Mikroelektronische, echtzeitfähige Emulation von Powerline-Kommunikationskanälen
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Beschreibung
In der modernen Informationsgesellschaft nimmt der Umfang der zu übertragenden Daten in allen Lebensbereichen – angefangen von Industrie und Dienstleistungsbranche bis hin zu Bildung und Unterhaltung – ständig zu. Als die Deutsche Bundespost vor zwanzig Jahren das interaktive elektronische Informationssystem „Bildschirmtext“ startete, das man mit etwas Phantasie als Vorläufer des heutigen Internets betrachten kann, waren Datenraten in der Größenordnung von wenigen hundert Bit pro Sekunde ausreichend. Heute dagegen fordern die Anwender für eine schnelle Übertragung von Audio- und Videodaten über das Internet Datenraten in der Größenordnung von mindestens einem Megabit pro Sekunde. Während die dafür notwendigen Weitverkehrsnetze verfügbar sind, besteht bei der Anbindung
der einzelnen Kunden, auf der so genannten „letzten Meile“, deren
Überbrückung eine enorme technische Herausforderung darstellt, immer noch ein gravierender Engpass. Ein weiteres Problem ist die Weiterverteilung der Informationen innerhalb von Gebäuden.
Um den Bedarf der Anwender an breitbandigen Datenkanälen zu decken, konkurrieren heute mehrere Lösungen miteinander. Nachdem sich die aus technischer Sicht optimale Lösung, nämlich eine flächendeckende Glasfaserinfrastruktur, bislang aus Kostengründen nicht durchsetzen konnte, zielen derzeit die Bemühungen hauptsächlich darauf ab, vorhandene Kommunikationswege für hohe Übertragungsraten zu erschließen. Hierfür kommen beispielsweise herkömmliche Kupfer-Telefonleitungen unter Einsatz von DSLTechnologien,
die in den letzten Jahren ein starkes Wachstum erlebt haben,
aber auch Kabel-TV-Netze oder Satelliten-Empfangsanlagen in Betracht. Die größte Flächendeckung bietet jedoch das elektrische Energieversorgungsnetz, das den großen Vorteil bietet, nicht nur jeden Haushalt, sondern jede einzelne Steckdose und damit jedes Endgerät direkt zu erreichen. Eine ernst zu nehmende Konkurrenz für dieses Netz stellen allein funkbasierte Lösungen dar, wobei voraussichtlich die neuen, noch im Starten begriffenen
WLAN- und UMTS-Dienste in den kommenden Jahren deutlich an Bedeutung gewinnen werden.
Die Nutzung der elektrischen Energieverteilnetze als breitbandige Zugangskanäle mit einer Technik, die seit einigen Jahren unter dem Schlagwort „Powerline-Kommunikation“ bekannt ist, konnte sich trotz der nicht zu übersehenden Vorteile bislang nicht flächendeckend etablieren. Die Gründe dafür sind vielschichtig. Bislang ist das Umfeld wegen der nach wie vor fehlenden klaren gesetzlichen Regelungen für Abstrahlungsgrenzwerte schwierig.
Dies hat nicht nur die Verbraucher verunsichert, sondern auch die Entwicklung von Kommunikationssystemen behindert. Hinzu kamen wirtschaftliche Gründe wie zu teuer kalkulierte und damit im Vergleich zu anderen Technologien wie DSL nicht konkurrenzfähige Kostenmodelle. Nicht zuletzt sind technische Schwierigkeiten zu nennen. So ist die Technik der bisher eingesetzten PLC-Modems nicht ausgereift und liefert in vielen Fällen nicht die angestrebte Datenrate. Ein großer Nachteil in diesem Bereich der „Qualitätssicherung“ besteht darin, dass bislang keine Emulationssysteme zur Verfügung stehen, welche die vorhandenen Kanäle mit allen relevanten Eigenschaften des Übertragungsverhaltens und der Störszenarios im Labor nachbilden können. Derartige Emulationssysteme sind sowohl für die Entwicklung von PLC-Systemen als auch für den Vergleich von Geräten verschiedener Hersteller dringend erforderlich. An dieser Stelle setzt die vorliegende Arbeit an und liefert einen wichtigen Beitrag zur Anpassung und Umsetzung von Kanal- und Störmodellen sowie deren Realisierung in einer echtzeitfähigen breitbandigen Emulator-Hardware.
Autor*in
Matthias Götz