Konzipierung und Realisierung einer Ethernet-Anbindung für OFDM-Funkübertragungssysteme
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Diplomarbeit aus dem Jahr 2005 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Nachrichtentechnik / Kommunikationstechnik, Note: 1,0, Westsächsische Hochschule Zwickau, Standort Zwickau (Elektrotechnik), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Einleitung:Diese Arbeit wurde im Institut für angewandte Funksystemtechnik (IAF) in Braunschweig im Zeitraum von September 2004 bis Januar 2005 angefertigt. Die Firma IAF führt anwendungsorientierte Forschungs- und Entwicklungsprojekte im Bereich der digitalen Funkübertragung durch.Für den Aufbau von Experimentalsystemen für Forschungszwecke im Bereich ...
Diplomarbeit aus dem Jahr 2005 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Nachrichtentechnik / Kommunikationstechnik, Note: 1,0, Westsächsische Hochschule Zwickau, Standort Zwickau (Elektrotechnik), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Einleitung:
Diese Arbeit wurde im Institut für angewandte Funksystemtechnik (IAF) in Braunschweig im Zeitraum von September 2004 bis Januar 2005 angefertigt. Die Firma IAF führt anwendungsorientierte Forschungs- und Entwicklungsprojekte im Bereich der digitalen Funkübertragung durch.
Für den Aufbau von Experimentalsystemen für Forschungszwecke im Bereich Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) Funkübertragungssysteme wurde eine universelle Field Programmable Gate Array (FPGA) Plattform entwickelt. Diese Plattform basiert auf Bausteinen der Firma Xilinx. Im Rahmen zukünftiger Projekte sollen sowohl der Media Access Control (MAC)-Layer als auch der Physical (PHY)-Layer für ein Ethernet Interface implementiert werden. Der Focus soll verstärkt auf integrierbare Lösungen, wie IP Cores, gelegt werden. Dabei wird die nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten zweckmäßigste Lösung gesucht.
Konzeption und Integration eines Ethernet Interface in einen Virtex2Pro FPGA auf dem vorhandenen Prototyping-Board unter Abwägung der Nutzung eines Intelectual Property (IP) Core, der die Aufgabe des Netzwerkcontroller mit MAC- und PHY- Funktionen übernimmt, gegenüber einer Hardwarelösung auf einer Aufsteckplatine. Das Entwicklungsboard der Firma IAF soll als OFDM-Modem für Forschungszwecke eingesetzt werden. Die Ethernetschnittstelle stellt dann die Verbindung zur Außenwelt her.
Mit Hilfe der Schnittstelle kann das Board von einem gewöhnlichen Rechner mit 100MBit/s Ethernetanbindung Daten über UTP Cat.5 Kabel empfangen und senden. Dabei ist es möglich, alle Daten transparent weiterzuleiten. So kann bei der Kopplung zweier Boards eine Ende-zu-Ende-Verbindung zweier Rechner hergestellt werden, die beispielsweise IP-Daten austauschen sollen. Die Daten werden dafür im Full-Duplex-Mode übertragen.
Gang der Untersuchung:
Das zweite Kapitel beschreibt das vorwiegend für Netzwerkkommunikation verwen-dete Open Systems Interconnection (OSI) Referenz Modell (RM) und die in dieser Arbeit relevanten Schichten. Ausserdem wird der Bezug zum Standard IEEE 802.3 hergestellt. Darauf aufbauend werden Realisierungsvarianten für die Integration der Ethernetschnittstelle mit ihren Unterschieden aufgezeigt.
In Kapitel 3 wird konkret eine Umsetzungsvariante bestimmt, die nachfolgend reali-siert wird. Dazu erfolgt die Auswahl der Hard- und Firmware. Kapitel 4 enthält die methodische Vorgehensweise bei der Entwicklung eines HDL Modells anhand der verwendeten Hilfsmittel und Werkzeuge. Kapitel 5 macht die Umsetzung des Designs und die Erstellung der Testumgebung am erstellten Design deutlich. Dabei werden die in Kapitel 4 erörterten Schritte abgearbeitet.
Kapitel 6 stellt die Ergebnisse der Simulation, Implementation und Validierung dar. Kapitel 7 beinhaltet eine Zusammenfassung der Ausführungen und gibt einen Aus-blick auf weitere Arbeit.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
SelbstständigkeitserklärungIII
BilderverzeichnisVII
TabellenverzeichnisIX
Verzeichnis verwendeter AbkürzungenX
Verzeichnis der Begriffe und DefinitionenXIII
1.Einleitung16
1.1Motivation16
1.2Ziel16
1.3Generelle Herangehensweise17
1.4Abgrenzung17
2.Ethernet18
2.1Überblick über IEEE 802.3 und OSI-Modell19
2.1.1Das OSI Referenz Modell19
2.1.2Logical Link Control20
2.1.3Medium Access Control20
2.1.4Physical Layer21
2.2Die IEEE 802 Standards und ihre Beziehung zu OSI22
2.2.1IEEE 802.3 Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detection22
2.2.2IEEE 802.3x Full Duplex/ Flow Control24
2.3Die Schnittstellen in IEEE 802.325
2.3.1Das Medium ...
Diese Arbeit wurde im Institut für angewandte Funksystemtechnik (IAF) in Braunschweig im Zeitraum von September 2004 bis Januar 2005 angefertigt. Die Firma IAF führt anwendungsorientierte Forschungs- und Entwicklungsprojekte im Bereich der digitalen Funkübertragung durch.
Für den Aufbau von Experimentalsystemen für Forschungszwecke im Bereich Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) Funkübertragungssysteme wurde eine universelle Field Programmable Gate Array (FPGA) Plattform entwickelt. Diese Plattform basiert auf Bausteinen der Firma Xilinx. Im Rahmen zukünftiger Projekte sollen sowohl der Media Access Control (MAC)-Layer als auch der Physical (PHY)-Layer für ein Ethernet Interface implementiert werden. Der Focus soll verstärkt auf integrierbare Lösungen, wie IP Cores, gelegt werden. Dabei wird die nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten zweckmäßigste Lösung gesucht.
Konzeption und Integration eines Ethernet Interface in einen Virtex2Pro FPGA auf dem vorhandenen Prototyping-Board unter Abwägung der Nutzung eines Intelectual Property (IP) Core, der die Aufgabe des Netzwerkcontroller mit MAC- und PHY- Funktionen übernimmt, gegenüber einer Hardwarelösung auf einer Aufsteckplatine. Das Entwicklungsboard der Firma IAF soll als OFDM-Modem für Forschungszwecke eingesetzt werden. Die Ethernetschnittstelle stellt dann die Verbindung zur Außenwelt her.
Mit Hilfe der Schnittstelle kann das Board von einem gewöhnlichen Rechner mit 100MBit/s Ethernetanbindung Daten über UTP Cat.5 Kabel empfangen und senden. Dabei ist es möglich, alle Daten transparent weiterzuleiten. So kann bei der Kopplung zweier Boards eine Ende-zu-Ende-Verbindung zweier Rechner hergestellt werden, die beispielsweise IP-Daten austauschen sollen. Die Daten werden dafür im Full-Duplex-Mode übertragen.
Gang der Untersuchung:
Das zweite Kapitel beschreibt das vorwiegend für Netzwerkkommunikation verwen-dete Open Systems Interconnection (OSI) Referenz Modell (RM) und die in dieser Arbeit relevanten Schichten. Ausserdem wird der Bezug zum Standard IEEE 802.3 hergestellt. Darauf aufbauend werden Realisierungsvarianten für die Integration der Ethernetschnittstelle mit ihren Unterschieden aufgezeigt.
In Kapitel 3 wird konkret eine Umsetzungsvariante bestimmt, die nachfolgend reali-siert wird. Dazu erfolgt die Auswahl der Hard- und Firmware. Kapitel 4 enthält die methodische Vorgehensweise bei der Entwicklung eines HDL Modells anhand der verwendeten Hilfsmittel und Werkzeuge. Kapitel 5 macht die Umsetzung des Designs und die Erstellung der Testumgebung am erstellten Design deutlich. Dabei werden die in Kapitel 4 erörterten Schritte abgearbeitet.
Kapitel 6 stellt die Ergebnisse der Simulation, Implementation und Validierung dar. Kapitel 7 beinhaltet eine Zusammenfassung der Ausführungen und gibt einen Aus-blick auf weitere Arbeit.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
SelbstständigkeitserklärungIII
BilderverzeichnisVII
TabellenverzeichnisIX
Verzeichnis verwendeter AbkürzungenX
Verzeichnis der Begriffe und DefinitionenXIII
1.Einleitung16
1.1Motivation16
1.2Ziel16
1.3Generelle Herangehensweise17
1.4Abgrenzung17
2.Ethernet18
2.1Überblick über IEEE 802.3 und OSI-Modell19
2.1.1Das OSI Referenz Modell19
2.1.2Logical Link Control20
2.1.3Medium Access Control20
2.1.4Physical Layer21
2.2Die IEEE 802 Standards und ihre Beziehung zu OSI22
2.2.1IEEE 802.3 Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detection22
2.2.2IEEE 802.3x Full Duplex/ Flow Control24
2.3Die Schnittstellen in IEEE 802.325
2.3.1Das Medium ...
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