Der erste Schwerpunkt wurde folgendermaßen bezeichnet:

Vorbemerkung
Im ersten Teil des Praktikums Mobilkommunikation sollen auf Basis des 433MHz
Funknetzes die Möglichkeiten zur Datenkommunikation untersuchen werden. Im Mittelpunkt
stehen hier Aspekte der Datencodierung, des Medienzugriffs und der Datensicherheit beim
Aufbau eines 433MHz Datenfunknetzes.
Die unter Dokumentation angegebenen Links stellen Informationen zur Nutzung des ISM
Bandes und der Hardware des im Praktikum eingesetzten 433MHz-Funkmodul-BIM2 von
Radiometrix bereit.
Features
•Conformity to EN 300 220-3, EN 301 489-3
•Usable range to 200 metres external, 50 metres in building
•Data rates to 64kbit/s
•SAW controlled 10mW FM transmitter
•Double conversion FM superhet receiver
•SAW front end filter and full screening
•Plug in replacement for Radiometrix BiM-433-F
•3-5Volt supply at < 20mA
Applications
•PDA’s, organizers and laptops
•Handheld terminals
•EPOS equipment, barcode scanners, belt clip printers
•Data loggers
•Audience response systems
•In Building environmental monitoring and control
•High end security and fire alarms
•Restaurant ordering systems
•Vehicle data up/download
Für das Praktikum ist ein Funkinterface zum Anschluss des Radiometrix-Moduls an die
RS232 Schnittstelle des PC realisiert worden. Eine Kurzbeschreibung befindet sich im Punkt
433MHz Funkinterface. Das Funkinterface ermöglicht über die RS-232 Schnittstelle das
Signal Carrier Detect des Funkmoduls abzufragen. Damit ist die Möglichkeit gegeben die
Verfügbarkeit des Sendekanals festzustellen und die Voraussetzung für den Einsatz des
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) Verfahren gegeben.
Durch Nutzung der PC internen Uhr kann ein zeitlich gesteuertes Zugriffsrecht auf das
433MHz Band mit dem TDMA (Time Division Multiple Access) Verfahren zur Kollisionsvermeidung realisiert werden. Das Aloha bzw. Aloha/Slotted Zeitschlitzverfahren sei hier
beispielhaft genannt. Auch eine Kombination aus Pollingverfahren und dem MACA (Multiple
Access with Collision Avoidance) Verfahren ist einsetzbar. Das Pollingverfahren ermöglicht
bei Master/Slave Systemen wie zum Beispiel bei Wetterstationen einfache
Implementierungen.
Neben den Verfahren zur Kollisionsvermeidung sind Lösungen zur Sicherung der
Datenübertragung durch Kontrollsummen, zur Integration von Adressierungsarten und die
Integration von Sicherheitsmechanismen für die Datenübertragung im Rahmen der zu
bearbeitenden Aufgabenstellungen Voraussetzung.
Ihre Aufgabe besteht nun darin, sich mit der Funktion und der Programmtechnischen Nutzung
der Seriellen- und der Funkschnittstelle vertraut zu machen und auf dieser Basis die folgenden
Aufgabenstellungen erst konzeptionell und dann auch funktionell umzusetzen.
Aufgabenstellung
1. Aufgabe
Machen Sie sich mit der Nutzung der RS-232 Schnittstelle am PC vertraut. Entwickeln Sie ein
Programm das die Terminalfunktionalität Senden und Empfangen von Nachrichten zwischen
zwei PC über ein Null-Modemkabel bietet. Erweitern Sie das Programm in der Form, dass die
nötige Codierung und Decodierung der Daten für die Funkübertragung mit dem einzusetzende
Funkmodem realisiert wird. Testen Sie unter Nutzung des Nullmodemkabels die Funktion
aus. Ersetzen Sie anschließend die Nullmodemkabelverbindung durch eine Funkverbindung.
Beachten Sie dabei, dass immer nur ein Funkmodul aktiv sein darf.
2. Aufgabe
Entwickeln Sie eine Lösung für eine Punkt zu Punkt Funkverbindung mit der Nachrichten an
ausgewählte Stationen gesendet werden können und empfangene Nachrichten unter Angabe
von Absendern auf dem Monitor dargestellt werden. Dazu ist es Notwendig eine ID für die
Funkmodule einzuführen. Entwickeln Sie gemeinsam in der Praktikum-Gruppe die dazu
benötigte Protokollstruktur für die Übertragung und einen Steuerungsalgorithmus für den
Sende- und Empfangsbetrieb mit integrierter Kollisionsvermeidung und Quittierung des
Datenempfangs.
Als Beispiel kann folgende Struktur dienen. Als Daten sollten Texte genutzt werden um einen
einfache Nachweis für die Funktion zu ermöglichen.
1. Präambel (Länge und Inhalt ist den Radiometrix Unterlagen zu entnehmen)
2. Kennbyte für den Start
3. Empfängeradresse
4. Absenderadresse
5. Anzahl der gesendeten Datenbytes
6. Datenbytes
7. Kontrollsumme
3. Aufgabe
Entwickeln Sie einen Lösung für die Realisierung eines Funknetzes nach dem Master/Slave
Prinzip bei dem sich neue Stationen anmelden können und inaktive Stationen abgemeldet
werden. Als Anwendungsbeispiel kann hier die Realisierung einer Funkwetterstation genannt
werden. Die Masterstation ist ein Anzeigedisplay, als Slave sind hier Sensoreinheiten für
Temperatur, Luftdruck, Niederschlagsmenge, Sichweite, Schneehöhe, Windgeschwindig,
Windrichtung Luftfeuchtigkeit, Bodentemperatur u.v.m denkbar. Die Masterstation fragt
automatisch die vorhandenen Sensorkomponenten ab (ähnlich ist auch die Realisierung von
Funkalarmanlagen).
4. Aufgabe
Integrieren Sie ein Datenfunksystem das auf Basis eines Zeitschlitzverfahrens die Möglichkeit
bietet Nachrichten gezielt zwischen einzelnen PC auszutauschen. Entwerfen und integrieren
Sie einen Algorithmus bei dem jede Station eine Liste der im Funkbereich erreichbaren
Stationen aufbaut.
5. Aufgabe
Untersuchen Sie die Datenübertragung einer Funkzentralverriegelung für einen PKW.
Versuchen Sie das Übertragungsprotokoll zu entschlüsseln.
Dokumentation
Forschung und Projekte Fraunhofer Institut
Die folgenden Links sollten Sie sichten, um sich über Arbeiten im Fraunhofer Institut für
integrierte Schaltungen zur Problematik von Embedded Communication und sich über
Anwendungsgebiete des Datenfunks zu informieren.
Embedded Communication
http://www.iis.fhg.de/ec/projects/index_d.html
Drahtlose Kommunikation
http://www.iis.fhg.de/ec/wc/index_d.html
ISM Bänder
http://www.iis.fhg.de/ec/wc/ism/index_d.html
Funknetz für die Heim- und Gebäudeautomatisierung
http://www.iis.fhg.de/ec/wc/ism/home_network/index_d.html
Zusatzinformationen
Hier sollten Sie einfach mal reinschauen um zusätzliche Informationen zu beziehen.
Werden Anbieter auf dem 433Mhz Band Probleme bekommen?
http://www.funkschau.de/heftarchiv/pdf/2001/fs0301/FS0103043.pdf
Ganz interessant für einen allgemeinen Einblick
http://www.dafu.de
Unterlagen zur Bearbeitung der Aufgabenstellungen
Zur Vorbereitung und um über die notwendigen Unterlagen für die Lösung der Praktikumsaufgaben zu verfügen sind die folgenden Links notwendig.
Hersteller des eingesetzten Funkmoduls
http://www.radiometrix.co.uk/index.htm
Datenblatt des eingesetzten Funkmoduls
http://www.radiometrix.co.uk/products/bim2.htm
Applikationsschrift
http://www.radiometrix.co.uk/apps/apnt101.htm
Beispielprogramm in C (zur Info)
http://www.radiometrix.co.uk/prog/rs232.cpp
Nutzung der RS-232 Schnittstelle
http://www.beyondlogic.org/serial/serial.htm
!!! Î Bitte unbedingt Datencodierung im Punkt RS-232 Serial Data anschauen.
http://www.radiometrix.co.uk/products/bimsheet.htm
433MHz Funkinterface
Schaltung
Platinenlayout
1
2
3
JP1
Funktionsbeschreibung
Das Funkinterface gestattet den Anschluss eines 433MHz-BIM2-Moduls von Radiometrix an die RS-232 eines
PC. Genutzt werden die Signalleitungen RxD, TxD, DTR und CTS der COM1 oder COM2 Schnittstelle des PC.
Im Normalfall befindet sich das Funkinterface im Empfangsmodus (Pin1 und PIN2 an JP2 gebrückt). Ist die
Carrier Detect Leitung des BIM2-Moduls aktiv, so ist gerade ein 433MHz Sender aktiv und die empfangenen
Daten werden automatisch zum PC übertragen. Für die Verbindung des Funkmoduls mit dem PC ist ein
Nullmodem-Kabel erforderlich.
Die Umschaltung des Funkinterface in den Sendebetrieb kann auf zwei Arten erfolgen.
1. Bei Empfang von Daten vom PC wird das Modul automatisch in den Sendebetrieb geschaltet.
Voraussetzung: PIN2 und PIN3 sind am JP1 gebrückt
2. Das Setzen der DTR-Leitung am PC schaltet das Funkmodul in den Sendebetrieb.
Voraussetzung: PIN1 und PIN2 am JP1 gebrückt - DTR
Am PC ist das Funkinterface über die COM-Schnittstelle mit Baudraten kleiner oder gleich 38400 Baud zu
betreiben. Für die COM Schnittstelle ist kein Protokoll auszuwählen. Die notwendige Datencodierung ist den
angeführten Datenblättern zu entnehmen.
Auf dem Funkinterface wird durch vier Leuchtdioden der aktuelle Status signalisiert:
• RxD
Empfangsbetrieb,
• TxD
Sendebetrieb,
• CD
Carrier Detect und
• Power Stromversorgung Ok.