Wireless-Netzwerke für den Nahbereich: eingebettete Funksysteme: Vergleich von standardisierten und proprietären Verfahren
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Springer Vieweg
2015
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| Ausgabe: | 2., aktualisierte u. erw. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Lehrbuch
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| Beschreibung: | XXI, 354 S. graph. Darst. 240 mm x 168 mm |
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Inhaltsverzeichnis
Vorwort V
Abkürzungsverzeichnis XI11
1 Einleitung 1
2 Grundlagen 3
2.1 Einführung. 3
2.1.1 Was heißt Kommunikation? . 4
2.1.2 Struktur eines natürlichen Kommunikationssystems . . 5
2.1.3 Begriffserläuterungen. 8
2.1.4 Struktur eines technischen Kommunikationssystems . 9
2.1.5 Codierung und Decodierung. 11
2.1.6 Quellencodierung und Kanalcodierung. 12
2.1.7 Definitionen. 16
2.2 Kommunikationstechnik. 17
2.2.1 Quellencodierung. 17
2.2.2 Kanalcodierung . 19
2.2.2.1 Rückwärtskorrektur. 22
2.2.2.2 Vorwärtskorrektur. 31
2.2.2.3 Fehlererkennung und -korrektur. 38
2.2.2.4 Kanalkapazität. 41
2.2.3 Leitungscodierung. 43
2.2.4 Datenschutz und Datensicherheit . 45
2.2.4.1 Begriffe. 47
2.2.4.2 Geheimhaltung durch Verschlüsselung . 47
2.2.4.3 Datenintegrität und Datenauthentizität . 48
2.2.4.4 Verbindlichkeit von Daten. 49
2.2.4.5 Verschleierung von Datenverkehr. 50
2.2.4.6 Fazit. 50
2.2.5 Netzwerke. 51
2.2.5.1 Kategorien. 51
2.2.5.2 Abgrenzung . 53
2.2.5.3 Topologien. 55
VII
Inhaltsverzeichnis
2.2.5.4 ISO/OSI-Referenzmodell . 59
2.2.5.5 Protokolle. 66
2.2.5.6 Standards . 67
2.2.5.7 Ka n a izugriffs-Verfahren. 69
2.3 Nachrichtentechnik. 72
2.3.1 Einführung und Überblick. 73
2.3.1.1 Drahtlose Sende- und Empfangstechniken . 73
2.3.1.2 Funktechnik. 74
2.3.1.3 ISM-Band . 75
2.3.1.4 Leistungsbilanz. 76
2.3.1.5 Reichweiten-Abschätzung. 81
2.3.2 Modulation. 83
2.3.2.1 Einführung und Überblick. 84
2.3.2.2 Analoge Modulationsverfahren. 84
2.3.2.3 Digitale Modulationsverfahren . 92
2.3.3 Sender- und Empfängertechnik. 102
2.3.3.1 Senderaufbau. 102
2.3.3.2 Empfangsprinzipien . 107
2.3.3.3 Antennentechnik. 118
2.3.4 Betriebsarten. 128
2.3.4.1 Mehrwege-Empfang und Schwund . 128
2.3.4.2 Diversity-Verfahren . 132
2.3.4.3 Multiplex-Verfahren. 135
2.3.5 Frequenzspreiz-Verfahren. 151
2.3.5.1 Frequenzsprung . 151
2.3.5.2 Direkte Spreizspektrum. 154
2.4 Eingebettete Systeme . 164
2.4.1 Definition. 164
2.4.2 Entwicklung. 166
2.4.2.1 Software-Entwicklung. 169
2.4.2.2 Rechnerarchitekturen . 170
2.4.2.3 Rechenbaustein und Hardware-Technologie . 171
2.4.2.4 Rechenmaschine. 172
2.4.3 Mikroprozessoren. 174
2.4.3.1 Grundlegende Funktionsweise. 174
2.4.3.2 Arten. 178
2.4.4 Energieverbrauch. 180
2.4.5 Echtzeit-Datenverarbeitung . 184
2.4.6 Eingebettete Funksysteme. 187
3 Verfahren 191
3.1 Steckbriefe. 192
Inhaltsverzeichnis
3.1.1 Steckbrief WLAN. 193
3.1.2 Steckbrief ZigBee. 195
3.1.3 Steckbrief Bluetooth. 196
3.1.4 Steckbrief Proprietäre Verfahren. 198
3.2 Standardisierte Verfahren. 201
3.2.1 Bluetooth. 201
3.2.1.1 Schichtenmodell. 203
3.2.1.2 Physikalische Schicht . 203
3.2.1.3 Sicherungsschicht. 205
3.2.1.4 Schichten 3 bis 7. 210
3.2.1.5 Protokolle. 210
3.2.1.6 Profile. 211
3.2.2 ZigBee . 214
3.2.2.1 Schichtenmodell. 215
3.2.2.2 Kernprotokolle. 217
3.2.2.3 Angepasste Protokolle. 224
3.2.2.4 Anwendungs-Profile. 231
3.2.3 WLAN. 232
3.2.3.1 Schichtenmodell. 233
3.2.3.2 Physikalische Schicht . 233
3.2.3.3 MAC-Teilschicht. 235
3.2.3.4 Schichten 3 bis 7. 240
3.2.3.5 Topologie. 240
3.2.3.6 Datensicherheit . 241
3.2.3.7 Strom-Spar-Funktionen. 242
3.3 Proprietäre Verfahren. 243
3.3.1 EnOcean . 243
3.3.2 KNX-RF. 246
3.3.3 Z-Wave. 249
3.4 Weitere Verfahren. 250
3.4.1 IrDA. 251
3.4.2 nanoNET. 252
3.4.3 Wireless USB. 253
3.4.4 HomeRF . 254
3.4.5 II і perl AN. 254
3.4.6 DECT. 255
4 Vergleich 257
4.1 Standardisierte Verfahren. 257
4.1.1 Kommunikationstechnik . 258
4.1.2 Nachrichtentechnik. 260
4.1.3 Eingebettete Systeme . 266
IX
Inhalts Verzeichnis
4.1.4 ZigBee versus Bluetooth . 267
4.1.5 Bluetooth versus WLAN. 271
4.1.6 Koexistenz . 272
4.2 Proprietäre Verfahren. 273
4.3 Automatisierungstechnik. 273
5 Entwicklung 281
5.1 Aufgabenstellung und Randbedingungen. 282
5.2 Standardisierung versus proprietäre Lösung . 283
5.3 Hardware . 285
5.3.1 Schnittstellen. 287
5.3.2 Evaluationssysteme. 289
5.4 Software. 292
5.5 Test-Werkzeuge . 293
5.5.1 Messgeräte. 294
5.5.1.1 Interne Messtechnik und Selbsttests . 294
5.5.1.2 Netzwerkanalyse und Protokollanalysator . . 296
5.5.1.3 Hochfrequenz-Messtechnik . 298
5.5.2 Vorgehensweise und Sukzessiver Test. 300
6 Trends 305
6.1 Ultra Wide Band . 305
6.2 Software Defined Radio. 308
6.2.1 Signalprozessoren und Programmierbare Logikbausteine 312
6.2.2 Rekonfigurierbare Architekturen. 312
6.3 Fazit. 314
A Anhang 317
A.l Logarithmische Verhältnisgrößen. 317
A.2 Verstärkung und Dämpfung eines Systems. 317
A.3 Signalpegel . 322
A.4 Pegelplan . 323
A.5 Rauschpegel. 325
A.6 Signal-Rausch-Abstand. 326
A.7 Messung. 326
A.7,1 Kleine Signale. 327
A.7.2 Signal-Rausch-Abstand . 327
A.7.3 SINAD-Wert . 328
Literaturverzeichnis 329
Stichwortverzeichnis 339
X
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
347
353
XI |
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