Signalverluste in intelligenten Netzen mindern
Smart-Grid-Anwendungen erfordern zuverlässige und effiziente Kommunikationsfunktionen. Verteilte Sensornetzwerke ermöglichen eine kostenwirksame Verwaltung von Energie, aber raue und extreme Umgebungen stellen eine große Herausforderung für die Zuverlässigkeit der drahtlosen Kommunikation dar. Diesem Bedarf folgte das EU-finanzierte Projekt SA-WSN und entwickelte ein spektrum-sensibles und Cross-Layer-Kommunikations-Framework, um eine effiziente Sensorvernetzung zu realisieren. Die Funktionalitäten traditioneller Kommunikationsschichten werden in einem kundenspezifischen Cross-Layer-Kommunikationsmodul verschmolzen, das dazu beiträgt, die Betriebskosten zu senken und die Leistung zu steigern. Überdies ermöglichen kognitive Bandbreitenzugangsverfahren eine effizientere Ausnutzung der Bandbreite durch Anpassung an die Kommunikationsressourcenverfügbarkeit. Die Wissenschaftler entwickelten genaue analytische Wireless-Kanal-Modelle in verschiedenen Leistungssystemumgebungen. Gründliche Analysen der Zuverlässigkeit der drahtlosen Verbindung ergaben räumlich-zeitlich variierende Bandbreiteneigenschaften aufgrund von elektromagnetischen Störungen, Ausrüstungsrauschen oder dynamischen Topologieänderungen. Das Projektteam stellte gleichermaßen fest, dass Verbindungsqualitätsschätzer, welche die Verbindungsasymmetrie in Betracht ziehen, die beste Leistung in rauen Smart-Grid-Umgebungen aufweisen. Die empfangene Signalstärke verblasste zu stark über die Entfernung. Je nach den Umgebungseigenschaften kann es zu einem zufälligen Verhalten für eine bestimmte Distanz kommen. Überdies ergaben Analysen, dass die Werte der Paketempfangsraten in Smart-Grid-Umgebungen unbeständig sind und zwischen 0 und 100 % schwanken. Die Abnahmerate beim Paketempfang stieg proportional zur Übergangsbereichsgröße. Die Projektresultate wurden in mehreren von Experten begutachteten Fachjournalen veröffentlicht. Potenzielle Anwendungen der vorgeschlagenen kognitiven Sensornetzwerkplattform sind die automatische Dosierung, die Fernüberwachung und -steuerung von Stromsystemen, Strombetrugsaufdeckung und die Fehlerdiagnose in Anlagen. Zudem werden diese Anwendungen zu neuen Produkten und Prozessen hinführen, die Effizienz und nachhaltige Nutzung der Energieressourcen verbessern können. Diese Tatsache sollte Europa einen Wettbewerbsvorteil auf dem globalen Markt verschaffen.
Schlüsselbegriffe
drahtloses Sensornetzwerk, Elektroenergiesystem, Smart Grid, intelligentes Stromnetz, Cross-Layer-Kommunikation, kognitive Bandbreite, Zuverlässigkeit der drahtlosen Verbindung, Signalstärke
