Mobile Business. Grundlagen mobile Funktechnologien und Endgeräte oder Wie wird ein Endgerät mobil? Dipl.-Ök. Philipp Maske

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1 Mobile Business Grundlagen mobile Funktechnologien und Endgeräte oder Dipl.-Ök. Philipp Maske Veranstaltung Mobile Business,, Agenda Kriterien des M-Business als Grundlage der Entwicklung mobiler Endgeräte Mobile Endgeräte Charakteristika Bauformen Geschichte Drahtlose Funknetze Charakteristika Mobilfunktechnologien LAN/PAN-Technologien Klassifizierung drahtloser Funktechnologien Dipl.-Ök. Philipp Maske # 2 1

2 Veranstaltungsplanung Nr. Datum Thema Dozent Einführung Breitner Vom Electronic Business zum Mobile Business Maske 3 Mobile Endgeräte / Funktechnologien Maske Location Based Services und Lokalisierung Maske Mobile Business Strategien & Personalisierung Maske Geschäftsmodelle, Nutzerakzeptanz und Gestaltung Maske von Mobile Business Anwendungen Gestaltung und anschließende Realisierung von Maske Mobile Business Anwendungen Realisierung von Mobile Business Anwendungen II Maske Mobile Payment Pousstchi Vom Mobile Business zum Ubiquitous Computing Wohlers Mobile Gaming, Mobile Multimedia und Podcasting Maske Fallstudie: M-Learning Anwendungsentwicklung Maske Klausur!? Maske Dipl.-Ök. Philipp Maske # 3 (Lern-)Ziele dieser Veranstaltung en.com Quelle: Kennenlernen der wesentlichen Charakteristika mobiler Endgeräte Kennenlernen wesentlicher Charakteristika drahtloser Funktechnologien Wann wird ein Endgerät ein geeignetes Instrument für M-Business? Wie klassifiziere ich eine drahtlose Funktechnologie hinsichtlich Netzabdeckung und Geschwindigkeit? Dipl.-Ök. Philipp Maske # 4 2

3 Vorstellung: Tobias Brüggemann Tobias Brüggemann, geb in Thedinghausen. Studium der Wirtschaftswissenschaften bis März Bis August 2005 wissenschaftlicher Mitarbeiter am, seit September 2005 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Niedersächsischen Hochschulkompetenzzentrum für SAP (CCC Customer Competence Center) Externer Doktorand am Institut für Wirtschaftsinformatik, Universität Hannover. Arbeitsthema der Dissertation: Nutzung von Preisvergleichsdiensten mit kleinen mobilen Endgeräten. Kennzeichnung: [TB] Dipl.-Ök. Philipp Maske # 5 M-Business mobil Lernen: Podcasts Dipl.-Ök. Philipp Maske # 6 3

4 Wichtige Informationsquellen Mobile Business HP: Download der Veranstaltungsfolien: Von der IWI-Homepage Literatur: Klausurrelevante Literatur wird in der LV bekanntgegeben (und wenn möglich zum Download bereitgestellt). Video Podcast: ITUNES-LINK: Audio Podcast: ITUNES-LINK: Stud.IP-Bereich von Mobile Business: ( vor allem für Chat-Sprechstunde und Download von Lehrmaterialien) Präsenz-/Chat-Sprechstunde: Dienstags während LV, Uhr, Chat-Sprechstunde: -Anmeldung! Dipl.-Ök. Philipp Maske # 7 Literatur Lehner, F.: Mobile und drahtlose Informationssysteme. Springer, Heidelberg 2003 (neuer Druck 2008!). ISBN: Seiten, 166 Abbildungen. Preis ca. EUR 29,95. Dipl.-Ök. Philipp Maske # 8 4

5 5 wesentliche Kriterien des Mobile Business 5 wesentliche Kriterien zeichnen Mobile-Business heute aus: Mobilität, sekundenschnelle Verfügbarkeit, Erreichbarkeit, Lokalisierung und Identifikation von Mobilfunkteilnehmern. Dadurch, dass Nutzer ihr Mobiles Endgerät jederzeit mitführen, haben sie jederzeit und an jedem Ort Zugang zu Netzwerken, Produkten und Dienstleistungen. Daraus folgt eine notwendige Eigenschaft mobiler Endgeräte: Nutzungsmöglichkeit in Phasen persönlicher Mobilität! Dipl.-Ök. Philipp Maske # 9 Unterschiede drahtloser und mobiler Kommunikation Kommunikationsarten stationär mobil Quelle: [TB] drahtgebunden Desktop-PC in einer drahtgebundenen Netzwerkumgebung, z. B Local Area Network (LAN) oder Modemanschluss Mobiles Endgerät mit z. B. Dockingstation oder Modemanschluss drahtlos Desktop-PC in einer drahtlosen Netzwerkumgebung, z. B. W-LAN Mobiles Endgerät mit Mobilfunktechnologie, W-LAN oder ad-hoc Netztechnologie Dipl.-Ök. Philipp Maske # 10 5

6 Begriffliche Einordnung: Mobile Endgeräte Touchscreen: Bspw. Apple iphone 3G Vollwertige Tastatur: Bspw. Nokia Communicator, Blackberry Bold Quelle: In Anlehn nung an SCHMIDT 2007 und ROTH Abbildungen: T-M Mobile, Nokia, Asus.com. Kompakt-Tastatur und Stifteingabe: Bspw. Asus P525 Kompakt-Tastatur: Bspw. T-Mobile Dipl.-Ök. Philipp Maske # 11 Charakteristika Mobiler Endgeräte nes/smartphones.pdf ehre.inf.uos.de/mc/material/smartphon Quelle: Das Spektrum beginnt bei beliebig kleinen, möglicherweise i in Alltagsgeräte eingebetteten Elementen und führt über verschiedenste Arten von Mobiltelefonen bis hin zu Handheld- Geräten (PDAs Personal Digital Assistants) und Tablet-PCs. Endgeräte, die für den drahtlosen, mobilen Einsatz konzipiert sind. Der Laptop-PC ist hierbei ausdrücklich ausgeschlossen! Arbeitsplatzrechner, kann zwar einfach transportiert werden, wird jedoch während dieses Vorgangs typischerweise nicht verwendet. Wesentliche Eigenschaften Mobiler Endgeräte werden nicht geteilt (Beispiele: 1:1 Gerät- Nutzerzuordnung, mobiler Mehrwert der Allgegenwärtigkeit). Quelle: [TB] Dipl.-Ök. Philipp Maske # 12 6

7 Mobiltelefon Als Mobiltelefon bezeichnet man ein Mobiles Endgerät, das primär auf die Nutzung der Telefonfunktionalität ausgelegt ist. Mobiltelefone verfügen typischerweise über eine oder mehrere der folgenden Mobile Business relevanten Schnittstellen: Sprachfunktion, Nutzung von IVR (Interactive Voice Response) Fähigkeit zum Versand und Empfang von Kurznachrichten (SMS,MMS) Fähigkeit zum Internetzugang mittels (WAP)-Microbrowser oder i- mode Microbrowser Fähigkeit zur Ausführung von Programmen in höheren Programmiersprachen (insbesondere Java ME). Nokia 6230i Sony Ericsson C510 Nokia 6310i Dipl.-Ök. Philipp Maske # 13 Smartphone Wird in häufig in erster Linie als Mobiltelefon verwendet (meist über eine Telefontastatur), aber das Betriebssystem ist in wesentlichen Teilen dem eines PDA ähnlich unscharfe Trennung! Nokia N80 HTC P3300 Nokia E90 Aplle iphone Samsung Qbowl Dipl.-Ök. Philipp Maske # 14 7

8 Personal Digital Assistants (PDAs) HP ipaq 210 Palm TX WiFi Ein Personal Digital Assistant (PDA) ist ein Handheld- Computer, dessen Kernfunktionalität als Organizer bezeichnet wird. Diese Funktionalität entspricht einem Persönlichen Informations-manager (PIM) in der Bürokommunikations-Standardsoftware (z. B. MS Outlook) und umfasst vor allem Terminkalender, Adressbuch und Aufgabenverwaltung. Auf modernen Geräten kommen meistens Online- und Offline- -funktionalität eine Vielzahl sonstiger Programme hinzu. Die Standard-Datenanbindung kann mit PDAs auf zwei Arten erfolgen: Offline-Synchronistaion mit einem PC, entweder über Docking-Station oder über drahtlose PAN- Technologien, direkte Internetverbindung über ein modemfähiges Mobiltelefon oder durch integrierte Mobilfunk- Funktionalität. Dipl.-Ök. Philipp Maske # 15 Entwicklungen im Zeitablauf Siem mens S4 power Siemens S35 1G- oder sehr alte 2G-Geräte weisen als Mobile Business relevante Schnittstelle lediglich Sprach- oder Zahleneingabe auf. Der noch vorhandene Marktanteil in Deutschland ist verschwindend gering. Der Großteil der 2G-Geräte war bereits zusätzlich SMSfähig und hatte oft Schnittstellen wie IrDA. Es handelt sich hier um das typische vollsubventionierte Mobiltelefon bis etwa Mitte Neuere 2G-Geräte bieten durch WAP- bzw. i-mode-fähigkeit bereits einfache Internet-basierte Interaktion. Auf Basis von z. B. WMLSkript können einfache programmierte Anwendungen ablaufen. Quelle: [TB] Siemens S45 Dipl.-Ök. Philipp Maske # 16 8

9 Entwicklungen im Zeitablauf (2) Siemens SL45i Die letzte Generation der 2G- sowie aktuelle 3G-Geräte verfügen zusätzlich zu den genannten Schnittstellen nahezu durchgängig über die J2ME Virtual Machine und können dadurch Java- Applets ausführen. Häufig können sie mit MM Cards, SD Cards oder MiniSD Cards erweitert werden und haben neben farbigen Displays zusätzliche Funktionen wie z. B. integrierte MP3-Player und Schnittstellen wie Bluetooth. Stellenweise wird für diese Mobiltelefone in der Literatur der Begriff Feature Phones verwendet. Quelle: [TB] Siemens SXG75 Dipl.-Ök. Philipp Maske # 17 Wichtige Klassen Mobiler Endgeräte Mobiltelefon Fuktionalität Sprachfunktion SMS, EMS, MMS WAP-Funktionalität J2ME-Funktionalität Nach- bzw. Vorteile (-) rel. kleines Display (-) Eingabemöglichkeiten (+) Verbreitung (+) Ubiquität Beispiele Quelle: [TB] PDA / Handheld Personal Information Management (PIM) Erweiterbarkeit PAN- bzw. W-LAN- Vernetzung, ad-hoc Netztechnologie über Bluetooth (-) i.d.r. keine Mobilfunk- Funktionalität (+) rel. großes Display (+) Eingabemöglichkeiten (+) Erweiterungsmöglichkeiten, Schnittstellen Smartphone Kombination aus Mobiltelefon und PDA / Handheld (-) Verbreitung (+) Ubiquität (+) rel. großes Display (+) Eingabemöglichkeiten (+) Erweiterungsmöglichkeiten, Schnittstellen Dipl.-Ök. Philipp Maske # 18 9

10 Spezielle Klassen mobiler Endgeräte Wireless Special Devices Unter den Begriff Wireless Special Devices fallen Feature Phones, in die andere Komponenten integriert wurden. Ein wichtiges Beispiel für diesen Gerätetyp sind tragbare Barcode- Scanner, wie sie z. B. von Symbol hergestellt werden. Ein anderes Beispiel sind Geräte, die der Patientenüberwachung dienen. Z. B. kann mit dem Vitaphone Herz Handy mit Hilfe der auf der Rückseite angebrachten Elektroden der Herzschlag überprüft werden und im Notfall mit dem eingebauten GPS-Empfänger der Standort ermittelt werden. Symbol PPT 2833 Vitaphone 2300 Herz Handy Dipl.-Ök. Philipp Maske # 19 Spezielle Klassen mobiler Endgeräte (2) Sony PRS-505 Amazon Kindle Ebook-Reader E-Books dienen vorwiegend als Lesegeräte für Bücher und sind in der Vergangenheit g häufig am rigiden Geschäftsmodell des Digital Rights Management (DRM) gescheitert. Funktechnologien (W-LAN, Mobilfunk) nicht vorhanden, keine Sprachkommunikation, keine PDA -Funktionalität. Display basiert auf elektronisches Papier - Technologie. Zusätzlich können Audio-Dateien (MP3) wiedergegeben werden. Beispiel: Amazon Kindle, Sony PRS-505. Sony: Quelloffenes EPUB-Format, Kindle: *.azw. Dipl.-Ök. Philipp Maske # 20 10

11 Spezielle Klassen mobiler Endgeräte (3) 0 Microsoft Zune 120 Portable Spielekonsolen Bspw. Nintendo DS(i) DS = dual Screen, Playstation Portable. W-LAN fähig, allerdings eingeschränkt. GPS- Funktionen (durch Nachrüstung). Keine (offene) Unterstützung für Sprachkommunikation und PDA-Funktionalitäten. Proprietäre online Software-Shops. Portable Musik-Spieler Bspw: Apple ipod, Microsoft Zune. W-LAN fähig g( (ipod touch, Zune). Bluetooth (ipod touch 2G ). UKW (Zune). Proprietäre online Software-Shops (itunes/apple bzw. Zune Marketplace/Microsoft). Nintendo DS ipod touch 2G Dipl.-Ök. Philipp Maske # 21 Mobilkommunikation Telekommunikation Telekommunikation ist die elektronische Kommunikation über eine räumliche Distanz hinweg. Mobilkommunikation Mobilkommunikation ist eine spezielle Form von Telekommunikation, mit der man den drahtlosen Datenaustausch zwischen ortsveränderlichen Kommunikationspartnern bezeichnet. (Häckelmann, H. u. a.: Kommunikationssysteme. Technik u. Anwendungen. Berlin 2000, S. 323) Drahtlos/Wireless Kommunikationsart der Geräte, d. h. den Austausch von Daten ohne Kabel (mittels Funk/Infrarot). Mobil/Mobilität ( Ortsunabhängigkeit gg der Kommunikationspartner) Persönliche Mobilität: Bezug auf Nutzer eines Kommunikationsgerätes (i.s. v. Beweglichkeit der Person). Endgeräte Mobilität: Bezug auf Kommunikationsgerät, welches zu jeder Zeit/an jedem Ort an ein Kommunikationsnetz angeschlossen werden kann (i.s. v. Portabilität ) Dipl.-Ök. Philipp Maske # 22 11

12 Drahtlose Funknetze: Grundlagen Mobile Kommunikation ist gebunden an elektromagnetische Wellen. In der Mobilkommunikation Frequenzen aus den Bereichen VHF (Very High Frequency) und UHF (Ultra High Frequency). Wichtig: Gute Anntennenform,,gute Ausbreitungseigenschaften! g digitale Daten digitale Modulation analoges Basissignal analoge Modulation SENDER Trägerfrequenz Dipl.-Ök. Philipp Maske # 23 Störeinflüsse auf die Signalausbreitung Dämpfung Abschattung Reflexion Streuung Beugung Abnehmende Empfangsleistung durch atmosphärische Störungen oder Wettereinflüsse. Durch Hindernisse kann ein Signal abgeschattet werden der Empfang wird verhindert oder erschwert (Hochhäuser, Tunnel, ). Signale werden an großer Fläche reflektiert. Reflektierte Signale sind schwächer als direkt empfangene bzw. ausgelöscht. Kleinere Hindernisse können das Signal streuen (scattering). Kanten können eine Beugung/Ablenkung des Signals verursachen. Folgen: Mehrwegeausbreitung g Signal kommt beim Empfänger über unterschiedliche Wege an. Laufzeitdispersion Signal kommt beim Empfänger zu unterschiedlichen Zeiten, in unterschiedlicher Stärke an. Dipl.-Ök. Philipp Maske # 24 12

13 Techniken zur Erhöhung der Übertragungskapazität Interferenzen, d.h. Störung des Signals durch andere Signale, stellen ein großes Problem dar. In Deutschland ist daher der Bereich von 9 khz bis 275 GHz reguliert nähere Info s: Funkfrequenzen können nicht wie Kabel parallel verlegt werden! Knappe Ressource! Zur Kapazitätserhöhung: Multiplextechniken (Mechanismen zur Mehrfachnutzung eines Mediums durch verschiedene Mobilfunk- Teilnehmer. Dipl.-Ök. Philipp Maske # 25 Raummultiplex (SDM Space Devision Multiplexing) Zwischen den Sendern mit Ihren Interferenzbereichen wird ein genügend großer Schutzabstand eingehalten. Beispiel: Autobahn mit drei Spuren. Ein Medienzugriffsverfahren (SDMA = SDM Access) regelt, welcher Sende-/Empfangsstation ein Endgerät zugeordnet wird. Raummultiplex ist der Grundgedanke bei zellulären Systemen, bei denen man das zu versorgende Gebiet in verschiedene Areale einteilt und einzelnen Sektoren unterschiedliche Frequenzen zuweist. Dipl.-Ök. Philipp Maske # 26 13

14 Frequenzmultiplex (FDM - Frequency Division Multiplexing) Das Funkspektrum wird in mehrere Frequenzbereiche geliedert und jeder Kanal bekommt durch FDMA (FDM Access) ein exklusives Frequenzband zugeteilt. Anwendung bspw. bei Radiosendern, die im selben Funkgebiet auf unterschiedlichen Frequenzen senden Vorteile: Einfachheit, keine komplexe Koordination erforderlich Nachteile: Feste Frequenzzuweisung für einen Kanal ( Ressourcenverschwendung ). Frequenzduplexverfahren (FDD Frequency Division Duplex) wird bspw. bei GSM eingesetzt. Beispiel: Verschiedene Autobahnen zum gleichen Ziel. Dipl.-Ök. Philipp Maske # 27 Zeitmultiplex (TDM Time Division Multiplexing) Teilt einem Sender eine Frequenz nur für eine bestimmte Zeit zu, d.h. ein Funkkanal wird in seiner gesamten Bandbreite in Zeitschlitze aufgeteilt. Anwendung: Bspw. im GSM. Vorteile: Flexibles Verfahren, Zeitschlitze können nach Bedarf genutzt werden, gute Ausnutzung von Frequenzen. Nachteile: Hoher technischer Aufwand für Koordination zwischen Sender und Empfänger. Beispiel: Autobahn wird für verschiedene Fahrzeuge zu unterschiedlichen Zeiten freigegeben. Dipl.-Ök. Philipp Maske # 28 14

15 Codemultiplex (CDM Code Division Multiplexing) Alle Kanäle benutzen zur selben Zeit die selbe Frequenz. Trennung durch Vergabe eines speziellen Codes pro Kanal (CDMA CDM Access). Vorteil: Störsicher, Daten sind gegen Mithören geschützt. Nachteile: Probleme bei zu hohen Teilnehmerzahlen (Hintergrundrauschen). Keine maximale Datenübertragunsrate. Beispiel: Internationale Cocktailparty, hier finden sehr viele Gespräche in unterschiedlichen Sprachen (Codes) gleichzeitig statt, ohne sich zu stören. Dipl.-Ök. Philipp Maske # 29 Zelluläre Netze Frühe Mobilfunknetze sind ähnlich aufgebaut wie die Radio- oder Fernsehübertragung: Starker Sender (auf einem hohen Punkt) sendet in weitem Umkreis. Nachteil: Nutzerzahlen sind stark eingeschränkt. Dipl.-Ök. Philipp Maske # 30 15

16 Zelluläre Netze (2) Lösung: Zelluläre Systeme, die das zu versorgende System in Funkzellen aufteilen, denen jeweils unterschiedliche Frequenzen und Kanäle zugeordnet werden. Entwickelt in den 70er Jahren von Bell Laboratories (USA). Dipl.-Ök. Philipp Maske # 31 Zelluläre Netze Zelltypen: Megazelle: Satellitenversorgte Zelle in der Größe von Kontinenten. Makrozelle: Zellen zwischen 10km und 300km (schnell bewegliche Teilnehmer). Mikrozelle (hot spots): Zellen zwischen 300m und 10km (Ballungsgebiete mit vielen Teilnehmern). Pikozelle: Zellen kleiner als 300m Durchmesser (lokale Firmennetze, Schnurlostelefone). Die Wahl der Zellradien wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst: Terrain (Berge, Bäume, Hindernisse), Kapazität (mehr Teilnehmer: kleinere Zelle), Frequenzband (höhere Frequenz: kleinere Zelle). Dipl.-Ök. Philipp Maske # 32 16

17 Aufbau von Mobilfunknetzen Handover bei Zellwechsel Mobilstation (MS) ca. <2 Watt Basisstation (BS) Basisstation (BS) Netzwerksubsystem (NSS) (Roaming, Gateways) FESTNETZ Basisstation (BS) Dipl.-Ök. Philipp Maske # 33 Mobilfunkstandards: Erste Generation/1G Autotelefon Typ B 72 (ab 1961, TeKaDe), Anschaffungskosten: DM , monatlicher Grundpreis DM 60,- (ab 1972: DM 270,-). Erste Generation (1G) Seit dem 2. Weltkrieg starteten diverse Projekte in der Mobilkommunikation. Analoge Systeme. Leitungsvermittelnd. Nur Sprachübertragung. Frequenzmultiplexing. Vermehrte kommerzielle Dienste ab den 80er Jahren Das A-Netz (Deutschland): Nur abgehende Gespräche vom Mobiltelefon möglich. Handvermittlung, bei Verlassen der Funkzelle: Gesprächsabbruch (kein Handover) Teilnehmer. Endgeräte nur für Automobile (schwer, groß). Teuer (Geräte und Nutzung). Dipl.-Ök. Philipp Maske # 34 17

18 Mobilfunkstandards: 1G (2) Autotelefon B-Netz, ab 1969; Anschaffung: DM ,-; monatlicher Grundpreis: DM 270,-; ab 1986: DM 120, : Das B-Netz: Auch ankommende Gespräche möglich (Aufenthaltsort v. Teilnehmer muss bekannt sein). Automatische Vermittlung. Kleinere, leichtere Geräte durch Halbleitertechnologie. Dennoch: Typischerweise im Automobil. Bis zu Teilnehmer. Flächendeckender Betrieb in Deutschland, zusätzlich: Österreich, Luxemburg, Niederlande. Dipl.-Ök. Philipp Maske # 35 Mobilfunkstandards: 1G (3) Philips Porty ; tragbares Mobiltelefon bzw. Autotelefon; : Das C-Netz: Zellularsystem mit Zellradien von 2-30km (weiterhin analog). Neue Dienste: Fax, , Datenübertragung. Handover zwischen Funkzellen möglich. Bis zu Kunden. Durch die Inbetriebnahme digitaler Netze sank die Bedeutung des C-Netzes Abschaltung Surf-Tipp: Dipl.-Ök. Philipp Maske # 36 18

19 Mobilfunkstandards: Zweite Generation (2G) Weiterentwickelte digitale Technologien und Kapazitätsengpässe in den alten Netzen führten zur Entwicklung der 2. Generation (späte 80er, frühe 90er Jahre). Ziel: Verbesserung der Sprachqualität, Erhöhung der Netzabdeckung, Erhöhung der Kapazität. Ursprünglich: Weiterhin leitungsvermittelt, begrenzte Datendienste. Führende Standards: GSM, TDMA/CDMA, PDC (Personal Digital Cellular JAPAN). GSM Status quo in den 80er Jahren: In Europa und international viele inkompatible Mobilfunksysteme Gründung der CEPT ( Conférence des Administration Européenes des Postes et Télécommunications ). Dort: Entwicklung von GSM (Groupé Spéciale Mobile). Heute: GSM ist das erfolgreichste Mobilfunksystem der Welt, 372 Netzwerke in 142 Ländern. GSM ist ein digitales, zelluläres System. Dipl.-Ök. Philipp Maske # 37 GSM Mobilfunkstandard 2G Verschiedene Typen: GSM 900 (900 MHz) GSM 1800 /DCS 1800 (1800 MHz): DCS ( Digital Cellular System), beruht auf GSM-Empfehlungen, Optimierung auf kleinere, leichtere Endgeräte durch kleinere Funkzellen, weniger Sendeleistung. GSM 1900 / PCS 1900 (1900 MHz): USA-Version. GSM 400 (400 MHz): Optimierung auf flächendeckenden Einsatz. GSM-R (GSM-Rail): Für Züge (GSM 900 arbeitet nur bis 250Km/h). Weiterenwicklungen Ursprünglich: GSM reines System zur Sprachübertragung. Schwächen in der Datenübertragung (max. 9,6 kbit/s). Kanalvermittlung führt zu Nachteilen bei der Abrechnung (Kosten werden für Dauer der Übertragung, nicht für Datenmenge erhoben). Ansätze zur Problemlösung: Erweiterung von GSM durch Datendienste. Dipl.-Ök. Philipp Maske # 38 19

20 HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) Spezifizierung Anfang 1997 Kein eigenständiger Standard, vollständige Integration in GSM. Konzept: Erhöhung der Datenrate durch Kanalbündlung, ähnlich ISDN. Durch Verzicht auf Fehlerkorrektur: 14,4 4 kbit/s pro Kanal. Theoretisch: Bis zu 115,2 kbit/s (8 x 14,4 kbit/s). Praktisch 38,4 kbit/s bis 57,6 kbit/s asymmetrisch). Vorteile: Einfache Umrüstung des Netzes ohne große Investitionen. Nachteile: Hohe Netzbelastung, Probleme beim Handover. Dipl.-Ök. Philipp Maske # 39 GPRS (General Packet Radio Service) Spezifizierung Paketorientierter Datendienst im bestehenden GSM-Netz. Die Daten werden bedarfsorientiert in einzelne Pakete zerlegt, die über verschiedene Kanäle bei Empfänger ankommen. Erst beim Empfänger werden die Pakete wieder in Reihenfolge gebracht. Sprachverkehr hat Vorrang! Maximale Datenrate unbeschränkt, praktisch jedoch zwischen 72,4 kbit/s und 171,2 kbit/s. Vorteile: Optimale Netzauslastung, Paketorientierung. Nachteile: Hohe Investitionen in Infrastruktur, neue Endgeräte Dipl.-Ök. Philipp Maske # 40 20

21 EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) Verbesserung von HSCSD und GPRS zu ECSD (Enhanced Circuit Switched Data) und EGPRS (Enhanced General Packet Radio Service). Verbesserte Modulationsverfahren verringern Netzbelastung bei gleichen Datenraten, bzw. Erhöhen die Übertragunskapazität. Erhöhung der max. Übertragungskapazität auf 384 kbit/s. Vorteile: Alternativtechnologie für Mobilfunkanbieter ohne UMTS-Lizenz. Nachteile: Schwache Abgrenzung zu UMTS. Dipl.-Ök. Philipp Maske # 41 Mobilfunkstandards: Dritte Generation (3G) Ziele Ablösung von älteren Systemen. Globales System, das bisherige Dienste (Mobiltelefon, Schnurlostelefon, Funkruf etc.) integriert. Kleine und leichte Terminals. Hohe Datenraten. Leitungs- und Paketvermittelte Dienste. Sprachqualität wie drahtgebundene Übertragung. Internationales Roaming. UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) Verbesserte Datenübertragung gg. GSM. Zelluläres System. Handover nicht nur von Zelle zu Zelle, sondern auch von UMTS zu GSM, von UMTS zu Satellit oder von UMTS zu externen Netzen (IP-basierte Netze, ISDN). Dipl.-Ök. Philipp Maske # 42 21

22 UMTS: Zelltypen und Dienste Globale Zelle Makro-Zelle (Region) Mikro-Zelle (Stadt) Pico Zelle (Umgebung) Hauszelle Service Profil Datenrate Übertragungsart Beispiel High Interactive Multimedia 128 kbit/s Leitungsvermittelt Videoconferencing, Videotelefonie High Multimedia 2 Mbit/s Paketvermittelt Audio/Videoclips, Internet/ Intranetanbindung Medium Multimedia 384 kbit/s Leitungsvermittelt Online-Banking Switched Data 14,4 kbit/s Leitungsvermittelt Fax Simple Messaging 14,4 kbit/s Paketvermittelt SMS, Sprache 16 kbit/s Leitungsvermittelt Telefonie, Telekonferenzen Dipl.-Ök. Philipp Maske # 43 Weitere Mobilfunksysteme Satellitengestützte Mobilfunksysteme Iridium (Weltweite Abdeckung, Dualmode Geräte, Datenrate 2,4 kbit/s) Globalstar (Teilweise Abdeckung, Datenrate bis 9,6 kbit/s) Bündelfunk Vielen Teilnehmern wird ein Kanalbündel zugewiesen Beispiel Fluggesellschaften, Taxiunternehmen, Feuerwehren etc. Nahbereich DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications) PHS (Personal Handy Phone System) JAPAN! Dipl.-Ök. Philipp Maske # 44 22

23 Drahtlose Lokale Netze (Wireless Local Area Networks, W-LANs) Übertragungswege: Infrarot Beschränkung auf ca. 25m. Kann leicht abgeschirmt werden. Datenübertragung von 115 kbit/s bis 16 Mbit/s (nur bei Sichtverbindung). Vorteil: Schon in viele Geräte integriert (PDA, Mobiltelefon, Notebook). IrDA-Standard (Infrared Data Association, vgl. Funkübertragung Weitere Reichweite. Keine Sichtverbindung notwendig. Hohe Datenraten (bis ca. 300 Mbit/s) Dipl.-Ök. Philipp Maske # 45 Netzarchitekturen Infrastrukturnetz: Datenübertragung findet innerhalb von Funkzellen zwischen Endgeräten (Station) und Basisstationen (Access Point) statt. Jede Basisstation versorgt eine Funkzelle. Verbindungsübergabe (Roaming) möglich. Ad-Hoc-Netz: Ein Ad-hoc-Netz besitzt keine Basisstationen. Keine zentrale Steuerung. Endgeräte kommunizieren direkt miteinander. Stationen müssen mehr Aufgaben zur Steuerung übernehmen und sind komplexer aufgebaut. Dipl.-Ök. Philipp Maske # 46 23

24 Netzarchitekturen (2) Infrastrukturnetze Ad-hoc Netze AP AP AP AP = Access Point Dipl.-Ök. Philipp Maske # 47 Bluetooth Basierend auf einer Initiative von Ericsson in 1994 wurde in 1998 die Bluetooth Special Interest Group (SIG, gegründet. Ziel: Kostengünstige g und energiesparende Funkverbindung zwischen Mobiltelefon und anderen Endgeräten. Bluetooth kommt in der persönlichen Funkzelle, im Personal Area Network (PAN) zum Einsatz. Bluetooth ist ideal für Ad-Hoc-Pikonetze mit einer Reichweite von max. 10m gut geeignet und überwindet die Nachteile der Infrarottechnik. Bluetooth nutzt das 2,4 GHz Frequenzband (wie W-LAN!). Zwei Sendeklassen: Klasse 1 max. 2,5 mw, Klasse 2 max. 100 mw (Erhöhung der Reichweite auf 100m). Zur Energieeinsparung: Standby, Park-Modus (keine aktive Teilnahme, geringste Leistungsaufnahme), Hold-Modus (Gerät kann sofort senden), Sniff-Modus. Dipl.-Ök. Philipp Maske # 48 24

25 Bluetooth Architektur Bis zu acht aktive Teilnehmer in einer Pikozelle, passiv bis zu 200. Mehrere Pikozellen können zu Scatternetzen zusammengefasst werden, wobei sich innerhalb der Scatternetze Pikozellen störungsfrei Überlagern können. Geräte können zwischen verschiedenen Pikozellen wechseln (je nach Bedarf). Pikozelle Scatternetz aus drei Pikozellen: Dipl.-Ök. Philipp Maske # 49 WIMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access. Neuer Standard (IEEE ) für regionale Funknetze, wird in Deutschland teils in Feldversuchen, teils schon kommerziell aufgebaut. Unterstützt verschiedene Protokolle: ATM/SDH (Telefon), IPv4 (Internet), IPv6 (Internet neu). Verschiedene Frequenzen (2-11 GHz, >10 GHz). Hohe Datenübertragungsraten möglich (bis zu 155 MBits/s). Aber: Hohe Frequenzen sind nicht für mobile Endgeräte geeignet. Alternativ hohe Entfernungen (ca. 50 km). Primärer Einsatzwunsch: Alternative zu DSL, aber auch UMTS. Surf-Tipp: Dipl.-Ök. Philipp Maske # 50 25

26 Klassifikation mobiler Funknetze Üb bertragungsgeschwindig gkeit niedrig hoc ch Dipl.-Ök. Philipp Maske # 51 26