4 DLC-VIT4IP Distribution Line Carrier von der Niederspannung bis … · 2011. 4. 18. · Title:...
Transcript of 4 DLC-VIT4IP Distribution Line Carrier von der Niederspannung bis … · 2011. 4. 18. · Title:...
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
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
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
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
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.
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
...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.
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
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
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
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
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
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
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
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)
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
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
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
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
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
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
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
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
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
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
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
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
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
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
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
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
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
SystemlSystemlöösung iAdsung iAd
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
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)
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
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
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
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)
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
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
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
Weitere ProdukteWeitere Produkte
Access Point (AP)Access Point (AP)Datenkonzentrator (DC)Datenkonzentrator (DC)Coupling UnitsCoupling UnitsProtokollProtokoll--StacksStacksChipsChips
Tablet PC Tablet PC InfoInfo--DisplayDisplay
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
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
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
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
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
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
Copyright © 2011. All Rights Reserved.
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
www.iadwww.iad--de.comde.comwww.dlcwww.dlc--vit4ip.orgvit4ip.org
Copyright © 2011. All Rights Reserved. 27
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