Konzipierung, Inbetriebnahme und Test der Kommunikationsrechner im Rahmen des SkyView-Projektes

Boy, Michael

Konzipierung, Inbetriebnahme und Test der Kommunikationsrechner im Rahmen des SkyView-Projektes

Zusammenfassung

Inhaltsangabe:Einleitung:
Das Experiment SkyView der Universität Wuppertal zielt auf den Nachweis hochenergetischer kosmischer Teilchen ab, die über ihre bei Stoßkaskaden entstandenen Sekundärteilchen auf großer Fläche (> 15000 qkm) erfasst werden sollen. Aufgrund der dafür notwendigen großen Anzahl von Meßstationen kommt dem Datentransfer und der Datensicherung eine elementare Rolle zu.
Ziel dieser Arbeit ist, die Kommunikationsrechner mit möglichst geringen Abmessungen und Stromaufnahmen zu konzipieren und zu realisieren. Zu deren Betrieb ist frei verfügbare Software einzusetzen und diese an die Kommunikationsrechner anzupassen. Der Meßstations-Prototyp sowie die damit verbundene Datenkommunikation soll hierbei an einer ausgewählten Schule aufgebaut und mit beliebig simulierten Pseudo-Meßwerten getestet werden.

Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
0.Hintergrund3
0.1Das Projekt SkyView4
0.1.1Astrophysikalische Problemstellung4
0.1.2Aufbau des Experimentes6
1.Einleitung11
1.1Informationstechnologische Problemstellung11
1.2Grundkonzept13
1.3Ziel der Arbeit15
2.Kommunikationseinheit am Messort17
2.1Hardwareanforderungen17
2.2Hardware18
2.3Software18
2.3.1Softwareanforderungen18
2.3.2Anpassung und Konfiguration des Betriebssystems20
2.3.3Datenkanalinitialisierung Roof_MakePipe24
2.3.4Simulator der PCI-Auswertekarte Roof_CardSim26
2.3.5Messwertempfangssoftware Roof_CardRec29
2.4Test33
3.Kommunikationseinheit in der Schule35
3.1Hardwareanforderungen35
3.2Hardware36
3.3Software36
3.3.1Softwareanforderungen36
3.3.2Anpassung und Konfiguration des Betriebssystems38
3.3.3Der cron-Daemon und dessen Einsatz39
3.3.4Datenabrufsoftware Server_From Roof41
3.3.5MD5-Verifikator Server_MD5Check43
3.4Test47
4.Sichere Datenübertragung49
4.1SecureShell (SSH) im Überblick49
4.1.1Verfahren50
4.1.2Schlüssel und Schlüsselgenerierung50
4.1.3ssh (OpenSSH SSH client) und dessen Verwendung52
4.1.4scp (secure copy) und dessen Verwendung52
4.2 MD5 Message Digest Algorithmus52
5.Zusammenfassung und Ausblick55
A.Softwareübersicht57
B.Quellcodes für den Messrechner59
B.1Roof_MakePipe.c59
B.2Roof_CardSim.c61
B.3Roof_CardRec.c64
C.Quellcodes für den Übertragungsrechner73
C.1Server_FromRoof.c73
C.2Server_MD5Check.c75
C.3ip-up.c87
C.4ip-down.c88
Abbildungsverzeichnis90
Literaturverzeichnis94

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

ID «ArbeitenNr»

Michael Boy

Konzipierung, Inbetriebnahme und Test

der Kommunikationsrechner

im Rahmen des SkyView-Projektes

BA-Thesis / Bachelor

Bergische Universität - Gesamthochschule Wuppertal

Fachbereich E - Elektrotechnik, Informationstechnik, Medientechnik

Abgabe November 2003

ID 8145

Boy, Michael: Konzipierung, Inbetriebnahme und Test der Kommunikationsrechner

im Rahmen des SkyView-Projektes

Hamburg: Diplomica GmbH, 2004

Zugl.: Bergische Universität - Gesamthochschule Wuppertal, BA-Thesis / Bachelor, 2003

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Diplomica GmbH

http://www.diplom.de, Hamburg 2004

Printed in Germany

Hiermit versichere ich, dass ich die Arbeit selbstständig verfasst, keine an-

deren als die angegebenen Quellen und Hilfsmittel benutzt und Zitate kennt-

lich gemacht habe.

(Michael Boy)

Im Zuge der Erstellung einer Online-Version (PDF-Format) wurde diese Arbeit

geringfügig überarbeitet. Der Inhalt ist unverändert.

iii

"Eine Reise von tausend Meilen beginnt mit dem ersten Schritt."

(Lao-Tzu)

Inhaltsverzeichnis

Hintergrund

0.1

Das Projekt

SkyView

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

0.1.1

Astrophysikalische Problemstellung

. . . . . . . . . . . . . .

0.1.2

Aufbau des Experimentes

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Einleitung

1.1

Informationstechnologische Problemstellung

. . . . . . . . . . . . .

1.2

Grundkonzept

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.3

Ziel der Arbeit

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Kommunikationseinheit am Messort

2.1

Hardwareanforderungen

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.2

Hardware

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.3

Software

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.3.1

Softwareanforderungen

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.3.2

Anpassung und Konfiguration des Betriebssystems

. . . . .

2.3.3

Datenkanalinitialisierung Roof_MakePipe

. . . . . . . . . .

2.3.4

Simulator der PCI-Auswertekarte Roof_CardSim

. . . . . .

2.3.5

Messwertempfangssoftware Roof_CardRec

. . . . . . . . . .

2.4

Test

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Kommunikationseinheit in der Schule

3.1

Hardwareanforderungen

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2

Hardware

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3

Software

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3.1

Softwareanforderungen

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3.2

Anpassung und Konfiguration des Betriebssystems

. . . . .

3.3.3

Der cron-Daemon und dessen Einsatz

. . . . . . . . . . . .

3.3.4

Datenabrufsoftware Server_FromRoof

. . . . . . . . . . . .

3.3.5

MD5-Verifikator Server_MD5Check

. . . . . . . . . . . . . .

INHALTSVERZEICHNIS

3.4

Test

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Sichere Datenübertragung

4.1

Secure Shell (SSH) im Überblick

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.1.1

Verfahren

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.1.2

Schlüssel und Schlüsselgenerierung

. . . . . . . . . . . . . .

4.1.3

ssh (OpenSSH SSH client) und dessen Verwendung

. . . .

4.1.4

scp (secure copy) und dessen Verwendung

. . . . . . . . .

4.2

MD5 Message Digest Algorithmus

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Zusammenfassung und Ausblick

A Softwareübersicht

B Quellcodes für den Messrechner

B.1 Roof_MakePipe.c

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

B.2 Roof_CardSim.c

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

B.3 Roof_CardRec.c

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

C Quellcodes für den Übertragungsrechner

C.1 Server_FromRoof.c

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

C.2 Server_MD5Check.c

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

C.3 ip-up.c

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

C.4 ip-down.c

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Abbildungsverzeichnis

Literaturverzeichnis

Kapitel 0

Hintergrund

Seit langem ist bekannt, dass die Erdatmosphäre permanent von zahllo-

sen hochenergetischen Teilchen aus den Tiefen des Universums getroffen

wird. Entdeckt im Jahre 1912 durch den österreichischen Physiker Victor

Franz Hess, ist diese sogenannte kosmische Strahlung eines der interessantes-

ten physikalischen Phänomene überhaupt. Mit Hilfe von Ballonexperimenten

stellte er fest, dass die Anzahl geladener Teilchen mit zunehmender Höhe zu-

nächst abnimmt; ein Ergebnis, welches aufgrund der bereits damals bekann-

ten natürlichen Radioaktivität der Erde und der Abnahme dieses Einflusses

mit wachsendem Abstand erwartet worden war. Eine überraschende Zunah-

me ab einer Höhe von 2000 m konnte aber nur mit Strahlung aus dem Weltall

erklärt werden.

Im Laufe der Zeit sind die Techniken zum Nachweis und zur Untersu-

chung der kosmischen Strahlung ständig weiterentwickelt worden. Methoden

aus anderen Teilgebieten, wie z.B. der Elementarteilchenphysik wurden mit

einbezogen, so dass ein neuer Wissenschaftszweig, die Astroteilchenphysik,

entstand.

Trotz wachsenden Verständnisses über die Struktur der uns umgebenden

Welt ist es bis heute nicht gelungen, den Ursprung der kosmischen Strahlung

genau zu klären. Woher kommen diese Teilchen? Welche Beschleunigungs-

mechanismen stecken hinter ihren extrem hohen Energien? Wie breitet sich

die kosmische Strahlung durch das interstellare Medium bis zur Erde aus?

Werden die Eigenschaften der Strahlung dabei verändert? Liefern sie viel-

leicht sogar Hinweise auf eine Physik jenseits unseres Standardmodells, d.h.

unseres bisherigen physikalischen Verständnisses? Das sind die Fragen, deren

Beantwortung die vordringlichsten Ziele der Astroteilchenphysik sind.

KAPITEL 0. HINTERGRUND

0.1

Das Projekt

SkyView

Das Projekt SkyView ist ein von Herrn Prof. Dr. Hinrich Meyer initiiertes,

unter Leitung von Herrn PD Dr. Dr. Wolfgang Rhode laufendes Forschungs-

projekt der Bergischen Universität Wuppertal zur Erforschung der kosmi-

schen Strahlung. Im folgenden sollen die Aufgaben und Ziele näher erläutert

werden.

0.1.1

Astrophysikalische Problemstellung

Beim Eintritt in die Erdatmosphäre erzeugen hinreichend hochenergetische

Teilchen der kosmischen Strahlung durch Stöße mit den Atomkernen der

Luft eine Vielzahl von Sekundärteilchen. Da auch diese weiter wechselwir-

ken, entsteht eine Teilchenkaskade, die lawinenartig auf die Erde fällt (siehe

Abbildung

). Dieses Phänomen der "Ausgedehnten Luftschauer " wurde En-

de der 30er Jahre von dem französischen Physiker Pierre Auger erstmalig

nachgewiesen. Er benutzte dabei zwei Detektoren, aufgestellt im Abstand

von wenigen Metern, mittels derer er das gleichzeitige Eintreffen von Teil-

chen beobachten konnte. Die hohe Energie eines Primärteilchens teilt sich

auf eine große Anzahl relativ niederenergetischer Teilchen (Elektronen, Pho-

tonen, Myonen und Hadronen) auf. Diese können dann am Erdboden mit

Hilfe großflächiger Detektoranlagen nachgewiesen werden. Das ist auch die

Grundidee des SkyView Projektes.

0.1. DAS PROJEKT SKYVIEW

Abbildung 1: Entwicklung eines ausgedehnten Luftschauers: Ein primäres

Teilchen dringt in die Atmosphäre ein und reagiert mit Atomkernen in der

Lufthülle. Es bildet sich kaskadenartig ein Luftschauer aus, in dem sich Teil-

chen als Reaktionsprodukte weiterer Wechselwirkungen mit nahezu Lichtge-

schwindigkeit auf die Erdoberfläche zu bewegen. Da alle ungefähr die gleiche

Geschwindigkeit besitzen befinden sich die Teilchen in einer Scheibe mit einer

Dicke von ca. 1 m [

Die Energie der kosmischen Primärteilchen liegt zwischen einigen

MeV

und mehr als

eV . Trägt man die Zahl der Teilchen in Abhängigkeit ihrer

Energie auf, so erhält man das Energiespektrum der kosmischen Strahlung

wie in Abbildung

gezeigt. Es fällt sehr steil ab, d.h. mit zunehmender

Energie werden die Teilchen viel seltener.

Die niederenergetischen Teilchen stammen aus Supernova-Explosionen in-

nerhalb unserer Galaxie. Je größer das Objekt ist, das bei seiner Explosion

die Teilchen beschleunigt, desto höher ist ihre Energie. Da kleinere Sterne in

unserer Galaxie häufiger sind als größere, muss die Ereignisdichte mit zuneh-

mender Energie abnehmen.

Die Existenz von Teilchen mit mehr als

eV scheint dem derzeitigen

Lehrbuchwissen zu widersprechen, da in unserer Galaxie hinreichend große

Sterne zur Beschleunigung fehlen. Kämen sie aus größerer Entfernung, hät-

KAPITEL 0. HINTERGRUND

Abbildung 2: Energiespektrum der kosmischen Strahlung. Die Ordinatenwer-

te sind zur Verdeutlichung mit

2.5

skaliert.

ten sie ihre Energie auf dem Weg zur Erde durch die Wechselwirkung mit

der

2.7K Hintergrundstrahlung

verloren. Trotzdem sind in den vergangenen

Jahrzehnten ca. 20 dieser Ereignisse in Luftschauerexperimenten nachgewie-

sen worden. Den Ursprung dieser kosmischen Strahlung zu finden, ist das

Ziel des Experimentes SkyView.

0.1.2

Aufbau des Experimentes

Je höher die Energie der kosmischen Primärteilchen desto größer ist die Erd-

oberfläche, die von der Teilchenlawine getroffen wird; der Teilchenfluss wird

dabei allerdings wesentlich geringer. Es werden also sehr großflächige Detek-

toranlagen und lange Messzeiten benötigt. Da die gesuchten Ereignisse nur

etwa einmal pro Quadratkilometer und Jahrhundert beobachtet werden, ist

zu ihrer Erforschung eine Luftschauernachweisanlage von mehreren tausend

Quadratkilometern erforderlich. Dabei genügt es, diese stichprobenartig mit

weitläufig verteilten Detektoren (Detektorfeld) zu registrieren. Die gute In-

entstanden bei der Entkoppelung von Strahlung und Materie in der Frühzeit des Uni-

versums ca. 300000 Jahren nach dem Urknall

0.1. DAS PROJEKT SKYVIEW

frastruktur der Schulen Nordrhein-Westfalens sowie deren Dichte lässt diese

als sehr geeignet für den Aufbau von Messstationen erscheinen. Zudem be-

steht die Hoffnung, einige Schüler durch Beteiligung an einem physikalischen

Experiment für die Naturwissenschaften zu begeistern. SkyView, bestehend

aus 5000 Messstationen, könnte aufgebaut in dem Dreieck Bonn - Duisburg

- Dortmund eine Fläche von 5000

erfassen. Später wären die Eckpunkte

Aachen - Siegen - Münster mit ca. 15000

und sogar die Einbeziehung

eines Teils der Niederlande denkbar. Bereits mit einem kleineren Testarray

etwa auf dem Gebiet einer Großstadt könnte man aber schon Energien ober-

halb von

GeV messen, ein Energiebereich, in dem bereits extragalaktische

Ereignisse zu erwarten sind.

Der Nachweis der Luftschauer erfolgt mit Hilfe von Szintillatoren. Das

sind Materialien, in denen elektrisch geladene Teilchen Lichtblitze auslösen,

die dann von Photomultipliern (Lichtverstärkern) zu auswertbaren elektri-

schen Signalen verstärkt werden können. Bei SkyView kommen Plastikszin-

tillatoren zum Einsatz. Diese ca. 40

cm x 40 cm großen und 4 cm dicken

Kunststoffplatten werden auf einem Kegel aus Aluminiumblech montiert, an

dessen unterem Ende sich der Photomultiplier befindet. Der Aluminiumke-

gel verhindert den Einfall von Streulicht. Eingebaut wird die Apparatur in

spezielle Metallfässer, die als licht- und luftdichtes sowie wetterbeständiges

Gehäuse dienen. Der genaue Ablauf ist also folgendermaßen:

Ein Sekundärelektron eines Luftschauers fliegt durch den Szintillator und

löst dort einen Lichtblitz aus. Dieser wird vom Photomultiplier verstärkt

und kann als elektrisches Signal aus dem Detektor herausgeführt werden.

Den Aufbau eines Detektors zeigen die Abbildungen

und

Aufgrund der ständig vorhandenen kosmischen Strahlung würde ein ein-

zelner Zähler kontinuierlich Signale mit einer Rate von etwa 1

Hz liefern.

Bei Aufstellung von vier Detektoren pro Messstation kann man durch Über-

prüfung der Koinzidenz (Gleichzeitigkeit des Eintreffens der Teilchen) Luft-

schauer von einzelnen Teilchen unterscheiden. Außerdem lässt sich durch ge-

ringfügige Zeitunterschiede der Winkel, unter dem die Teilchen auftreffen,

berechnen, wie Abbildung

zeigt. Das Zeitfenster, mit dem Koinzidenz fest-

gestellt wird, ist durch die maximal mögliche (Teilchen-)Laufzeit zwischen

den am weitesten voneinander entfernten Einzelzählern, zuzüglich der Ver-

zögerung durch die verarbeitende Elektronik, gegeben. Typischerweise liegen

die Werte für ein Zeitfenster im Bereich von einigen

µs.

KAPITEL 0. HINTERGRUND

Abbildung 3: Außenansicht eines Detektors.

Abbildung 4: Innenansicht eines Detektors, oben der Szintillator, darunter

der Alukegel, unten der Photomultiplier.

0.1. DAS PROJEKT SKYVIEW

Abbildung 5: Teilchen eines Luftschauers treffen um die Zeit t später an Box

1 ein. Aus dem Abstand d der Detektoren, der Geschwindigkeit c der Teilchen

und t lässt sich der Auftreffwinkel

mit = arcsin (

) bestimmen.

Um die genaue Himmelsrichtung der Herkunft der Teilchen bestimmen

zu können, ist die Verwendung von mehr als zwei Detektoren notwendig.

Um für alle Azimutwinkel eine gleiche Winkelauflösung zu erreichen, ist eine

quadratische Anordnung von vier Detektoren innerhalb einer Messstation,

wie Abbildung

zeigt, erstrebenswert.

Von diesen Messstationen sollen die Daten dann mit einem Zeitstempel

versehen auf einen Zentralrechner an der Universität gesendet werden, wo

sie gesammelt und ausgewertet werden können. So können dann durch die

Auswertung der Zeitstempel die tatsächlich großflächigen und damit hoch-

energetischen Ereignisse herausgefiltert werden [

][

KAPITEL 0. HINTERGRUND

Abbildung 6: Ansicht von oben, quadratische Anordnung der Detektoren,

jeweils über Kabel mit zentraler Auswertelogik (zur Überprüfung von Signalen

auf Gleichzeitigkeit) und Stromversorgung verbunden.

Kapitel 1

Einleitung

1.1

Informationstechnologische Problemstellung

In den letzten Jahren sind die Möglichkeiten der Datenübertragung immer

vielfältiger geworden. Durch ständige Weiterentwicklung der Hard- und Soft-

ware wurden Datennetze auch für private Anwender und kleine Firmen in-

teressant und erschwinglich. Das erste Datennetz wurde bereits Mitte des 19.

Jahrhunderts aufgebaut und diente der Telegrafie, also der Übermittlung von

Texten per Morsecode über Kupferleitungen. Das Datennetz, das die norma-

len menschlichen Gewohnheiten am meisten unterstützt und deswegen kaum

als solches wahrgenommen wird, ist das Telefonnetz. Im Hinblick auf Daten-

netze denkt man heute jedoch hauptsächlich an die Kommunikation zwischen

EDV-Komponenten. Computernetze haben die Arbeitsabläufe in Unterneh-

men und Projekten in den 90er Jahren sicher ähnlich massiv verändert, wie

die Einführung von Arbeitsplatz-Computern in den 80ern. Über große Di-

stanzen werden nicht nur solche lokalen Netze miteinander gekoppelt, mit

dem Internet wurde zudem die Datenkommunikation für jedermann mög-

lich. Mittlerweile gibt es eine Vielzahl von kabelgebundenen sowie kabellosen

Techniken und Standards zur Datenübertragung, so dass es hierfür einer ge-

nauen Untersuchung bedarf, für ein bestimmtes Projekt bzw. eine gegebene

Problemstellung die passende Lösung zu finden.

Diesem Bereich der Informationstechnologie kommt speziell beim Projekt

SkyView eine besondere Bedeutung zu. Die Gründe hierfür liegen in der Not-

wendigkeit, die Daten, welche u.a. mit einem exakten Zeitstempel versehen

sind, über eine weite Strecke übertragen zu müssen. Hierbei ist speziell auf

die zuverlässige, störungsfreie und sichere Datenübertragung zu achten. Je

KAPITEL 1. EINLEITUNG

nach räumlichen Gegebenheiten kann durchaus der Fall auftreten, dass die

Kommunikationspartner sehr ungünstig zueinander aufgestellt sein können.

Dies betrifft den Rechner zur Datenerfassung (im Folgenden "Messrechner"

genannt) sowie den Rechner zur Weiterleitung der vom Messrechner emp-

fangenen Daten (im folgenden "Übertragungsrechner" genannt). Diese sind

schließlich an die Institution zur Weiterverarbeitung (im folgenden Universi-

tät genannt) zu übertragen. Da der Prototyp insbesondere an Schulen getes-

tet werden soll, kann dies bedeuten, dass der Messrechner ganz oben auf dem

Schuldach nahe der Detektoren platziert wird und der Übertragungsrechner

im Keller der Schule stehen könnte. In jedem Fall wird die Anordnung der

miteinander kommunizierenden Systeme sehr unterschiedlich ausfallen. So-

mit ist eine flexible Lösung zum Datentransfer zwingend. Außerdem ist die

Ausfallsicherheit der Datenübertragung aufgrund der Seltenheit der Ereig-

nisse von großer Bedeutung. Weiterhin fallen in der letzten geplanten Aus-

baustufe des Experimentes sehr große Datenmengen an, welche zuverlässig

und unverfälscht an der Universität eintreffen müssen.

1.2. GRUNDKONZEPT

UNIVERSITY

Internet

,,Messrechner" auf einem Schuldach

(Erfassen der Messwertdaten und

Bereitstellung zum Transfer)

,,Übertragungsrechner" / Router

(Abholen der Messdaten vom Messrechner

per Funk / Pufferung / Weiterleitung an

Universität)

Universität/ Rechenzentrum

(Aufbereitung der Messdaten/

Weiterverarbeitung, z.B.

Erfassung in MySQL-Datenbank /

Auswertung)

Direkteinwahl (z.B. ISDN,analog)

Ethernet

Evtl. Schulnetz

(zus. Funktion

Übertragungsrechner:

Internetrouter/

Fileserver/Printserver/

Backupserver)

Stand: September 2003

Quelle: Boy, M. / Dohrmann, J.-H.

Abbildung 1.1: Übersicht Kommunikationsprinzip im SkyView-Projekt

1.2

Grundkonzept

Wie bereits in Kapitel 0 beschrieben, werden die Detektoren auf den Dächern

im Quadrat angeordnet und über Kabel mit einer zentralen Auswertelogik

und Stromversorgung verbunden. Die Auswertelogik befindet sich in einem

mit einer speziell entwickelten PCI-Karte versehenen noch zu konzipierenden

Computer ebenfalls auf dem Schuldach. Desweiteren werden die Signale hier

mit einem GPS-Zeitstempel versehen.

Von dort aus stellt sich das Problem des Datentransfers zur Universität,

wo die Daten gespeichert und ausgewertet werden. Hierfür bieten sich zwei

verschiedene Grundkonzepte an.

· Die direkte Übertragung vom Dach zu einer oder mehreren zentralen

Sammelstellen.

· Die Verwendung eines ans Internet angeschlossenen Computers z.B.

in den Informatikräumen der Schulen, wobei in diesem Fall noch die

KAPITEL 1. EINLEITUNG

Datenübertragung vom Messrechner zum Übertragungsrechner zu kon-

zipieren ist.

Aufgrund der dargestellten Komplexität wurde der Bereich Datenkom-

munikation in drei Bachelorarbeiten aufgeteilt:

1. Thema: Auswahl und Optimierung der Datenübertragungshardware im

Rahmen des SkyView -Projektes [

]

2. Thema: Konzipierung, Inbetriebnahme und Test der Kommunikations-

rechner im Rahmen des SkyView -Projektes

3. Thema: Optimierung des Datentransfers zwischen Schulen und Uni-

versität sowie Erstellung einer Datenbank im Rahmen des SkyView -

Projektes [

]

Im folgenden wird auf die beiden anderen Arbeiten [

][

] Bezug genommen

und es werden deren Ergebnisse verwendet.

1.3. ZIEL DER ARBEIT

1.3

Ziel der Arbeit

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem zweiten der oben genannten Themen,

also mit der Kommunikation zwischen dem Mess- und dem Übertragungs-

rechner sowie mit Testläufen, welche mit simulierten Messdaten durchgeführt

werden. Zu berücksichtigende Aspekte hierbei sind:

· Kommunikationseinheit am Messort

(z.B. Dach)

· Kommunikationseinheit in der Schule

(z.B. Informatikraum in einer

Schule)

· Sichere Datenübertragung

In den folgenden Kapiteln werden die einzelnen Punkte ausführlich erläu-

tert und diskutiert.

siehe Kapitel

Kapitel 2

Kommunikationseinheit am

Messort

2.1

Hardwareanforderungen

Da beim Projekt SkyView davon auszugehen ist, dass der Messort, an wel-

chem der Messrechner untergebracht wird, ein Dach ist, werden an die Kom-

munikationseinheit besondere Anforderungen gestellt. Zunächst ist zu klären,

ob der Messrechner mit dem Übertragungsrechner kabelgebunden oder kabel-

los kommunizieren soll. Im Falle einer kabellosen Datenübertragung wird die

Stromversorgung ebenfalls am Messort selbst benötigt (z.B. Solarenergie),

was bedeuten würde, dass bei der Konzipierung des Messrechnerprototypen

auf eine geringe Stromaufnahme zu achten ist. Dieser Aspekt wäre im Falle

einer kabelgebundenen Kommunikation nicht ganz so wichtig, da bei vor-

handenen Datenleitungen Stromversorgungskabel installiert sein dürften. An

diesem Punkt setzt eine andere Bachelorarbeit [

] im Rahmen des SkyView -

Projektes an. Ein weiterer Gesichtspunkt ist die Abmessung des Rechners. Je

geringer diese ist, desto flexiber gestaltet sich die Montage am Messort. Denk-

bar wäre hier eine Unterbringung in einer wasserdichten Box oder eine Inte-

gration des Messrechners in eines der Detektorgehäuse. Dies impliziert einen

Verzicht auf sämtliche Ausstattung, welche nicht unmittelbar von der Mess-

station gefordert wird. Bezüglich des Messrechnerprototypen ist einzig das

Vorhandensein eines PCI-Slots obligatorisch, da die Auswerteelektronik der

Detektoren im aktuellen Entwicklungsstadium als PCI-Einschubkarte kon-

zipiert ist. Diese Arbeit behandelt den Datentransfer der Messwerte zum

Details

Seiten
Erscheinungsform: Originalausgabe
Jahr: 2003
ISBN (eBook): 9783832481452
ISBN (Paperback): 9783838681450
DOI: 10.3239/9783832481452
Dateigröße: 910 KB
Sprache: Deutsch
Institution / Hochschule: Bergische Universität Wuppertal – Fachbereich E - Elektrotechnik, Informationstechnik, Medientechnik
Erscheinungsdatum: 2004 (Juli)
Note: 1,3
Schlagworte: datenkommunikation datensicherheit funk zeitserver fehlererkennung

Autor

Michael Boy (Autor:in)

Konzipierung, Inbetriebnahme und Test der Kommunikationsrechner im Rahmen des SkyView-Projektes

Zusammenfassung

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Details

Autor

Michael Boy (Autor:in)