Telematik in PDA - LinkFang.de





Telematik in PDA


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Telematik in PDAs beschäftigt sich mit der Vernetzung von mobilen Handheldgeräten, vor allem über WAN, PAN und LAN. Die Technik, die in PDAs integriert ist, wird erläutert und ihre wirtschaftliche Bedeutung beschrieben.

Der Handheld hat sich vom elektronischen Terminkalender ohne über die Terminverwaltung hinausgehende Funktionen und Leistungen zum mobilen Büro und Multimediagerät entwickelt. Im Laufe der Entwicklung wurde auch Telematik in die PDA-Geräte integriert und die Handhelds wurden „vernetzt“. Mobile Kommunikation wurde über das per Kabel, Infrarot oder später auch per Bluetooth-Datenfunk verbundene Mobiltelefon realisiert.

Mittlerweile existieren Geräte, die eine vom Mobiltelefon unabhängige, eigene Anbindung an das GSM-Netz besitzen. Über weitere Netzwerkverbindungen sind auch diverse Datendienste, wie z. B. GPRS, mit dem Handheld verfügbar, mit denen E-Mails mobil abgerufen oder auch im Internet unter Benutzung des WAP-Protokolls gesurft werden kann.

Bei vielen PDAs besteht derzeit noch die Möglichkeit der Datenübertragung über eine IrDA-Schnittstelle. Bei dieser Art von Datenverbindung, die meist mit dem Mobiltelefon oder dem Computer aufgebaut wird und nur die Übertragung kleiner Datenmengen erlaubt, wird das PAN über für das menschliche Auge nicht erkennbare Infrarotstrahlen zum anderen Endgerät aufgebaut. Die geringe Reichweite von maximal 5 Metern, die nötige Sichtverbindung der „Infrarotaugen“ und die hohe Störanfälligkeit machen Verbindungen über Infrarotstrahlen zu einem weniger geeigneten Mittel zum Aufbau eines PAN.

Heutige Smartphones bieten zudem neben Telefon- und Datenanbindungsfunktionen auch die eines klassischen PDAs.

Bluetooth in PDAs

Technik

Der Bluetooth-Standard benutzt die Frequenz 2,4 GHz für eine lizenzfreie Kurzstreckenfunkverbindung und wird zunehmend in den Endgeräten verwendet. Durch den Wegfall von Lizenzgebühren werden Hersteller und die Endnutzern von Kosten entlastet. Datenraten von max. 1 Mbit/s (im Durchschnitt jedoch 128 kbit/s) machen Bluetooth für Nutzer von PAN besonders interessant.

Andere Funkstandards, wie WLAN oder HomeRF, nutzen denselben Frequenzbereich und könnten den Datentransfer behindern. Um das zu verhindern, wurde in das Bluetoothverfahren das sogenannte Frequenz-Hopping integriert.

Das Gerät wechselt etwa 1600 Mal pro Sekunde in einem bestimmten Frequenzbereich die Funkfrequenz. Durch diese Frequenzsprünge werden Komplikationen mit anderen Funkverfahren weitestgehend vermieden. So kann trotz der lizenzfrei nutzbaren Frequenz eine geringe Störanfälligkeit gewährleistet werden.

Bei der Nutzung von Bluetooth ist durch die Nutzung von Funkfrequenzen zur Kommunikation keine Sichtverbindung mehr wie noch bei der Nutzung der Infrarotschnittstelle erforderlich.

Damit kann man mit Geräten Datentransfers über eine Entfernung von bis zu 100 m auch durch Türen und Wände durchführen. Diese Arbeitsweise von Bluetooth würde jedem Gerät viel elektrische Energie abverlangen, wenn dieses Problem nicht bei der Definition des Standards berücksichtigt worden wäre.

Es gibt vier grundsätzliche Modi, mit denen Bluetooth arbeitet:

Active

  • es werden Daten ausgetauscht
  • der Energieverbrauch ist am höchsten

Sniff

  • das Endgerät „schnüffelt“ in bestimmten Abständen nach Datenpaketen
  • kann bei Bedarf in den Active-Modus umschalten
  • Der Energieverbrauch ist geringer im Vergleich zum Active-Modus

Hold

  • „Schlafzustand“, jedoch besteht eine logische Verbindung zu einem anderen Gerät (Daten werden dabei nicht transferiert)
  • bei Bedarf kann in den Sniff-Modus umgeschaltet werden
  • der Energieverbrauch ist sehr gering

Park

  • wie Hold-Modus, jedoch wird nicht in den Sniff-Modus umgeschaltet
  • der Energieverbrauch ist auf ein minimales Maß heruntergefahren.

Anwendungen

Mit Bluetooth kann man den Handheld mit verschiedenen Geräten wie dem heimischen Drucker, mit dem PC, mit Digitalkameras oder mit Mobiltelefonen verbinden. Für viele PDAs ohne integrierte Bluetooth–Systeme gibt es Aufsteckmodule zum Nachrüsten.

GPS-Navigation im PDA

GPS-Navigation ist ein wichtiger Bestandteil der Verkehrstelematik.

Technik

GPS ist ein System zur genauen Bestimmung eines Standortes. In den 1970ern wurde es im Auftrag des US-Militärs entwickelt und nach dem versehentlichen Abschuss eines südkoreanischen Flugzeugs durch sowjetische Streitkräfte von Ronald Reagan ziviler Nutzung zugänglich gemacht.

Zum GPS-System gehören etwa 24 die Erde umkreisende Satelliten. GPS wurde zunächst hauptsächlich für die Seefahrt genutzt, die Nutzung durch die Automobilindustrie durch integrierte Telematik–Systeme in Autos erfolgte später.

Für PDAs wurden Lösungen zur Nutzung von GPS entwickelt. Die Navigation per GPS mit Hilfe eines PDA erfordert u.U. die Aufrüstung des PDAs. Sein Prozessor muss leistungsfähig genug sein, um die einwandfreie Darstellung der Grafik und der digitalen Karten zu gewährleisten. Ein Farbdisplay verbessert die Erkennbarkeit der Grafik. Darüber hinaus ist ein auf dem PDA installiertes Softwarepaket mit einem im Auto angebrachten GPS-Empfänger erforderlich. Der Handheld muss in eine für den Fahrer gut einsehbare Position gebracht und per Kabel mit dem Empfänger verbunden werden. Der GPS–Empfänger muss mindestens drei bis vier Satelliten empfangen können, damit daraus eine Position bestimmt werden kann. Er überträgt die empfangenen Daten an den Handheld, dessen Software sie auswertet, aus den (Zeit-)Signaldifferenz die eigene Position und die Route berechnet und auf dem Display darstellt.

Anwendungen

Bei GPS-Navigationssystemen unter Nutzung eines PDA unterscheidet man derzeit zwischen Onboard- und Offboardsystemen, die beide einen GPS–Empfänger benötigen. On- und Offboardsysteme unterscheiden sich wie folgt:

Onboardsysteme

Bei diesen Systemen müssen die digitalen Karten vor Antritt der Fahrt auf den Handheld gespeichert werden. Das erfordert viel Speicherplatz, der bei vielen Endgeräten nicht vorhanden ist, aber oftmals durch zusätzlich erworbene Speicherkarten erweitert werden kann. Ein weiterer Nachteil ist die fehlende „dynamische Navigation“. Da normalerweise keine Anbindung an das GSM–Netz existiert, können auch keine Verkehrsdaten über das Internet abgefragt werden. Im ungünstigen Fall kann sich daraus ergeben, dass man genau auf den 10 km langen Urlaubsstau zufährt oder urplötzlich vor einer gesperrten Straße steht. Das Abhören des Verkehrsfunks würde dieses Problem umgehen, aber auch eine Neuberechnung der Route erforderlich machen.

Offboardsysteme

Bei Offboardsystemen werden die vom GPS–Gerät empfangenen Daten vom PDA durch das GSM–Netz (entweder durch eigene Netzanbindung oder über ein mit Bluetooth verbundenes Mobiltelefon) an einen externen Server gesendet, der die Auswertung und Berechnung der Route vornimmt, die dann zur Darstellung an den PDA zurückübermittelt und auf dessen Display dargestellt wird. Hierbei fallen jedoch die Netznutzungsgebühren an. Der Vorteil ist, dass Stauinfos von dem externen Rechner berücksichtigt werden und Staus somit in dynamischer Verkehrsführung erfolgreich umfahren werden können. Nachteilig ist jedoch dabei, dass auch bei der kleinsten Abweichung die Route neu berechnet werden muss, womit wieder Übertragungs- und manchmal auch Software-Nutzungskosten entstehen. Außerdem ist es mitunter unpraktisch und ärgerlich, wenn in hektischen Situationen, die eine schnelle Entscheidung erfordern, die nötigen Informationen oftmals viel zu spät verfügbar werden.

Wirtschaftliche Bedeutung

An der Weiterentwicklung der PDA-Nutzung für die GPS-Navigation wird noch gearbeitet, um den zur Zeit noch Vorteile aufweisenden integrierten GPS-Systemen vergleichbare Funktionen bieten zu können. So sollen PDAs Zugang zu Sensoren im Automobil erhalten, um eine höhere Genauigkeit der Positionsbestimmung zu erzielen. Es laufen bereits Studien über mit dem Auto vernetzte PDAs, die auch die Steuerung vieler Funktionen mit dem Handheld ermöglichen.

GSM und GPRS in PDAs

Technik

Der GSM-Standard benutzt in Deutschland das D-(900 MHz) und das E-Netz (1800 MHz) und wird von vielen Menschen genutzt, um mobil und immer erreichbar zu sein.

Die Nutzung war zunächst den Mobiltelefonen vorbehalten und nur über Umwege mit Kabel oder kabellose Datenverbindungen mit dem Handheld möglich, die Verbreitung von Smartphones nimmt aber kontinuierlich zu. Diese wurden zu kleinen Multimediaterminals ausgebaut und bilden das Bindeglied zwischen PDA und dem Mobiltelefon. Die Technik des GPRS wird genutzt und dient der Steigerung des Nutzwertes der „smarten Begleiter“. „General Packed Radio Service“ ermöglicht eine schnelleren Datenübertragung im GSM–Netz. Die maximale Übertragungsrate des GSM–Netzes beträgt nur 9,6 kbit/s beträgt und war wohl auch für den ausgebliebenen Erfolg von WAP mitverantwortlich. Die Grundidee von GPRS ist einfach: Abgerechnet wird nach Datenvolumen statt wie vorher nach Übertragungszeit, es besteht quasi eine permanente Netzanbindung („Always on“), in der man permanent online bleibt und trotzdem nur das übertragene Datenvolumen bezahlt. Das ist dadurch begründet, dass das Endgerät sich nicht wie vorher in das Mobilfunknetz einloggt (was noch nichts kostet) und erst bei WAP–Anfrage diese an einen Interneteinwahlknoten weiterleitet (ab dann tickt der Zähler), sondern direkt nach Einloggen in das Netz bereits online ist. Da das Gerät weiter im Netz eingeloggt bleibt, ist man auch weiterhin online. Die schnellere Datenrate (meist um 30 kbit/s) wird durch das bereits im Namen bezeichnete Packen der Daten in kleine Pakete erzielt.

Anwendungen

Was mit dem C-Netz begann, das nur für etwa eine Million User ausgelegt und somit den Leuten vorbehalten war, die das Netz geschäftlich nutzten, entwickelte sich zu einer populären Technik. Es war eigentlich nur eine Frage der Zeit, bis sich das PDA–Segment in Richtung GSM bewegte. Telefonieren, E-Mails, SMS und MMS versenden ist mit einem Smartphone möglich.

Die Nachfrage nach den Location Based Services, kurz LBS, oder auch standortbezogene Diensten, ist derzeit noch sehr gering, jedoch sagen Prognosen voraus, das diese Nachfrage in den nächsten Jahren stark wachsen wird. Bei dem LBT-Service bzw. den standortbezogenen Diensten wird die Position des Users durch das Lokalisieren der Funkzelle, in der er eingeloggt ist, bestimmt. Es können dann Infos zu Hotels, Parkplätzen, Restaurants, Ärzten, etc. in der Nähe abgefragt werden. Durch den Trend zum Farbdisplay wird eine noch attraktivere Gestaltung dieses Dienstes möglich.

Wirtschaftliche Bedeutung

Durch das Entstehen der neuen Klasse der Smartphones werden GSM und GPRS zu einem wichtigeren Bestandteil des täglichen Lebens und werden in Zukunft Mobiltelefone vermehrt ablösen. Auch die heute existierenden einfachen PDAs werden nach und nach abgelöst und sich zu einem Nischenprodukt entwickeln. Durch diese Verschmelzung der Produkte wird ein Preiskampf im Markt entstehen und der ein oder andere Hersteller wird dabei auch vom Markt verschwinden.

WLAN im PDA

Technik

WLAN operiert wie auch Bluetooth in einem ISM-Band. WLAN wurde ursprünglich entwickelt, um auf LAN ohne lästige Kabel zugreifen zu können. WLAN erreicht mit den zu Beginn des Jahres 2007 verabschiedeten Normen maximal eine Datenrate von 54 Mbit/s, die Reichweite liegt bei max. 300 m. Die für WLAN verwendete Sendeleistung (Strahlung) ist um ein Vielfaches geringer als beim normalen Mobilfunk, was sogar einen Einsatz in Krankenhäusern ermöglicht. Und es wird weiter geforscht:

IEEE 802.11b wurde vom selben Institut weiterentwickelt und ermöglicht nun die Wahl zwischen 802.11a oder 802.11g. Die „g“-Version funkt auf derselben Frequenz, erzielt aber höhere Datenraten von maximal 54 Mbit/s. Die höhere Datenrate wirkte sich jedoch in einer reduzierten Reichweite aus, die Technik ist nur noch im Umkreis von maximal 100 m nutzbar. Vorteilhaft ist die weitere Nutzbarkeit der alten WLAN-Module. Die „a“-Version funkt im Gegensatz zum Vorgänger im Bereich um 5 GHz, wodurch meistens die Umrüstung auf neuen Module notwendig wird. Die maximale Datenrate beträgt ebenfalls 54 Mbit/s bei einer maximalen Reichweite von 200 m. Auch für die Nutzung mit PDAs ist WLAN sehr interessant. Es sind sowohl Handhelds mit integrierten WLAN-Modulen als auch Nachrüstmodule für ältere Geräte erhältlich.

Anwendungen

Viele öffentliche, aber auch private Einrichtungen betreiben bereits WLAN-Inseln, in denen man sich bequem einwählen kann und hinterher beispielsweise den versurften Betrag auf der Rechnung neben dem Eisbecher im Cafe findet. Solche „Hot Spots“ werden zurzeit in vielen Ländern, auch in Deutschland, in Flughäfen, Cafés, Büros, Unis und an anderen öffentlichen Plätzen eingerichtet.

Wirtschaftliche Bedeutung

Preislich war zuerst WLAN nur der Businessklasse zugänglich, zumal erst auch nur Notebooks der Zugang gewährt wurde. Später wurde die Technik auch für den privaten Anwender erschwinglich. Dann kamen auch die Handheldentwickler auf den Geschmack, und jetzt beginnt man bereits die Technologie in den PDA zu integrieren.

Solange UMTS genau wie WiFi nur in den Ballungsgebieten verfügbar ist, konkurriert WLAN mit UMTS, da mit der WLAN-Technik höhere Datenraten erzielt werden können. Entsprechend den Vorhersagen werden beide im Einklang nebeneinander existieren können, wenn das neue UMTS–Netz vollständig ausgebaut ist. WiFi versorgt weiterhin Cafés, Flughäfen, etc. mit den höheren Datenraten, und UMTS wird Deutschland flächendeckend versorgen.

UMTS in PDA

Technik

Die aktuelle Mobilfunk Generation 2,5 (MMS, GPRS, etc.) wird zur 3. Generation (UMTS) weiterentwickelt. Bei WCDMA oder 3G, wie es noch genannt wird, handelt es sich um ein von Grund auf neues Netz, das Datenraten bis zu 2 Mbit/s erlauben soll.

Anwendungen

Die Industrie verspricht mit UMTS, das Videotelefonie, Internet, Musik, Videostreaming, Livebilder und viele andere neue, buntere, bessere und multimedialere Dienste möglich werden, die heute noch nicht alle vorhersehbar sind.

Wirtschaftliche Bedeutung

Nicht nur die viel versprechende Aussage von Ericsson „UMTS verbindet die Internet mit der mobilen Kommunikation“ (Zitat) soll den Verbraucher neugierig und natürlich auch zahlwillig machen.

Im Bereich der Gerätehersteller ist die Vorstellung von Smartphones mit UMTS – Unterstützung dringend notwendig, da die Japaner (zum Beispiel Kyocera oder Sanyo) bereits Erfahrungen durch die frühe Markteinführung in Japan sammeln konnten und auch den deutschen Markt nutzen wollen…


Kategorien: Telematik | Mobilfunk | Personal Digital Assistant

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