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\chapter{Grundlagen}
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\section{Rover}
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\section{Protokolle}
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\subsection{GNSS}
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!!! Tabelle aus Projektarbeit mit Satelliten übernehmen!!!
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\subsection{SBAS}
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\subsection{RTK oder RTCM}
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\subsection{NTRIP}
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\subsection{WLAN}
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Das Akronym WLAN wird ausgeschrieben zu \textbf{W}ireless \textbf{L}ocal \textbf{A}rea \textbf{N}etwork. Dabei handelt es sich um drahtlose lokal begrenzte Netzwerke, welche dafür vorgesehen sind mobile Endgeräte direkt oder über eine Vermittlungsstelle, wie einem Router, miteinander oder anderen Netzwerken zu verbinden. Diese Art von Netzwerken werden am häufigsten durch den IEEE 802.11 Standard \cite{WLAN} realisiert.
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Der genannte Standard wurde erstmals 1997 veröffentlicht und wird seit dem immer wieder dem aktuellen Anforderungen angepasst. Zunächst wurde die Physikalische Ebene in dem \( 2,4 GHz\) Frequenzband definiert. In der ersten Erweiterung (IEEE 802.11a) von 1999 wurde das \(5GHz\) Band dem Standard hinzugefügt. In dem ersten Frequenzband können die Frequenzen \( 2,3995GHz - 2,4845GHz\) genutzt werden, dafür wird dieser Bereich in 13 sogenannten Kanäle aufgeteilt. Es werden Kanalbreiten von \(20MHz\) und \(40MHz\) genutzt. Das \(5GHz\) ist in zwei Frequenzbereiche aufgeteilt, zum einen von \(5,15GHz - 5,35GHZ\) und zum anderen von \(5,5GHz - 5,7GHz\), dabei werden die Kanäle von 36 bis 64 und von 100 bis 140 angeben. Die Kanalbreite kann zwischen \(20MHz\), \(40MHz\), \(80MHz\) und \(1600MHz\) variiert werden. Dabei ist zu beachten, dass die verschiedenen Kanalbreiten erst mit späteren Standards implementiert wurden.
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Die verschieden Korrekturen und Erweiterungen des Standard dienen im allgemeinen dazu eines oder mehrere der folgenden Kriterien zu verbessern: Geschwindigkeit, Reichweite, Zuverlässigkeit und Effizienz. Die Fortsetzungen wurden beginnend mit dem Buchstaben 'a' begonnen, nachdem das Alphabet vollständig genutzt wurde, werden nun zwei Buchstaben genutzt. Es handelt sich dabei um ein Zahlensystem zur Basis 26. In der Tabelle \ref{tab:wlan} sind einige wichtigere oder bekanntere Erweiterungen des Standards aufgeführt.
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\begin{table}[]
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\begin{tabular}{|l|c|c|c|}
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\textbf{Standard} & \multicolumn{1}{l|}{\textbf{Verabschiedung}} & \multicolumn{1}{l|}{\textbf{\begin{tabular}[c]{@{}l@{}}Frequenzband\\ {[}GHz{]}\end{tabular}}} & \multicolumn{1}{l|}{\textbf{\begin{tabular}[c]{@{}l@{}}max. Brutto\\ Datenrate\end{tabular}}} \\ \hline
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802.11a & 1999 & 2,4 \& 5 & \(54\frac{MBit}{s}\) \\ \hline
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802.11b & 1999 & 2,4 & \(11\frac{MBit}{s}\) \\ \hline
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802.11g & 2003 & 2,4 & \(54\frac{MBit}{s}\) \\ \hline
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802.11n & 2009 & 2,4 \& 5 & \(600\frac{MBit}{s}\) \\ \hline
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802.11ac & 2013 & 5 & \(3,4\frac{GBit}{s}\) \\ \hline
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802.11ax & 2019 & 2,4 \& 5 & \(12\frac{GBit}{s}\) \\ \hline
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802.11be & ausstehend & 2,4, 5 \& 6 & \(46\frac{GBit}{s}\) \\ \hline
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\end{tabular}
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\caption{Ausschnitt verschiedener IEEE 802.11 Standards}
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\label{tab:wlan}
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\end{table}
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Die Verbreitung von WLAN in das alltägliche private Leben begann mit dem 802.11b Standard, weil mehrere Hersteller begannen Geräte für einen moderaten Preis zu verkaufen und diese durch den Standard Kompatibel zu einander sein müssen. Dadurch wurde es viel leichter Laptops und andere mobile Gräte kabellos mit dem Netzwerk zu verbinden. Heute sind in fast jedem Gebäude WLAN-Netzwerke zu finden.
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Auch in der Industrie ist WLAN eine essentielle Technik, zum Beispiel für automatisierte Lagersysteme mit mobilen Robotern.
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\subsection{Ethernet}
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Ethernet beschreibt nach dem Standard IEEE 802.3 \cite{Ethernet} verschiedene kabelgebundene Möglichkeiten \textbf{L}ocal \textbf{A}rea \textbf{N}etworks (LANs) aufzubauen. Diese Netzwerke werden typischerweise in Gebäuden eingesetzt mit einer Sterntopologie. Bei der installation wird hauptsächlich mehradriges Kupferkabel oder Glasfaserkabel genutzt. Das Kupferkabel wird auch Twisted-Pair-Kabel genannt und wird in verschiedene Kategorien eingeteilt, durch diese ist es möglich die maximale Geschwindigkeit des Kabels abzulesen. Einige dieser Kategorien können in der Tabelle \ref{tab:ethernet} abgelesen werden.
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Glasfaserkabel werden nur in zwei Kategorien eingeteilt. Multimode-Glasfaserkabel werden oft in LANs benutzt, da sie sich eher für kürzere Distanzen eignen. Die Distanz wird durch die Brechung des Lichts und der Verwendung mehrerer Lichtmoden in dem Lichtleiter eingeschränkt. Die Reichweite ist der von Twisted-Pair-Kabeln trotzdem deutlich überlegen.
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Aufgrund der höheren Fertigungskosten der Singlemode-Glasfaserkabel sind diese eher selten in LANs zu finden. Der Kerndurchmesser des Lichtleiters ist bei diesen Kabeln um ein vielfaches geringer. Die Reduzierung von \(50\mu m\) bzw. \(62,5\mu m\) auf typischerweise \(8\mu m\) bis \(10\mu m\) und der ausschließlichen Übertragung einer Lichtmode ermöglicht nochmals längere Signalwege. Außerdem bietet die Glasfasertechnologie den Vorteil unabhängig von elektromagnetischen Störungen zu sein.
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Die Tabelle \ref{tab:ethernet} zeigt einige Übertragungsstandards von Ethernet, dabei wurde unter anderem die Übertragungsmöglichkeiten über Coaxialkabel aus den Anfängen von Ethernet ausgelassen.
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\begin{table}[]
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\centering
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\begin{tabular}{|l|c|c|r|}
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\textbf{Standard} & \multicolumn{1}{l|}{\textbf{Übertragungsgeschwindigkeit}} & \multicolumn{1}{l|}{\textbf{Medium}} & \multicolumn{1}{l|}{\textbf{max. Segmentlänge}} \\ \hline
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10BASE-T & \(10\frac{MBit}{s}\) & \begin{tabular}[c]{@{}c@{}}Twisted-Pair\\ min. Cat3\end{tabular} & 100m \\ \hline
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100BASE-TX & \(100\frac{MBit}{s}\) & \begin{tabular}[c]{@{}c@{}}Twisted-Pair\\ min. Cat5\end{tabular} & 100m \\ \hline
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1000BASE-T & \(1\frac{GBit}{s}\) & \begin{tabular}[c]{@{}c@{}}Twisted-Pair\\ min. Cat5e\end{tabular} & 100m \\ \hline
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1000BASE-SX & \(1\frac{GBit}{s}\) & \begin{tabular}[c]{@{}c@{}}Glasfaser\\ Multimode\end{tabular} & 550m \\ \hline
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1000BASE-LX & \(1\frac{GBit}{s}\) & \begin{tabular}[c]{@{}c@{}}Glasfase\\ Singlemode\end{tabular} & 5km \\ \hline
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10GBASE-T & \(10\frac{GBit}{s}\) & \begin{tabular}[c]{@{}c@{}}Twisted-Pair\\ min. Cat6\end{tabular} & \begin{tabular}[c]{@{}r@{}}55m\\ 100m mit Cat6a\end{tabular} \\ \hline
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10GBASE-SR & \(10\frac{GBit}{s}\) & \begin{tabular}[c]{@{}c@{}}Glasfaser\\ Multimode\end{tabular} & 400m \\ \hline
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10GBASE-LR & \(10\frac{GBit}{s}\) & \begin{tabular}[c]{@{}c@{}}Glasfase\\ Singlemode\end{tabular} & 10km \\ \hline
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\end{tabular}
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\caption{Auszug von Ethernet Übertragungsstandards nach IEEE 802.3}
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\label{tab:ethernet}
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\end{table}
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\subsubsection{PoE}
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\label{sssec:PoE}
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PoE ist die Abkürzung für \textbf{P}ower \textbf{o}ver \textbf{E}thernet und meint damit die Funktion neben den Daten zusätzlich die Stromversorgung für kleinere Netzwerkgeräte über ein Twisted-Pair-Kabel zu ermöglichen. PoE wird ebenfalls im IEEE 802.3 \cite{Ethernet} Standard definiert. Eingeführt wurde PoE 2003 in IEEE 802.3af mit einer Leistung von 15 Watt. Seit dem wurde PoE erweitert um mehr Leistung bieten zu können. Dies geschah mit den Standards 802.3at und 802.3bt. Die erste Erweiterung wird auch als PoE+ bezeichnet und kann 30 Watt je Port zur Verfügung stellen. Der aktuelle Stand wird auch PoE++ genannt. Bei der Verwendung von PoE++ wird zwischen dem Typ 3 und 4 unterschieden, da Typ 3 60 Watt leisten kann und Typ 4 100 Watt. Die Spannungen auf dem Ethernetkabel liegen bei PoE zwischen 44 und 57 Volt.
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PoE wird unter anderem oft für Telefone, Kameras und AccessPoints eingesetzt.
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\subsection{USBIP}
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\section{Hardware}
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Das ist ein Test Text zum Thema Hardware dieser wird später wieder gelöschtr aber jetzt gerade möchte ich gucken ob das automatische formatieren nach dem Speichern erfolgreich ist, wenn ja werde ich danach noch versuchen die doof generierte pdf in einen anderen Ordner zu verschieben
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\subsection{GNSS-Module}
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\subsection{GNSS-Antennen}
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\subsection{Computer}
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\subsection{PoE Hardware}
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\subsubsection{PoE Extender}
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\subsubsection{PoE Splitter}
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Der PoE Splitter trennt die Daten und den Strom vom Ethernetkabel. Diese Geräte haben typischerweise drei Anschlüsse, dabei ist der erste der PoE Eingang. Bei den anderen beiden handelt es sich um die Ausgänge für die Daten und den Strom. Bei dem Anschluss für die Daten ohne Strom handelt es sich normalerweise wieder um ein Ethernet anschluss mit einer RJ-45 Buchse. Der Strom wird über Anschlussklemmen oder einen Terminalblock ausgegeben. Die Ausgegebene Spannung hängt von dem gewählten Splitter ab, wird aber meistens von der höheren PoE Spannung (siehe Unterabschnitt \ref{sssec:PoE}) auf typische Spannungen von Netzteilen wie \(12V\) reduziert.
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\section{Software}
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\subsection{Linux}
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\subsubsection{USBIP}
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\subsubsection{Systemd / Systemctl?}
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\subsection{GNSS}
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\subsubsection{GNSS PostProcessing}
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\subsubsection{RTKLib}
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\subsubsection{U-Blox}
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\subsection{RTK2go}
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