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Description
(Text)
Diplomarbeit aus dem Jahr 2005 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Nachrichtentechnik / Kommunikationstechnik, Note: 1,5, Hochschule für angewandte Wissenschaften Anhalt in Köthen (Fachbereich 6 - Elektrotechnik, Maschinenbau und Wirtschaftsingenieurwesen), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Einleitung:
In der Haustechnik gewinnen Datenfunkmodule kleiner Leistung eine immer größer werdende
Bedeutung. Hierzu zählen z.B. Heizungsregelungen, Verbrauchswerterfassungssysteme oder Alarmanlagen. Durch diese Anwendungen ist das Verkehrsaufkommen in den genutzten Frequenzbändern hoch, was ein enormes Störszenario zufolge hat. Des Weiteren sind die Sendeleistungen in diesen Bändern stark eingeschränkt, so dass die Reichweite, insbesondere in Gebäuden, nicht ausreichend ist. Für diese Probleme wurde unter anderem der neue ZigBee Standard, der auf dem IEEE 802.14.5 Standard aufbaut, entwickelt.
Diese Diplomarbeit dient dazu, einen Überblick über den Standard zu erhalten. Zusätzlich werden folgende Punkte erarbeitet.
- Voruntersuchung zum Stand der Technik.
- Testen der ZigBee Eigenschaften zum Finden eines Lösungsweges für hohe Reichweite und Langzeit-Batteriebetrieb.
- Realisierung einer Datenfunkschnittstelle nach dem Lösungsweg.
- Planung einer Implementation im Automatic Meter Reading(AMR) Bereich mit dem Schwerpunkt Strombilanz und hohe Lebensdauer.
Zur Diplomarbeit stand der Chipcon Development Kit zur Verfügung. Er liefert die standardkonforme Hardware sowie Software, des Zig Bee Standards. Nähere Informationen hierzu befinden sich im Kapitel 2. Es wurde der Development Kit von Chipcon gewählt, weil dieser zurzeit die beste Implementation, sowohl auf Hardware, als auch auf Softwareebene darstellt. Die implementierten Endgeräte können nur senden und stellen die korrekte Übertragung, über eine erhöhte Sendeanzahl sicher. Inden Netzwerken herrscht kein Routing vor. Zentrale Datensammler haben lediglich die Möglichkeit bidirektional mit anderen zu kommunizieren und können durch mobile Geräte ausgelesen werden. Die Stromversorgung der einfachen unidirektionalen Geräte wird durch Batterien gewährleistet.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
1.Firmenbeschreibung und Spezifizierung der Aufgabe2
1.1Vorstellung der Diehl Hydrometer Electronic GmbH2
1.2Spezifizierung der Aufgabe3
2.Einführung in ZigBee und Chipcon Development Kit5
2.1Einführung in ZigBee5
2.1.1Aufbau des Standards6
2.1.2Adressierung und Rahmenaufbau8
2.1.3Die physikalische Schnittstelle11
2.2Der Chipcon ZigBee Development Kit17
2.2.1Demonstration Board18
2.2.2Evaluation Board18
2.2.3Smart RF Studio19
2.2.4Z-Trace20
2.2.5Packet Sniffer20
2.2.6Daintree Sensor Network Analyser21
2.2.7Z-Stack22
3.Parameterermittlung zur Lösungsfindung23
3.1Erprobung spezieller Funktionen23
3.1.1Stromsparmöglichkeiten23
3.1.2Netzwerkarten und Erhöhung der Reichweite durch Routing25
3.1.3Verschlüsselung27
3.1.4Ergebnis28
3.2Kommunikationsschnittstelle29
3.2.1Messung der Übertragungszeit31
3.2.2Messung der Antwortzeit32
3.2.3Messung der Durchlaufzeit33
3.2.4Ergebnis34
3.3Berechnungen von Kommunikationszeiten35
3.4Messung Stromverbrauch und Link-Budget37
3.4.1Stromverbrauchsmessung37
3.4.2Link-Budget38
3.4.3Ergebnis42
3.5Reichweitentests43
3.5.1Outdoor Messung43
3.5.2Indoor Messung46
3.5.3Ergebnis47
3.6Datenrate48
3.7Koexistenz50
3.7.1WLAN und Bluetooth50
3.7.2Mikrowellen53
3.7.3Ergebnis55
4.Lösungsvorschläge und Beispielrealisierung56
4.1Implementationsmöglichkeiten und Realisierungsvorschlag56
4.1.1Hardwareimplementation56
4.1.2Aufbauvarianten59
4.1.3Protokollszenarien61
4.1.4Netzwerkarte...
