Ob Sie eine Kurzmitteilung (160 Zeichen) mit automatischer Einfügung der Position: oder eine Bitfolge (1120 Bit) zum Steuern einer Heizung aussenden:

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1 1 Einleitung 1.1 Ziele des Buches Die drahtlose Messwert- und Datenübermittlung sowie Fernsteuerung und Fernüberwachung (Telemetrie) mittels Kurzmitteilungen (SMS) über das Mobilfunknetz (GSM) ist eine einfache, ausgereifte und zuverlässige Technik. Ob die Position eines Lastwagens an eine Zentrale übermittelt wird, oder ob per Handy ein Automat ein- und ausgeschaltet wird, immer wird ein GSM-Modem oder Handy verwendet. Noch nie war eine ausgeklügelte Fernsteuerungstechnik so einfach über weite Distanzen anzuwenden. Ob Sie eine Kurzmitteilung (160 Zeichen) mit automatischer Einfügung der Position: Bin von einem Grizzli angefallen worden. Meine Position: Länge: 110 Grad W Breite: 60 Grad N Bin wohlauf, aber Proviant ist weg. Brauche dringend neue Würste. oder eine Bitfolge (1120 Bit) zum Steuern einer Heizung aussenden: mit SMS können in den meisten Fällen genügend Informationen zur Bewältigung vielfältiger Aufgaben übermittelt werden. Die Informationen werden per Handy mit Modem oder per GSM-Modul (auch GSM- Modem genannt) über das GSM-Netz abgesetzt. Abgesehen von der fehlenden Tastatur und Anzeige verfügen die GSM-Module über die gleichen Eigenschaften wie Handys und sind durch robuste Metallgehäuse geschützt. Der SMS-Absender kann dank der mitübermittelten Telefon-Nummer jederzeit identifiziert werden. GSM- Modems werden mit ähnlichen Kommandos wie traditionelle Festnetz-Modems angesteuert. Diese AT-Kommandos sind in den GSM-Spezifikationen und bzw. 3GPP TS und spezifiziert.

2 Die Übermittlung der Informationen und Steuerbefehle per SMS hat sich schon lange bewährt. Schon die Eigenschaft, dass keine direkte Verbindung zwischen Sender und Empfänger aufgebaut werden muss, sondern dass eine Relaisstation als Vermittlungsstelle dient, ist als Vorteil zu werten. Ein weiterer Vorteil des Kurzmitteilungsdienstes SMS besteht in der Möglichkeit, eine Bestätigung des Empfangs einer Nachricht zu verlangen. Last, but not least, wird die fast weltweite Verfügbarkeit des Dienstes zum weiteren Ausbau der Anwendungen verhelfen. Ob sich ein Fahrzeug in Portugal, Russland oder Finnland befindet, kann durch die fast flächendeckende Versorgung des GSM-Netzes eruiert werden. GSM ist immer noch in der Ausbauphase und bis sich neue Technologien wie HSCSD, GPRS, EDGE oder gar UMTS europa- und weltweit etabliert haben, werden noch viele Funkwellen über den Äther versendet. Deshalb: lieber das Bewährte pflegen als in unbekannte Pfade einsteigen! Vor allem wenn berücksichtigt wird, dass Telemetrie oft in sicherheitskritischen Anwendungen wie Überwachung von Menschen und Fahrzeugen, zu finden ist. Eine der wichtigsten Anwendungen von SMS-Telemetrie ist die Fernabfrage von Positionen, z.b. beim Einsatz von Lastwagenflotten. Positionen werden mit dem satellitengestützten Globalen Positionierungssystem GPS ermittelt. Um das Verstehen des Datenaustausches zwischen GPS- und GSM-Geräten zu veranschaulichen, ist diesem Buch eine Einführung in die Technik des Navigationssystems beigefügt. 1.2 Definitionen Was ist Telemetrie? Telemetrie (engl. Telemetry) wird als die drahtlose Messwert- und Datenübermittlung sowie Fernsteuerung, Fernregelung und Fernüberwachung definiert. Telemetrie ist MSR (Messen, Steuern und Regeln) über grosse Distanzen. In der Regel erfolgt die Kommunikation bidirektional über grössere räumliche Entfernungen zwischen einer schwer zugänglichen Aussenstation und einer Zentrale. In der Zentrale werden die Daten ausgewertet und auf Grund der Resultate Kontrollfunktionen ausgeübt. In diesem Buch wird vor allem die Kommunikation mittels GSM/SMS (Global System for Mobile Communications Short Message Service, Übertragung von Kurzmitteilungen über das Mobilfunk-Netz) beschrieben. Telemetrie dient zur Überwachung (Datenerfassung, Überwachung von Statusinformationen und Datenfernübertragung) von Lebewesen, Geräten, Innenund Aussenanlagen (Banksafes, Staumauern, Felsen, etc.) und zur Kontrolle (Fernsteuerung und Fernwartung) von Anlagen. Typische Anwendungsgebiete der Telemetrie sind Flottenmanagement (Kfz-Flotten), Raumfahrt, Medizin (Biotelemetrie), Umwelttechnik usw Was ist GSM? GSM steht für Global System for Mobile Communications (weltweit verwendeter digitaler Mobilfunkstandard). In der Umgangssprache wird ein Mobilfunktelefon allgemein als Handy und das GSM-Netz als Mobilfunk-Netz bezeichnet. Inzwischen

3 verkörpert der Standard GSM das international erfolgreichste zellulare digitale Mobilfunkkonzept. Die GSM-Technik basiert auf einer digitalen Übertragung im Zeitmultiplex mit acht Kanälen pro Trägersignal. GSM bietet eine Reihe von Basisdiensten und Zusatzdiensten. So beispielsweise die GSM-Datendienste, die dank der digitalen Datenübertragung direkte Zugangsmöglichkeiten für Fax- oder ISDN -Daten zur Verfügung stellen. Die Möglichkeit, Kurznachrichten (SMS) auszusenden, hat ebenfalls zum Erfolg dieser Technologie beigetragen. Die Standardisierung wird von ETSI (European Telecommunications Standards Institute) wahrgenommen - der GSM-Standard hat sich aber weltweit durchgesetzt. Die Entwicklung von GSM vollzog sich in mehreren Phasen: Phase 1 begann 1982 Phase 1 und Phase 2 sind inzwischen abgeschlossen, einschliesslich der Einführung des Kurznachrichtendienstes (Short Message Service, SMS) Derzeit läuft Phase 2+. In Phase 2+ wird ein paketvermittelter Datenfunkdienst GPRS (General Packet Radio Service) und HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) eingeführt Hauptanwendung von GSM ist die Funktelephonie und - mit zunehmender Bedeutung - die Datenkommunikation Was ist SMS? SMS steht für Short Message Service (Kurznachrichtendienst). Der Kurznachrichtendienst im GSM-Standard erlaubt es, an Mobilfunkteilnehmer kurze Nachrichten zu versenden. In der Umgangsprache wird sowohl der Kurznachrichtendienst wie auch die Kurznachricht selbst als SMS bezeichnet. Dies mag vielleicht nicht ganz korrekt sein, da sich die Bezeichnung jedoch so eingebürgert hat, wird in diesem Buch diese Ausdrucksweise übernommen. So wird vom Empfang einer SMS und nicht vom Empfang einer SM gesprochen! Mit dem SMS-Dienst lassen sich Mitteilungen zwischen -Systemen, Faxen, Modems, Handys und GSM-Modems austauschen. Der GSM-Standard kennt zwei verschiedene Arten von SMS-Übertragungen: 1. Der SMS/PP-Dienst (Short Message Service/Point-to-Point) ermöglicht, SMS- Nachrichten zwischen zwei GSM-Funktelefonen oder anderen entsprechend konfigurierten Endgeräten auszutauschen (die SMS werden dabei in einer Kurzmitteilungszentrale SMS-SC zwischengespeichert). Derzeit können SMS- Nachrichten maximal 160 Zeichen lang sein. Da jedes Zeichen 7 Bit lang ist beträgt die Übertragungskapazität 140 Bytes. Neben Textnachrichten, die im 7-Bit-Zeichenformat übertragen werden, können mit SMS/PP auch beliebige Daten im 8-Bit-Binärdatenformat übertragen werden. Die GSM-Phase 2+ sieht eine Verkettung von SMS-Nachrichtensegmenten vor, die eine Übertragung längerer Nachrichten/Daten unterstützt. Maximal lassen sich 255 SMS- Nachrichtensegmente verketten. 2. Der SMSCB-Dienst (Short Message Service Cell Broadcast) dient dem Rundspruch von Nachrichten von einem SMS-SC an alle empfangsbereiten GSM-Telefone in einer vorgegebenen Region (eine Region kann eine oder mehrere Funkzellen umfassen). Die drahtlos versandte Nachricht kann nur von jenen GSM-Telefonen empfangen werden, die zum Zeitpunkt des

4 Aussendens betriebsbereit sind und die über die SMSCB-Funktionalität verfügen. Eine Rundspruchnachricht kann maximal 93 Byte lang sein. Die Einführung des SMSCB-Dienstes ist den GSM-Netzbetreibern freigestellt.

5 1.2.4 Was ist GPS? GPS steht für Global Positioning System. Das GPS, das auch als NAVSTAR-GPS bezeichnet wird, ist ein weltumspannendes Satellitensystem des US- Verteidigungsministeriums (Department of Defense, DoD). GPS wird hauptsächlich für folgende drei Applikationen eingesetzt: 1. Hochgenaue Ortung (Bestimmung der Standortskoordinaten und der Höhe) 2. Navigation (das Einhalten einer vorgegebenen Reiseroute bzw. das Erreichen eines bestimmten Zieles) 3. Zeitverteilung bzw. Zeitbestimmung Die zivile Nutzung dieses Systems auch für nichtautorisierte Nutzer ist durch Zusagen des DoD im Rahmen des Standard Positioning Service (SPS) zugesichert. GPS arbeitet mit 28 umlaufenden Satelliten auf 6 Bahnen mit etwa km Bahnhöhe. Die Umlaufbahnen sind um 55 zum Äquator geneigt, wodurch theoretisch von jedem Punkt der Erde jederzeit eine Funkverbindung zu vier Satelliten entsteht. Werden vom GPS-Empfänger gleichzeitig die Funksignale von mindestens vier GPS-Satelliten empfangen, kann der Empfänger aus der Laufzeit der einzelnen Signale die Koordinaten seiner Position auf etwa 13 m genau ermitteln. Weitere in Betrieb befindliche und geplante Satellitennavigationssysteme: GLONASS (Global Navigation Satellite System): Ursprünglich von der UdSSR entwickeltes militärisches Satellitennavigationssystem, das heute in der Zuständigkeit des russischen Verteidigungsministeriums liegt. Neben der militärischen Nutzung steht GLONASS auch zahlreichen zivilen Anwendungen zur Verfügung. Galileo: Galileo wird auf Initiative der Europäischen Union (EU) und der Europäischen Raumfahrtagentur (European Space Agency, ESA) entwickelt. Galileo wird ein globales Navigationssatellitensystem unter ziviler europäischer Leitung sein das im Jahr 2008 in den Wirkbetrieb gehen soll. Es wird aus 21 oder mehr Satelliten bestehen.