EU-Projekt DLC+VIT4IP Distribution Line Carrier from Low Voltage Networks up to Primary Substations Hermann Hampel Markus Sebeck iad 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
INHALT 1. Einführung DLC+VIT4IP 2. Beitrag zur Standardisierung 3. Systemlösung sung und Simulation 4. Konsortium 5. Umsetzung im iad-system
Smart Grids erfordern Internet-ähnliches Netz Multi-direktionale Flüsse Echtzeit-Information und - einbeziehung des Endnutzers Nahtlose Integration neuer Anwendungen Zentrale & verteilte Intelligenz Electricity Reforming Gas Intelligente Materialien und Leistungselektronik Zentrale & verteilte Erzeugung Bi-direktionale Leistungsund Informationsflüsse Quelle: KEMA International B.V.
...und Smarte Komponenten Intelligente Verteilstation Aggregation Kundenbedarf/- belieferung Garantierte Stromqualität Informationsgateway zwischen Kunden und Verteilnetz Kontrollgateway zwischen Kunden und Verteilnetz Quelle: KEMA International B.V.
DLC+VIT4IP DLC Distribution Line Carrier VIT4IP Verifikation und Entwicklung von Kanalmodellen, Physical Layern, Topologie- und Netzwerkmodellen Integration von PLC-Technologie und Energieanwendungen mit effektivem Einsatz von IP(v6) Test von PLC-Technologien und -Systemen in einer oder mehreren Feldanlagen um zuverlässige Messergebnisse für f ein Applikationsdesign zu erhalten 4 (für) r) IP Internet Protocol (v6) Übertragung
Projektziele Darstellung einer High-Speed Narrow-Band Powerline Kommunikation Infrastruktur (Frequenzbereich 9 500 khz) Effiziente PLC-Integration des Internet-Protokolls (IPv6, IPv4?) Entwicklung Simulations-Modelle mit Open Source Tools Proof-of of-concept (durch Feldtest der realen Anwendungen) Ermöglichen einer raschen industriellen Verwertung basierend auf den Ergebnissen aus DLC+VIT4IP Kompatibilität t und Koexistenz (andere Protokolle und Standards) Beitrag zur globalen Standardisierung für f r Narrow-Band High- Speed PLC
INHALT 1. Einführung DLC+VIT4IP 2. Beitrag zur Standardisierung 3. Systemlösung sung und Simulation 4. Konsortium 5. Umsetzung im iad-system
Beitrag zur Standardisierung Standardisierung für f r High-Speed Narrow-Band PLC: Aktuell: in Europa nur Bereich 9 148,5 khz (CENELEC 50065) Ziel: Erweiterung in Europa auf internat. Bereich (9 500 khz) Beitrag zur Standardisierung durch DLC+VIT4IP: Bereitstellung fehlenden, wissenschaftlich profunden Inputs: präzisere Kanalmodelle, Netzwerkplanungs-Tools oder Vorgaben für r Nachweisprüfungen Messergebnisse aus Feldtests Vorbereitung von Beiträgen und Vorschlägen für f r neue globale Standards für f r High-Speed Narrow-Band PLC (150 500 khz) Mitarbeit in Standardisierungsgruppen (IEEE P1901.2, ITU G.hnem)
Frequenzregulierung / Standards / EMV Narrow-/Broadband Narrowband IEEE P1901.2 ITU G.hnem FCC part 15 B PRIME, PLC G3, DLC-2000, usw. USA Broadband ARIB IEC 61000-3-8 Japan Asien Nicht gemessen 0 100 200 300 400 500 Frequency in khz IEC 60495:1993 A B CD Nicht reguliert EN55022 / CE Zertifizierung Europa Hochspannung Leitungsgeführte Ausstrahlung 1,8 IEEE P1901 Ein Kommunikationsstandard, der verschiedene Frequenzbänder nder unterstützt tzt 30 Frequency in MHz optional 50 50
INHALT 1. Einführung DLC+VIT4IP 2. Beitrag zur Standardisierung 3. Systemlösung sung und Simulation 4. Konsortium 5. Umsetzung im iad-system
Lösung Management Plane CL-MSAP IPv6 CL-CSAP CL-SSAP AL-MSAP Convergence Layer AL-SSAP Adaptation Layer Context Plane Signalling Plane NL-MSAP NL-SSAP DLC Modem M Management, C Context, S Signalling, SAP Service Access Point CL Convergence Layer, AL Adaptation Layer, NL Network Layer
Aufgaben von Convergence / Adaptation Layer Convergence Layer (CL): Header / Payload Compression IPv6-Adressierung IPv6/IPv4-Kompatibilit Kompatibilität Cross-Layer Security Cross-Layer QoS Fragmentierung / Reassemblierung Adaptation Layer (AL): Bietet der API des CL Zugriff auf systemeigenen Network Layer Abbildung der allgemeinen Funktionsaufrufe des CL auf die verschiedenen Systeme
DLCNode ETH Node DLC Application Protocol CSMA NetDevice CSMA Channel Protocol MAC NbPlc NetDevice DLC-2000 CONV DLC-2000 N/TL DLC-2000 SPLH DLC Application Protocol CSMA NetDevice CSMA Channel Protocol MAC NbPlc NetDevice XXX CONV XXX MAC XXX SPLH DLC Application Protocol CSMA NetDevice CSMA Channel CSMA NetDevice CSMA NetDevice CSMA NetDevice Protocol MAC NbPlc NetDevice YITRAN CONV YITRAN MAC YITRAN SPLH Simulation (NS3) NS3 Simulator Real- Time Mode Powerline Medium Tx start handler Preamble detection FCH / Data reception Universal Shared Medium Handler of iad (libiad.a) Class NbPlcUsmh : public Channel Config
INHALT 1. Einführung DLC+VIT4IP 2. Beitrag zur Standardisierung 3. Systemlösung sung und Simulation 4. Konsortium 5. Umsetzung im iad-system
Konsortium No Participant organisation name Short Country name 1 KEMA International B.V. (Coordinator) KEMA The Netherlands 2 Vlaaamse Instelling voor Technologisch Belgium Onderzoek VITO 3 Austrian Academy of Sciences OEAW Austria 4 Consortio per la Ricerca nell Automatica Italy e nelle Telecommunicationi (UoR) CRAT 5 Technische Universitaet Dresden TUD Germany 6 Lancaster University UoL UK 7 HW Communications Ltd HWC UK 8 iad Gesellschaft für Informatik, Germany Automatisierung und Datenverarbeitung iad 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
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Systemlösung sung iad
Vorteile De-/Zentrales Software-Update für f r alle Komponenten über Netzwerkarchitektur und PLC (Access Point, MUC, Zähler, Z RTU,...) Echtzeitfähigkeit higkeit mit integrierter Zeitsynchronisation über das System De-/Zentrale Ferndiagnose (Monitoring)
Produkte ehz (Grundfunktionen) EDL21/40 ZählerZ SML, DLMS Optional max. 8 Tarifregister, Prüfziffer, Tarifschaltung über interne Uhr, Batterie MID Klasse A, 5/60A Varianten: Wirkverbrauchszähler, hler, Lieferzähler, Zweirichtungszähler hler ehz-rf wm-bus: Slave-Funktion ehz-dlc DLC-RF MUC ½ wm-bus: Master-Funktion MUC-Funktion nach OMS Datenübertragung via Powerline
Produkte MUC wm-bus Master-Funktion Kundenschnittstelle LAN, USB Datenübertragung via Powerline / TCP/IP Funktion nach OMS und FNN Relais-Ausgang M-Bus Master-Funktion (max. 6 Slaves) ehz-schnittstelle nach FNN V1.0 (COM) Mini-RTU wm-bus Master-Funktion analog 4 Ausgänge / 8 Eingänge nge 8 Meldeeingänge nge 72V 8 Befehlsausgänge 72V RS485, 2 x Ethernet, 2 x USB M-Bus Master-Funktion (bis zu 6 Slaves) Dreiphasige Powerline-Ankopplung (kapazitiv, induktiv)
Produkte TP-Modul (Three Phase Modul) UART-Interface Synchronisationssignal Ansteuerung für Schaltausgang externe Stromversorgung Funktion: Access Point Dreiphasige Powerline-Ankopplung Ethernet-Interface IPv6/IPv4 SP-Modul (Single Phase Modul) UART-Interface externe Stromversorgung Funktion: Node einphasige Powerline-Ankopplung
Weitere Produkte Access Point (AP) Datenkonzentrator (DC) Coupling Units Protokoll-Stacks Chips Tablet PC Info-Display
Kryptographie Dienste für f r End 2 End Sicherheit in PLC Geheimhaltung: Daten werden an der Quelle verschlüsselt sselt und am Ziel entschlüsselt. sselt. Quelle und Ziel kennen den gleichen Schlüssel. Authentifizierung: jede in die Kommunikation involvierte Komponente ist authentifiziert. Sichere Kommunikation findet nur zwischen vertrauenswürdigen rdigen Partnern statt. Übertragungsintegrität: t: Daten sind gegen absichtliches oder unabsichtliches Verändern durch oben genannte Dienste geschützt. Schlüssel ssel-management: Schlüssel werden sicher erzeugt, sicher ausgetauscht und sicher gespeichert
Smart-Grid Plan Hostware Service Center Intranet Firewall WAN/DSL/ Internet/GPRS Kunden-PC DLC-200 Access Point Drahtlos/Mobil Zugriff Middleware DLC MV / LV ehz / EDL21 Groundware DLC-200 Energy Managementmodul Info-Modul Info über Teletext Verbraucher
Technologieplattformen für f r Chip, Hardware, Software Syteme DLC-2000 / DLC-3000 für r Smart... Powerline Kommunikation Lighting - PLC Light Grid (EEQ) Metering... Krypto-Technologie IFC Interference Cancellation für f r XDSL E-Mobility
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! www.iad-de.com de.com www.dlc-vit4ip.org
Software Protocol Stacks Version Code-Size - Linux Embedded OS Availability DLC-2000 (SFN) V1.x 500kB...1M 120 kb Now DLC-3000 (SFN) V0.9 500kB...1M Q3/2011 Prime Draft v1.3 PLC G3 Draft (2010) 800K...1.3M 800K...1.3M Now Now IEEE P1901.2 Draft D0.02.3 1.6M...2.6M ITU G.hnem Draft (Feb 2011) FSK / S-FSKS IEC61334 (2002) Freq. Hopping IEEE 802.15.4g D2 (Oct. 2010) Native OFDM LonWorks Meters&More HomePlug GreenPHY 27