Innovative Elektronikentwicklung in Sachsen am Beispiel eines Dachantennenmoduls

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1 Deck-Folie Innovative Elektronikentwicklung in Sachsen am Beispiel eines Dachantennenmoduls PRETTL Elektronik Radeberg GmbH Dipl.-Ing. Udo Heller, Leiter Entwicklung PRETTL Elektronik 04/08

2 Deck-Folie Gliederung des Vortrages 1. Überblick Prettl Elektronik / Produktbeispiele 2. Überblick Lesswire AG / Projektbeispiele 3. Zusammenfassung Kurzstreckenfunktechnik im Automobil 4. Entwicklungsprojekt Dachantennenmodul PRETTL Elektronik 04/08

3 PRETTL Gruppe Technologien Kabelkonfektion Kunststofftechnik Magnet- und Schaltertechnik Elektronik Bürstensysteme Alles aus einer Hand! PRETTL Elektronik 04/08 Metalltechnik

4 PRETTL Gruppe Organisation Beirat Franz W. Prettl Prof. Dr. Johann Löhn Volkmar Kübler Gründer Steinbeis - Stiftung Dresdner Bank Geschäftsleitung: Rolf Prettl, Erhardt Prettl Automotive Home Appliances Industrial Services Consumer Wire Harness /Sensors Pfullingen (D) Szekszard (HU) Kamenez-Pod. (UA) Mairinque (BRA) Seoul (KOR) Shanghai (CN) Wire Harness Trucks Liberec (CZ) Kamenez-Pod. (UA) Automotive Mechanic Bempflingen (D) Wernau (D) Szekszard (HU) Automotive Electric Europe Pfullingen (D) Neuruppin (D) Bydgoszcz (PL) Cerkezköy (TR) Automotive Electric NAFTA Greenville (US) Queretaro (MX) Displays & Interior Bad Salzdetfurth (D) Bydgoszcz (PL) St. Tirso (PT) Systemblenden & Kabel PRETTL Appliance Systems Neuruppin (D) Opalenica (PL) Lodz (PL) Cerkezköy (TR) Washington, NC (US) El Tepeyac (MX) Elektronik PRETTL Elektronik Radeberg (D) Lübeck (D) Liberec (CZ) lesswire AG Frankfurt/Oder (D) Stromerzeugung ENDRESS Elektrogeräte Bempflingen (D) Torantriebe BERNAL Torantriebe Pfullingen (D) Holdingfunktionen Finanzen & Controlling Forschung & Entwicklung Zentrales QM HRM Zentraleinkauf GMS Eastern Europe Headquarters Mergers & Acquisitions PRETTL Elektronik 04/08

5 Standorte PRETTL Elektronik Lübeck Headquarter PRETTL Elektronik Radeberg Frankfurt Oder Entwicklungszentrum PRETTL Elektroniksysteme Radeberg Darmstadt Vertriebsniederlassung Tschechien PRETTL Elektronik Liberec Firmensitz Pfullingen Standort mit Fertigung PRETTL Elektronik 04/08

6 Geschäftsfelder und Umsatzverteilung Reparatur & Service 6 % Telekommunikation 17 % Industrieelektronik 27 % Automotive 24 % Medizintechnik 26 % PRETTL Elektronik 04/08

7 Entwicklung elektronischer Geräte, Komponenten und Systeme PRETTL Elektronik 04/08

8 Unsere Partner für ein Kompetenznetzwerk VISION & ENGINEERING CENTER Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik (IAVT) Aktive Mitgliedschaft in... Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth Adopter) AMZ Automobilzulieferer 2005 Zentralverband Elektrotechnikund Elektronikindustrie e. V. Sächsischer Arbeitskreis Elektroniktechnologie (VDE/VDI) PRETTL Elektronik 04/08

9 Deck-Folie Gliederung des Vortrages 1. Überblick Prettl Elektronik / Produktbeispiele 2. Überblick Lesswire AG / Projektbeispiele 3. Zusammenfassung Kurzstreckenfunktechnik im Automobil 4. Entwicklungsprojekt Dachantennenmodul PRETTL Elektronik 04/08

10 Überblick zur lesswire AG lesswire AG Systemhaus für drahtlose Lösungen für OEM Kunden Technologien: WLAN, Bluetooth, ZigBee, UWB, GPRS/GSM Märkte: Automotive, Automatisierung, Medizin Seit 10/2006 Tochterunternehmen der Prettl Unternehmensgruppe Gegründet 1999 als Spin-off Forschungs-Instituts für High Performance Microelectronics (IHP), Frankfurt (Oder) Aktuell 17 Mitarbeiter + Zugriff auf weitere Ressourcen (Kooperationsvereinbarung mit IHP) Standardisierungsgremien Associated member der Bluetooth SIG Mitglied des EWC IEEE802.11n Mitglied der PNO Mitglied im C2C Communication Consortium

11 Alleinstellungsmerkmale Excellente HF-Kompetenz Reichweiten-Weltrekord für Bluetooth 2,2km Lösungskompetenz für drahtlose Systeme Mobile Geräte (PDAs, Handys) Serversysteme Embedded Plattformen Wertschöpfung (SW, HW und HF-Design) Echtzeitkommunikation über Funk Wireless Plattform für verschiedene Funktechnologien lesswire AG

12 Funkfernbedienungen Wir bieten Long Range Funk-Lösungen für ISM-Band 868/915Mhz (>2km) Bluetooth (500m) WLAN (500m) GSM GSM 868Mhz 2. Funkfernbedienung Heizung Bedienelement Diagnose Vorteile: Reichweite Robustheit Sicherheit Flexible Schnittstellen lesswire AG

13 Drahtlose Fahrzeugdiagnose Bluetooth WLAN Funkgateway für die OBD2-Schnittstelle im Fahrzeug Funkmodule Integration im Werkstatt- Tester lesswire AG

14 Car2Car Kommunikation lesswire AG Erarbeitung technische Spezifikation des Car2Car-Standards (PHY/MAC/Networking) für die europ. Automobilindustrie Zusammenfassung und Konsolidierung der Ergebnisse der Arbeitsgruppen

15 Einfacher Zugriff auf Steuergeräte über das OBD2-Bluetooth-Gateway Bluetooth-fähige Endgeräte Infotainment OBD2-Bluetooth-Gateway Vehicle Control Body & Comfort CAN-Bus lesswire AG

16 Deck-Folie Gliederung des Vortrages 1. Überblick Prettl Elektronik / Produktbeispiele 2. Überblick Lesswire AG / Projektbeispiele 3. Zusammenfassung - Kurzstreckenfunktechnik im Automobil 4. Entwicklungsprojekt Dachantennenmodul PRETTL Elektronik 04/08

17 Vortragsübersicht Anwendungsfälle für drahtlose Kommunikation im Fahrzeug Car-2-X Kommunikation In vehicle Kommunikation Verfügbare drahtlose Technologien und ihre Eigenschaften Zellulare Technologien WLAN Technologien PAN Technologien Probleme bei der Nutzung drahtloser Technologien im Fahrzeug Zukünftige drahtlose Technologien in der Entwicklung Ultrahochgeschwindigkeitskommunikation bei 60 GHz lesswire AG

18 Übersicht (1) High Power Long Range GSM GPRS/2½GUMTS/3G HSDPA 3GPP/LTE g n b a WLAN Low Power Short Range ZigBee PAN BT-ULP Bluetooth UWB Text Graphics Internet Audio Video Low Data Rate Multi-channel Video High Data Rate lesswire AG Quelle: Prof. Rolf Kraemer / Präsentation: Übersicht Drahtlose Technologien

19 Roadmap für drahtlose Systeme lesswire AG Quelle: Prof. Dr. Fettweis, VCT 2007

20 Drahtlose Technologien 2 lesswire AG WLAN-Technologien (IEEE802.11a,b,g,n,p) Kommunikation in lokalen Netzen (802.11a,b,g,n) Bis 300 Mb/s (bei Kanlabündelung sogar bis 600 Mb/s) Sendeleistung bis 20 dbm (100 mw) Reichweite etwa 100 m (bei n bis 300 durch Beamforming) Hohe Sicherheit mit WPA Hotspots in vielen Städten verfügbar Kommunikation zwischen Autos, Autos und Infrastruktur und Roadside (802.11p, noch nicht endgültig) Eigene Frequenzen bei 5,9 GHz 2 Kanäle mit jeweils 10 MHz (in USA 7 Kanäle verfügbar) Datenraten bis 26 Mb/s Senseleistung bis 33 dbm (2 W) (in USA bis 43 dbm) Reichweite bis zu 2 km Einsatz im wesentlichen für DSRC ähnliche Dienste Probleme beim Media-Streaming unter hoher Last deshalb e (QoS-Erweiterung) erforderlich

21 Drahtlose Technologien 3 lesswire AG PAN (Personal Area Network) Bluetooth (IEEE ) Bis 2Mb/s im Bereich bis 100 m Sendeleistung 20 dbm (100 mw) Sehr robust wegen FHSS (Frequency Hopping) Hohe Sicherheit mit AES 128 Sehr hohe und garantierte Qualität wegen TDMA Zugriffsverfahren IEEE Leider bis Heute keine Anwendungen a gescheitert (Siehe WiMedia) c noch in der Diskussion(siehe 60 GHz Kommunikation) IEEE (Version 2006; a) Für Sensornetzkommunikation bei 2,4 GHz und 915/868 MHz Geringe Sendeleistung, kleiner Duty Cycle, geringe Datenraten Hohe Sicherheit

22 Drahtlose Technologien 4 WiMedia UWB Standard UWB-basierter Standard mit sehr hohen Datenraten (480Mb/s) und niedriger Sendeleistung (<40dBm/MHt) Ideal für Anwendungen im Nahbereich (<10m) Basiert auf Wideband OFDM mit Bandbreiten von 1,5 GHz (3*500 MHz) Zwei unterschiedliche Regulierungen in USA und Europa Sehr gut geeignet für unterschiedliche Kommunikationen im Nahbereich lesswire AG

23 Probleme bei der Nutzung Durch die Einbauanordnung können Abschattungsbereiche entstehen Antenne möglichst im Dachbereich sowohl für Kommunikation nach Innen als auch nach Außen anordnen Die abgestrahlte Leistung ist zu klein Möglichst kurze Antennenleitungen verwenden Digitale Kommunikation so lange wie möglich verwenden RF-Module in der Nähe der Antennen platzieren Störungen durch andere Teilnehmer treten auf Dynamische Kanalwahl benutzen Dynamische Leistungsanpassung aktivieren lesswire AG

24 Zusammenfassung Es gibt viele Anwendungen für drahtlose Funksysteme im Fahrzeug Es gibt viele Funkstandards zur Realisierung der Funkkommunikation Kein einzelner Standard kann alle Bedürfnisse erfüllen Die meisten Probleme bei der Nutzung von Funklösungen kommen von falscher HF-Anordnung Weitere interessante Hochgeschwindigkeitssysteme kommen bald und erweitern den Anwendungsbereich lesswire AG

25 Deck-Folie Gliederung des Vortrages 1. Überblick Prettl Elektronik / Produktbeispiele 2. Überblick Lesswire AG / Projektbeispiele 3. Zusammenfassung Kurzstreckenfunktechnik im Automobil 4. Entwicklungsprojekt Dachantennenmodul PRETTL Elektronik 04/08

26 Projektablauf / Fragestellungen Grundidee / das technisch mittelfristig Machbare Use Case Diskussion Wo wollen wir hin? Was ist machbar, welcher Aufwand? Welcher Kundennutzen, wofür wird der Kunden bezahlen wollen Technische Herausforderungen Festlegen der Use Cases /Show Cases für die Demo Geräte / Ausstattung / Verbausituation / Anzahl Show cases, Szenarien Zeitplan, Ressourcen, Verantwortlichkeiten 21-May-08 Copyright 2007 lesswire AG. All rights reserved, confidential

27 Die Idee - Dachmodul Demonstrator Abgesetzte Peripherie UMTS WLAN vehicle roof WLAN Car PC BT Treiber WLAN Treiber BT BT Stack Software-WLAN-AP Firewall DHCP-Server Gateway-Applikation (z.b. NAT) UMTS/HSDPA Treiber, Connection Manager 2x USB-WLAN, USB-BT, USB-UMTS USB Hub Touchscreen Mic Car PC MiniATX USB Highspeed 480 Mbps LS Auto Radio LS 21-May-08 Copyright 2007 lesswire AG. All rights reserved, confidential

28 Herausforderung Demonstrator Grundidee: PC-Komponenten, Kostengünstig, geringes Risiko, kurzfristige Realisierung WLAN im Innenraum Access Point MiniPCI: ja USB: nur veraltete Lösung Ansatz: WLAN Hardware-AP einsetzten Nachteil: neben USB auch Ethernet Bluetooth WLAN Coexistance Antennen für WLAN und BT sehr nah beieinander Konkrete Verbausituation wichtig, Lösung auf Chip-Ebene Fallback: zeitlich versetzte Demo Platzbedarf Alles im Gehäuse unterzubringen? Erweiterungen im Ergebnis der Use Case Diskussion? 21-May-08 Copyright 2007 lesswire AG. All rights reserved, confidential

29 Diskussion der Anwendungsfälle Grundidee / das technisch mittelfristig Machbare Technische Herausforderungen Use Case Diskussion Wo wollen wir hin? Was ist machbar, welcher Aufwand? Welcher Kundennutzen, wofür wird der Kunden bezahlen wollen Festlegen der Use Cases /Show Cases für die Demo Geräte / Ausstattung / Verbausituation / Anzahl Show cases, Szenarien Zeitplan, Ressourcen, Verantwortlichkeiten 21-May-08 Copyright 2007 lesswire AG. All rights reserved, confidential

30 Use Cases Versuch einer Gliederung Anwendungen Entertainment Streaming Audio Streaming Video Gaming Internet Business Internet: Information VPN Firmennetzwerk Outlook-Funktionen Telefon-/Videokonferenzen Navigation, Verkehrsinfo Integration in SoHo Download auf CarPC,... Sightseeing... Weitere Gliederungen... Nutzergruppe Fahrer (limitiert) Streaming Audio Navigation Beifahrer Alle use cases Fond-Passagiere Alle use cases Unterschiedliche Altersgruppen Parallel verschiedene Dienste (z.b. verschiedene Audiostreams) Geräteklasse Mit festem PC/CarPC,... Einbinden Radio- und Freisprechanlage Laptop, PDA, Kopfstützen-Monitor, Stereo-Headset (BT, WLAN) Fahrzeugbus CAN (Bereitstellen von Diensten, Nutzen von Diensten,...) 21-May-08 Copyright 2007 lesswire AG. All rights reserved, confidential

31 Definition Demonstrator Grundidee / das technisch mittelfristig Machbare Technische Herausforderungen Use Case Diskussion Wo wollen wir hin? Was ist machbar, welcher Aufwand? Welcher Kundennutzen, wofür wird der Kunden bezahlen wollen Festlegen der Use Cases /Show Cases für die Demo Geräte / Ausstattung / Verbausituation / Anzahl Show cases, Szenarien Zeitplan, Ressourcen, Verantwortlichkeiten 21-May-08 Copyright 2007 lesswire AG. All rights reserved, confidential

32 Car Demo HotSpot GSM 21-May-08 UMTS WLAN WLAN b/g Bluetooth UMTS WLAN USB Hub roof module Touchscreen Mic inside vehicle Car PC MiniATX vehicle roof USB Highspeed 480 Mbps LS Auto Radio LS Copyright 2007 lesswire AG. All rights reserved, confidential Use cases Hotspot inside Vehicle Gaming Video, Audio TV BT: MP3, free speech WLAN: Internet (PDA, Laptop) Discussion 2x WLAN OS for Car PC Deadline end 2007 What s realistic? 2x USB-WLAN, USB-BT, USB-UMTS USB Hub