Master's Thesis

Multi-CRAT communication module

Final Thesis 26.22 MB Appendix 14.85 MB

Author of thesis: Ing. Alžbeta Kostelanská

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Petr Mlýnek, Ph.D.

Reviewer: Ing. Lukáš Benešl, Ph.D.

Abstract:

With the increasing number of small photovoltaic power plants with capacities of up to 10 kWp in residential areas and households, the need for reliable communication between the elements of the networks created by this process is also growing. This work focuses on the theoretical analysis of communication networks and their architectures in the field of small photovoltaic systems. Based on an analysis of requirements and a review of the most commonly used communication technologies, a universal prototype of a communication module intended for use in the so-called last-mile area of these networks is proposed.

Keywords:

Energy Community, G3-PLC, IEEE 802.15.4, last-mile, Multi-CRAT, NB-PLC, PVP, Small-Scale PVP, STM32, Sub-1GHz

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Studentka prezentuje výsledky a řešení své diplomové práce. Následně odpovídá na otázky oponenta dr. Král: Jaká je podpora použitého STM MCU pro zabezpečení uvedené v otázce oponenta? Studentka odpovídá Je zařízení bezpečné i z hardwarového hlediska, ne jen software? Studentka upřesňuje odpovědi

Language of thesis

Slovak

Faculty

Department

Study programme

Electronics and Communication Technologies (MPC-EKT)

Composition of Committee

prof. Ing. Tomáš Kratochvíl, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Kadlec, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Jan Král, Ph.D. (člen)
mjr. Ing. Markéta Vršecká, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Drexler, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jitka Dluhá, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Petr Mlýnek, Ph.D.

Zadání považuji za kompletně splněné. Byl realizován Multi CRAT modem a ověřen v laboratorním prostředí. Modem je realizován a připraven pro reálné nasazení, budoucí rozšíření a scénář nasazení jsou jasně popsány.
Rozsah a prezentační úroveň práce je na vysoké úrovni.
Formální úprava technické zprávy a její jazyková úroveň jsou až na drobné překlepy dostačující.
Práce studentky s literaturou je kvalitní.
Vysokou odbornou úroveň práce potvrzuje prezentace a recenze tohoto tématu na odborných konferencích. Využitelnost výsledku Multi CRAT modemu je potvrzena spoluprací s průmyslovým partnerem a připraveným polygonem pro testování. Points proposed by supervisor: 99

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Lukáš Benešl, Ph.D.

Diplomová práce splňuje všechny body zadání v plném rozsahu. Autorka provedla podrobnou analýzu komunikačních technologií vhodných pro prostředí komunitní energetiky a na jejím základě navrhla Multi-CRAT modem zahrnující narrowband PLC (G3-PLC) jako drátovou technologii a bezdrátové spojení v pásmu Sub-1 GHz a IEEE 802.15.4. Modem byl fyzicky realizován, osazen a oživován, funkčnost byla ověřena laboratorním měřením podle metodologie RFC 2544. Závěrečná kapitola obsahuje porovnání s existujícími řešeními a návrh budoucích rozšíření. Výsledky práce byly prezentovány na konferencích EEICT 2026 a ICUMT 2025 a na jejich základě byl podán užitný vzor, což svědčí o nadstandardním naplnění zadání.
Technická zpráva je strukturována přehledně a logicky. Obrázky, blokové diagramy a tabulky jsou kvalitně zpracované a přispívají k srozumitelnosti výkladu. Celkovou úroveň DP hodnotím jako velmi dobrou.
Formální úprava práce je na vysoké úrovni. Jazykový projev je odborný a srozumitelný. Ojediněle se vyskytují drobné nesrovnalosti v terminologii (např. střídavé použití výrazů drátový a kabelový pro tutéž technologii), které však nijak nenarušují srozumitelnost textu.
Seznam literatury obsahuje 57 položek zahrnujících odborné články z recenzovaných časopisů. Autorka cituje relevantní a aktuální zdroje; většina referencí pochází z posledních pěti let, případně jsou starší zdroje citovány záměrně jako klíčové standardy.
Odborná úroveň práce je nadprůměrná. Autorka prokázala schopnost systematicky analyzovat problematiku komunikace v lokálních energetických sítích, zvolit vhodné technologie na základě definovaných požadavků a navrhnout komplexní hardwarové řešení zahrnující dvě desky plošných.
Testování bylo provedeno metodicky správně. Výsledky jsou přehledně prezentovány v tabulkách a komentovány v kontextu fyzikálních vlastností jednotlivých rozhraní. Dosažená latence drátové linky (< 15 ms i při plném zatížení) splňuje požadavek < 50 ms definovaný v sekci 1.1.2.
Výsledky jsou prakticky využitelné: prototyp byl integrován do testovacího polygonu projektu TAČR TQ15000199 a je základem podaného užitného vzoru.
Celkově práci hodnotím, jako velice zdařilou a hodnotím maximálním počtem 100 bodů. Topics for thesis defence:
  1. 1. V kapitole 4.1.1 (Test 3A – L2 switch, jednosměrná komunikace) je při velikosti rámce 512 B naměřena ztrátovost 40,1 %, zatímco při rámci 1518 B klesá na 2,5 %. Jaká je dle vašeho názoru hlavní technická příčina takto výrazné ztrátovosti pro střední velikost rámce, přestože linka pracuje výrazně pod svou nominální kapacitou 100 Mbit/s?
  2. 2. Firmware pro testovací měření nezahrnuje žádné zabezpečení přenosu. Jakým způsobem plánujete v dalším vývoji implementovat požadavky zákona č. 264/2025 Sb. (NIS2) na úrovni komunikačního protokolu modemu, a jaké konkrétní kryptografické
Points proposed by reviewer: 100

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová