Feldbusse / Wireless

Open Systems Interconnection

Modell wie Kommunikation zwischen Systemen abläuft

Muss sich jeder dran halten

Physical Layer

Bitübertragungsschicht überträgt binäre Signale ungesichert

In Schicht befinden sich bereits einfache Fehlererkennungsmechanismen, für Leitungsunterbrechungen oder Zusammenbruch des Kanals

Legt fest bei welchem Pegel welcher Informationsgehalt interpretiert wird

Ethernet, USB, DSL

Kabel, Hub

Data Access:

• Prüfsummen werden erstellt für Transportschicht

• zuverlässige Datenübertragung zwischen Systemen

• geordnete Zugriff auf das übertragende Medium (MAC)

• Strukturierung der Daten

MAC-Adressen, Switch

Network:

Vermittlungsschicht legt fest, wie Netzverbindung Endsystemen aufgebaut wird

In Zusammenarbeit mit Sicherungsschicht bewältigt Wegfindung (Routing) durch Netzwerk

Dazu müssen Netzknoten mit ausreichender Speicherkapazität für die Zwischenspeicherung gesucht werden.

IPv4, IPv6, Router

Transport:

Überwacht die Checkpoints aus Layer 5 und beaufsichtigt den ganzen Transport

TCP: Überprüft bspw. die Checksumme wie groß die Datei beispielsweise ist

Bindeglied zwischen den transportorientierten und anwendungsorientierten Schichten. Hier werden die Datenpakete einer Anwendung zugeordnet.

Transportverbindungen errichtet, gesteuert und beendet.

• Datensegmentierung

• Adressübersetzung

• Anpassung an unterschiedliche Netzeigenschaften

• Fehlerprotokolle für die Verbindung

TCP, UDP

1-4 Transportorientiert

Session:

Erstellt checkpoints um Daten aufzuteilen das man nicht nach Verbindnungsabbruch nicht alles erneu übertragen muss

stellt die Mittel zur Verfügung, Kommunikationsbeziehung (Sitzung) zu eröffnen, Durchführung zu regeln und zu beendigen.

• Multiplexen

• Verwaltung der Pufferspeicher

• Prioritätenverwaltung

• Austausch von Kennungen

• Parameter -> Übergabe

Presentation:

Übersetzung in Unabhängiges Format (HTTP)

Darstellungsschicht hat Aufgabe, Datenformate anzupassen:

• Datenkompression

• Datenverarbeitung

• Umkodierung

Application:

Google Chrome, Spiel

Wir sehen die 7 Schicht

• Verarbeitung der Information statt

• Hier stehen die Daten, die übertragen wurden, dem System unmittelbar zur Verfügung.

5-7 Anwendungsorientiert

Browser wird aufgerufen -> Symbolische Adresse mit HTTP wird Anfrage erstellt -> Darstellung der Daten über HTML (Darstellung Bilder und Texte) -> Verschlüsselung (TLS) -> Name bei Surfen wird in Adresse übersetzt -> IP-Adresse -> Übersetzung in Lokale Adresse (MAC Adresse) -> Daten werden in Signalen übertragen

Anwendung wird übersetzt in Sprache die jeder verstehen kann. Dann gibt es checkpoints, damit die Session geöffnet bleibt, bspw port 80 für http. Transport wird beobachtet, den weg durch Netzwerk suchen, prüfsummen wird erstellt, daten werden verschickt.

• Profibus

• CAN (Auto)

• Ethernet

• M-Bus

• ZigBee

• Z-Wave

Master-Slave Verfahren

Verdrillte Zweidraht Leitung

Busteilnehmer über Transciever angeschlossen und Ende mit Wellenwdst abgeschlossen

bis zu 32 Teilnehmer

bis zu 12 MBit/s (kurze Leitungen)

Versorgungsspannung von 5 V

Leitung unbelastet -> Beide Leitunge 2,5 V -> Idle

Bei Logisch 1 -> + Leitung +100mV , - Leitung -100mV

Auch mit LWL möglich, Teilnehmer müssen weiterleiten da nur Punkt zu Punkt möglich

Bei Manchester Code kann Sensor auch mit Spannung versorgt werden

Empfänger:

• Im Empfangsmodus -> hochohmig wegen weniger Störungen

Token Passing wenn mehrer Master legt fest wer wann kommuniziert

• zuverlässige Verbindnung bzw. Trennung

• schnelle Verbindung

• schnelle Meldung bei Verbindungsproblem

• stabile Verbindung

• gute Verbindung

Controller Area Network

einzelne Steuergeräte kommunizieren über Bus

verdrillte zweidraht Leitung

Kein master/slave, alle gleichberechtigt

Zugriffsmaßnahme: CSMA Carrier Sense Multiple Acces, erst prüfen ob was geht und dann synchronisieren, collision resolution

Nur zwei Zustände: rezessiv (1) und dominant (0) -> eine Leitung nach oben und andere gleichzeitig nach unten

Langsamer als Profi-Bus da höherer Spannungshub

Kein Master/Slave, Ausfallsicher da kein Master benötigt wird

Alle Geräte gleichberechtigt aber Priorisierung, Pakete werden Organisiert, wenig Konfiguration notwendig

Varianten unterscheiden sich bei Physical Layer

Sternverkabelung durch Switch oder Hub:

• Hub, verteilung an alle

• Switch, gezielte verteilung

-> Punkt zu Punkt verbindungen

Duplex -> zwei Aderpare -> für gleichzeitiges Senden und Empfangen

Alle 16,8ms gibt es Impuls -> erkennung das Ethernet vorhanden ist

Anhand von Impulse am Anfang wird Art der Kommunikation festgelegt

Präambel zur Synchronisation

Start of Frame

Ziel und Quell MAC-Adresse

Steuerbytes welchen Type die Daten sind

1500 Byte Datenframe

Füllfeld für Laufzeiteffekte falls Paket zu kurz das collision detect nicht funktionert, wenn zwei geräte gleichzeitig senden und es gibt kolission aber Endgeräte bekommen davon nichts mit

Bei Ethernet spricht man von einer paketvermittelnden Netzwerktechnik, deren Standards auf den Schichten 1 und 2 des OSI-Schichtenmodells die Adressierung und die Zugriffskontrolle auf unterschiedliche Übertragungsmedien definieren. Die Nutzdaten kommen bereits in Datenpaketen von den darüberliegenden Protokollen. Zum Beispiel von TCP/IP. Diese Datenpakete werden mit einem Header versehen und anschließend im Ethernet-Netzwerk übertragen.Die Ethernet-Standards auf der OSI-Schicht 2 sind die LLC- und MAC-Teilschichten. Sie sind unabhängig von Ethernet und werden auch für andere Übertragungstechniken verwendet. Zum Beispiel Bluetooth (IEEE 802.15) oder WLAN (IEEE 802.11).

Start of Frame mit Adresse, Adresse = Art der Information

Geschwindigkeit für Rad hat gewissen Codes in Nachricht

Jede ID gibt es nur einmal

Bus hat gewisser maßen ODER Funktion, sobald ein Teilnehmer dominant ist (Transistoren geschlossen, spannung zwischen Busleitungen) wird gesamter Bus dominant

Dadurch wird prioritätenliste unter Teilnehmer ausgemacht

Wird eigentlich nicht mehr benötigt, da kein koax kabel mehr aber durch ältere hubs/switches werden die benötigt