TU Wien:Pervasive and Mobile Computing VO (Siegl)/Mitschrift SS09

Die ist eine sehr unzusammenhängende Mitschrift und wurde in frühzeitiger Panik vor der Prüfung angefangen, um nicht beim Lernen für die Prüfung mit absolut nichts dazustehen. Der Stil kann manchmal sehr mühsam sein (ich hasse es mitschreiben zu müssen).

Vorlesung am 01.04.2009

Prüfungsfragen

• Lichtschalter: ja oder nein? Wie würden sie ihr haus beleuchten? Wie würden sie es im Büro bzw. in der Firma machen? Mit einem Mikrokontroller?
  • A: Lichtanforderungen überlegen, umfeld wechselwirkungen, was ist die anwendung?
  • bewegungssensor, anwesenheitssensor
• Beleuchtung im Wohnraum? Welche Ideen haben Sie?
• Welche Intelligenz würden sie ihrer Eingangstüre geben? privat und im wohnraum
• Spannungsfreischaltung?

RFID-Tags

• Radiofrequenzen: ab 100kHz (Langwellen)
• 125 kHz beginnen RFID Frequenzen
• 13,56 MHz
• 868 MHz, halber meter distanz überbrücken
• 2,4 GHz Antennen sind 4 cm ==> freiraumausbreitung bis einige meter
• es gibt passive und aktive Tags
• parallelkanal wird eröffnet, gespeist wird energie über magnetische kopplung
• jeder transponder hat weltweit eindeutig ID: muss nicht eindeutig sein (duplizierbar), können aber nicht überschrieben werden in einem chip
• myFair technologie RFID: wurde geknackt nach chip analyse: rfid systeme haben ablaufdatum!
• einfache tags: passiv, geben ID her (zusatzinfo in einer datenbank muss extra festgelegt werden, ID ist maximal der schlüssel)
• Vorteil: kein Sichtkontakt zum lesen notwendig
• Zerstörung: hochfrequente Energie (z.b. mikrowelle)
• Kann man eine Kuh human töten?
• Geschwafel über Pferdezucht
• Kritischer Punkt: wie bringt man energie ins tag? doppelte distanz ==> 4fache Leistung notwendig (bei kugelförmiger ausbreitung)
• Blocker-Tag: neben normalem tag, überstrahlt die antwort des normalen tags
• bessere Tags: speichern zusätzl. info, 1-4kb daten, die auch überschrieben werden können; Funktionalität von Barcode wrd damit weit überschritten
• Geschwafel über Allergien
• rfid system kann nur schwer für länger als 10 jahre entworfen werden
• Ein Tag kann von mehreren anwendungen benutzt werden, gesperrte Sektoren pro Anwendung

Vorlesung am 22.04.2009

Nicht vollständig, musste früher gehen.

Prüfungsfragen

• RFID ?
• passive geräte werden von sendern versorgt (energieversorgung)
• Speicher und ID

Fortsetzung RFID

Projekte diskutieren, die RFID als Anwendung beinhalten: Zugangsbeschränkung bei Gebäuden (größer als ein Wohnhaus), Schließsystem soll überdacht werden. Große Anzahl an Personen sollen durchkommen (bzw. erkannt werden). Verwaltung und Management dieses Systems?

• Ist ein klassisches System eine Alternative? (ernste, intensive Diskussion)
• Welche Anforderungen hat ein Schließsystem z.B. an der TU Wien (Getreidemarkt soll ein neues System kriegen)
  • 4 Zustände einer Tür: verschlossen/aufgesperrt und geschlossen/geöffnet
  • Türen die nicht gemessen werden müssen: Klotüren (Überwachen der Klotür kann heikel sein, wer geht wie oft aufs Klo)
• Warum brechen Leute in Kindergärten ein?
• Sollen interne Bürotüren abgesperrt sein? (eventuell heikle Daten im Raum)
• Stiegenhaus: kann Fluchtweg für Tiefgarage sein ==> öffentlicher Raum (oder Fluchtweg von Tiefgarage wird vom Stigenhaus getrennt)
• Unterscheidung: Außenhaut und inneres Gebäude
• Fluchtöffnung (Türe muss von innen immer öffenbar sein)
• breite Balkenöffnung: Tür öffnet sich von innen wenn eine Person gegen die Tür drückt (RFID Aufbau am Schloss kann von diesem Panikbügel verletzt werden)
• meistens sind solche Türen Brandschutztüren, die geprüft sind und weiterführende Systeme nicht erlaubt sind oder erst genehmigt werden müssen
• über Sensoren kann erfasst werden, was die Tür gerade tut. Soll das auch für Bürotüren gelten (Kontrollfaktor)?
• Wenn fix festgestellt werden kann, dass niemand im Raum ist, kann der Raum energieeffizient heruntergefahren werden (Licht, Heizung, PC etc.)
• Was passiert wenn jemand ein Büro von innen zusperrt?
• Wenn Anwesenheits-Daten zentral gesammlet werden, besteht Missbrauchgefahr.
• Sicherheitstechnik-Faktoren:

1. ich habe etwas (Schlüssel, Chip)
2. ich weiß etwas (passwort, pin), (Kombination z.b. bei bankomatkarte)
3. ich bin (biometrie)

• Unterschiede klassisches - elektronisches Schlüsselsystem
  • Schlüsseltausch: Einzelschlüssel ist individuell
  • Offline und Online-Zylinder, bei ersterem muss jemand hingehen und Information updaten
  • Preisunterschied
  • Flexibilität
  • Zugriffskontrolle
• Tausch der Batterien - Budget
• Lebensdauer elektronischer Schließsysteme: ca. 10 Jahre
• Vereinzelung - Erfassung einzelner Personen
  • Laborumgebungen (z.B. Laser/Streulicht)
  • Atominstitut
• Zutritt zu einem Hörsaal: Studenten, Vortragende, Reinigungspersonal, Portier (Brandwache), Security, Haustechnik
  • Generalschlüssel
  • Einteilung in Gruppen
• was tut ein Portier, wenn er einen Einbrecher entdeckt
• Kombination Schließsystem - Alarmanlage
• Aufzeichnungen
  • Videoaufzeichnung speichern, wenn ein Ereignis eintritt
  • 5 sec vorher bis 10 sec nachher
  • Serverraum, Finanzbereich, Eingangsbereich außerhalb der Geschäftszeiten
  • Öffentlicher Raum - Videoaufzeichnung/-überwachung
  • Vandalismus
  • wer ist wann hinein-/hinausgegangen, wer hat es versucht
• Zutritt für Feuerwehr

Vorlesung am 29.04.2009

Prüfungsfragen

• 3 Sicherheitsfaktoren
• Einsatz von RFID in Schließssystemen
• Offline - Online Zylinder, Energieversorgung (Batterie einmal im Jahr wechseln), Vor- und Nachteile
• Panik-Bügel
• Zustände einer Türe, wie werden die erfasst, wie werden sie abgebildet in eine z.B. eine Datenbank
• Welche "Methoden" soll ein Tür-Objekt in einem Programm haben?
• Was sind die Unterschiede einer elektronischen Türe zu einer mechanischen? (welche Gruppen dürfen rein z.b.)

Fortsetzung Schließsystem

• Sicherheit der Elektronik in Schließsystemen: Manipulation möglich (Kabel abhören, Teile ersetzen)
• Leseeinheit muss getrennt sein
• Stromversorgung der Elektronik darf nicht zugänglich sein, gute innere Seite, böse äußere Seite
• Unterschied biometrische Merkmale (Fingerabdruck, Irisscan) und eingepflanzter Chip
  • Chip kann auch im vorbeigehen erfasst werden (ohne Wissen darüber oder Einwilligung)
• biometrische Merkmale können auch gefälscht werden (Güteklassen der Lesegeräte spielen eine Rolle, Fälschung ist aber immer möglich)
• Anfertigen einer Fälschung sollte teurer sein, als der Wert, der durch das Sicherheitssystem geschützt wird (ökonomische Sinnhaftigkeit einer Fälschung bzw. eines Einbruchs)
• Spiel-Effekt: Spieltrieb, Leute wollen sich selbstbefriedigen und etwas knacken, brechen, erreichen
  • Glückgefühl kann kaum mit ökonomischen Werten verglichen werden, wie weit geht so eine Person? Schwer einschätzbar wieviel Aufwand getrieben wird.
• Organisatorischer Ablauf beim Hinzufügen einer Person zu einem Schließsystem
  • Registrierung/Datenbank der beteiligten Personen mit Eigenschaften
  • Verwaltung der physischen Schlüssel (Rohschlüssel)
  • Verknüpfung von Person und Schlüssel in der Datenbank
  • Generalschlüssel? wird bei Offline-Systemen wahrscheinlich gebraucht
  • Berechtigungen, welcher Schlüssel sperrt wo. Eventuell Gruppen einführen, denen Personen zugeordnet werden
  • Türen müssen abgebildet werden
  • Workflow bei Verlust eines Schlüssels muss festgelegt sein
  • Organisationseinheiten müssen eingebunden werden (Haustechnik, Verwaltung, Personalabteilung, etc.)
  • es kann zu Konflikten bei der Vergabe der Zugangsrechte kommen, durch die vielen beteiligten Parteien
  • Die Einführung eines elektronischen Schließsystems werfen viele organisatorische Fragen auf, wenn die nicht geklärt sind, dann wird die Einführung scheitern
  • Gefahr: wenn Schließsystem über z.B. TUnet vernetzt wird, welches nie dafür ausgelegt wurde (z.b. Ausfallsicherheit); Qualitätsanspruch
    • Parallelinfrastruktur ist teuer;
• Wichtig: wie Räume abgebildet werden und tatsächlich gelebt werden ist oft ein großer Unterschied!
• Best practice: Online-Zylinder an der Außehaut, Offline innerhalb des Gebäudes. Beim Zutritt muss der Schlüssel/die Karte zur Authetifzierung verbunden werden, dabei werden Rechte-Updates auf die Karte aufgespielt.
• Vereinzelung: nur eine Person gleichzeitig darf eintreten

Elektronik beim Hausbauen

• Bereiche:
  • Heizung (in Kombination mit Lüftung; Energiekosten)
  • Licht (automatisches Ein- und Ausschalten)
  • Warmwasser (z.B. Zirkulationspumpe, automatisches Vorheizen des Warmwassers)
• Warmwasserzirkulation: Wie werden die Zeitpunkte berechnet, wann das Wasser vorzuheizen ist?
• Neuronales Netz muss lernen, wann Wasser gebraucht wird
• Welche Einteilung wird gemacht? Tageweise? Wochenende und Feiertage anders behandeln?
• Wie wird die Zeit erfasst? Funkuhr (nicht überall empfangbar)? GPS? Zeitsystem wir in einem Haussystem gebraucht.
  • Synchronisation über Frequenz des Stromnetzes möglich (langfristig nutzbar)
  • Wenn es sehr wichtig ist: eigene Atomuhr plus Synchronisation über ein unsicheres System wie GPS
• Für Warmwassererfassung: Woche, Tage und Uhrzeit
• Erfassung ohne Zeit nur mit Bewegungsmelder wird schwierig
• Möglichkeit: Nur wenn Leute im Haus sind und nicht schlafen Warmwasserzirkulation einschalten

Heizung

• Niedrigtemperaturheizung: keine punktförmigen Strahlungsquellen, sondern Fußbodenheizung oder Wandheizung auf z.b. 22°C
• Fußbodenheizung reagiert träge, weil Estrich schwer ist
  • Manuell eine halbe Stunde früher in der Früh einschalten funktioniert nicht, weil Reaktionszeit zu lang
  • starke Schwankung der Temperatur funktioniert nicht (in der Nacht kühl, Tags warm) weil Temperatursteigerung dauert

Licht

• automatische Steuerung oder nicht?
• in der Nacht aufs Klo gehen: Minimallicht? Wie kann das gehen?

• Wie werden Aktoren und Sensoren im Haus vernetzt? Hausbussystem? Ethernet ist teuer.

Vorlesung am 06.05.2009

Prüfungsfragen

• Welcher Zusatzaufwand bei einem RFID-Schließssystem im Vergleich zu einem konventionellen?
• Welche Abbildung, welche Objekte werden gebraucht?
• ???
• Datenmodell einer Tür?
• Soll Haussteuerung (Licht, Heizung, Warmwasser) selbstständig lernen?

Energiemanagement

• Energieverwaltung über Hausgrenzen hinweg, z.B. für eine Straße oder Block
• Optimierung für Kraftwerke durch Meldung der Häuser wieviel Energie sie gerade brauchen werden
• Vorteil für kalorische Kraftwerke, die lange Anlaufzeiten haben
• Jede Einheit (Haus) muss ihren Bedarf ermitteln können und sich mit den anderen Häusern koordinieren
• Kläranlagen haben USV-Anlagen, sonst stinkts (Bakterien müssen durchmischt werden)
• 10:45 - 11:00 werden E-Herde eingeschalten, dadurch Stromspitzen
• Nachtspeicheröfen um 22:00 erzeugen auch Spitzen
• Ziel: Stromspitzen dämpfen, gleichmäßige Belastung ist einfacher zu managen
• Gedanke: Häuser verknüpfen, sodass diese untereinander gemeinsame Spitzen vermeiden
  • optimalerweise gibt es keinen zentralen Knoten (ausfallsicherer)

Bussysteme

• Sensoren und Aktoren eines Hauses verbinden
• 1 Steckdose pro m² wird in einem Haus gebraucht
• einige 100 Sensoren bei einem voll ausgestatteten Haus
• Wie werden diese verbunden? CAN Bus? Bussystem?
• Sensor: Bringschuld oder Holschuld? Bei einem Schwellwert-Sensor wird eine Intelligenz im Sensor benötigt.
• intelligente Sensoren brauchen auch eine Konfigurationsschnittstelle
• Hysterese: es gibt einen oberen und unteren Schwellwert, damit ein Sensor nicht schnell ein- und ausschaltet
  • Nachteil: Unschärfe beim Feststellen des aktuellen Bereiches
• Temperatursensor: welche Auflösung wird gebraucht? Industrietemperaturen: -40 bis +85°C
• Welchen Temperaturbreich für ein Einfamilienhaus?
• Wieviel Bit braucht so ein Analog-Digital-Wandler des Sensors? 8 Bit?
• Zusatzinformationen eventuell notwendig: Fehlerzustand
• Halbes Grad Auflösung als Vorschlag
• Hysterese-Einstellung sollte bedacht werden
• Konfiguration: liegt die Information der Schwellwerte im Sensor und kann abgefragt werden, oder muss sie anderwertig gemerkt werden?
• Asynchrone Nachrichten (Trap): Sensor meldet sich bei Bedarf; Zentraler Rechner muss Nachrichten zeitgerecht annehmen ==> Überlastung möglich
  • Ein Sensor kann mit vielen Nachrichten ein Service lahmlegen
• Feldbussysteme: Bitfehlerrate 10e-4. Hintergrund: Kabel ist nicht so hochwertig.
  • Datenrate: 100kbit/s bis 5 mbit/s, hängt von der Entfernung ab
• größere Distanzen fordern niedrige Datenraten
• Vorteil beim Pollen: Information wird geholt wenn Ressourcen zum Verarbeiten vorhanden sind
• In welcher Frequenz soll gepollt werden (Pollintervall)?
• Beispiel Tür: Zeit muss kurz sein, damit Tür schnell aufgeht, wenn jemand eintreten will
• Shanonnsche Abtasttheorem: Pollzeit muss doppelt so kurz sein wie Frequenz der zu erfassenden Ereignisse
• Kombination: Polling um Sensor als lebendig einzustufen, asynchrone Nachrichten bei wichtigen Ereignissen
• Wie lang ist ein Buskabel, das alle Sensoren und Aktoren verbindet? == ca. 200 Meter in einem Haus
  • Darauf wird die Taktrate abgestimmt
• Zu einer Zeit kann nur eine Station senden. Senderechte müssen irgendwie vergeben werden.
• Bei CAN gibt es Prioritäten der Stationen, Bitmuster am Beginn des Sendevorgangs entscheidet wer senden darf (0 hat höhere Priorität als 1)
• Nachteil: höhere priore Stationen können des Bus dauerhaft beanspruchen
• Teilnehmer am Bus müssen slebst entscheiden, ob eine Nachricht für sie relevant ist.
• weg von einem teilnehmerzentrierten Netz zu einem nachrichtenzentrierten Netz
• I²C Bus = Inter-Integrated Circuit Bus, serielles Protokoll, 4 Leitungen, Maste-Slave Prinzip, jeder Slave braucht eine Adresse, Master brauchen keine Adresse, Acks vom Slave kommen im Sendetelegramm des Masters, begrenzt auf 2 Meter, mit niedrigerem Takt auch weiter
• CAN Bus = Controller Area Network Bus
• beide Busse sind für Haussteuerung geeignet, CAN-Bus hat eine größere Reichweite

Vorlesung am 13.05.2009

• Auflagen beim Hausbauen: mindestens 4 Rauchmelder müssen installiert werden
• Naturschutzgebiet: Flachdächer sind nicht erlaubt, wenn rundherum Giebeldächer sind
• Vorteil: Giebeldächer sind billiger
• das war der neueste Stand vom Haus!

Prüfungsfragen

• CAN Bus?
• I²C Bus?

Bussysteme (Fortsetzung)

• CAN-Bus: Nachricht hat eine ID
• I²C Bus: Teilnehmer haben ID

RS232

• serielle Schnittstelle auf einem PC
• Übertragungsrate: 9,6 bis 115 kbit/s
• sehr alte Schnittstelle
• Punkt zu Punkt Kommunikation, kein Bus, Hubs wie z.B. bei USB sind nicht möglich
• keinerlei Adressierungsmöglichkeit
• einfachstes Modell: Sendeleitung, Empfangsleitung, Ground
• keine Synchronisation: wenn Überrtagungsraten bei Sender und Empfänger nicht übereinstimmen, funktioniert die Kommunikation nicht
• es gibt ein 1 Startbit, danch kommt schon die Nachricht
• kein Ändern der Taktrate möglich, außer es wird auf einer höheren Ebene ausgemacht
• Stoppbit: 1.5 mal solang wie ein normales Bit
• Reichweite bis zu 20 Meter

RS485

• Bus, mehrere Teilnehmer gleichzeitig
• Unterschied zu RS232: RS232 bei einer Störung empfindlicher, RS485 kann aber höhere Distanzen überbrücken
• Distanz maximal 2 km
• Übertragungsrate bis 10Mbit/s (nur bis 12 Meter)

Sensorik

• was ist ein Messwert?
• digitaler Sensor: liefert gleich digitalen Messwert, meist teuer, braucht Mikrokontroller der das Protokoll versteht
  • Vorteil: keine analoge Beeinflussung des gelieferten Signals
• kapazitiver Sensor: Kapazität ändert sich, wird über einen Schwingkreis gemessen, dann müssen nur noch die Schwingungen in einer Sekunde gezählt werden.
• zum Messwert ist eine Einheit notwendig
• Messbereich hat eine gewisse Auflösung (1. Ungenauigkeit)
• Messwert hat einen Offset (2. Ungenauigkeit) == absoluter Fehler
  • kann einfach händisch nachjustiert werden
• Genauigkeit
  • Beispiel: 1% FS (full scale), 0-50 Ampere, Ungenauigkeit ist 0.5 Ampere, wirkt sich vor allem bei kleinen Messwerten stark aus (z.B. bei 4 Ampere)
  • unterer Messbereich ist oft sehr ungenau
  • tatsächlicher Messbereich sollte in der Mitte der Skala des Sensors sein

Temperatursensoren

• Bimetallsensor, gibt aber nur eine digitale Aussage über die Temperatur (ein/aus, Beispiel Blinker beim Auto)
• PT100: Widerstand eines Metalls verändert sich mit der Temperatur, fixe Spannung ergibt verschiedene Ströme für verschiedene Termperaturen
  • Nachteil: Verlustleistung bewirkt Temperaturerhöhung, Messstrom muss möglichst gering sein
  • wenn Leitung zum Sensor lang ist, können leicht Störungen auftreten (Messstrom muss größer sein)
• Modelle: PT100, PT1000, NI1000
• 4-Drahttechnik: Auflösung und Genauigkeit wird höher, weil Spannung am temperaturabhängigen Widerstand separat gemessen wird
• 20mA Schnittstelle (Standard in der Industrie bei vielen Sensoren)
  • 0-20 mA
  • 4-20 mA
  • Sensor steuert seinen eigenen Temperaturwiderstand, sodass egal bei welcher Spannung bei maximaler Temperatur 20mA geliefert werden
  • bei unterer Temperaturgrenze wird Widerstand unendlich ==> 0mA
  • Nachteil: Unterschied zu Leitungsbruch bei 0mA ist nicht feststellbar; Abhilfe: 4-20mA
  • Vorteil: störunempfindlicher, weil Leitungswiderstand keinen Einfluss hat

Aktoren

• digitaler Aktor: Übertragene Anweisung muss in analog umgewandelt werden (Mikrokontroller notwendig), kann teurer sein
• analoge Anschaltung kann billiger sein
• Einschalten bei Kreissägen
• zentrale/dezentrale Verwaltung der Aktoren
• Einschaltvorgang ist meist mit einem Einschwingvorgang verknüpft
  • Signallichter bei der Eisenbahn werden so kurz eingeschalten und gemessen ob ein Strom fließt. Lampe leuchtet dabei nicht, überprüft dass Lampe nicht kaputt ist.
• digitaler Schaltvorgang: Rückmeldung über Zustandsübergang ist notwendig. Wann ist eingeschalten oder ausgeschalten?
• Wie groß darf die Autonomie der Aktor-Einheit sein?
• Beispiel Fenstersteuerung: Öffnen/Schließen einer Oberlichte
• Stern-Dreieck-Umschaltung: zweistufiges Einschalten, um Leistung zu Beginn akzeptabel zu halten
• Messbereich-Abbildung

Vorlesung am 20.05.2009

• 1. Prüfungstermin: 10. Juni 2009, Anmeldung über TUWIS
• 2. Prüfungstermin: 24. Juni 2009, Anmeldung über TUWIS

Prüfungsfragen

• RS232, Sende/Empfänger mit selbem Takt, Startbit
  • Baud: was effektiv übertragen wird, also brutto inklusive startbit etc.
• Temperatursensoren (Bimetall etc.)
• Welche Art der Anschlussmöglichkeiten bei ohmschen Temperatursensoren: 2 leiter, 3 leiter, 4 leiter Technik (optional mit Zeichnung)
• Unterschied RS232 RS485: Gleichtaktstörungen, Distanz bei RS485 größer
• Was ist full scale? Messwert? Fehler? Genauigkeit?
• Aktoren: zentrale/dezentrale Steuerung? Schaltvorgang mit Übergangszustand
• Hysterese?
• 4-20mA Schnittstelle?

Funkverbindungen

• andere Gesetze als bei einer Drahtverbindung
• Unterschied WLAN und Bluetooth: Frequency-Hoping bei Bluetooth, Reichweite: Bluetooth ist eine Nahfeldverbindung (1-10 Meter) ==> geringere Leistung (batteriebetriebene Geräte!)
• Für Sprachübertragung genügt eine geringe Bandbreite (64kbit/s bei ISDN)
• Nahfeldkommunikation: geringe Bandbreite, geringer Energiebedarf
• WLAN: 802.11b/g Umschaltemodus ist ungünstig, da Bandbreite für alle Teilnehmenden reduziert wird.
• WPAN (wireless personal area network): 802.15.1 (Bluetooth), 802.15.4 (für Sensoren, digitale Übertragung)
• ISM (industrial scientific medical) Band: wird weltweit akzeptiert (Frequenzband), keine staatliche Zulassung notwendig um Geräte in dem Band zu betreiben.
  • 433 MHz
• Amateurfunk überschneidet sich teilweise mit ISM
• gegenseitige Störungen: Leistung gering halten, damit Frequenzbereich der Aussendung nicht zu breit wird (Leistungsbeschränkungen), damit Nachbarkanäle nicht betroffen sind
• Antennencharakteristik: Rundstrahl (kugelförmig) oder gerichtet (hängt von der Bauweise ab)
  • =Richtcharakteristik, meist gibt es aber auch eine kleine Ausrichtungen nach hinten (Störquelle direkt dahinter kann viel Einfluss habem)
  • Fernsehantennen = Yagiantennen
• Polarisation: horizontal oder vertikal, Sender/Empfänger sollen gleich polarisiert sein, sonst sehr große Dämpfung
  • WLAN: 2 Antennen nach oben oder unten (vertikal)
  • zirkulare Polarisation (schaurn aus wie Korkenziehe, Welle dreht sich, Empfangsantenne muss in die selbe Richtung gehen, Einsatz bei Satelitten)
• Reflektierende Wände: können zu einer Auslöschung der Welle führen.
• WLAN Antennen Abstand: auf einer Antenne wird gesendet, falls keine Verbindung wird andere verwendet (keine Auslöschung möglich)
• modernes WLAN: 3 oder 6 Antennen um Auslöschung durch Reflektion zu verhindern
• 900 MHz (Europa 868 Mhz), 2,4 GHz WLAN und Bluetooth
• niedirge Frequenzen: Fenster sind störender, je höher die Frequenz, desto eher sind Wände störend
• Wand: Teil wird reflektiert, Teil wird absorbiert, ein Teil geht durch (=Transmission)
  • Streueffekte: Richtcharakteristik verändert sich

Vorlesung am 03.06.2009

Prüfungsfragen

• Fragenkatalog (35 Fragen) werden online gestellt

1. Licht im Büroraum
   • Helligkeit, Lichintensität, Generalschalter etc.
2. Licht im Privatraum, Automatik oder Schalter oder beides, Anforderungen?
3. Eingangstüre privates Wohnhaus, welche Zustände, welche Intelligenz hat so eine Türe? Gefahren, Einschätzungen?
   • Stichwort RFID
   • Unterscheidung Außen-/Innenhülle bei einem Schließsystem
4. Wechselwirkungen zwischen Anwesenheit von Personen und Haustechnik?
   • Trägheit der Heizung oder Warmwasser
   • Sprungantwort
5. Was versteht man unter einer Spannungsfreischaltung?
   • auch anliegende Spannung an Steckdose erzeugt elektromagnetsiches Feld
   • Welche Art im Wohnraum? (z.B. Schlafzimmer)
   • Wie kann dies mit Sensorik/Aktorik realisiert werden?
6. Welche Eigenschaften und Stati hat eine Türe?
   • Was kann damit geschehen? Wie lange ist sie offen/geschlossen? Berechtigung? Offenhaltemechanismus (Brand)? Modellierung als Objekt?
7. Frequenzbereiche der RFID Tags? Auswirkungen auf die Distanz? (Diskussion)
   • Berechnung der Wellenlänge
   • Welche Reichweite haben die Frequenzen?
8. Warum funktioniert RFID in den USA über eine höhere REcihweite?
   • ==> mehr Leistung erlaubt
9. Unterchied passives/aktives RFID Tag? Vorteile, Nachteile?
   • Stromversorgung und größere Distanzen, ausgelesene Information kann größer sein bei aktiven, höhere Komplexität, teurer
10. Welche Informationen enthält ein RFID? Eigenschaften?
    • ID: soll global einzigartig sein (Namensräume)
    • optionaler Speicher: meist klein, muss effizient genutzt werden, typisch 1KB oder 4KB
    • ID alleine: Datenbank notwendig, ansonsten eventuell ohne Datenbank, dadurch ist die Information direkt am Stück, keine Datenbankverbindung notwendig
11. Unteschied RFID-System und Bar-Code?
    • Ausleseform: Sichtkontakt bei Bar-Code; veränderbarer Speicher am RFID-Tag
    • Zusatzfrage: Wird RFID den Barcode ablösen und wenn ja wann?
12. Datenhaltung auf RFID-Tags? zentrale Datenbank?
13. Schätzen Sie die Nutzungsdauer von RFID-Systemen anhand von Beispielen ab
    • Security, Logistik, Produktionsdauer, welche Kriterien?
    • Lebensmittelproduktion: Rinderbetriebe
    • Nutzungsübergreifende Verwendung von RFID-Tags noch nicht bekannt
    • Verschlüsselung Lebensdauer: 10 Jahre maximale Lebenszeit
14. RFID-Tags in der Tierhaltung und Lebensmittelproduktion bzw. -lagerung?
15. Welche Elemente der Authentifizierung kennen Sie?
    • Ich habe, ich weiß, ich bin
    • z.B.: RFID - Passwort - Biometrie (Iris, Fingerabdruck)
16. Unterschiede zwischen klassischem (rein mechanisch) und elektronischen Schließsystem?
    • elektronisch: eindeutiger Schlüssel und Zylinder, Bewegungsdaten können erfasst werden, Erfassung von versuchten Aktivitäten, Zeitverhalten kann definiert werden wann ein Schlüssel eine Tür öffnet
    • mechanisch: anonymer Schlüssel
17. Arten der Ausführung des elektronsichen Scließsystems?
    • Online/Offline Zylinder, Energieversorgung, Informationskanal (Funk/Kabel)
18. Welche Personengruppen sind Benutzer eines Büroraums?
    • Büroangestelte, Reinigung, Haustechnik, Katastrophenschutz
19. Organisation zu einem elektronischen Schließsystem?
    • Vergaberechte Zuweisung, Einrichtung der Rechte, Nutzung der Rechte, Bewegungsdaten Auswertung (4 Stufen/Ebenen mit dazugehörigen Instanzen)
20. Zirkulationssystem
21. Zeitbasis und Zeitsynchronisation, wie und warum?
    • Woher wird die Zeit genommen, wie genau muss sie sein? Information über Feiertage? Berechnung dieser (eventuell komplex auf Mikrokontrollern) oder Abfrage?
    • Funkuhr DCF77 oder alternativ GPS
    • Internet: NTP oder Stratum
22. Bedarf an elektrischer Energie eines Verbrauchers aus Sicht des Verbrauchers und des Energieversorgers?
    • Verbrauch: Grundlast plus Schwankungen in einer Periode (Woche, Monat, Jahr etc.)
    • Versorger: Spitzenlasten abschätzen und aufteilen, wo können Kosten entstehen? Variante: Heizung und Aufzug koordinieren sich, bzw. ganze Wohneinheiten
23. Unintelligente und intelligente Sensoren?
    • Für die Ablieferung eines Schwellwert muss ein Sensor programmierbar sein
24. Was ist unter einer Hysterese zu verstehen?
    • Bild!
    • Was sie kommt es bei elektronischen digitalen Sensoren zu einem Rauschen (A/D-Wandler)
25. Detailinformationen eines vollständigen Messwerts?
    • Was bedeutet FS (full scale)
    • Anzeige, Einheit, Gültigkeit, Offset, Skala, Messzeit, Messort
26. Übertragungsarten der Messwertinformation?
    • Bringschuld (Trap) vs. Holschuld (Poll)
27. CAN Bus?
    • Wikipedia lesen, Übertragung, Taktrate, Anzahl Knoten
    • Nachrichten haben Adresse nicht die Stationen
28. I²C Bus?
    • Wie bei CAN
29. Wann kann RS232 Kanal eingesetzt werden?
    • Punkt zu Punkt
30. Wann RS485?
    • Bus
31. Auf welche Arten kann Temperatur gemessen werden?
    • Thermostat
    • Sensoren mit digitaler Aufbereitung (z.B I²C Bus)
    • PT00, Nickel1000, 2 3 4 Leitertechnik
32. Welche analoge Industrieschnittstelle gibt es?
    • 0-20 mA, 4-20mA Schnittstelle (Leitungsbruch, Versorgung über Signalleitung)
33. Welche Stati hat ein Schaltvorgang? Wie sollte das Software-seitig implementiert werden?
    • Stichwort Oberlichte
34. 802.15.1 und 802.15.4 - Funkkommunikation, wann einsetzbar, welche Gruppe, was geht damit nicht?
35. WLAN Anwendungen?
    • Haustechnik über WLAN?
    • Verfügbare Kanäle, Reichweite - Planung ist aufwendig, Störungen und Beeinträchtigungen
36. Antenneneigenschaften
    • Richtcharakteristik
    • Polarisation
    • Abstimmung und Auslöschung (WLAN: 2 Antennen)
37. ISM was ist das?
    • Frequenzbereich, Nutzer in welchem Bereich