IHP - innovations for high performance microelectronics

Hochratige und hochwertige drahtlose Kommunikation zur Anwendungen in Heimnetzen

Aus Sicht des IHP ist das relevante Teilziel, die benötigte Übertragungsqualität in Hinsicht auf Bandbreite, Datensicherheit, und Dienstegüte zu ermöglichen. Dieser Schritt bildet die Voraussetzung für andere Arbeiten im Projekt und ist unabdingbar für einen erfolgreichen Demonstrator.

Im Fordergrund steht die Übertragung von Medienströmen wie digitalen Fernsehrundfunk (DVB, HDTV) und vorbespielter Datenträger (DVD) über ein WLAN-basiertes Funksystem. Solche Anwendungen haben die höchsten Anforderungen an das Übertragungssystem von den verschiedenen angedachten Benutzerszenarien. Dabei ist zu berücksichtigen, dass das Endsystem von ungeschulten Benutzern zu installieren und warten ist. Ebenfalls ist eine erfolgreiche Anwendung verschiedener Benutzer in z.B. einem Mehrfamilienhaus zu gewährleisten. Daher sind denkbare Lösungen, welche in einer anderen Umgebung durchaus sinnvoll sind, für die Ziele des Projektes ungeeignet. Als Beispiel sei die Unterstützung von Echtzeit-Dienstegüte genannt, welche mittels einer Infrastruktur von Basisstationen technisch gesehen leichter erreichbar ist. Wegen der komplizierten Installation ist aber eine selbstorganisierende Lösung in einem ad-hoc Netzwerk vorzuziehen.

Der wichtigste technische Beitrag des IHP zum Gesamtprojekt liegt beim WLAN Modul, das auf der Basis existierender IEEE 802.11 WLAN Standards die drahtlose Verbindung der Komponenten eines HOMEPLANE Netzwerks ermöglicht. Das Bild zeigt die erste Variante der entwickelten WLAN-Platine im CardBus Format mit gemeinsamen Package der MAC/BB Chips, externem Flash/RAM Speicher und Analog Front End (AFE) Komponenten einschließlich Antennen.

Im Einzelnen sind im Projekt folgende Aufgaben zu lösen:

• Analyse der Anforderungen an das drahtlose Netzwerk, z.B. hinsichtlich Datenraten, Reichweite, Garantie bestimmte Dienste-Qualitäten (QoS), Sicherheitsaspekte, Konfigurierbarkeit, und Netwerkmanagement.

• Evaluierung von Verfahren zur Erhöhung der Datenrate und zur Gewährleistung spezifischer Dienste-Qualitäten (z.B. garantierte Bandbreite, garantierte Höchst-Verzögerung oder garantierte Priorität) unter dem Aspekt der HOMEPLANE Anforderungen.

• Evaluierung neuartiger Fehlerkorrektur-Verfahren, die mit dem IEEE 802.11a Standard kompatibel sind und bei der Anwendung im HOMEPLANE Szenario Vorteile versprechen.

• Spezifikation der Funktionalität eines WLAN Moduls für den HOMEPLANE Demonstrator auf Basis der Evaluationsergebnisse.

• Realisierung der Hardware für den WLAN Modul:
  • Entwurf der erforderlichen mikroelektronischen Schaltkreise: MAC Prozessor, Baseband Prozessor, und Analog Front End.
  • Prototypische Fertigung dieser Schaltkreise in der Pilotlinie des IHP.
  • Entwurf und Fertigung eines WLAN Boards (Platine) für diese Komponenten.
  • Entwicklung der erforderlichen Software, insbesondere für das Medium Access Control (MAC) Protokoll.
  • Ergänzung der erforderlichen Funktionen aus der QoS Erweiterung IEEE 802.11e in das vorhandene SDL Modell des IEEE 802.11a MAC.
  • Realisierung einer in Echtzeit lauffähigen Implementierung des SDL Modells einschliesslich eines Hardware Accelerators im MAC Prozessor für zeitkritische Funktionen.
  • Integration der erforderlichen Sicherheits- und Management-Funktionalität.

• Integration des WLAN Moduls in den HOMEPLANE Demonstrator und Erprobung.