Effiziente Architekturen und Technologien zur Realisierung von Smart Metering im Bereich der Fernübertragung

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

1.1. Motivation und Rahmenbedingungen

1.2. Ziele und Abgrenzungen

1.3. Vorgehen

2. Smart Metering

2.1. Definition Smart Metering

2.2. Rechtliche Rahmenbedingungen

2.2.1. EU-Richtlinien

2.2.2. Deutsche Gesetzgebung

2.3. Kommunikationspartner

2.3.1. Rollenverteilung

2.3.2. Sonderfall Deutschland

2.4. Basiselemente

2.4.1. Grundsätzlicher Systemaufbau

2.4.2. Grundlegende Datenstruktur

2.5. Konkretisierung des Zielsystems

3. Prozessanalyse

3.1. Implementierung einer Messstelle

3.2. Steuerungsprozesse

3.2.1. Fehlerbehandlung

3.2.2. Ein- und Ausschaltung

3.2.3. Störungsmeldung

3.3. Datenmanagementprozesse

3.3.1. Zählwertermittlung

3.3.2. Produktwechsel

3.3.3. Stammdatenänderung

3.3.4. Lieferantenwechsel

3.3.5. Wechsel des Messstellenbetreibers

3.4. Prozessauswertung

3.5. Anforderungen der Kommunikationspartner

3.5.1. Endverbraucher

3.5.2. Verteilnetzbetreiber

3.5.3. Messstellenbetreiber

3.5.4. Stromlieferant

3.6. Zielkennzahlen

3.6.1. Bandbreite

3.6.2. Latenz

3.6.3. Verzögerung-Bandbreite-Produkt

3.6.4. Signalreichweite

3.6.5. Verfügbarkeit

3.6.6. Flexibilität

3.6.7. Standardisierung

3.6.8. Sicherheit

3.6.9. Dienste

3.6.10. Kosten

4. Szenarioanalyse

4.1. Wichtige Einflussfaktoren

4.2. Urbanes Szenario

4.3. Ländliches Szenario

5. Architektur der Netze

5.1. Kriterien guter Netzwerkarchitekturen

5.1.1. Skalierbarkeit

5.1.2. Fehlertoleranz

5.1.3. Dienstgüte

5.1.4. Netzwerksicherheit

5.1.5. Aufwand

5.2. Strukturelle Grundgedanken

5.3. Existierende Netzwerkkonzepte

5.3.1. Asynchronous Transfer Mode (ATM)

5.3.2. Frame Relay (FR)

5.3.3. Distributed Queue Dual Bus (DQDB)

5.3.4. Synchrone digitale Hierarchie (SDH)

5.3.5. Ethernet

5.4. Netzwerkentwurf

5.5. Datenmanagement

5.5.1. Meter Data Management System

5.5.2. Meter Management System

6. Fernübertragungstechnologien

6.1. Drahtlose Kommunikation

6.1.1. GSM / GPRS

6.1.2. UMTS / HSDPA

6.1.3. WiMAX

6.2. Drahtgebundene Kommunikation

6.2.1. Power Line Communication

6.2.2. Breitband PLC

6.2.3. DSL

6.2.4. Lichtwellenleiter

6.3. Zusammenfassung

7. Gegenüberstellung und Bewertung

7.1. Entscheidungsmodelle als Grundlage

7.2. Analytic Hierarchy Process

7.2.1. Beurteilungsskala und Gewichtung

7.2.2. Konsistenzprüfung

7.3. Ergebnis

7.4. Sensitivitätsanalyse

7.5. Handlungsempfehlung

8. Weitere Forschungsfelder

9. Schlussbetrachtung und Ausblick

Zielsetzung & Themen

Das primäre Ziel dieser Arbeit ist die Gegenüberstellung und objektive Bewertung effizienter Netzwerkarchitekturen und Übertragungstechnologien für Smart Metering-Systeme in verschiedenen geografischen Szenarien. Dabei wird untersucht, wie Daten zwischen Smart Metern und den beteiligten Marktpartnern effizient übertragen werden können, wobei technische, rechtliche und prozessuale Rahmenbedingungen eine zentrale Rolle spielen.

• Analyse der gesetzlichen Rahmenbedingungen und Identifikation der Kommunikationspartner
• Prozessanalyse (BPMN) zur Ermittlung des Datenaufkommens
• Entwicklung und Vergleich von zwei Szenarien: urban vs. ländlich
• Bewertung von Netzwerkarchitekturen (z.B. ATM, Ethernet) und Übertragungstechnologien (z.B. LWL, PLC, GSM/UMTS)
• Einsatz des Analytic Hierarchy Process (AHP) zur Entscheidungsfindung

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1. Einleitung: Beschreibt die gesellschaftliche Motivation durch Klimaschutzziele, die Notwendigkeit zur Effizienzsteigerung und das daraus resultierende Smart Metering-Projekt.

2. Smart Metering: Analysiert rechtliche Grundlagen (EU, Deutschland), identifiziert Marktrollen (Stromerzeuger, Netzbetreiber, etc.) und definiert Basiselemente intelligenter Messsysteme.

3. Prozessanalyse: Untersucht kommunikationsrelevante Prozesse wie Zählerinstallation, Steuerung (Fehlerbehandlung) und Datenmanagement unter Berücksichtigung von GPKE-Standards.

4. Szenarioanalyse: Entwickelt zwei gegensätzliche Szenarien (urban vs. ländlich), um die Anforderungen an Bandbreite und Verfügbarkeit in Abhängigkeit der Bevölkerungsdichte zu ermitteln.

5. Architektur der Netze: Bewertet Netzwerkarchitekturen wie ATM, Frame Relay, DQDB, SDH und Ethernet basierend auf Kriterien wie Skalierbarkeit und Dienstgüte.

6. Fernübertragungstechnologien: Vergleicht verschiedene Drahtlos- (GSM/GPRS, UMTS, WiMAX) und Drahtgebundene Technologien (PLC, DSL, LWL) hinsichtlich ihrer Eignung für Smart Metering.

7. Gegenüberstellung und Bewertung: Nutzt den Analytic Hierarchy Process (AHP), um die untersuchten Technologien systematisch zu gewichten, zu bewerten und Handlungsempfehlungen auszusprechen.

8. Weitere Forschungsfelder: Identifiziert offene Fragen, insbesondere zur Integration proprietärer Software und wirtschaftlicher Sichtweisen auf IT-Infrastrukturen.

9. Schlussbetrachtung und Ausblick: Fasst den Status Quo zusammen und prognostiziert die zukünftige Entwicklung im Kontext von Smart Grids und verändertem Nutzerverhalten.

Schlüsselwörter

Smart Metering, Datenübertragung, Netzwerkarchitektur, Fernübertragungstechnologien, Prozessanalyse, Bandbreite, Latenz, Verfügbarkeit, Analytic Hierarchy Process, Energiewirtschaft, Smart Grid, Messstellenbetreiber, Datenmanagement, Prozessmodellierung, Infrastruktur

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in der Arbeit grundlegend?

Die Diplomarbeit untersucht effiziente Architekturen und Technologien für die Datenübertragung im Bereich des Smart Metering unter Berücksichtigung deutscher und europäischer Rahmenbedingungen.

Was sind die zentralen Themenfelder?

Die Arbeit behandelt die Prozessanalyse von Messdaten, die Bewertung verschiedener Netzwerkarchitekturen sowie den detaillierten Vergleich von drahtlosen und leitungsgebundenen Kommunikationstechnologien.

Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?

Ziel ist es, die Eignung verschiedener Übertragungstechnologien für das Smart Metering in urbanen und ländlichen Szenarien objektiv zu bewerten und eine Handlungsempfehlung abzugeben.

Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?

Zur objektiven Bewertung der Technologien wird der Analytic Hierarchy Process (AHP) eingesetzt, unterstützt durch eine Prozessanalyse basierend auf der BPMN-Notation.

Was wird im Hauptteil behandelt?

Im Hauptteil werden zunächst die rechtlichen Grundlagen und Rollen am Energiemarkt geklärt, gefolgt von einer detaillierten Analyse der Geschäftsprozesse, der Szenarienentwicklung und der technischen Evaluierung von Kommunikationsmedien.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?

Wichtige Begriffe sind Smart Metering, Netzwerkarchitektur, Fernübertragungstechnologien, Prozessanalyse, Bandbreite, Latenz, Verfügbarkeit sowie der Analytic Hierarchy Process (AHP).

Warum spielt die Bevölkerungsdichte für die Arbeit eine wichtige Rolle?

Die Bevölkerungsdichte bestimmt die Erschließung mit Kommunikationsmedien und damit die Verfügbarkeit und notwendige Bandbreite, was die Unterscheidung zwischen urbanen und ländlichen Szenarien erforderlich macht.

Wie bewertet der Autor die Bedeutung von Lichtwellenleitern?

Lichtwellenleiter schneiden im Ranking aufgrund ihrer hohen Bandbreite, Sicherheit und Störungsresistenz in beiden Szenarien am besten ab, trotz höherer Kosten und infrastruktureller Hürden bei der Verlegung.