Projekt 19408/01

Power-Line-Communication-System (PLC-System) für den InHouse-Bereich mit Nullabstrahlung

Projektträger

Eichhoff GmbH
Heidgraben 4
36110 Schlitz
Telefon: 06642/801-0

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Projektes war die Entwicklung von Netzoptimierungs-Komponenten (ZeroEmissionModule), deren Einsatz den Betrieb von PLC-Systemen im InHouse-Bereich mit sehr geringer Leistung und damit minimaler Störstrahlung ermöglicht. Ziel war dabei die präventive Unterdrückung von Störstrahlung. Anlass des Projekts war die bei der Übertragung hochfrequenter PLC-Signale auf den nicht abgeschirmten Stromleitungen im Haus vorhandene Störstrahlung. Ihr Auftreten führt zur Störbeeinflussung benachbarter elektronischer Geräte und Systeme und ist insbesondere wegen nachgewiesener lokaler Feldüberhöhungen unerwünscht. Die ungewollte Abstrahlung verstärkt die in vielen Bereichen vorhandene und besonders in Ballungsgebieten schon sehr bedenkliche EMV-Problematik.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Vorhaben gliedert sich in fünf Arbeitspakete (AP):
In AP 1 erfolgte die Nachbildung eines Haushaltstypischen Stromversorgungsnetzes. In einer umfangreichen Messreihe wurden Momentzustände messtechnisch erfasst, um eine eindeutige Identifikation von reproduzierbaren Standardzuständen zu ermöglichen.
In AP 2 wurden ZeroEmissionModule konzipiert, dimensioniert und als Labormuster erstellt. Dabei wurden nach Möglichkeit bereits der spätere Produktions- und Installationsaufwand berücksichtigt.
In AP 3 wurden die Prototypen im zuvor definierten InHouse-Stromversorgungsnetz installiert und Störstrahlungsmessungen vorgenommen.
In AP 4 sollten mehrere reale Haushaltsnetze mit den entsprechenden Prototypen ausgerüstet werden. Die Verbesserung der Übertragungseigenschaften des Netzes und die Verminderung der Störabstrahlung wurden -soweit möglich- erneut durch Messungen ermittelt.
In AP 5 wurden die Ergebnisse analysiert und das elektrische und mechanische Design der Module optimiert. Im Ergebnis dieses abschließenden Arbeitsschrittes sollten funktionsfähige Vorserienmuster als Grundlage für die serienmäßige Umsetzung der ZEM-Module entstehen.
Die in AP 4 und AP 5 vorgesehenen Arbeiten konnten im Projekt nur teilweise erfolgen, weil derzeit eingesetzte PLC-Modems mit Intellon Chip-Technoligie sich im Sendepegel nicht reduzieren lassen.


Ergebnisse und Diskussion

Schwerpunkt bei der Entwicklung der ZeroEmmissionModule (ZEM) war zu Beginn der Line-Conditioner, ergänzt von der Entwicklung verkleinerter Blocking-Filter als Nachfolger der von Fa. Eichhoff GmbH bereits produzierten Filter der 1. Generation. Mit diesen neu entwickelten Produkten kann ein InHouse-Stromnetz für die Nutzung mit PLC-Modems konditioniert werden.
Die umfangreichen Untersuchungen und Messungen (ca. -50 dB Dämpfung) haben für Blocking-Filter ihre Funktion zur Verhinderung unerwünschter Ausbreitung der PLC-Signale bestätigt.
Bei den Line-Conditionern war das Ergebnis durch zwei Faktoren beeinträchtigt: Der Line-Conditioner wirkt nur auf wählbare Teilbereiche der für PLC-Signale genutzten Bandbreite von 1-40 MHz. Darüber hinaus zeigte sich bei den vorgenommenen Messungen, dass sich der Sendepegel bei den aktuell verfügbaren Modems mit Intellon Chip-Technoligie nicht reduzieren lässt. Dies wird erst mit dem neuen Standard Homeplug AV möglich sein, der in Ende 2005 verabschiedet wird.
Zu den weiteren vorgesehenen ZEM-Bausteinen zählte der bidirektionale Verstärker, der z. B. in der Unterverteilung eines Nutzer-Netzes installiert wird. Hier sorgt er, vergleichbar einem Repeater im Mobilfunk, dafür, dass die Sendeleistung ohne Einschränkungen der Übertragungsqualität über den gesamten Bandbereich auf bis zu 10% des bisher üblichen abgesenkt werden kann.
Die drastische Reduzierung der Abstrahlung aus mit PLC genutzten InHouse-Stromnetzen durch Netzkonditionierung und daraus resultierender Absenkung des Sendepegels von PLC-Modems ist mit den im Projekt entwickelten ZEM-Modulen grundsätzlich und zu marktkonformen Preisen möglich.
Die Umsetzung der im Projekt entwickelten Module Line-Conditioner, bidirektionalem Verstärker und Blocking-Filter der 2. Generation in die Serienfertigung soll im Frühjahr 2006 erfolgen und passend zum neuen Homeplug AV-Standard auf dem Markt verfügbar sein.
Wurde das Thema Abstrahlungsreduzierung bei InHouse-PLC-Netzen durch Netzkonditionierungsmodule zu Projektbeginn in der Fachwelt noch weitgehend ignoriert, führten die zahlreichen Diskussionen auf Messen und Kongressen im Laufe der Umsetzung des Entwicklungsprojektes zur weitgehenden Anerkennung der Aufgabenstellung und der erzielten Ergebnisse. Ein wichtiges Ergebnis dieser Diskussionen ist, dass beim kommenden Standard für die Übertragung von Daten, Sprache und Video (Triple Play) mittels PLC, dem Homeplug AV ein flexibles, adaptives Sendepegel- und Frequenz-Management verfügbar ist.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Zwischenergebnisse und Vorserienmodelle wurden im Rahmen von Messen,
wie der CeBIT 2004 (Gemeinschaftsstand World of Powerline, Halle 12 / Stand A 66),
der CeBIT 2005 (Gemeinschaftsstand World of Powerline, Halle 14 / Stand H 13)
und der Net at Home (Nizza,1.-2. 12. 2004) vorgestellt.
Ihre Einsatzmöglichkeiten wurden mit Fachleuten vorwiegend aus Deutschland und Europa diskutiert.
Dies gilt in besonderem Maße für die beiden Veranstaltungen PLC Forum (Nizza, 6.-7. 12. 2004) und
PLC World Summit (Brüssel, 24.-25. 05. 2004).


Fazit

Mit dem Projekt wurde die Senkung der Abstrahlung bei InHouse-Powerline-Netzen als grundsätzlich machbar belegt. Die beabsichtigte praktische Umsetzung war aufgrund der Eigenschaft der ersten Generation der Intellon-Chipsätze (Homeplug-Standard) nur im Labormaßstab möglich, da sich der Sendepegel der Serien-Modems nicht absenken lässt, wenn die Modems ein besser als vorgesehen konditioniertes Netz vorfinden. Da die Spezifikationen der Intellon-Chip-Technologie nur teilweise veröffentlicht sind, war diese Eigenschaft erst im Projektablauf zu ermitteln.
Vor dem Hintergrund, dass im neuen Homeplug-Standard, auch auf Grund der Diskussion in den zuständigen internationalen Fachgremien über das hier beschriebene Projekt, eine Absenkung des Sendepegels vorgesehen wird, ist das Projektergebnis dennoch sehr erfolgreich. Die Projektergebnisse lassen sich mit überschaubarem Aufwand an den neuen Standard anpassen und für Serienprodukte nutzen. Die Abstimmungen zum neuen Homeplug-Standard dauern leider länger als die Projektlaufzeit. Die Fa. Eichhoff GmbH wird die Anpassung an diesen neuen Standard im Nachlauf zu diesem Projekt vornehmen, sobald entsprechende Chipsätze und Modems des neuen Standards verfügbar sind.