Offene Abschlussarbeiten


Analyse sowie simulative Abbildung der elektrischen Einspeisung von Laufwasser- und Speicherkraftwerken in Deutschland

Art der Arbeit:
Studien-/Bachelor-/Diplom-/Masterarbeit
Betreuer:
Pruckner, Marco
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Telefon 09131-85-27697, Fax 09131-85-27409, E-Mail: marco.pruckner@fau.de

Steber, David
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Telefon +49 9131 85 27907, Fax +49 9131 85 27409, E-Mail: david.steber@fau.de

Beschreibung der Arbeit:
Motivation:
Mit den Beschlüssen der deutschen Bundesregierung zur Energiewende wird die deutsche Energieversorgung nachhaltig umgestaltet. Die Hauptziele sind dabei, eine der umweltschonendsten und energiesparsamsten Volkswirtschaften bei gleichzeitig wettbewerbsfähigen Energiepreisen zu werden. Hierfür bedarf es der Unterstützung von erweiterten Analysesystemen, die sowohl die technischen als auch marktregulatorischen und rechtlichen Rahmenbedingungen gleichermaßen berücksichtigen.

Aufgabenstellung:
Im Rahmen der Weiterentwicklung eines umfassenden Simulationsmodell zur Energiesystemanalyse des europäischen Energieversorgungssystems soll in dieser Arbeit die elektrische Einspeisung von Laufwasser- und Speicherkraftwerken in Deutschland genauer untersucht und modelliert werden. Hierzu sollen in einem ersten Schritt öffentlich verfügbare Daten analysiert und ausgewertet sowie bereits verwendete Methoden zur Modellierung von Laufwasser- und Speicherkraftwerken recherchiert werden. In einem zweiten Schritt ist eine Komponente zur Abbildung der elektrischen Einspeisung von Laufwasser- und Speicherkraftwerken zu konzipieren, dabei sollen insbesondere die saisonalen Einspeiseeffekte berücksichtigt werden. In einem dritten Schritt ist diese Komponente in der Mehrmethodensoftware AnyLogic zu implementieren.

Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse:
  • Studierende(r) im Bereich der Informatik, Ingenieurwissenschaften, Mathematik oder Naturwissenschaften
  • Interesse an und erste Erfahrungen mit den Themenbereichen der elektrischen Energieversorgung sowie Simulation und/oder Programmierung

  • Selbstständige und gewissenhafte Arbeitsweise

Schlagwörter:
Modellierung, Simulation, Energiesystem, Wasserkraft, Energietechnik
Bearbeitungszustand:
Die Arbeit ist noch offen.


Analyse und Vergleich des Life Cycle Assessments für Batterie- und Wärmespeichersysteme

Art der Arbeit:
Studien-/Bachelor-/Diplom-/Masterarbeit
Betreuer:
Scharrer, Daniel
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Telefon +49 ( 91 31 ) 85 - 28025, E-Mail: Daniel.Scharrer@fau.de
Beschreibung der Arbeit:
Der Erfolg der deutschen Energiewende hängt im wesentlichen von der effektiven Nutzung erneuerbarer Energiequellen ab. Aufgrund ihrer fluktuierenden Einspeisung ist ein grundlegender Schritt, Speichersysteme in systemrelevanter Größenordnung zu etablieren. Im Rahmen des Projektes „Speicher“ des Energiecampus Nürnberg wird die (Weiter-)Entwicklung von potenziellen Speichersystemen fokussiert.

Das Life Cycle Assessment (LCA), auch bekannt als Ökobilanz, ist ein Analyse- und Bewertungsverfahren von Produkten für ihren gesamten Lebenszyklus. Im Verlauf der Abschlussarbeit wird ein Simulationsmodell für Bewertung und Vergleich des LCA für unterschiedliche Speichertechnologien erstellt. Der Hauptfokus wird auf Batteriespeicher und einem weiteren Speichersystem liegen, welches auf einem Zusammenspiel von Wärmepumpe, Wärmespeicher und Organic-Rankine-Cycle basiert. Mithilfe der Simulationssoftware AnyLogic wird eine Simulationsdatenbank erstellt, welche allein anhand von Eingabedaten das LCA des gewünschten Speichersystems ermittelt. Mittels verschiedener Testszenarien erfolgen Evaluation und Vergleich der Speichersysteme anhand ihres ermittelten LCA.

Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse:
  • Studium im Bereich der Informatik, Mathematik oder Ingenieurswissenschaft
  • Interesse an Methoden der Datenanalyse und dem Thema Energieversorgung

  • Erste Progammierkenntnisse wünschenswert

  • Selbstständige und gewissenhafte Arbeitsweise

Schlagwörter:
Life Cycle Assessment, Speichertechnologien, Erneuerbare Energien
Bearbeitungszustand:
Die Arbeit ist noch offen.


Architekturdesign zur Langzeitmessung von Gebäude-Energieprofilen

Art der Arbeit:
Master-Projekt
Betreuer:
Hielscher, Kai-Steffen Jens
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Telefon +49 9131 85 27932, Fax +49 9131 85 27409, E-Mail: kai-steffen.hielscher@fau.de
Beschreibung der Arbeit:
Im Rahmen des Forschungspraktikums/Projektarbeit soll eine Architektur inklusive Sensorik entwickelt werden, die es ermöglicht minimal-invasiv und kostengünstig wichtige Messgrößen für die Simulation von vernetzten intelligenten Energiesystemen in Wohnhäusern über einen langen Zeitraum aufzuzeichnen. Die Daten sollen zusammen mit Wettervorhersagen zur weiteren Aufbereitung zentral in der Lehrstuhldatenbank hinterlegt werden. Eine Online Wartung und Diagnose soll ebenfalls implementiert werden. Wichtige Messgrößen:
  • Innen-/Außentemperatur

  • Sonneneinstrahlung

  • Wind

  • Energieerzeugung und Verbrauch (Strom und Wärme)

Durch Unterstützung und Zuarbeit für wissenschaftliche Mitarbeiter können Masterstudenten/innen Erfahrung in der Projekt- und Forschungstätigkeit gewinnen. Die Anforderungen an wissenschaftlicher Durchdringung sind dabei nicht so gestellt, wie bei der Erstellung einer Abschlussarbeit. Als Ergebnis sollte ein 6-10 seitiger Bericht sowie eine Dokumentation/Bedienungsanleitung des geschaffenen Aufbaus bzw. Programms abgeliefert werden. Allgemeine Informationen

  • Zeitlicher Umfang: 5 bzw. 10 ECTS

  • Teilnehmerzahl: 1-8 (Gruppenarbeit)

  • Ansprechpartner: Dr.-Ing. Jürgen Eckert (juergen.eckert@fau.de)

Voraussetzung

  • JAVA, C und/oder Python Programmierung

  • Netzwerkkommunikation

  • Datenbanksysteme

  • Schaltungsentwurf und Fertigung

Bearbeitungszustand:
Die Arbeit ist noch offen.


Evaluation of Mobility Protocols for Multipath Communication

Art der Arbeit:
Studien-/Bachelor-/Diplom-/Masterarbeit
Betreuer:
Deutschmann, Jörg
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Telefon +49 9131 85 27914, E-Mail: joerg.deutschmann@fau.de
Beschreibung der Arbeit:
As nowadays computers and smartphones very often have multiple (possibly heterogeneous) internet access links, it is desirable to use these links simultaneously to increase data rates and reliability. For example, smartphones may use LTE and WLAN at the same time. In this context, mobility protocols are potential candidates for traffic engineering (e.g. switching a single TCP flow among different paths).

In this theses, one of the following mobility protocols shall be deployed and evaluated in a testbed:

  • Locator/Identifier Separation Protocol (LISP), RFC6830

  • Proxy Mobile IPv6 (PMIPv6), RFC5213

  • IKEv2 Mobility and Multihoming Protocol (MoBIKE, "Mobile IPsec"), RFC4555

Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse:
Required skills:
  • Solid knowledge of communication networks and protocols

  • Interest in configuring, deploying and evaluating protocol implementations in a Linux testbed

This work can be done in English or German language.

Weitere Informationen zur Arbeit
Bearbeitungszustand:
Die Arbeit ist noch offen.


FPGA Time-to-Digital-Converter (FPGA-TDC)

Art der Arbeit:
Master Thesis
Betreuer:
Hielscher, Kai-Steffen Jens
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Telefon +49 9131 85 27932, Fax +49 9131 85 27409, E-Mail: kai-steffen.hielscher@fau.de
Beschreibung der Arbeit:
Um kurze Zeitintervalle mit einer Genauigkeit von unter einer Nanosekunde messen zu können, werden Time-to-Digital-Converters (TDCs) eingesetzt. Solche Messungen sind unter anderem bei der hochgenauen Zeitsynchronisation wichtig. Es gibt kommerzielle Bausteine, wie etwa den TDC7200 von Texas Instruments, die einen TDC realisieren. Basierend auf diesem Baustein wurde von der TAPR das TICC-System entwickelt, das zur Charakterisierung von Frequenzquellen genutzt werden kann. Neben diesen fertigen Bausteinen existieren aber auch Implementierungen von TDCs für FPGAs.
Ziel der Arbeit ist die Umsetzung eines TDCs auf einem FPGA-Board. Dabei kann gegebenenfalls auf vorliegende offene TDC-Implementierungen zurückgegriffen werden. Im Rahmen der Arbeit sollen aktuelle Umsetzungen von TDCs auf FPGAs evaluiert werden. Weiterhin soll geprüft werden, welche Mechanismen zur Kalibrierung, wie sie u.a. in der Dokumentation zum TICC-System beschrieben werden, im FPGA umgesetzt werden können. Das TICC-System nutzt zur Messung und zur Kalibrierung einen Oszillator mit 10 MHz, der eine möglichst genaue Frequenz aufweisen soll (GPS-DO, Rubidium-Frequenzstandard). Gegebenenfalls könnte im zu entwickelnden System ein Quarz von normaler Genauigkeit zum Einsatz kommen, dessen aktuelle Frequenz im Betrieb durch PPS-Pulse von einem GPS-Empfänger bestimmt werden könnte.
Eine mögliche Plattform zur Umsetzung wäre ein Logic Analyzer vom Typ DSLogic . Dieser Logic Analyzer enthält neben einem Spartan 6 FPGA, auf dem der TDC implementierbar sein sollte, bereits Hardware zur Aufnahme externer Signale und eine USB-Schnittstelle. Da in der Masterarbeit quelloffene Komponenten eingesetzt werden, sollten die Ergebnisse der Arbeit auch unter einer offenen Lizenz veröffentlicht werden. Ein weiteres optionales Ziel wäre die Anbindung der Lösung an bestehende Software TimeLab , die im Bereich der präzisen Zeit- und Frequenzmessung verbreitet ist.
Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse:
  • Gute Kenntnisse in VHDL
  • Erfahrung mit Synthesewerkzeugen

  • Interesse, sich in das Thema Zeit- und Frequenzmessung einzuarbeiten

  • Spaß an praktischer Arbeit und Experimenten

Weitere Informationen zur Arbeit
Schlagwörter:
Time-to-Digital Converter, TDC, Zeitsynchronisation, FPGA, VHDL, Synthese
Bearbeitungszustand:
Die Arbeit ist noch offen.


Herleitung charakteristischer Typtage für die Einspeisung aus Wind- und Solarenergie unter Verwendung moderner Methoden der Datenanalyse

Art der Arbeit:
Master Thesis
Betreuer:
Pruckner, Marco
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Telefon 09131-85-27697, Fax 09131-85-27409, E-Mail: marco.pruckner@fau.de
Beschreibung der Arbeit:
Motivation
Mit den Beschlüssen der deutschen Bundesregierung zur Energiewende wird die deutsche Energieversorgung nachhaltig umgestaltet. Die Hauptziele sind dabei, eine der umweltschonendsten und energiesparsamsten Volkswirtschaften bei gleichzeitig wettbewerbsfähigen Energiepreisen zu werden. Hierfür bedarf es der Unterstützung von erweiterten Analysesystemen, die sowohl die technischen als auch marktregulatorischen und rechtlichen Rahmenbedingungen gleichermaßen berücksichtigen.

Aufgabenstellung
Durch die Weiterentwicklung eines Simulationsmodells für elektrische Energiesysteme auf europäische Maßstabe nimmt die Komplexität dieser Aufgabenstellung auf vielfältige Weise zu. Das bisherige Modell beschränkt sich auf Deutschland. Dabei wird die Einspeisung aus Wind- und Solarenergie durch Zeitreihen modelliert. Dieser Ansatz ist aufgrund der zunehmenden Komplexität nicht länger anwendbar. Im Rahmen dieser Arbeit sollen deshalb aus den von den Übertragungs-netzbetreibern veröffentlichten Zeitreihen für die Windenergie- und Solarenergieeinspeisung charakteristische Typtage unter Einsatz moderner Datenanalyse-Methoden (Deep Learning, Shallow Learning, Neuronale Netze, etc.) hergeleitet werden. Typtage sollen dabei die wesentlichen Einspeisecharakteristika abhängig von der Außentemperatur, Jahres- und Tageszeit sowie weiteren Parametern repräsentieren. Anschließend sollen die Ergebnisse im Rahmen eines Simulationsmodells zur Modellierung der Wind- und Solarenergieeinspeisung umgesetzt und validiert werden.

Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse:
  • Studierende im Bereich der Informatik, Mathematik oder Ingenieur-wissenschaften
  • Interesse an Methoden der Datenanalyse

  • Erste Programmierkenntnisse wünschenswert

  • Selbständige und gewissenhafte Arbeitsweise

Schlagwörter:
Windenergie, Solarenergie, Einspeisung
Bearbeitungszustand:
Die Arbeit ist noch offen.


Integration einer standard-basierten Middleware für verteilte Simulationen in SimTAny Framework

Art der Arbeit:
Studien-/Bachelor-/Diplom-/Masterarbeit
Betreuer:
Deitsch, Anna
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Telefon 09131-85-27931, Fax 09131-85-27409, E-Mail: anna.deitsch@fau.de

Alagöz, Ibrahim
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Telefon 09131-85-27931, Fax 09131-85-27409, E-Mail: Ibrahim.Alagoez@fau.de

Beschreibung der Arbeit:
Neben generischen Middlewarelösungen für die Steigerung der Ausführungsgeschwindigkeiten einer Simulation und für die Integration von Teilsimulationen zu komplexeren Simulationen existieren spezielle Integrationsframeworks wie das IEEE-Standard High-Level Architecture (HLA). Diese bieten Lösungen um verschiedenartige Simulations- Animations- und Supporttools miteinander zu vernetzen bzw. zu koppeln. Insbesondere unterstütz HLA die Simulation von heterogenen Systemen. Das SimTAny Framework, welches am Lehrstuhl 7 entwickelt wird, unterstützt die Erstellung von Systemmodellen und deren Simulation in der OMNeT++ Umgebung. Die Simulation von Systemmodellen in früheren Entwicklungsphasen dient der frühen Absicherung funktionaler und nicht-funktionaler Anforderungen. Auf Basis des HLA Konzeptes soll das Potential vom SimTAny Framework zur Validierung heterogener komplexer Simulationen untersucht werden.

Ziele und Teilaufgaben:
Für diese Arbeit sollen folgende Teilaufgaben bearbeitet werden:

  • Einarbeitung: SimTAny, Diskrete-Event Simulation (DES) und IEEE-Standard HLA

  • Konzeption von Strategien zur Integration von HLA in die vorhandene SimTAny Werkzeugumgebung

  • Implementierung von HLA-Schnittstellen für Teilsimulation in OMNeT++ und MATLAB anhand eines geeignetes Beispiels

  • Persistierung der Simulationsergebnisse für Analyse-, Monitoring- und Visualisierungsdiensten

Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse:
  • Programmierspachen: Java, C/C++
  • Freude an der selbstständigen lösungsorientierten Arbeit

Schlagwörter:
Discrete-Event Simulation, Verteilte Simulation, Heterogene Systeme
Bearbeitungszustand:
Die Arbeit ist noch offen.


IRIG-H Senderimplementierung

Art der Arbeit:
Bachelor Thesis
Betreuer:
Hielscher, Kai-Steffen Jens
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Telefon +49 9131 85 27932, Fax +49 9131 85 27409, E-Mail: kai-steffen.hielscher@fau.de
Beschreibung der Arbeit:
Für die Anbindung von externen Uhren wird häufig ein PPS-Impuls (Pulse-per-Second) verwendet, der von externen Uhren wie beispielsweise GPS-Empfängern oder DCF77-Funkuhren ausgegeben wird. Viele Betriebssysteme enthalten im Kernel Mechanismen, die es ermöglichen, eintreffende PPS-Pulse mit einem Zeitstempel der lokalen Uhr des Systems zu versehen. Da ein PPS-Signal den Sekundenbeginn markiert, kann mittels der Zeitstempel für die Pulse der Offset der lokalen Uhr bestimmt werden. Aus Zeitstempeln aufeinanderfolgender Pulse kann zudem der Frequenzfehler der Uhr ermittelt werden, da die Frequenz der eintreffenden Pulse genau 1 Hz beträgt. NTP bietet die Möglichkeit, solche Zeitstempel zu verarbeiten. Leider ist zusätzlich zu den PPS-Pulsen noch ein weiterer Zeitgeber nötig, der festlegt, auf welche Sekunde sich die Pulse beziehen, d.h. das Datum und die Uhrzeit müssen dem System genauer als eine halbe Sekunde bekannt sein. Dazu kann beispielsweise der serielle NMEA-Datenstrom eines üblichen GPS-Empfängers genutzt werden.

Der IRIG-H-Standard erlaubt die Codierung des aktuellen Datums und der aktuellen Zeit in die PPS-Pulse, indem die Pulslängen variiert werden. Ein ähnliches Verfahren kommt auch bei der Übertragung des DCF77-Zeitsignals zum Einsatz.

Ziel der studentischen Arbeit ist es, ein vorhandenes Board mit einem ARM-Core-Prozessor und einem D-Flip-Flop so zu programmieren, dass ankommende PPS-Pulse und der serielle Datenstrom eines GPS-Empfängers verarbeitet und ein neues PPS-Signal daraus generiert werden, wobei die Länge der PPS-Pulse die Uhrzeit und das Datum nach IRIG-H codiert. Die vorhandene Hardware nutzt einen Prozessor vom Typ STM32F103C8T6 und ist mittels der Arduino-Umgebung programmierbar. Alternativ kann auch die libopencm3 oder STM32CubeMX verwendet werden. Beispielcode für die Ansteuerung der Timer-Komponente ist vorhanden. Zum Auslesen der GPS-Daten können verfügbare Libraries genutzt werden.

Weitere Informationen zur Arbeit
Schlagwörter:
NTP, IRIG-H, embedded, STM32
Bearbeitungszustand:
Die Arbeit ist noch offen.


IRIG-H-Referenzuhr-Treiber

Art der Arbeit:
Studien-/Bachelor-/Diplom-/Masterarbeit
Betreuer:
Hielscher, Kai-Steffen Jens
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Telefon +49 9131 85 27932, Fax +49 9131 85 27409, E-Mail: kai-steffen.hielscher@fau.de
Beschreibung der Arbeit:
Für die Anbindung von externen Uhren wird häufig ein PPS-Impuls (Pulse-per-Second) verwendet, der von externen Uhren wie beispielsweise GPS-Empfängern oder DCF77-Funkuhren ausgegeben wird. Viele Betriebssysteme enthalten im Kernel Mechanismen, die es ermöglichen, eintreffende PPS-Pulse mit einem Zeitstempel der lokalen Uhr des Systems zu versehen. Da ein PPS-Signal den Sekundenbeginn markiert, kann mittels der Zeitstempel für die Pulse der Offset der lokalen Uhr bestimmt werden. Aus Zeitstempeln aufeinanderfolgender Pulse kann zudem der Frequenzfehler der Uhr ermittelt werden, da die Frequenz der eintreffenden Pulse genau 1 Hz beträgt. NTP bietet die Möglichkeit, solche Zeitstempel zu verarbeiten. Leider ist zusätzlich zu den PPS-Pulsen noch ein weiterer Zeitgeber nötig, der festlegt, auf welche Sekunde sich die Pulse beziehen, d.h. das Datum und die Uhrzeit müssen dem System genauer als eine halbe Sekunde bekannt sein.

Der IRIG-H-Standard erlaubt die zusätzliche Codierung des aktuellen Datums und der aktuellen Zeit in die PPS-Pulse, indem die Pulslängen variiert werden. Ein ähnliches Verfahren kommt auch bei der Übertragung des DCF77-Zeitsignals zum Einsatz.

Ziel einer studentischen Arbeit wäre, einen NTP-Referenzuhr-Treiber zu programmieren, der die PPS-API moderner Betriebssysteme nutzt, um aus den Zeitstempeln für IRIG-H-Pulse die aktuelle Uhrzeit und das Datum zu extrahieren und NTP zur Verfügung zu stellen. Zudem soll im Rahmen der Arbeit die Genauigkeit der erreichbaren Synchronisation evaluiert werden. Wird die Aufgabenstellung im Rahmen einer Masterarbeit bearbeitet, so soll auch der zugehörige IRIG-H-Sender implementiert werden (weitere Informationen dazu in gesonderter Aufgabenstellung).

Weitere Informationen zur Arbeit
Schlagwörter:
NTP, IRIG-H, Refclock
Bearbeitungszustand:
Die Arbeit ist noch offen.


Master Thesis at IEE: Integration of Stochastic Models and Simulation Control into a Simulation Framework

Art der Arbeit:
Master Thesis
Betreuer:
German, Reinhard
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Telefon +49 9131 85 27916, Fax +49 9131 85 27409, E-Mail: reinhard.german@fau.de

Djanatliev, Anatoli
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Telefon +49 9131 85 27099, Fax +49 9131 85 27409, E-Mail: anatoli.djanatliev@fau.de

Hielscher, Kai-Steffen Jens
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Telefon +49 9131 85 27932, Fax +49 9131 85 27409, E-Mail: kai-steffen.hielscher@fau.de

Beschreibung der Arbeit:
In the Master’s Thesis, the following aspects will be covered
  • Identifying stochastic system parameters, i.e. uncertainties or variations in software and system behavior or in the surrounding world

  • Finding suited probability distributions

  • Implementing stochastic sampling and simulation control into an existing Matlabbased simulation framework

  • Conducting of validation studies

The Master’s Thesis offers challenging research on mathematical methods and sophisticated simulation concepts for Autonomous Driving
Furthermore, it offers the chance to work with specialists with long-term experience in this area in a start-up environment.

For further information and to submit your application please visit our website http://careers.iee.lu.

Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse:
  • A course of studies in a technical area (e. g. computer science, mathematics, physics, electrical engineering)
  • Good mathematical understanding and analytical competencies

  • Strong interest in new and trendsetting technologies in the automotive industry

  • Good programming skills in Matlab and/or C/C++

  • Knowledge of standard business software products (Microsoft Office, Outlook, etc.)

  • Fluency in German and English are required, any other language is considered an asset

  • Strong coordination, negotiation, organization and communication skills

  • The ability to work autonomously in an international environment, creativity, team spirit and a pro-active attitude are imperative

Weitere Informationen zur Arbeit
Schlagwörter:
Modelling, Simulation, Autonomous Driving, Automotive
Bearbeitungszustand:
Die Arbeit ist noch offen.


Modellierung und Optimierung von Ladevorgängen für Elektrofahrzeuge

Art der Arbeit:
Master Thesis
Betreuer:
Pruckner, Marco
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Telefon 09131-85-27697, Fax 09131-85-27409, E-Mail: marco.pruckner@fau.de
Beschreibung der Arbeit:
Motivation:
Mit den Beschlüssen der deutschen Bundesregierung zur Energiewende wird die deutsche Energieversorgung nachhaltig umgestaltet. Die Hauptziele sind dabei, eine der umweltschonendsten und energiesparsamsten Volks-wirtschaften bei gleichzeitig wettbewerbsfähigen Energiepreisen zu werden. Ein wesentlicher Schlüssel zur Erreichung der Umwelt- und Klimaziele bildet die Elektromobilität. Bis zum Jahr 2020 waren eine Million Elektrofahrzeuge angedacht. Eine zunehmende Anzahl von Elektrofahrzeugen bedarf allerdings einer intelligenten Steuerung der Ladevorgänge (Stichwort: gesteuertes Laden), um einerseits eine Überlastung von Netzbetriebsmitteln zu vermeiden und andererseits ein möglichst Grünstrom-optimiertes Laden zu gewährleisten.

Aufgabenstellung:
Im Rahmen dieser Arbeit soll sich zunächst eine Übersicht über die verschiedenen Möglichkeiten des Lademanagements für Elektrofahrzeuge in Verteilnetzen und deren Abbildung in passenden Simulationsumgebungen verschafft werden. Dabei sind innovative Optimierungsmodelle und die zugehörigen Eingabeparameter sowie Rahmenbedingungen zu identifizieren. Anschließend ist eine Simulationsumgebung aufzusetzen, so dass ausgewählte Algorithmen getestet und weiterentwickelt sowie verschiedene Szenarien (z.B. Anteil BEV, PHEV, FCEV) bewertet werden können. Die Durchführung von Simulationsläufen und das Auswerten der Ergebnisse runden diese spannende Aufgabenstellung ab.

Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse:

  • Vorzugsweise Studierende(r) im Bereich der Informatik, Computational Engineering, IuK, oder vergleichbarer Ingenieurwissenschaft bzw. Naturwissenschaft
  • Interesse an bzw. Erfahrungen mit den Themenbereichen der Elektromobilität und der elektrischen Energieversorgung sowie Simulation/ Modellierung

  • Programmierkenntnisse in mindestens einer Programmiersprache

  • Erste Erfahrungen im Umgang mit Matlab oder AnyLogic

  • Selbstständige und gewissenhafte Arbeitsweise

Bearbeitungszustand:
Die Arbeit ist noch offen.


MQTT als flexible Schnittstelle im Bereich erneuerbare Energien

Art der Arbeit:
Master Thesis
Betreuer:
German, Reinhard
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Telefon +49 9131 85 27916, Fax +49 9131 85 27409, E-Mail: reinhard.german@fau.de

Luchscheider, Philipp
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Fax +49 9131 85 27409, E-Mail: philipp.luchscheider@fau.de

Beschreibung der Arbeit:
Projekt Smart Grid Solar Das Projekt „Smart Grid Solar“ entwickelt in Hochfranken Methoden und Technologien, mit denen der erneuerbare Stromanteil (und insbesondere der Photovoltaikstrom-Anteil) am bayerischen Erzeugungsmix erhöht und nachhaltig in eine Vollversorgung überführt werden kann. Um dieses Ziel zu erreichen, wird der optimale Einsatz verschiedener Komponenten (Erzeugung, Speicher, Verbraucher) auf einem Testfeld gemeinsam erprobt. Die bereits in Betrieb genommenen Komponenten verschiedener Hersteller müssen hierfür in einer zentralen Logik verarbeitet werden. Zum Datenaustausch ist hierfür das Protokoll MQTT vorgesehen, welches sich durch seine leichte Protokollarchitektur und die flexiblen Einsatzmöglichkeiten qualifiziert. In der Arbeit sollen hierfür die Grundlagen in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl Informatik 7 erarbeitet und vor Ort angewandt werden. Die Arbeit bietet darüber hinaus die Möglichkeit, sich in Themen aus dem Bereich der erneuerbaren Energien einzuarbeiten und Ideen ins interdisziplinäre Team einzubringen. Eine zumindest zeitweise Anwesenheit in Hof ist erwünscht. Eine Vergütung der Aufenthalte in Hof ist möglich.

Thema der Arbeit

  • Theoretische Vorbetrachtungen zum Protokoll MQTT

  • Aufstellen eines Schemas für MQTT-Topics

  • Anbindung der realen Komponenten an den MQTT Broker

Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse:
Anforderungsprofil:
  • Studium im Bereich der Ingenieur- oder Naturwissenschaften (insb. der Informatik)

  • Selbständige Arbeitsweise (in Erlangen und Hof/Arzberg)

Beginn: ab sofort in Erlangen und am Standort Hof.

Kontakt:
ZAE Bayern
Dr.-Ing. Philipp Luchscheider
c/o Stadtwerke Hof
Unterkotzauer Weg 25
95028 Hof
+49 9131 9398-404
Philipp.Luchscheider@zae-bayern.de

Schlagwörter:
Smart Grid Solar
Bearbeitungszustand:
Die Arbeit ist noch offen.


Multipath QUIC with Satellite Internet

Art der Arbeit:
Studien-/Bachelor-/Diplom-/Masterarbeit
Betreuer:
Deutschmann, Jörg
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Telefon +49 9131 85 27914, E-Mail: joerg.deutschmann@fau.de
Beschreibung der Arbeit:
As nowadays computers and smartphones very often have multiple (possibly heterogeneous) internet access links, it is desirable to use these links simultaneously to increase data rates and reliability. Multipath protocols, e.g. Multipath TCP, are used in this context. QUIC [1] is a recently developed transport layer protocol with stream multiplexing, zero RTT connection setup, and end-to-end encryption. It will also have support for Multipath communication, and first results of Multipath QUIC (MPQUIC) were presented in [2].

In this work, MPQUIC shall be applied to the specific use case when satellite and terrestrial internet access links are combined. In a first step, the MPQUIC implementation provided by the authors of [2] shall be reviewed and results shall be reproduced. Then, MPQUIC shall be applied to the combination of satellite and terrestrial internet access links and results shall be evaluated.

[1] datatracker.ietf.org/wg/quic/about research.google.com/pubs/archive/46403.pdf
[2] multipath-quic.org

Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse:
  • Solid knowledge in communication networks and protocols
  • Interest in understanding and modifying complex software implementations

This work can be done in English or German language.

Weitere Informationen zur Arbeit
Bearbeitungszustand:
Die Arbeit ist noch offen.


Multipath TCP with Satellite Internet and Middleboxes

Art der Arbeit:
Studien-/Bachelor-/Diplom-/Masterarbeit
Betreuer:
Deutschmann, Jörg
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Telefon +49 9131 85 27914, E-Mail: joerg.deutschmann@fau.de
Beschreibung der Arbeit:
Satellite communication is a way to provide internet access all over the world with data rates around 20-30 Mbit/s. However, the large propagation delay leading to round trip times above 600ms is negative for many applications. The performance of satellite internet depends on providers and protocols. Moreover, Performance Enhancement Proxies (PEPs) are middleboxes commonly deployed in satellite communication networks to mitigate negative effects of large RTTs experienced with TCP. Such middleboxes impact the performance of TCP connections. As nowadays computers and smartphones very often have multiple (possibly heterogeneous) internet access links, it is desirable to use these links simultaneously to increase data rates and reliability. Multipath protocols, e.g. Multipath TCP, are used in this context.

In this thesis, Multipath TCP [1] and a PEP (e.g. PEPsal [2]) shall be set up in a testbed. The performance shall than be evaluated and compared in different scenarios. A comparison with PEPs from actual satellite internet providers is optional.

[1] multipath-tcp.org
[2] ieeexplore.ieee.org/document/1683339 github.com/danielinux/pepsal

Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse:
  • Solid knowledge in communication networks and protocols
  • Interest in configuring, deploying and evaluating protocol implementations in a Linux testbed

This work can be done in English or German language.

Weitere Informationen zur Arbeit
Bearbeitungszustand:
Die Arbeit ist noch offen.


Optimierung eines PV-Batterie-Systems unter Unsicherheit

Art der Arbeit:
Studien-/Bachelor-/Diplom-/Masterarbeit
Betreuer:
Ebell, Niklas
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Telefon +49 ( 91 31 ) 85 - 2 7928, E-Mail: Niklas.Ebell@fau.de

Pruckner, Marco
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Telefon 09131-85-27697, Fax 09131-85-27409, E-Mail: marco.pruckner@fau.de

Beschreibung der Arbeit:
Der stetig voranschreitende Ausbau erneuerbarer Energieanlagen führt dazu, dass der Planung der Energieproduktion solcher Anlagen eine immer wichtigere Rolle zukommt. Die Unsicherheiten z.B. der solaren Einstrahlung können in herkömmlichen deterministischen Optimierungsmodellen nicht dargestellt werden. Mit alternativen Methoden der Optimierung soll deshalb ein geeigneteres Modell zur Steuerung der Energieflüsse eines PV-Batterie-Systems gefunden werden.

In der Abschlussarbeit soll ein Optimierungsmodell aufgebaut und Unsicherheiten in solarer Einstrahlung und elektrischer Last dargestellt werden. Dabei muss eine korrekte Darstellung der Unsicherheiten herausgearbeitet werden.
Es existieren unterschiedliche Methoden der Optimierung: Auf Basis einer Literaturrecherche soll eine passende Methode ausgewählt und implementiert werden. Die Ergebnisse sollen analysiert und mit Kennzahlen des regelbasierten Simulationsmodells verglichen werden. Außerdem soll der Rechenaufwand des implementierten Optimierungsmodells untersucht werden.

Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse:
Anforderungsprofil:
  • vorzugsweise Studierende im Bereich der Informatik, Energietechnik und Elektrotechnik

  • Programmierkenntnisse (Python oder GAMS)

  • selbstständige, strukturierte und gewissenhafte Arbeitsweise Interesse an energietechnischen Themen

Schlagwörter:
PV-Batterie
Bearbeitungszustand:
Die Arbeit ist noch offen.


Performance Analyse von konsortialen und privaten Blockchains im Kontext lokaler Energiemärkte

Art der Arbeit:
Studien-/Bachelor-/Diplom-/Masterarbeit
Betreuer:
Schlund, Jonas
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Telefon 09131-85-27009, E-Mail: jonas.schlund@fau.de
Beschreibung der Arbeit:
Seit dem Brooklyn Microgrid Projekt starten mehr und mehr Projekte zu lokalem peer-to-peer Stromhandel. Aufgrund der Energiewende und der damit verbundenen steigenden Volatilität und Dezentralität der Erzeugung gewinnt der Ansatz auch in Deutschland zunehmend an Interesse. Im Rahmen des Forschungsprojektes „Dezentrale Organisation von zukünftigen Energiesystemen basierend auf der Kombination von Blockchains und dem zellularen Ansatz“ sollen mit Hyperledger Fabric und privaten PoA Ethereum Blockchains konsortiale/private Blockchains im Kontext lokaler Energiemärkte analysiert und evaluiert werden. Ziel ist es Hardwareanforderungen und Skalierbarkeitsgrenzen bzgl. maximaler Anzahl an Teilnehmern und minimaler Handelszeiten zu bestimmen sowie die Transaktionskosten zu bestimmen.
Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse:
  • Vorzugsweise Studierende(r) im Bereich der Informatik, IuK, Elektrotechnik, Energietechnik oder vergleichbarer Ingenieur- bzw. Naturwissenschaft
  • Interesse an bzw. Erfahrungen mit Ethereum, Hyperledger oder der grundsätzlichen Funktionsweise von Blockchain sowie dem Themenbereich der dezentralen Energieversorgung.

  • Erste Erfahrungen im Umgang mit Python und LateX

  • Selbstständige und gewissenhafte Arbeitsweise

Schlagwörter:
Blockchain, lokale Energiemärkte
Bearbeitungszustand:
Die Arbeit ist noch offen.


Plausibilisieren von Netzdaten mittels künstlicher Intelligenz

Art der Arbeit:
Master Thesis
Betreuer:
Pruckner, Marco
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Telefon 09131-85-27697, Fax 09131-85-27409, E-Mail: marco.pruckner@fau.de
Beschreibung der Arbeit:
Motivation:
Netzdaten werden von Netzplaner und Dienstleistern gepflegt und beinhalten viele historische Daten. Insbesondere bei Betriebsmitteln mit Betriebsdauern von 50+ Jahren sind die Daten in vielen Systemen gepflegt, übertragen und verwaltet worden. Dies impliziert eine Vielzahl von Fehlern, die häufig nicht erkannt werden, da Verteilungsnetze oft nur überprüft werden, wenn ein Netzausbau (z.B. durch die Installation von größeren Photovoltaikanlagen) vorgenommen wird. Das Ziel der Arbeit ist somit die Entwicklung einer Methode, die die Plausibilität von Netzdaten überprüft. Hierfür sollen statistische Analyseverfahren sowie Machine Learning Ansätze verwendet werden. Hiermit sollen Fehler in großen Datensätzen frühzeitig erkannt und identifiziert werden. Die Arbeit wird in Zusammenarbeit mit einem Industriepartner aus der Energietechnik durchgeführt.

Aufgabenstellung:
Einarbeiten in die Themen „Verteilungsnetze“, „künstliche Intelligenz“, „Netzplanung“ Identifikation typischer Datenfehler in Verteilungsnetzen Entwicklung eines Verfahrens zur statistischen Analyse von Netzdaten Aufbau einer Trainingsgrundlage für Machine Learning Ansätze (z.B. anhand synthetischer Netze) Identifikation eines geeigneten Machine Learning Ansatzes Implementierung Machine Learning Modells Anwendung auf ein exemplarisches Gebiet mit realen Netzdaten Dokumentation der Ergebnisse und der entwickelten Methoden

Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse:
  • Studierende(r) im Bereich der Informatik, Computational Engineering, IuK oder vergleichbare Ingenieur- bzw. Naturwissenschaft
  • Grundkenntnisse in den Bereichen Statistik und Machine Learning

  • Programmierkenntnisse in mindestens einer Programmiersprache

  • Interesse an elektrischen Energieversorgungssystemen

  • Selbstständige und gewissenhafte Arbeitsweise

Bearbeitungszustand:
Die Arbeit ist noch offen.


Simulationsgestützte Lösung des Ausbauproblems für Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge

Art der Arbeit:
Master Thesis
Betreuer:
Pruckner, Marco
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
Telefon 09131-85-27697, Fax 09131-85-27409, E-Mail: marco.pruckner@fau.de
Beschreibung der Arbeit:
Motivation:
Die Elektromobilität stellt ein aktuelles Megathema unserer Zeit dar und hat das Potential die Mobilität der Zukunft grundlegend zu verändern. Um dies zu ermöglichen, bedarf es aber einer flächendeckenden Ladeinfrastruktur. Seit Jahren beschäftigen sich Landesregierungen, Wirtschaftsvertreter und Wissenschaftler mit der Frage, wo und wann Ladesäulen zugebaut werden sollen. Eine Übersicht über diese diversen Ansätze existiert jedoch nicht. Darüber hinaus fehlt ein Konsens darüber, welcher Ansatz zum besten Erfolg führt.

Aufgabenstellung:
Im Rahmen dieser Arbeit soll sich zunächst ein Überblick über die existierenden Werkzeuge und verwendeten Methoden im Bereich Ladeinfrastrukturausbauplanung verschafft werden. Eine umfangreiche Literaturrecherche hierzu liegt bereits vor. Darauf basierend sollen Kriterien zur Klassifizierung (Taxonomie) der Werkzeuge abgeleitet sowie Vor- und Nachteile der betrachteten Ansätze herausgearbeitet werden. In einem dritten Schritt sollen verschiedene Werkzeuge für die Ausbauplanung in Bayern untereinander simulationsgestützt verglichen und evaluiert werden. Hinweis: Bei diesem Thema ist ein ein- bis zweiwöchiger Aufenthalt am Forschungsinstitut TUMCreate in Singapur möglich.

Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse:
  • Studierende im Bereich der Informatik, Mathematik oder Ingenieurwissenschaften
  • Interesse am Thema Elektromobilität und Ausbauplanung von Ladeinfrastruktur

  • Programmierkenntnisse in mindestens einer gängigen Programmiersprache

  • Selbständige und gewissenhafte Arbeitsweise

Schlagwörter:
Elektromobilität, Modellierung, Simulation, Ladeinfrastruktur, Mobilität
Bearbeitungszustand:
Die Arbeit ist noch offen.


Software Defined Networking for Time-Critical Smart Grid Applications

Art der Arbeit:
Studien-/Bachelor-/Diplom-/Masterarbeit
Betreuer:
Awad, Abdalkarim
Lehrstuhl für Informatik 7 (Rechnernetze und Kommunikationssysteme)
E-Mail: abdalkarim.awad@cs.fau.de
Beschreibung der Arbeit:
Description: Building and maintaining efficient data communication networks can be done either by continuously installing very expensive and up-to-date network elements (e.g. the newest switch with highest capabilities) or using intelligence. Software Defined Networking (SDN) presents a new paradigm for networking. It separates the data plan, from control plan and hence the intelligence in the network can be easily updated or modified. For instance, it will be possible to react very quickly to any situation in the network (e.g., failure of a switch). The intelligence of the network is done on the so-called controller, which could be a computer outside the network. This way, it will be possible to build an efficient network from relatively cheap network elements (e.g. SDN-enabled Switches).

Tasks: The main goal of this work is to implement a simulation model of an SDN network. Then a typical time-critical smart grid scenario will be implemented and explored. The simulation model will be implemented in the SDN simulator, Mininet.

Vorausgesetzte Vorlesungen bzw. Kenntnisse:
C++ is preferable
Weitere Informationen zur Arbeit
Bearbeitungszustand:
Die Arbeit ist noch offen.

Neuigkeiten aus der LehreRSS

Teaching Übersicht

Kolloquiumsvortrag: 23. Oktober 2018, Samson Groß

reserviert

Veröffentlicht am 2018-08-17 09:20:29 (Permalink)

Kolloquiumsvortrag: 16. Oktober 2018, Andreas Buck

Performanceoptimierung von Apache Spark im Bereich Data Analytics bei Audi

Die Entwicklung neuer Fahrzeugfunktionen im E-/E-Bereich löst seit einiger Zeit einen rasanten Anstieg anfallender Daten aus. Vor allem im Entwicklungsstadium ist es wichtig, die Messungen von Sensoren und Steuergeräten effektiv auswerten zu können. Um bisherige, mittlerweile inpraktikable, Verwaltungsmethoden abzulösen, wird bei Audi an dem Projekt Share42morrow gearbeitet. Share42morrow soll eine zentrale Plattform schaffen, die es ermöglicht, Messdaten fachbereichsübergreifend abzulegen, zu verwalten und auszuwerten. Die Auswertung der Daten geschieht zum großen Teil durch Apache Spark. Dieses Framework erlaubt eine komfortable Entwicklung von hoch parallelen Analysen in interaktiven sowie automatisierten Anwendungen. Die einfache Handhabung birgt allerdings auch ein hohes Optimierungspotential für Konfigurationen, Datenstrukturen und die Anwendungen selbst. Im Rahmen dieser Projektarbeit wird deshalb ein umfassendes Bild der Möglichkeiten zur Optimierung von Clusteranwendungen unter Apache Spark gezeichnet. Besondere Rücksicht wird dabei auf die lokalen Gegebenheiten und Restriktionen genommen. Zudem werden drei Umsetzungen vorgestellt, durch die die Performance von Analysen großer Datenmengen erheblich gesteigert wird. Um Daten in erster Linie ressourcenschonend auszuwerten, werden diese oder ähnliche Maßnahmen wärmstens empfohlen.   Ort: Raum 04.137, Martensstr. 3, Erlangen

Veröffentlicht am 2018-08-17 09:16:31 (Permalink)

Kolloquiumsvortrag 4. September 2018, Victor Simon

reserviert

Veröffentlicht am 2018-08-02 15:11:39 (Permalink)

Kolloquiumsvortrag: 9. Oktober 2018, Anna Dorokhova

Betrachtungen der Physikalischen Schicht eines Low Power-Funkprotokolls

Untertitel: Evaluation der Verwendbarkeit von RTLSDR und BladeRF zum Empfang von LoRa, sowie der Reichweite

Effiziente und wirtschaftliche Kommunikationswege sind für das Internet der Dinge von grundlegender Bedeutung. Für die drahtlose Datenübertragung über mehrere Kilometer konkurrieren verschiedene Technologien, eine vielversprechende davon ist LoRa mit dem Netzwerkprotokoll LoRaWAN. Es eignet sich insbesondere für Anwendungen, bei welchen der Stromverbrauch der IoT-Geräten minimiert werden soll. Für die Erweiterung der Übung zur Lehrveranstaltung Advanced Networking wurden Methoden zum Empfangen, Demodulieren und Dekodieren von LoRa-Nachrichten mit günstiger Hardware evaluiert. Ein Lösungsweg wurde herausgearbeitet und erfolgreich getestet. Eine Evaluation der Reichweite der LoRa-Technologie auf dem Campus der Technischen Fakultät und in dessen Umgebung im Bezug auf ein Gateway im Informatik-Hochhaus rundet die Arbeit ab. Ort: Raum 04.137, Martensstr. 3, Erlangen

Veröffentlicht am 2018-07-25 15:25:38 (Permalink)

Kolloquiumsvortrag: 31. Juli 2018, Ramesh Palwai

Development and Evaluation of Adaptive Methods for Fault Detection in Building Operation

In order to ensure fault-free and energy-efficient building operation, it is necessary to acquire and analyze relevant time series data, such as system temperatures, control signals or weather data. For a largely automated analysis of these data with regard to suboptimal operating states / errors, different methods can be used. Promising methods are common regression and classification methods, such as linear regression, support vector machines, decision trees, or naive Bayes classifiers. A prerequisite for the functioning of these and similar methods is the existence of a training data set which covers as far as possible (nominal and faulty) system states. Since this requirement is not fulfilled in practice in most cases, one can pass on to adjust the training data set gradually during operation.   Ort: Raum 04.137, Martensstr. 3, Erlangen

Veröffentlicht am 2018-07-13 12:46:50 (Permalink)