Inhalt. 3 Die Bitübertragungsschicht Überblick Frequenzbereiche und Kanäle Diskussion der Frequenzauswahl 50

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Gretel Weiner
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9 Inhalt 1 IEEE 802.15.4 und ZigBee als Nahbereichsdatenfunk 15 1.1 Definition 15 1.2 Besonderheiten aktueller Entwicklungen 16 1.3 Motivation für IEEE 802.15.4 und ZigBee 18 1.

2 9 Inhalt 1 IEEE und ZigBee als Nahbereichsdatenfunk Definition Besonderheiten aktueller Entwicklungen Motivation für IEEE und ZigBee Vielfalt der Nahbereichsfunknetze Aufbau von IEEE und ZigBee Mögliche Protokollimplementierungen IEEE-Standardisierung Grundaufbau IEEE BluetoothinIEEE-Sprache IEEE Koexistenz IEEE Hohe Datenraten IEEE Geringe Datenraten, wenig Energie IEEE Vermaschung ZigBee-Standardisierung Alternative Nahbereichsfunksysteme 28 2 Besonderheiten drahtloser Netzwerke Überblick Kanalmultiplexverfahren Kanalzugriffsverfahren Hidden-Station-Problem Kanaleigenschaften Übersicht Nutzung eines gemeinsamen Kanals Passive Eigenschaften des Kanals Vorgaben der Aufsichtsbehörden Überblick Aufsichtsbehörden für Telekommunikation Standardsund Standardisierungsgremien De-facto-Standards und Interessenvereinigungen Open-Source-Projekte Administration und Protokollstapel 45 3 Die Bitübertragungsschicht Überblick Frequenzbereiche und Kanäle Diskussion der Frequenzauswahl 50

10 Inhalt 3.2.2 Das 868/915 MHz-Band 50 3.2.3 Das 2,4 GHz-Band 52 3.2.4 Ausbreitungscharakteristiken im Vergleich 52 3.2.5 Reichweitenmessungen 53 3.3 Frequenzspreizverfahren 54 3.3.1 Grundsätzliches Vorgehen 54 3.

3 10 Inhalt Das 868/915 MHz-Band Das 2,4 GHz-Band Ausbreitungscharakteristiken im Vergleich Reichweitenmessungen Frequenzspreizverfahren Grundsätzliches Vorgehen Frequenzsprangverfahren (FHSS) Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) Festlegungen des IEEE Überblick Variante 1: BPSK/DSSS im 868 / 915 MHz-Band Variante 2: O-QPSK/DSSS im 2.4 GHz-Band Variante 3: O-QPSK/DSSS im 868 / 915 MHz-Band Variante 4: ASK/PSSS im 868 / 915 MHz-Band Koexistenz IEEE Realisierung Vorbemerkung Dienstprimitive für den Datenverkehr Dienstprimitive für das Management PAN Information Base 64 4 Die Sicherungsschicht Überblick Rahmenformate Einführung Rahmentypen Gerätetypen und Topologien Gerätetypen Topologien Adressierung Verkehrsablauf Vorbemerkung Aufbau eines Netzes Anmeldung Datentransport Zuverlässigkeit Abbau einer Verbindung Kanalzugriff Vorbemerkung CSMA/CA Direkte und indirekte Datenübertragung Beacon-Enabled Modus Reservierter Kanalzugriff-GTS 79

Inhalt 11 4.7 Security 80 4.7.1 Einführung 80 4.7.2 Maßnahmen 81 4.7.3 AES beim IEEE 802.15.4 82 5 ZigBee-Netzwerke 83 5.1 Die ZigBee Alliance 83 5.2 Rollenkonzepte im ZigBee-Netzwerk 84 5.2.1 ZigBee-Koordinator 84 5.

4 Inhalt Security Einführung Maßnahmen AES beim IEEE ZigBee-Netzwerke Die ZigBee Alliance Rollenkonzepte im ZigBee-Netzwerk ZigBee-Koordinator ZigBee-Router ZigBee-Endknoten Aufbau des ZigBee-Stacks Architektur Network Layer Application Layer ZigBee Device Object Application Framework Arten von ZigBee-Netzwerken ZigBee-Adresszuweisung Routing der Daten in ZigBee-Netzwerken ZigBee-Datenpakete Abläufe beim Aufbau eines Netzwerkes Die Funktion des Binding" ZigBee-Lizenzkosten Hardware-Lösungen für IEEE / ZigBee Prinzipielle Hardware-Beschreibung Chipsatz ZRP-1 als Beispiel für eine IEEE Hardware-Lösung Lösungen der zweiten Generation: System-in-a-Package" Strategien zum Stromsparen Die Funkreichweite von IEEE / ZigBee IEEE / ZigBee-Implementierungen Starterkits und Evaluationboards Antennen und tatsächliche Reichweiten Funkmodule USB-Dongle Einsatz von ZigBee in der Hausautomatisierung Einsatz von ZigBee zum Auslesen von Zählern Industrielle Sensoren Andere ZigBee-Anwendungen 135

12 Inhalt 8 Software-Lösungen für IEEE 802.15.4 / ZigBee 137 8.1 Verschiedene Optionen 137 8.2 Datenübertragung mit IEEE 802.15.4 PHY und Simple MAC 139 8.3 Datenübertragung mit IEEE 802.15.4 MAC 142 8.

5 12 Inhalt 8 Software-Lösungen für IEEE / ZigBee Verschiedene Optionen Datenübertragung mit IEEE PHY und Simple MAC Datenübertragung mit IEEE MAC BeeStack als ZigBee-Stack Freescale BeeKit Verwendung von IEEE für Modemanwendungen Zielstellungen AT-Befehlssatz WMCS Software Verwendungeines Sniffers Systementwicklung mit ZigBee ZigBee-Profile und ihre Anwendung Öffentliche Profile (Public Profiles) Home Automation (HA) Profile Commercial Building Automation (CBA) Profile Wireless Sensor Application (WSA) Profile Advanced Metering Infrastructure (AMI) Profile Industrial Plant Monitoring (IPM) Profile Erstellung eigener Profile Applikationsentwicklung Installation und Inbetriebnahme (Commissioning) Automatische Inbetriebnahme Manuelle Inbetriebnahme Inbetriebnahme mit speziellen Werkzeugen Sicherheit (Security) ZigBee-Zertifizierung Arbeit mit der beiliegenden CD Inhalt der CD und Installation der Programme Wireless UART als Beispiel eines SMAC-Projekts Licht-Ein- und Ausschalter als Beispiel eines ZigBee-Projekts ZeD (ZigBee environment Demonstration) Zukünftige Entwicklungen Anbindung an einen 32-Bit-Prozessor Alternative Netzwerk-Layer Proprietäre Erweiterungen basierend auf IEEE Alternative Standards basierend auf IEEE IP über IEEE Positionierung und Diskussion Architekturen 206

Inhalt 13 11.3.3 Beispiel 207 11.4 Weiterentwicklung der ZigBee-Spezifikation 208 11.4.1 ZigBeePRO 209 11.4.2 Batteriebetriebene Router 211 11.

6 Inhalt Beispiel Weiterentwicklung der ZigBee-Spezifikation ZigBeePRO Batteriebetriebene Router Neue Profile 212 Abkürzungen 213 Literatur 227 Stichwortverzeichnis 235

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