Statistische Kanaluntersuchung und Entwicklung eines Systems zur Erprobung von Übertragungsverfahren

Diplomarbeit von Stephan Baumert

Einleitung:

Energieverteilnetze werden schon seit längerer Zeit von Netzbetreibern zur Datenübertragung genutzt. Dabei werden sog. niederfrequente Rundsteuersignale eingesetzt. Diese haben den Nachteil, nur sehr geringe Bitraten zu erlauben. Wegen der geringen Sendefrequenzen (unter 200Hz) und der dadurch bedingten geringen Impedanz des Netz, sind große Sendeleistungen nötig.

Analoge Kommunikationseinrichtungen (z.B. „Babyphone“) sind ebenfalls schon seit längerer Zeit auf dem Markt, ermöglichen jedoch nur Sprachübertragung geringer Qualität über kurze Distanzen (innerhalb eines Gebäudes).

Digitale Übertragungstechnik, wie sie an diesem Institut untersucht wird, ermöglicht relativ hohe Bitraten bei geringer Sendeleistung im Vergleich zu den Rundsteuersignalen. Die Realisierung dieser Verfahren in sog. Powerline-Modems eignet sich beispielsweise zur automatischen Zählerabfrage. Dabei müsste jeder Zähler mit einem Modem ausgestattet werden. Der Zählerstand könnte dann von der nächsten Trafostation abgelesen werden und von dort über eine Datenleitung zusammen mit den Zählerständen anderer Haushalte an das entsprechende EVU weitergeleitet werden.

Da das Niederspannungsnetz aber einige ungünstige Eigenschaften als Datenkanal aufweist, sind besondere Modulationsverfahren notwendig. Zudem können Störungen unterschiedlicher Qualität und Intensität auftreten. Die statistischen Auswirkungen dieser Störungen auf die Eingangsgrößen der Entscheider in einem Modem zu charakterisieren, ist Ziel des ersten Teils dieser Arbeit.

Um höhere Bitraten bei der Übertragung (derzeit 2400 Bit/s) zu erzielen, muß die nutzbare Bandbreite vergrößert werden. Dabei stößt man schnell an die Grenzen der derzeit verfügbaren digitalen Hardware, da die Sender und Empfänger entweder als digitale Schaltungen (ASIC) oder als DSP-Software realisiert sind. Dabei bieten ASICs eine große Leistungsfähigkeit und geringe Kosten bei hohen Stückzahlen. Andererseits kann ein einmal produziertes ASIC nicht mehr geändert werden. DSP-Software bietet im Gegensatz dazu hohe Flexibilität bei relativ hohem Preis pro Rechenleistung im Vergleich zum ASIC.

Deshalb soll im zweiten Teil der Arbeit eine flexible und leistungsfähige Hardware-Plattform vorgestellt werden, deren Konzept auf dem Einsatz von FPGAs (Field Programmable Gate Array) beruht.

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