ANALYSE DES LOKALEN STROMMARKTES

Thesis category:
Studien-/Bachelor-/Diplom-/Masterarbeit
Supervisors:
Schlund, Jonas
Chair of Computer Science 7 (Computer Networks and Communication Systems)
Phone +49 9131 85 27009, Fax +49 9131 85 27409, E-Mail: jonas.schlund@fau.de

Klaus, Joachim (Allgäuer Überlandwerk GmbH)

Description:
Wir bieten im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Forschungsprojekts „pebbles“ eine Abschlussarbeit für das Sommersemester 2019. Die AÜW untersucht hier die Potenziale lokaler Energiemärkte.Die Grundlage der Abschlussarbeit bilden Marktdaten, die aus einem von der AÜW aufgebauten Feldversuch einer lokalen Energiehandelsplattform stammen. Der Fokus der Arbeit liegt auf der Analyse dieser Daten nach verschiedenen Gesichtspunkten (z. B. Auktionsmechanismen, Bieterstrategien etc.), der Erstellung von Sensitivitätsanalysen und der Simulation möglicher anderer Ausprägungen einer lokalen Energiehandelsplattform. Den genauen Themenschwerpunkt der Abschlussarbeit diskutieren wir gerne.

WIR BIETEN

  • die Möglichkeit zur Mitarbeit an einem innovativen,praxisnahen Forschungsprojekt

  • flexible Arbeitszeiten unter Berücksichtigung deinerstudentischen Verpflichtungen

  • selbständige Arbeitsweise in einem agilen Umfeld

  • die Möglichkeit einer ergänzenden Werkstudenten-tätigkeit.

Ihren Lebenslauf und einschlägige Zeugnisse bzw. Nachweise senden Sie uns bitte über folgenden Link:
www.mein-check-in.de/auew

Haben Sie Lust, uns zu unterstützen? Wir freuen uns auf Ihre Bewerbung!
Jonas Schlund, Tel. 09131 85 27009 (Informatik 7)
Joachim Klaus, Tel. 0831 2521-245 (AÜW)

Assumed lectures or skills:
Profil: Student/in der Studiengänge Wirtschaftsinformatik,Wirtschaftsmathematik, Wirtschaftsingenieurwesen odervergleichbar
  • Schnelle Auffassungsgabe und eine ausgeprägteanalytische Denkweise

  • Kenntnisse in der mathematischen bzw. induktivenStatistik (z. B. Bootstrapping)

  • Kenntnisse in Python oder R sowie in den für Daten-analysen einschlägigen Packages

  • Interesse am deutschen Energiemarkt, der Energiewendeund erneuerbaren Energien

Progress status:
The thesis is still available for assignment.


Architekturdesign zur Langzeitmessung von Gebäude-Energieprofilen

Thesis category:
Master-Projekt
Supervisors:
Hielscher, Kai-Steffen Jens
Chair of Computer Science 7 (Computer Networks and Communication Systems)
Phone +49 9131 85 27932, Fax +49 9131 85 27409, E-Mail: kai-steffen.hielscher@fau.de
Description:
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

Progress status:
The thesis is still available for assignment.


EINSATZPLANUNG IN EINEM VIRTUELLEN KRAFTWERK

Thesis category:
Studien-/Bachelor-/Diplom-/Masterarbeit
Supervisors:
Schlund, Jonas
Chair of Computer Science 7 (Computer Networks and Communication Systems)
Phone +49 9131 85 27009, Fax +49 9131 85 27409, E-Mail: jonas.schlund@fau.de

Zitt, Katja (Allgäuer Überlandwerk GmbH)

Description:
Im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten For-schungsprojekts „pebbles“ untersucht die AÜW die Potenziale lokaler Energiemärkte.Teil des Projekts ist das Virtuelle Kraftwerk der AÜW, welches sein flexibles Erzeugungs-portfolio preisoptimiert an verschiedenenMärkten vermarktet.
Im Rahmen der Abschlussarbeit soll die Einsatzplanung des Virtuellen Kraftwerks erweitert werden, um zukünftig Preissignale eines lokalen Energiemarkts berücksichtigen zu können.
WIR BIETEN
  • die Möglichkeit zur Mitarbeit an einem innovativen, praxisnahen Forschungsprojekt

  • flexible Arbeitszeiten unter Berücksichtigung der studentischen Verpflichtungen

  • interessantes Aufgabengebiet mit viel Eigenverantwortung in einem agilen Umfeld

  • inhaltliche Begleitung durch das Team Energiehandel und das Projektteam „pebbles“

  • die Möglichkeit einer ergänzenden Werkstudententätigkeit

Ihren Lebenslauf und einschlägige Zeugnisse bzw. Nachweise senden Sie uns bitte über folgenden Link:
www.mein-check-in.de/auew
Haben Sie Lust, uns zu unterstützen? Wir freuen uns auf Ihre Bewerbung!
Jonas Schlund, Tel. 09131 85-27009 (Inf 7)
Katja Zitt, Tel. 0831 2521-289 (AÜW)

Assumed lectures or skills:
Student/in der Studiengänge Wirtschaftsin-formatik, Wirtschaftsmathematik, Wirt-schaftsingenieurwesen
  • schnelle Auffassungsgabe und eine ausge-prägte analytische Denkweise

  • hohe IT-Affinität

  • Flexibilität, Zielstrebigkeit und eine selbstän-dige Arbeitsweise

  • idealerweise Programmierkenntnisse in Java,C, Python, R

  • Kenntnisse in der Modellierung sowie imsoftwaregestützten Lösen linearer und nicht-linearer Optimierungsprobleme

  • Idealerweise Kenntnisse über das Konzept„Virtuelles Kraftwerk“

  • Interesse am deutschen Energiemarkt, derEnergiewende und erneuerbaren Energien

Progress status:
The thesis is still available for assignment.


Evaluation of Mobility Protocols for Multipath Communication

Thesis category:
Studien-/Bachelor-/Diplom-/Masterarbeit
Supervisors:
Deutschmann, Jörg
Chair of Computer Science 7 (Computer Networks and Communication Systems)
Phone +49 9131 85 27914, E-Mail: joerg.deutschmann@fau.de
Description:
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

Assumed lectures or skills:
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.

Further information
Progress status:
The thesis is still available for assignment.


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

Thesis category:
Master Thesis
Supervisors:
Hielscher, Kai-Steffen Jens
Chair of Computer Science 7 (Computer Networks and Communication Systems)
Phone +49 9131 85 27932, Fax +49 9131 85 27409, E-Mail: kai-steffen.hielscher@fau.de
Description:
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.
Assumed lectures or skills:
  • Gute Kenntnisse in VHDL
  • Erfahrung mit Synthesewerkzeugen

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

  • Spaß an praktischer Arbeit und Experimenten

Further information
Keywords:
Time-to-Digital Converter, TDC, Zeitsynchronisation, FPGA, VHDL, Synthese
Progress status:
The thesis is still available for assignment.


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

Thesis category:
Master Thesis
Supervisors:
Pruckner, Marco
Chair of Computer Science 7 (Computer Networks and Communication Systems)
Phone 09131-85-27697, Fax 09131-85-27409, E-Mail: marco.pruckner@fau.de
Description:
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.

Assumed lectures or skills:
  • Studierende im Bereich der Informatik, Mathematik oder Ingenieur-wissenschaften
  • Interesse an Methoden der Datenanalyse

  • Erste Programmierkenntnisse wünschenswert

  • Selbständige und gewissenhafte Arbeitsweise

Keywords:
Windenergie, Solarenergie, Einspeisung
Progress status:
The thesis is still available for assignment.


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

Thesis category:
Studien-/Bachelor-/Diplom-/Masterarbeit
Supervisors:
Deitsch, Anna
Chair of Computer Science 7 (Computer Networks and Communication Systems)
Phone 09131-85-27931, Fax 09131-85-27409, E-Mail: anna.deitsch@fau.de

Alagöz, Ibrahim
Chair of Computer Science 7 (Computer Networks and Communication Systems)
Phone 09131-85-27931, Fax 09131-85-27409, E-Mail: Ibrahim.Alagoez@fau.de

Description:
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

Assumed lectures or skills:
  • Programmierspachen: Java, C/C++
  • Freude an der selbstständigen lösungsorientierten Arbeit

Keywords:
Discrete-Event Simulation, Verteilte Simulation, Heterogene Systeme
Progress status:
The thesis is still available for assignment.


IRIG-H Senderimplementierung

Thesis category:
Bachelor Thesis
Supervisors:
Hielscher, Kai-Steffen Jens
Chair of Computer Science 7 (Computer Networks and Communication Systems)
Phone +49 9131 85 27932, Fax +49 9131 85 27409, E-Mail: kai-steffen.hielscher@fau.de
Description:
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.

Further information
Keywords:
NTP, IRIG-H, embedded, STM32
Progress status:
The thesis is still available for assignment.


IRIG-H-Referenzuhr-Treiber

Thesis category:
Studien-/Bachelor-/Diplom-/Masterarbeit
Supervisors:
Hielscher, Kai-Steffen Jens
Chair of Computer Science 7 (Computer Networks and Communication Systems)
Phone +49 9131 85 27932, Fax +49 9131 85 27409, E-Mail: kai-steffen.hielscher@fau.de
Description:
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).

Further information
Keywords:
NTP, IRIG-H, Refclock
Progress status:
The thesis is still available for assignment.


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

Thesis category:
Master Thesis
Supervisors:
German, Reinhard
Chair of Computer Science 7 (Computer Networks and Communication Systems)
Phone +49 9131 85 27916, Fax +49 9131 85 27409, E-Mail: reinhard.german@fau.de

Djanatliev, Anatoli
Chair of Computer Science 7 (Computer Networks and Communication Systems)
Phone +49 9131 85 27099, Fax +49 9131 85 27409, E-Mail: anatoli.djanatliev@fau.de

Hielscher, Kai-Steffen Jens
Chair of Computer Science 7 (Computer Networks and Communication Systems)
Phone +49 9131 85 27932, Fax +49 9131 85 27409, E-Mail: kai-steffen.hielscher@fau.de

Description:
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.

Assumed lectures or skills:
  • 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

Further information
Keywords:
Modelling, Simulation, Autonomous Driving, Automotive
Progress status:
The thesis is still available for assignment.


Modellierung und Optimierung von Ladevorgängen für Elektrofahrzeuge

Thesis category:
Master Thesis
Supervisors:
Pruckner, Marco
Chair of Computer Science 7 (Computer Networks and Communication Systems)
Phone 09131-85-27697, Fax 09131-85-27409, E-Mail: marco.pruckner@fau.de
Description:
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.

Assumed lectures or skills:

  • 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

Progress status:
The thesis is still available for assignment.


Multipath QUIC with Satellite Internet

Thesis category:
Studien-/Bachelor-/Diplom-/Masterarbeit
Supervisors:
Deutschmann, Jörg
Chair of Computer Science 7 (Computer Networks and Communication Systems)
Phone +49 9131 85 27914, E-Mail: joerg.deutschmann@fau.de
Description:
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

Assumed lectures or skills:
  • 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.

Further information
Progress status:
The thesis is still available for assignment.


Multipath TCP with Satellite Internet and Middleboxes

Thesis category:
Studien-/Bachelor-/Diplom-/Masterarbeit
Supervisors:
Deutschmann, Jörg
Chair of Computer Science 7 (Computer Networks and Communication Systems)
Phone +49 9131 85 27914, E-Mail: joerg.deutschmann@fau.de
Description:
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

Assumed lectures or skills:
  • 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.

Further information
Progress status:
The thesis is still available for assignment.


Optimierung eines PV-Batterie-Systems unter Unsicherheit

Thesis category:
Studien-/Bachelor-/Diplom-/Masterarbeit
Supervisors:
Ebell, Niklas
Chair of Computer Science 7 (Computer Networks and Communication Systems)
Phone +49 ( 91 31 ) 85 - 2 7928, E-Mail: Niklas.Ebell@fau.de

Pruckner, Marco
Chair of Computer Science 7 (Computer Networks and Communication Systems)
Phone 09131-85-27697, Fax 09131-85-27409, E-Mail: marco.pruckner@fau.de

Description:
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.

Assumed lectures or skills:
Anforderungsprofil:
  • vorzugsweise Studierende im Bereich der Informatik, Energietechnik und Elektrotechnik

  • Programmierkenntnisse (Python oder GAMS)

  • selbstständige, strukturierte und gewissenhafte Arbeitsweise Interesse an energietechnischen Themen

Keywords:
PV-Batterie
Progress status:
The thesis is still available for assignment.


Performance Analyse von konsortialen und privaten Blockchains im Kontext lokaler Energiemärkte

Thesis category:
Studien-/Bachelor-/Diplom-/Masterarbeit
Supervisors:
Schlund, Jonas
Chair of Computer Science 7 (Computer Networks and Communication Systems)
Phone +49 9131 85 27009, Fax +49 9131 85 27409, E-Mail: jonas.schlund@fau.de
Description:
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.
Assumed lectures or skills:
  • 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

Keywords:
Blockchain, lokale Energiemärkte
Progress status:
The thesis is still available for assignment.


Plausibilisieren von Netzdaten mittels künstlicher Intelligenz

Thesis category:
Master Thesis
Supervisors:
Pruckner, Marco
Chair of Computer Science 7 (Computer Networks and Communication Systems)
Phone 09131-85-27697, Fax 09131-85-27409, E-Mail: marco.pruckner@fau.de
Description:
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

Assumed lectures or skills:
  • 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

Progress status:
The thesis is still available for assignment.


Testaufbauten in Kooperation mit ChargingLedger

Thesis category:
Studien-/Bachelor-/Diplom-/Masterarbeit
Supervisors:
Schlund, Jonas
Chair of Computer Science 7 (Computer Networks and Communication Systems)
Phone +49 9131 85 27009, Fax +49 9131 85 27409, E-Mail: jonas.schlund@fau.de
Description:
Motivation:
Der globale Anteil an volatilen erneuerbaren Energien am Strommix wächst stetig. Zudem müssen bereits 2030 >100 Million Fahrzeuge elektrisch versorgt werden. Damit die Systemstabilität des Stromsystems unter den komplexeren Bedingungen auch weiterhin erhalten werden kann sind neue Flexibilitätsoptionen notwendig. Es müssen Lastspitzen reduziert und Letztverbraucher integriert werden. Dazu arbeietet das StartUp ChargingLedger an einer offenen & dezentralen Platform zur Flexibilisierung von Lastvorgängen, insbesondere von Ladevorgängen von Elektrofahrzeugen.

In Kooperation mit dem StartUp ChargingLedger sind diverse Aufbauten und Tests durchzuführen, die teilweise im Rahmen von Abschlussarbeiten bearbeitet werden können:

  • Aufbauen und Testen eines Autosimulators zum einfachen und schnellen testen an Ladestationen ohne Elektrofahrzeug

  • Aufbau der Kommunikation zwischen Ladestation und einem lokalen OCPP-Server und testen von OCPP-Funktionen.

  • Testen und Vergleichen verschiedener Kommunikationswege (PLC, LAN, 3G, LTA, LoRaWAN,...)

  • Definition von verfügbaren Daten von Ladestation und Elektrofahrzeug bei Nutzung von OCPP im Kontext eines Lastmanagements

  • Entwickeln einfacher Methoden zur Steuerung von Ladezyklen zur Netzentlastung (z.B. vermeiden von Lastspitzen) und zum Erbringen von Systemdienstleistungen

  • Verbinden des OCPP-Servers an einen Ethereum Blockchain-Knoten und testen einfacher Funktionen eines Smart Contracts

Assumed lectures or skills:
Anforderungsprofil:
Vorzugsweise Studierende(r) im Bereich der Informatik, IuK, Elektrotechnik, Energietechnik oder vergleichbarer Ingenieur- bzw. Naturwissenschaft Interesse an bzw. Erfahrungen mit Kommunikationsprotokollen, Software-Entwicklung, Simulation, Ethereum und/oder den Themenbereichen der Elektromobilität sowie der Energiewende. Erste Erfahrungen im Umgang mit Python und LaTeX Lust sich aktiv in ein StartUp einzubringen Selbstständige und gewissenhafte Arbeitsweise.
Progress status:
The thesis is still available for assignment.

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Teaching overview

Kolloquiumsvortrag: 26. März 2019, Andreas Buck

The Practical Application of Differential Privacy in the Automotive Domain

Das Auswerten von Nutzerdaten birgt erhebliches Potential für die Verbesserung von Produkten und Diensten. Um Nutzer vor schädlicher Verwertung zu schützen, werden deren Daten anonymisiert. Traditionellen Anonymisierungstechniken fehlt es trotz jahrelanger Anwendung an einem konkreten Versprechen an Sicherheit, welches Individuen gegeben werden kann. Differential Privacy (DP) stellt anonymisierenden Algorithmen die mathematische Bedingung, dass Daten einzelner Nutzer nur eingeschränkt Auswirkung auf Ergebnisse haben und kann somit ein Versprechen geben. Obwohl bereits über eine Dekade alt und in der Forschung ein großer Erfolg, sind Anwendungen von DP in der Praxis immer noch rar. Diese Arbeit untersucht die praktische Anwendbarkeit von DP in der Automobilindustrie. Um den Zugang zu DP zu vereinfachen, werden zunächst Kriterien identifiziert, die beim Entwurf eines Anonymisierungskonzeptes eine Rolle spielen. Anhand dieser Kriterien wird ein Schema erarbeitet, welches die Zuordnung von konkreten Anwendungsfällen zu DP Mechanismen vereinfacht. Zur Einbindung von DP in die Datenverarbeitung wird ein leichtgewichtiges Anonymisierungsframework vorgestellt. Es implementiert verschiedene Mechanismen, die Local Differential Privacy (LDP), eine besonders strikte Variante von DP, erfüllen. Das Framework wird in eine aktive Big Data Plattform integriert. Anhand eins beispielhaften Anwendungsfalls werden die Performanz und die Resultate verschiedener LDP Algorithmen auf der Plattform erprobt und evaluiert. Ort: Raum 04.137, Martensstr. 3, Erlangen Zeit: 10:15 Uhr

Published on 2018-12-03 08:47:51 (Permalink)

Kollquiumsvortrag: 22. Januar 2019, Florian Korschin

Aufbau eines Demo-Prototyps zur blockchainbasierten Koordinierung einer Energiezelle

Im Rahmen der nachhaltigen Umstellung der deutschen Energieversorung, findet eine zunehmende Dezentralisierung des Energiesystems statt, die Anzahl der Akteure und somit die Komplexität im Energiesystem steigt stark an und die Volatilität der erneuerbaren Energien erfordert neue Flexibilitätsoptionen um auch weiterhin Systemstabilität zu gewährleisten. In diesem Kontext ist es notwendig neue dezentrale Kontrollstrukturen zu designen und entwickeln die den Anforderungen des zukünftigen Energiesystems entsprechen. Als Grundlage für die vorliegende Arbeit dient eine dezentrale blockchainbasierte Appliklation, welche die Systemstabilität eines kleines Dorfes sicherstellt. Das Dorf besteht hierbei aus mehreren Haushalten, welche jeweils als einzelne Energiezelle simuliert werden. Hardwaretechnisch besteht jeder Haushalt bereits aus einem Rasperry Pi, welches in ein mit einem 3D-Drucker erstelltem Haus eingebettet ist. Die bestehende Infrastruktur wird innerhalb dieser Arbeit derart erweitert, dass daraus ein Demonstrator ensteht, mittels welchem eine Interaktion mit dem Haushalt als auch eine Anzeige des aktuellen Zustandes möglich ist. Dazu soll der Zustand der Einspeisung und des Verbrauches auf Displays (auf den Häuserdächern) visualisiert und eine User Interaktion mit dem Modell ermöglicht werden. Die vorliegende Arbeit erläutert zunächst die vorhande Infrastruktur. Daraufhin wird ein Konzept zur Erstellung der GUI und die daraus entstehende Softwarearchitektur dargestellt. Ort: Raum 04.137, Martensstr. 3, Erlangen Zeit: 10:15 Uhr

Published on 2018-11-27 13:36:26 (Permalink)

Kolloquiumsvortrag: 18. Dezember 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 Zeit: 18. Dezember 2018, 11:00 Uhr

Published on 2018-11-26 10:01:31 (Permalink)

Kolloquiumsvortrag: 15. Januar 2019, Fabian Scheidig

Einsatz von OPC-UA als Kommunikationsprotokoll in medizinischen Geräten

The standard Open Platform Communication (OPC) Unified Architecture (UA), also known as IEC 62541, defines machine description and communication for the ”industry 4.0”. With this standard machines, independent of the manufacturer, can detect the abilities of other devices and interact self-sufficient. Service, IT and management can interact through the same interface for reading the status or getting large amounts of data for statistics or prognosis. The previously needed layer for translation between machines and humans can be spared. Because of that and because the specification is free of charge, hardware and development costs decrease. Today medical systems like magnetic resonance tomography (MRT), computer tomography (CT) or X-ray devices consist of many embedded devices. These communicate through different interfaces with each other. Until now there does no established communication standard exist. Already existing components have to be developed new or customized that the communication interfaces fit to the system. OPC UA can fix this problem. With usage of this standard, components of the industry can be integrated, without changes, into medical devices. This thesis examines, whether OPC UA can pass medical-norms and given real time criteria. Further, a prototype, for controlling axes, will be developed. It is based on a patient table and used for comparison to existing implementations. This prototype shall be configurable, so it can be used for other parts of the X-ray device too. By developing this software, aspects like security, performance, status of the specification-development and possible features will be highlighted. The stack ”open62541” has proven to be fast at low source-consumption and being developer friendly. Norms for medical devices can be passed and given time requirements are kept. The server recognizes connected axes and configures itself dynamically to its environment. A user can interact with those axes through a client, which provides a GUI. Ort: Raum 04.137, Martensstr. 3, Erlangen Zeit: 10:15 Uhr

Published on 2018-11-22 13:14:37 (Permalink)

Kolloquiumsvortrag: 18. Dezember 2018, Daniel Rosenmüller

Umsetzung von DIY-Plattformen im Prototypenbau bei Automobilen

Die Umsetzung von Elektronik im Prototypenbau bei Automobilen steht vor Herausforderungen, neue Technologien schnell, einfach und funktional zu entwickeln, jedoch flexibel zu bleiben um einzelne Module ad-hoc austauschen zu können. DIY-Plattformen, wie die Arduino Produktfamilie oder der Raspberry Pi sind heutzutage gängige Methoden, um Elektronik-Projekte jeglicher Art schnell und günstig zu entwickeln. Da sie ebenfalls in der Internet of Things (IoT) Welt hohe Beliebtheit haben, wächst die Erweiterungsmöglichkeit stetig, um Sensoren und Aktuatoren jeglicher Art damit zu steuern und auch komplexe Logiken zu implementieren. Auch Anbindungen an die Fahrzeugelektronik sind damit umsetzbar, um beispielsweise Bus-Systeme, wie den LIN-Bus, damit anzusteuern. Fahrzeugbezogene Sensoren können somit ebenfalls gelesen werden und Aktuatoren algorithmisch gesteurt werden. Dieser Vortrag zeigt Wege mit vielen Beispielen, wie Problemansätze mit DIY-Plattformen einfach zu entwickeln sind, um einen Überblick zu schaffen, wie mächtig diese Technologien heutzutage sind. Ort: Raum 04.137, Martensstr. 3, 91058 Erlangen Zeit: 10:15 Uhr

Published on 2018-10-22 15:22:25 (Permalink)