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Vom Smart Home bis zum Versorger

TI: Robuste Systeme für das Smart Grid

29. Oktober 2013, 16:16 Uhr | Heinz Arnold

Durchgängige Systeme für das Smart Grid zu entwickeln, dieses Ziel hat sich TI gesetzt. Auf der European Utility Week hat das Unternehmen Embedded-Processing-ICs, Kommunikations- und Analog-ICs vorgestellt, die den Aufbau von durchgängigen Systemen - von der Messung über bis zur Kommunikation erlauben.

Ob das Internet of Things, Smart Buildings oder Smart Home – die Grundfrage lautet immer: Wie verbindet man die verschiedenen Geräte, so dass sie miteinander sprechen können? »Ob dies über unterschiedliche PLC-Techniken oder Funktechniken wie WiFi oder ZigBee geschieht, ist eigentlich unerheblich, auf die Physical Layer (PHY) kommt es gar nicht an«, sagt Markus Staeblein, General Manager Smart Business Unit von Texas Instruments. »Worauf es wirklich ankommt, sind die darüber liegenden Layer – MAC und Netzwerkebene – und da haben wir viel Arbeit reingesteckt.«

Wesentlich ist es, die Systeme möglichst robust zu machen. ZigBee etwa funktioniert nicht immer unter allen Bedingungen und das gilt für jede Kommunikationstechnik. Deshalb geht TI den Weg, beispielsweise PLC und Funktechniken parallel zu verwenden. »Das trägt erheblich zur Stabilisierung von Mesh-Netzen bei«, so Staeblein.

Doch dies führt sofort zur nächsten Frage: wie lässt sich die Energieaufnahme in den Geräten möglichst gering halten, um die Lebensdauer der Batterien zu verlängern? »Dazu sollte jeder Knoten erkennen, wie das Netz insgesamt mit einer geringen Stromaufnahme auskommen kann«, erklärt Thomas Hillmann, Marketing Manager Smart Grid & Smart Metering von TI. Ein weiteres Problem stellt die Skalierbarkeit dar. Ein Mesh-Netz mit 10 Knoten verhält sich eben ganz anders als ein Netz mit 100 oder noch mehr Knoten. »All diese Probleme bieten die Möglichkeit, sich vom Wettbewerb zu differenzieren«, freut sich Markus Staeblein.

Und er sieht TI dafür in einer guten Ausgangsposition. Erstens kann das Unternehmen bereits auf eine lange Erfahrung zurückblicken, »Wir haben schon vor mehr als 15 Jahren damit begonnen, die Messtechnik zu entwickeln und verfügen über alle Halbleitertechniken, die erforderlich sind, um Chip-Sets für Smart Meters zu fertigen – von der Messtechnik über die Controller bis zur Kommunikation.« Außerdem können die Erfahrungen aus dem Industrie- und Automotive-Sektor in die Meter-ICs einfließen. Erweiterter Temperaturbereich, hohe Robustheit und Langzeitverfügbarkeit der ICs – all diese Forderungen kennt TI bereits seit vielen Jahren.

Zweitens lege TI auf die Software genauso viel Wert wie auf die Hardware. »Ebenso wie auf der Silizium-Ebene verfügen wir auf der Software-Ebene etwa für die Metrologie über mehr als 15 Jahre Erfahrung. Wir haben das Referenz-Design einer Gateway entwickelt, an die sich die die unterschiedlichen Kommunikationsmodule einschließlich Bluetooth anschließen lassen«, sagt Markus Staeblein. »Denn es hat überhaupt keinen Sinn, auf einen endgültigen Standard warten zu wollen, der wird nie kommen.« Ziel von TI ist es, Systeme für das gesamte Smart Grid anzubieten: Von der Infrastruktur (Datenkonzentratoren, Überwachungs- und Schutzufunktionen) über ICs für unterschiedliche Zähler bis zu Smart Homes und Smart Buildings.

Höhere Sicherheit

Dazu einige Beispiele: TI hat auf der European Utility Week den MSP430F6679 gezeigt, der gegenüber den Vorgängern Speicher und verbesserten Schutz vor Manipulatinsversuchen enthält. Die Messgenauigkeit der Chips entspricht oder übertrifft die weltweiten Anforderungen für mehrphasige Zähler – einschließlich der Standards IEC 62053-22 und ANSI C12.20 Class 0.2. Der 512 KByte große Flash-Speicher erlaubt es, die neusten Funktionen für das Metering wie dynamische Preistabellen DMLS/COSEM und zusätzliche Stacks für die Kommunikation auszuführen. Das 128-Bit-Hardware-AES-Modul (Advanced Encryption Standard) beschleunigt gegenüber Software-Implementierungen die Verschlüsselung deutlich. Das erhöht die Sicherheit und die Leistungsfähigkeit während die Energieaufnahme sinkt.

wMBus für Durchflusszähler

Besonders für intelligente Zähler, die den Wasser-und Gasverbrauch messen, setzt TI auf den wireless MBus (wMBus). Die Kommunikation auf Basis von Frequenzen unterhalb von 1 GHz kombiniert mit den Controlllern von TI bietet eine robuste Datenübetragung über weite Distanzen in den schwierigen Gebäudeumgebungen wie sie für Europa und Asien typisch sind. Die Energieaufnahme der wMBus-ICs ist so gering, dass die Batterien der Durchflussmesser eine Lebenszeit von über 15 Jahren im Feld erreichen.