Performance Evaluation of Wireless Machine-to-Machine Communications for Smart Grid Applications
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Im Zuge der Energiewende ist die Einbindung verteilter volatiler Energieressourcen auf Verteilnetzebene mittels flächendeckender Monitoring- und Kontrollsysteme erforderlich. Die hierfür benötigten IKT-Infrastrukturen müssen sowohl spezifische Installationsszenarien als auch die Anforderungen für Smart Grid Kommunikationsdienste für eine Vielzahl von Endgeräten bedienen. Eine Analyse geeigneter Mobilfunktechnologien wird im Rahmen des Vortrages zunächst mittels einer detaillierten Verkehrsanalyse des zu erwartenden Datenverkehrs durch-geführt, um geeignete Netzplanungsparameter und Bandbreitenanforderungen für spezifische Frequenzbänder zu ermitteln. Hierbei stellen die zu realisierenden Installationsszenarien aus kommunikationstechnischer Sicht eine besondere Herausforderung dar, da diese für eine Vielzahl von M2M-Endpunkten unter schwierigen Kanalbedingungen (Gebäude und Untergeschosse) hohe Dienstgüteanforderungen erfüllen müssen. Anhand detaillierter simulativer und neu entwickelter analytischer Kanalmodelle, die für den Einsatz zur Gebäudedurchdringung im sub-GHz Bereich erweitert wurden, werden technologieabhängige Netzdimensionierungsansätze abgeleitet und unterschiedliche Optionen für ein zukünftiges mobilfunkbasiertes Mess- und Steuernetz für Energiesysteme miteinander verglichen.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird der Einsatz von Mobilfunksystemen zur zuverlässigen, sicheren und flächendeckenden Anbindung kommunikations- technischer Komponenten in zukünftigen Verteilnetzen analysiert. Insbesondere die Einbindung verteilter und volatiler Energieressourcen und ein intelligentes Lastmanagement auf Niederspannungsebene erfordern ein flächendeckendes Monitoring- und Kontrollsystem, welches aufgrund des hohen Mengengerüstes durch Funktechnologien bereitgestellt werden kann. Somit wird die bedarfsgerechte Planung und Dimensionierung der Mobilfunknetze zu einem immer wichtiger werdenden Grundstein zukünftiger IKT-basierter Energieversorgung. Hierbei stellen die zu realisierenden Installationsszenarien aus kommunikationstechnischer Sicht eine besondere Herausforderung dar, da diese für eine Vielzahl von M2M-Endpunkten unter schwierigen Installationsszenarien (Indoor und Keller) hohe Dienstgüteanforderungen erfüllen müssen. Die vorliegenden Betrachtungen zielen hierbei zunächst auf eine detaillierte Analyse der zukünftigen kommunikationstechnischen Anwendungen und Komponenten im Verteilnetz ab, um eine bedarfsgerechte kommunikationstechnische Evaluierung der Mobilfunktechnologien und eine verkehrstheoretische Prognose des zu erwartenden Datenaufkommens durchzuführen. Eine Evaluierung der Zugangstechnologien erfolgt hierbei mittels detaillierter simulativer und analytischer Kanalmodellierung der realitätsnahen Installationsszenarien mit der Zielsetzung Planungsparameter der Funkfeldcharakteristik abzuleiten. Neben den etablierten Mobilfunktechnologien kommen auch alternative Ansätze für den Betrieb dedizierter Netze in exklusiven Frequenzbereichen zum Einsatz, für die neue Kanalmodelle zur Gebäudedurchdringung entwickelt und analysiert werden. Die Ergebnisse zeigen dabei, dass bei der funktechnischen Anbindung eine zusätzliche Kellerdämpfung von bis zu 30 dB zu berücksichtigen ist, die die Nutzung von sub-GHz Bänder erfordert. Durch die verschlechterten Kanalbedingungen werden die Auswirkungen auf die zu erwartenden technologieabhängigen Datenraten in unterschiedlichen Umgebungen abgeleitet und eine Eignung mittels einer Verkehrsanalyse nur für aktuelle Standards der vierten Generation und jünger festgestellt.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird der Einsatz von Mobilfunksystemen zur zuverlässigen, sicheren und flächendeckenden Anbindung kommunikations- technischer Komponenten in zukünftigen Verteilnetzen analysiert. Insbesondere die Einbindung verteilter und volatiler Energieressourcen und ein intelligentes Lastmanagement auf Niederspannungsebene erfordern ein flächendeckendes Monitoring- und Kontrollsystem, welches aufgrund des hohen Mengengerüstes durch Funktechnologien bereitgestellt werden kann. Somit wird die bedarfsgerechte Planung und Dimensionierung der Mobilfunknetze zu einem immer wichtiger werdenden Grundstein zukünftiger IKT-basierter Energieversorgung. Hierbei stellen die zu realisierenden Installationsszenarien aus kommunikationstechnischer Sicht eine besondere Herausforderung dar, da diese für eine Vielzahl von M2M-Endpunkten unter schwierigen Installationsszenarien (Indoor und Keller) hohe Dienstgüteanforderungen erfüllen müssen. Die vorliegenden Betrachtungen zielen hierbei zunächst auf eine detaillierte Analyse der zukünftigen kommunikationstechnischen Anwendungen und Komponenten im Verteilnetz ab, um eine bedarfsgerechte kommunikationstechnische Evaluierung der Mobilfunktechnologien und eine verkehrstheoretische Prognose des zu erwartenden Datenaufkommens durchzuführen. Eine Evaluierung der Zugangstechnologien erfolgt hierbei mittels detaillierter simulativer und analytischer Kanalmodellierung der realitätsnahen Installationsszenarien mit der Zielsetzung Planungsparameter der Funkfeldcharakteristik abzuleiten. Neben den etablierten Mobilfunktechnologien kommen auch alternative Ansätze für den Betrieb dedizierter Netze in exklusiven Frequenzbereichen zum Einsatz, für die neue Kanalmodelle zur Gebäudedurchdringung entwickelt und analysiert werden. Die Ergebnisse zeigen dabei, dass bei der funktechnischen Anbindung eine zusätzliche Kellerdämpfung von bis zu 30 dB zu berücksichtigen ist, die die Nutzung von sub-GHz Bänder erfordert. Durch die verschlechterten Kanalbedingungen werden die Auswirkungen auf die zu erwartenden technologieabhängigen Datenraten in unterschiedlichen Umgebungen abgeleitet und eine Eignung mittels einer Verkehrsanalyse nur für aktuelle Standards der vierten Generation und jünger festgestellt.
| Erscheinungsdatum | 20.05.2016 |
|---|---|
| Reihe/Serie | Dortmunder Beiträge zu Kommunikationsnetzen und -systemen ; 14 |
| Verlagsort | Aachen |
| Sprache | englisch |
| Maße | 148 x 210 mm |
| Gewicht | 235 g |
| Einbandart | geklebt |
| Themenwelt | Technik ► Elektrotechnik / Energietechnik |
| Technik ► Nachrichtentechnik | |
| Schlagworte | M2M • Mobile Communication Networks • Smart Grid |
| ISBN-10 | 3-8440-4466-3 / 3844044663 |
| ISBN-13 | 978-3-8440-4466-9 / 9783844044669 |
| Zustand | Neuware |
| Informationen gemäß Produktsicherheitsverordnung (GPSR) | |
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