11 Vattenfall Europe Netzservice GmbH Vattenfall Germany 12 Israel Electric Corporation, Ltd. IEC Israel


INHALTINHALT







SystemlSystemlöösung iAdsung iAd


VorteileVorteile

DeDe--/Zentrales Software/Zentrales Software--Update fUpdate füür alle Komponenten r alle Komponenten üüber ber Netzwerkarchitektur und PLC (Access Point, MUC, ZNetzwerkarchitektur und PLC (Access Point, MUC, Zäähler, RTU, ...)hler, RTU, ...)EchtzeitfEchtzeitfäähigkeit mit integrierter Zeitsynchronisation higkeit mit integrierter Zeitsynchronisation üüber das Systember das SystemDeDe--/Zentrale Ferndiagnose (Monitoring)/Zentrale Ferndiagnose (Monitoring)


ProdukteProdukte

eHZ (Grundfunktionen)eHZ (Grundfunktionen)–– EDL21/40 ZEDL21/40 Zäählerhler–– SML, DLMSSML, DLMS–– OptionalOptional

–– max. 8 Tarifregister, Prmax. 8 Tarifregister, Prüüfziffer, fziffer, Tarifschaltung Tarifschaltung üüber interne Uhr, Batterieber interne Uhr, Batterie

–– MID Klasse A, 5/60AMID Klasse A, 5/60AVarianten: WirkverbrauchszVarianten: Wirkverbrauchszäähler, hler, LieferzLieferzäähler, Zweirichtungszhler, Zweirichtungszäählerhler

eHZeHZ--RFRF–– wMwM--Bus: SlaveBus: Slave--FunktionFunktion

eHZeHZ--DLCDLC--RF RF ≈≈ MUC MUC ½½–– wMwM--Bus: MasterBus: Master--FunktionFunktion–– MUCMUC--Funktion nach OMSFunktion nach OMS–– DatenDatenüübertragung via Powerlinebertragung via Powerline


ProdukteProdukteMUCMUC–– wMwM--Bus MasterBus Master--FunktionFunktion–– Kundenschnittstelle LAN, USBKundenschnittstelle LAN, USB–– DatenDatenüübertragung via Powerline / TCP/IPbertragung via Powerline / TCP/IP–– Funktion nach OMS und FNN Funktion nach OMS und FNN –– RelaisRelais--AusgangAusgang–– MM--Bus MasterBus Master--Funktion (max. 6 Slaves)Funktion (max. 6 Slaves)–– eHZeHZ--Schnittstelle nach FNN V1.0 (COM)Schnittstelle nach FNN V1.0 (COM)

MiniMini--RTURTU–– wMwM--Bus MasterBus Master--FunktionFunktion–– analog 4 Ausganalog 4 Ausgäänge / 8 Eingnge / 8 Eingäänge nge –– 8 Meldeeing8 Meldeeingäänge nge ≤≤ 72V72V–– 8 Befehlsausg8 Befehlsausgäänge nge ≤≤ 72V72V–– RS485, 2 x Ethernet, 2 x USBRS485, 2 x Ethernet, 2 x USB–– MM--Bus MasterBus Master--Funktion (bis zu 6 Slaves)Funktion (bis zu 6 Slaves)–– Dreiphasige PowerlineDreiphasige Powerline--Ankopplung Ankopplung

(kapazitiv, induktiv)(kapazitiv, induktiv)


ProdukteProdukte

TPTP--Modul (Three Phase Modul)Modul (Three Phase Modul)–– UARTUART--Interface Interface –– SynchronisationssignalSynchronisationssignal–– Ansteuerung fAnsteuerung füür Schaltausgangr Schaltausgang–– externe Stromversorgungexterne Stromversorgung–– Funktion: Access PointFunktion: Access Point–– Dreiphasige PowerlineDreiphasige Powerline--AnkopplungAnkopplung–– EthernetEthernet--Interface IPv6/IPv4Interface IPv6/IPv4

SPSP--Modul (Single Phase Modul)Modul (Single Phase Modul)–– UARTUART--Interface Interface –– externe Stromversorgungexterne Stromversorgung–– Funktion: NodeFunktion: Node–– einphasige Powerlineeinphasige Powerline--AnkopplungAnkopplung


Weitere ProdukteWeitere Produkte

Access Point (AP)Access Point (AP)Datenkonzentrator (DC)Datenkonzentrator (DC)Coupling UnitsCoupling UnitsProtokollProtokoll--StacksStacksChipsChips

Tablet PC Tablet PC InfoInfo--DisplayDisplay


Kryptographie Dienste fKryptographie Dienste füür End 2 End Sicherheit in PLC r End 2 End Sicherheit in PLC

Geheimhaltung: Daten werden an der Quelle Geheimhaltung: Daten werden an der Quelle verschlverschlüüsselt und am Ziel entschlsselt und am Ziel entschlüüsselt. Quelle und Ziel sselt. Quelle und Ziel kennen den gleichen Schlkennen den gleichen Schlüüssel.ssel.Authentifizierung: jede in die Kommunikation involvierte Authentifizierung: jede in die Kommunikation involvierte Komponente ist authentifiziert. Sichere Kommunikation Komponente ist authentifiziert. Sichere Kommunikation findet nur zwischen vertrauenswfindet nur zwischen vertrauenswüürdigen Partnern statt. rdigen Partnern statt. ÜÜbertragungsintegritbertragungsintegritäät: Daten sind gegen absichtliches t: Daten sind gegen absichtliches oder unabsichtliches Veroder unabsichtliches Veräändern durch oben genannte ndern durch oben genannte Dienste geschDienste geschüützt.tzt.SchlSchlüüsselssel--Management: SchlManagement: Schlüüssel werden sicher ssel werden sicher erzeugt, sicher ausgetauscht und sicher gespeicherterzeugt, sicher ausgetauscht und sicher gespeichert


SmartSmart--Grid PlanGrid Plan

ServiceCenter

DLCMV / LV

Kunden-PC

DLC-200 Access Point

Info-Modul VerbraucherInfo überTeletext

eHZ / EDL21

DLC-200 EnergyManagementmodul

Intranet

WAN/DSL/Internet/GPRS

Drahtlos/MobilZugriff

Firewall

Hostware

Middleware

Groundware


Technologieplattformen fTechnologieplattformen füür Chip, Hardware, Softwarer Chip, Hardware, Software

Syteme DLCSyteme DLC--20002000®® / DLC/ DLC--30003000®®

ffüür Smart ...r Smart ...–– Powerline KommunikationPowerline Kommunikation–– Lighting Lighting -- PLC LightPLC Light–– Grid (EEQ)Grid (EEQ)–– MeteringMetering–– ......

KryptoKrypto--TechnologieTechnologieIFC IFC –– Interference Cancellation fInterference Cancellation füür XDSLr XDSLEE--MobilityMobility


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www.iadwww.iad--de.comde.comwww.dlcwww.dlc--vit4ip.orgvit4ip.org

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Software Protocol StacksSoftware Protocol StacksVersionVersion CodeCode--Size Size -- LinuxLinux Embedded OSEmbedded OS AvailabilityAvailability

DLCDLC--20002000®® (SFN)(SFN) V1.xV1.x 500kB...1M500kB...1M 120 kB120 kB NowNow

DLCDLC--30003000®® (SFN)(SFN) V0.9V0.9 500kB...1M500kB...1M Q3/2011Q3/2011

PrimePrime Draft v1.3Draft v1.3 800K...1.3M800K...1.3M NowNow

PLC G3PLC G3 Draft (2010)Draft (2010) 800K...1.3M800K...1.3M NowNow

IEEE P1901.2IEEE P1901.2 Draft D0.02.3Draft D0.02.3 1.6M...2.6M1.6M...2.6M

ITU G.hnemITU G.hnem Draft (Feb 2011)Draft (Feb 2011)

FSK / SFSK / S--FSKFSK IEC61334 (2002)IEC61334 (2002)

Freq. HoppingFreq. Hopping

IEEE 802.15.4gIEEE 802.15.4g D2 (Oct. 2010)D2 (Oct. 2010)

Native OFDMNative OFDM

LonWorksLonWorks

Meters&MoreMeters&More

HomePlug GreenPHYHomePlug GreenPHY

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4 DLC-VIT4IP Distribution Line Carrier von der Niederspannung bis … · 2011. 4. 18. · Title: Microsoft PowerPoint - 4_DLC-VIT4IP_Distribution Line Carrier von der Niederspannung