Location Based Services in der Mobil-...

Technische Universität Ilmenau Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik

Institut für Informationstechnik Fachgebiet Kommunikationsnetze

Prof. Dr. rer. nat. (habil.) Jochen Seitz

Projektarbeit

Location Based Services in der Mobil-kommunikation

Betreuer: Dipl.-Ing. Maik Debes Bearbeiter: Wilhelm Dietz Matrikelnummer: Studiengang: Wirtschaftsinformatik Abgabetermin: 22. September 2005

Inhaltsverzeichnis

Wilhelm Dietz Location Based Services in der Mobilkommunikation I

Inhaltsverzeichnis

1 EINLEITUNG........................................................................................................... 1

1.1 Gegenstand der Arbeit.............................................................................................................................. 1

1.2 Aufbau der Arbeit ..................................................................................................................................... 1

2 GRUNDLAGEN ZU LOCATION BASED SERVICES (LBS) .................................. 2

2.1 Definition Location Based Services ......................................................................................................... 2

2.2 Bedeutung von Location Based Services ................................................................................................. 2

2.3 Allgemeine Architektur für LBS ............................................................................................................. 3 2.3.1 Die Systemarchitektur von LBS.......................................................................................................... 3 2.3.2 Der Workflow von LBS ...................................................................................................................... 4

3 MOBILE DATENÜBERTRAGUNGSTECHNIKEN.................................................. 7

3.1 Mobile Datenübertragung ........................................................................................................................ 7

3.2 Technologien der 2. Generation (2G) ...................................................................................................... 9 3.2.1 Global System for Mobile Communication - GSM ............................................................................ 9 3.2.2 High Speed Circuit Switched Data - HSCSD.................................................................................... 10

3.3 Technologien der 2,5. Generation (2,5G) .............................................................................................. 10 3.3.1 General Packet Radio Service - GPRS.............................................................................................. 10 3.3.2 Enhanced Data Rates for GSM Evolution - EDGE........................................................................... 11

3.4 Technologien der 3. Generation (3G) .................................................................................................... 12 3.4.1 Universal Mobile Telecommunications System - UMTS ................................................................. 12 3.4.2 Wideband Code Division Multiple Access - WCDMA .................................................................... 13 3.4.3 Der entscheidende Unterschied zwischen der GSM- und der UMTS-Technologie .......................... 14

3.5 Weitere drahtlose Datenübertragungstechniken.................................................................................. 15 3.5.1 Bluetooth........................................................................................................................................... 15 3.5.2 Digital Enhanced Cordless Telecommunication - DECT.................................................................. 16 3.5.3 Wireless-Local Area Network - W-LAN .......................................................................................... 16 3.5.4 W-LAN als Konkurrenz zu UMTS? ................................................................................................. 16

3.6 Drahtlose Datenübertragungstechniken im Vergleich......................................................................... 18

4 LOKALISIERUNGSSYSTEME ............................................................................. 20

4.1 Netzwerkgestützte bzw. endgerätebasierte Positionsbestimmungstechnologien ............................... 21 4.1.1 Cell-ID-Verfahren bzw. Cell of Origin - COO ................................................................................. 22 4.1.2 Angle of Arrival - AOA .................................................................................................................... 23 4.1.3 Time Difference of Arrival - TDOA ................................................................................................. 25 4.1.4 Time of Arrival - TOA...................................................................................................................... 26 4.1.5 Enhanced Observed Time Difference - E-OTD ................................................................................ 26

4.2 Satellitengestützte Lokalisierungssysteme ............................................................................................ 28 4.2.1 Global Positioning System - GPS ..................................................................................................... 28 4.2.2 Global Navigation Satellite System - GLONASS............................................................................. 34

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Wilhelm Dietz Location Based Services in der Mobilkommunikation II

4.2.3 GALILEO ......................................................................................................................................... 34 4.2.4 Global Navigation Satellite System - GNSS..................................................................................... 35

4.3 Indoor Lokalisierungssysteme ............................................................................................................... 36 4.3.1 Active Badge System ........................................................................................................................ 36 4.3.2 Active Bat System............................................................................................................................. 37 4.3.3 Cricket............................................................................................................................................... 38 4.3.4 RADAR............................................................................................................................................. 39 4.3.5 Smart Floor ....................................................................................................................................... 40

4.4 Kombinierte / Hybride Systeme zur Positionsbestimmung................................................................. 41 4.4.1 Assisted-GPS - A-GPS...................................................................................................................... 41 4.4.2 Differential GPS - D-GPS................................................................................................................. 42 4.4.3 Wide Area Augmentation System - WAAS...................................................................................... 43 4.4.4 European Geostationary Navigation Overlay Service - EGNOS ...................................................... 44 4.4.5 Bluetooth oder W-LAN & GPS ........................................................................................................ 44 4.4.6 GPS & Messinstrumente ................................................................................................................... 44

4.5 Zusammenfassender Vergleich aller Lokalisierungsverfahren .......................................................... 45

5 ENDGERÄTE FÜR LOCATION BASED SERVICES ........................................... 48

5.1 Allgemeine Klassifizierung von mobilen Endgeräten .......................................................................... 48 5.1.1 WAP-fähige Mobiltelefone ............................................................................................................... 48 5.1.2 Low-end Smart Phones ..................................................................................................................... 49 5.1.3 Personal Digital Assistants (PDAs)................................................................................................... 50 5.1.4 High-end Smartphones...................................................................................................................... 51 5.1.5 Handheld PCs.................................................................................................................................... 51 5.1.6 Tablet PCs......................................................................................................................................... 51 5.1.7 Notebooks ......................................................................................................................................... 52 5.1.8 Bordcomputer.................................................................................................................................... 52

5.2 Relevante mobile Endgeräte für LBS.................................................................................................... 52

5.3 Weitere wichtige Eigenschaften von mobilen Endgeräten .................................................................. 53 5.3.1 Gerätebeschaffenheit......................................................................................................................... 54 5.3.2 Eingabeschnittstellen......................................................................................................................... 54 5.3.3 Ausgabeschnittstellen........................................................................................................................ 54 5.3.4 Rechenleistung der mobilen Endgeräte ............................................................................................. 55

5.4 Relevante Endgerätekomponenten für LBS ......................................................................................... 55 5.4.1 GPS-Empfänger ................................................................................................................................ 56 5.4.2 Low Cost GSM-Ortung mit dem GSM-Celltrack ............................................................................. 56 5.4.3 Bluetooth-Komponenten ................................................................................................................... 57 5.4.4 Kombinierte Endgerätekomponenten................................................................................................ 58 5.4.5 Komponenten für den automobilen Einsatzbereich .......................................................................... 59

5.5 Zusammenfassung zu den mobilen Endgeräten ................................................................................... 60

6 ANWENDUNGEN FÜR LOCATION BASED SERVICES..................................... 61

6.1 Systematik der Anwendungsfelder standortbasierter Dienste............................................................ 61 6.1.1 Unterscheidung nach inhaltlicher Ausrichtung: ................................................................................ 61 6.1.2 Unterscheidung nach Push-oder Pullbasierten Diensten: .................................................................. 62 6.1.3 Unterscheidung nach den beteiligten Instanzen ................................................................................ 64 6.1.4 Unterscheidung nach Position der beteiligten Instanzen................................................................... 65

6.2 Von Mobilfunknetz-Betreibern angebotene LBS................................................................................. 67

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Wilhelm Dietz Location Based Services in der Mobilkommunikation III

6.2.1 D1 T-Mobile ..................................................................................................................................... 67 6.2.2 D2-Vodafone..................................................................................................................................... 67 6.2.3 O2...................................................................................................................................................... 67

6.3 Ausgewählte Fallbeispiele....................................................................................................................... 68 6.3.1 Güterverfolgung ................................................................................................................................ 68 6.3.2 Kundenmanagement (CRM) ............................................................................................................. 69 6.3.3 Restaurant-Szenario .......................................................................................................................... 70 6.3.4 Mobiles Fußball-Informationssystem ............................................................................................... 73 6.3.5 DRK-MobilRuf ................................................................................................................................. 73 6.3.6 Ortungsgerät "Senior Track" - Senioren Handy................................................................................ 74 6.3.7 Tracking Solutions von Siemens....................................................................................................... 75 6.3.8 Track your child mit Phonetracker.de ............................................................................................... 76 6.3.9 Per Handy und LBS zum W-LAN-Hotspot finden ........................................................................... 77 6.3.10 Weitere Anwendungsbeispiele .......................................................................................................... 77

6.4 Anwendungen im Automotiv-Bereich ................................................................................................... 78 6.4.1 Fuhrparkmanagement (datafactory AG) ........................................................................................... 79 6.4.2 Fahrerunterstützung (ADAS) ............................................................................................................ 80 6.4.3 Vehicle Tracking............................................................................................................................... 81 6.4.4 Parkinformationssysteme .................................................................................................................. 81

7 ABSCHÄTZUNG DER ZUKÜNFTIGEN ENTWICKLUNGEN............................... 83

7.1 Die Zukunft - kontextsensitive Dienste.................................................................................................. 83

7.2 LBS - Prognosen...................................................................................................................................... 83

7.3 Anforderungen und Voraussetzungen................................................................................................... 84 7.3.1 Anforderungen an die Netzbetreiber ................................................................................................. 84 7.3.2 Anforderungen bezüglich der Genauigkeit ....................................................................................... 85 7.3.3 Mobilität und Roaming zwischen den Netzen................................................................................... 86

7.4 Die Entwicklung der Satellitenbasierten Ortung (Schwerpunkt GALILEO) ................................... 86

7.5 Zukunftsträchtige Content-Dienste ....................................................................................................... 89 7.5.1 LBS-Dating ....................................................................................................................................... 89 7.5.2 LBS-Gaming ..................................................................................................................................... 89 7.5.3 Kneipen-Happy-Hour-Finder ............................................................................................................ 89 7.5.4 Premiumdienste wie Wetter etc......................................................................................................... 89

7.6 Kritik an Yellow Pages ........................................................................................................................... 90

8 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK ............................................................ 92

ABBILDUNGSVERZEICHNIS.................................................................................. 94

TABELLENVERZEICHNIS ...................................................................................... 95

ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS................................................................................ 96

LITERATURVERZEICHNIS ..................................................................................... 98

Einleitung

Wilhelm Dietz Location Based Services in der Mobilkommunikation 1

1 Einleitung

1.1 Gegenstand der Arbeit Die vorliegende Projektarbeit beschäftigt sich mit den zugrunde liegenden Technologien, den Lokalisierungssystemen, mobilen Endgeräten, sowie mit Anwendungsfeldern standortbasier-ter Dienste in der Mobilkommunikation. Des Weiteren wird eine Abschätzung der zukünfti-gen Entwicklung gegeben.

1.2 Aufbau der Arbeit Nach dieser Einleitung und einer anfänglichen inhaltlichen Klärung des Begriffes „Location Based Services“ (LBS), wird in Kapitel 2 zunächst eine allgemeine Systemarchitektur stand-ortbezogener Dienste vorgestellt. Darauf folgend werden in Kapitel 3 die heute vorherrschenden mobilen Datenübertragungs-techniken in chronologischer Reihenfolge vorgestellt. Im Anschluss daran wird ein Überblick und Vergleich zu verschiedenen Lokalisierungssys-temen in Kapitel 4 gegeben, untergliedert in netzwerkgestützte, satellitengestützte, indoor- und hybride Ortungsverfahren. In Kapitel 5 sollen die für Location Based Services in Frage kommenden mobilen Endgeräte klassifiziert und gegenübergestellt werden. Auch werden einige für LBS relevante Endgeräte-komponenten und -module vorgestellt. Danach werden differenziert nach verschiedenen Systematiken verschiedene Anwendungs-Szenarien vorgestellt werden. Speziell soll es in diesem 6. Kapitel um Anwendungen im Au-tomotiv-Bereich gehen. Schließlich, im 7. Kapitel werden noch einige Prognosen und Abschätzungen der zukünftigen Entwicklung von ortsbasierten Diensten vorgenommen, bevor in Kapitel 8 eine Zusammen-fassung mit Ausblick folgt.

Grundlagen zu Location Based Services (LBS)


2 Grundlagen zu Location Based Services (LBS)

2.1 Definition Location Based Services Unter Location Based Services (LBS) versteht man im Allgemeinen eine Vermittlung von Diensten, Informationen oder Anwendungen, und zwar maßgeschneidert auf den Benutzer, dessen aktuellen Aufenthaltsort oder gewünschten Zielort. Die Informationen über den aktuellen Standort müssen nicht manuell in das mobile Endgerät eingegeben werden, da jeder Mobilfunkteilnehmer durch spezielle Technologien, die später noch näher beschrieben werden, bis auf wenige Meter genau geortet werden kann. Die georte-ten Koordinaten werden dann durch die LBS-Anbieter genutzt, um die personenbezogenen Dienste dem Nutzer zu offerieren. Sie stellen aktuell und ortsbezogen Informationen und Dienstleistungen für mobile Nutzer bereit. (vgl. [1]) So können Nutzer beispielsweise einen nächstgelegenen Point-of-Interest (POI) finden, wie die nächste Tankstelle, das nächste Hotel, aber auch den nächsten Chatpartner. Also kann man kurz sagen: Unter Location Based Services versteht man standortbasierte, d.h. auf Grundlage des Standortes eines Nutzers angebotene Mehrwertdienste im Mobilfunk, die über mobile Endgeräte abgewickelt werden. LBS umfassen immer die folgenden drei Aktivitäten: -die Bestimmung des Standortes des Nutzers, -die Generierung eines Dienstes auf Grundlage der bestimmten Position und -die Bereitstellung dieses Mehrwertdienstes auf dem mobilen Endgerät des Nutzers. (vgl. [2])

2.2 Bedeutung von Location Based Services „Auf den Standort eines mobilen Internetnutzers zugeschnittene Dienstleistungen, so genann-te Location Based Services, werden dem M-Commerce zum Durchbruch verhelfen“. Zu die-sem Ergebnis kommt eine von der MediaTransfer AG Netresearch & Consulting durchgeführ-te, europaweite Umfrage unter mehr als 8.000 Internetnutzern. (vgl. [3]) Knapp 75 Prozent der Befragten geben an, Auskunftsdienste wie z. B. Fahrpläne oder touristi-sche Informationen für den aktuellen Standort nutzen zu wollen. Navigationshilfen, die dem Nutzer vor Ort durch einen passenden Kartenausschnitt die Orientierung erleichtern, sind ge-nauso attraktiv. Das Marktforschungsinstitut Mori (vgl. [4]) bezeichnet die Location Based Services als Kil-lerapplikation des Mobile Commerce. Sie sagen den Netzbetreibern ein immenses jährliches Marktpotential voraus. Gemäß ihrer Studie ist ein Großteil der Verbraucher dazu bereit, für Location Based Services zusätzlich zu bezahlen. (vgl. [1])



2.3 Allgemeine Architektur für LBS

2.3.1 Die Systemarchitektur von LBS Zur Vorbereitung der folgenden Kapitel soll zuerst eine Architektur für die positionsabhängi-ge Diensterbringung durch Location Based Services vorgestellt werden. Die allgemeine Infra-struktur eines LBS besteht demnach aus mehreren Grundbausteinen.

• Datenübertragungstechnologien (siehe Kapitel 3)

• Techniken zur Standortbestimmung (siehe Kapitel 4)

• Mobile Endgeräte (siehe Kapitel 5)

• Räumliche geokodierte Datenbanken (Straßenkarten/Points of Interest/YellowMaps, nicht direkt behandelt in dieser Arbeit)

• Ergänzend: Offene Standards zur Datenbeschreibung und –bearbeitung (XML, Java, nicht direkt behandelt in dieser Arbeit)

Durch die Bereitstellung der Informationen auf einem zentralen Server, kann der Dienst gleichzeitig von vielen Nutzern verwendet werden. Des Weiteren ist es dadurch möglich den Dienst für die Endgeräte ressourcenschonend anzubieten. Die Verwendung Standards wie XML ermöglicht es, die Daten und die verwendeten Endgeräte zu entkoppeln und die Kom-munikation zwischen den verwendeten Programmen auf eine einheitliche Basis zu stellen.

Abbildung 1: Allgemeine Architektur von LBS

Quelle: eigene Darstellung, angelehnt an [41]

Abbildung 1 macht deutlich, dass LBS sowohl von mobilen Endgeräten, als auch direkt aus dem Internet abrufbar sind. Wir konzentrieren uns in dieser Arbeit aber auf Anwendungen von LBS in der Mobilkommunikation. Die Server, auf denen die Datenbanken zur Speiche-

Internet

Webserver

Location Server

Map-Server

Datenbanken Zugriff

Zugriff

Zugriff

XM

L-A

nfrage

XM

L-A

ntwort

Anfrage

Karte o.ä.



rung der Informationen liegen (oft Geodatenbanken, da ortsbezogene Daten benötigt sind), in Verbindung mit Geoinformationssystemen (GIS), kommunizieren mit dem mobilen Endgerät des Clients/Nutzers heutzutage netzwerkbasiert, also über das Netz der Mobilfunkanbieter.

2.3.2 Der Workflow von LBS Location Based Services bestehen also genau genommen aus drei Komponenten,

1. einem Server, 2. einem Client in Form eines mobilen Endgerätes, wie einem Smartphone, Personal Di-

gital Assistant (PDA) oder Mobiltelefon, 3. sowie dem Übertragungsweg, Internet oder Mobilfunknetz (Wireless Application Pro-

tocol (WAP), GSM, GPRS). Wie Client und Server miteinander verbunden werden zeigt folgende Abbildung:

Abbildung 2: Workflow von Location Based Services

Quelle: eigene Darstellung, angelehnt an[40]

Der typische Workflow eines LBS läuft folgendermaßen ab: 1. Positionierung (in Deutschland mittels Funkzellenortung, Handeingabe oder GPS) 2. Anfrage des Clients an den Server über WAP, GSM, GPRS, UMTS 3. Weiterleitung der Anfrage über eine Internet-Web-Server-Schnittstelle 4. Verarbeitung der Anfrage im Web-Map-Server 5. Zugriff auf die Geo-Datenbank 6. Abgabe des Ergebnisses des Zugriffs von der Datenbank an den Web-Map-Server 7. Erzeugung einer Karte bzw. von Sachdaten als Reaktion auf die Antwort der Datenbank

1. Positionierung

2. Anfrage

3.

4. Web-Map-Server 7.

5. Zugriff

(Geo)-Datenbank

6.

8.

10. Web-Browser

Internet

9. Grafik

Client

Server

Web-Server

Mobilfunknetz



8. Abgabe der Karte an den Internet-Web-Server über eine Schnittstelle 9. Versand der Karte oder sonstiger Dienste an den Browser des Clients 10. Graphische Darstellung auf dem Bildschirm des Benutzers (vgl. [40]) Dieser Ablauf zeigt, dass je nachdem, welchen ortsabhängigen Dienst der Benutzer anfordert, eine mehr oder weniger präzise Positionsbestimmung nötig ist. Auch spielt die Aktualität der Einträge in den Geo- bzw. Point-of-Interest-Datenbanken eine entscheidende Rolle bei der Qualität des LBS-Ergebnisses beim Kunden. So sollte die Infor-mation über eine Apotheke in der Nähe des Benutzers nicht nur den genauen Ort, sondern auch die Öffnungszeiten enthalten. Nachdem nun eine kurze Einführung in das Thema Location Based Services gemacht wurde, wird es in den nächsten Kapiteln detaillierter um die technologischen Grundlagen gehen.

Mobile Datenübertragungstechniken


3 Mobile Datenübertragungstechniken Das erste Mobilfunknetz in Deutschland war das 1958 eingeführte und inzwischen eingestell-te A-Netz. Es wurde in den 70er Jahren durch das B-Netz abgelöst, dem in den 80er Jahren das C-Netz folgte. Auch dieses, Ende 2000 eingestellte analoge Netz der Deutschen Telekom zählt noch zur ersten Generation des Mobilfunks. Die zweite Generation sind die derzeitigen, auf dem GSM-Standard basierenden, digitalen D-und E-Netze, die auch nach Einführung des UMTS-Standards zunächst bis 2009 in Betrieb bleiben. T-Mobile und Vodafone haben allerdings schon jetzt angekündigt, dass sie eine Ver-längerung ihrer derzeitigen GSM-Lizenzen anstreben. Eine Entscheidung hierüber ist noch nicht gefallen. UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) wird auch als die dritte Generation des Mobilfunks (3G) bezeichnet. Die UMTS-Lizenzen haben in Deutschland eine Laufzeit von vorläufig 20 Jahren. Die entsprechenden Standards werden in den nächsten Unterkapiteln näher beschrieben, so dass auch die Abkürzungen klar werden.

3.1 Mobile Datenübertragung Eine wesentliche Rolle bei der Erbringung von mobilen Datendiensten spielt die Leistungsfä-higkeit der Mobilfunknetze. Erst mit den entsprechenden Übertragungsverfahren und Syste-men werden Datentransferraten erreicht, welche es erlauben, fortgeschrittene Location Based Services zu realisieren. Als Vergleich für mobile Datenübertragung wird aus Anwendersicht definitiv die Festnetzübertragung herangezogen. Diese ermöglicht heute schon die notwendi-gen Übertragungsraten in einem guten Preis-Leistungsverhältnis, allerdings bei einem Ver-zicht auf Mobilität. Mit 2,5G Datendiensten (GPRS) werden bereits die Datenraten langsamer Festnetzverbindungen erreicht, dies jedoch zu einem erheblich höheren Preis. Erst ab Einsatz von 3G-Technologien (UMTS) werden annähernd vergleichbare Übertragungsgeschwindig-keiten realisiert. Negativ auf das Preis-Leistungs-Verhältnis wirkt sich in der Einführungspha-se jedoch der hohe Preis, im Vergleich zu Festsnetzverbindungen, aus. Dieser kann nur als eine Mobilitätsprämie akzeptiert werden und setzt eine entsprechend hohe Nutzeneinschät-zung der Mobilität durch den Anwender voraus. Neben der Übertragungsgeschwindigkeit ist ganz wesentlich das Vermittlungsverfahren relevant. Dabei wird zwischen Leitungs- und Pa-ketvermittlung unterschieden. (vgl. [9]) Leitungsvermittlung Von der Sprachkommunikation kommend, ist die traditionelle Form der Vermittlung die Lei-tungsvermittlung. Bei diesem Verfahren wird für die Dauer einer Verbindung eine sinnbild-lich „eigene Leitung“ zwischen Sender und Empfänger reserviert. Diese reservierte Leitung ist bei der analogen Festnetztelefonie tatsächlich vorhanden. Bei Mobilfunksystemen bilden reservierte Zeit- und Frequenzschlitze das Äquivalent zur Leitung. Der mit der Reservierung garantierte Datendurchsatz ist für Anwendungen, welche einen relativ konstanten Datenstrom erzeugen, hervorragend geeignet. Bei einer Vielzahl von Datendiensten unterliegt der Daten-strom jedoch deutlichen Schwankungen. Als Resultat wird ein wesentlicher Teil der Netzka-pazität nicht genutzt. Abgerechnet wird jedoch, unabhängig vom Datenverkehr, nach der Zeitdauer der Verbindung. Hinzu kommt ein relativ langsamer Verbindungsaufbau.



Paketvermittlung Für die häufige Übertragung von kleinen Datenmengen, wie dies bei Web- oder WAP-Seitenanfragen der Fall ist, oder gelegentlich mittleren Datenmengen, wie zum Beispiel Ant-worten von Servern, bietet sich ein anforderungs- und paketorientierter Dienst an. Bei paketvermittelten Diensten wird keine reservierte Ende-zu-Ende-„Leitung“ mehr zur Ver-fügung gestellt, sondern Daten in einzelne Pakete unterteilt und zusammen mit anderen Daten verschickt. Dies geschieht bei verbindungsorientierten Diensten (Connection Oriented Net-work Service) über eine zuvor aufgebaute virtuelle Verbindung zwischen Sender und Emp-fänger, im Gegensatz zu verbindungslosen Diensten (Connectionless Network Service). Durch die gemeinsame Nutzung von geteilten Ressourcen ist es aufwendiger eine bestimmte Dienstgüte zu garantieren. Paketvermittelte Dienste werden weiteren wichtigen Anforderun-gen mobiler Datendienste gerecht: Sie ermöglichen die Abrechnung nach Datenvolumen, an-statt nach Verbindungszeit, und erlauben so die oft geforderte „always-on“-Verbindung.

3.2 Technologien der 2. Generation (2G)

3.2.1 Global System for Mobile Communication - GSM GSM stellt heute das weltweit erfolgreichste Mobilfunksystem dar. Das System wurde von der Groupe Spéciale Mobile (daher das ursprüngliche Akronym GSM) mit dem Ziel entwi-ckelt europaweite Mobilität und Kompatibilität mit ISDN oder analogen Telefonnetzen zu ermöglichen. Heute wird GSM weltweit in über 135 Ländern eingesetzt und der Name wurde in Global System for Mobile Communication geändert. Länderabhängig werden zum Teil un-terschiedliche Frequenzen genutzt und unter den Bezeichnungen Digital Cellular System (DCS) und Personal Communications Service (PCS) geführt. GSM wird als System der zwei-ten Generation (2G) bezeichnet. Zur ersten Generation (1G) zählten die analogen Mobilfunk-netze, wie das C-Netz in Deutschland. Ein deutlicher Vorteil von GSM ist die weltweite Einsetzbarkeit unter derselben Telefon-nummer. Hierbei ist die Nutzung von Netzen in- und ausländischer Betreiber möglich. Diese Fähigkeit, die einen Wechsel der Netze ohne Unterbrechung der Verbindung ermöglicht, wird als nationales bzw. internationales Roaming bezeichnet. Durch Roaming-Abkommen zwi-schen den Netzbetreibern ist in Deutschland eine hohe Abdeckung der relevanten Fläche durch GSM erreicht. (vgl. [9]) Bei der Konzeption von GSM wurde ein Schwerpunkt auf Sprachtelefonie gelegt. Datenüber-tragung ist in einer leistungsmäßig eingeschränkten Form möglich: Auf der untersten Ebene der GSM-Systemarchitektur werden Trägerdienste angeboten, welche eine synchrone oder asynchrone Datenübertragung zulassen. Damit wird eine Datenübertragung mit konstanter Verzögerung und konstantem Durchsatz ermöglicht. Es können Datenraten von bis zu 9,6 KBit/s angeboten werden. Das von GSM genutzte Verfahren teilt die einzelnen Funkfrequenzen in Zeitabschnitte ein und ermöglicht dadurch, dass bis zu acht Gespräche auf einer Frequenz gleichzeitig geführt werden können. Diese Frequenzteilung und der gleichzeitige Zugang von mehreren Teilneh-mern geben diesem Verfahren auch den Namen Circuit Switched Data (CSD). Die volle Übertragungsrate eines GSM-Kanals beträgt theoretisch 22,8 KBit/s, also beachtlich mehr als die 9,6 KBit/s. Ein großer Teil muss aber für die Fehlervermeidung aufgewendet werden. Bei einfachen Telefonaten müssen von den 22,8 KBit/s ungefähr 9,8 KBit/s für die Sicherheit verwendet. Bei der Übertragung von Daten muss der Sicherungsanteil sogar noch auf 13,2 KBit/s vergrößert werden. Dadurch entsteht die relativ niedrige Datenübertragungs-rate von GSM. Aufgrund der zu geringen Datenübertragungsrate ist GSM für mobiles Surfen zu langsam und zu teuer und für den „always on“-Betrieb nicht geeignet.



3.2.2 High Speed Circuit Switched Data - HSCSD Der normale verbindungsorientierte Datendienst CSD in GSM-Netzen wurde um einen leis-tungsfähigeren Modus High Speed Circuit Switched Data (HSCSD) erweitert. Er wird von E-Plus seit November 1999 und von Vodafone seit Oktober 2000 angeboten. HSCSD ist in der Lage höhere Datenraten zu erzielen, indem man nicht wie bei CSD nur einen, sondern mehre-re Zeitschlitze nutzt. Diese Kanalbündelung kann asymmetrisch sein, d.h. es können unter-schiedlich viele Zeitschlitze für die Aufwärts- und die Abwärtsrichtung verwendet werden. In der Praxis ist die Anzahl der nutzbaren Zeitschlitze auf vier je Richtung beschränkt. Bei Ver-wendung von vier Kanälen á 14,4 KBit/s ist somit theoretisch eine Datenrate von bis zu 57,6 KBit/s erreichbar. In der Praxis leisten die von Netzbetreibern angebotenen HSCSD-Dienste Datenraten bis 38,4 KBit/s. Während sich die Datenübertragungsrate mit HSCSD gegenüber CSD deutlich verbessert hat, sind jedoch die Beschränkungen der Leitungsvermittlung wei-terhin vorhanden. Diese machen HSCSD eher für das Download von Dateien geeignet, wel-ches im Idealfall die gesamte verfügbare Bandbreite vorübergehend voll ausschöpft und damit die Reservierung mehrerer Kanäle rechtfertigt. Für Anwendungsfälle mit stark schwankender Last, wie Web- oder WAP-Seitenabrufe ist HSCSD aber ein sehr ineffizientes und damit teu-res Verfahren, weil der Nutzer alle simultan verwendeteten Kanäle auch bezahlen muss, um eine Übertragungsrate von 57,6KBit/s zu erreichen. HSCSD kann auf Netzseite relativ kos-tengünstig softwareseitig implementiert werden, benötigt aber neue Endgeräte. Das Verfahren ist nicht paketorientiert, so dass auch hier ein „always-on“-Betrieb unsinnig ist. Der Haupt-nachteil von HSCSD ist, dass alle Kanäle belegt bleiben, so lange das HSCSD-Handy "on-line" ist, auch dann, wenn der Nutzer am anderen Ende gerade keine Daten überträgt, zum Beispiel, weil er eine E-Mail oder eine Webseite liest. (vgl. [9])

3.3 Technologien der 2,5. Generation (2,5G)

3.3.1 General Packet Radio Service - GPRS Die GPRS-Technologie nutzt die Vorteile der paketorientierten Datenübertragung und der Kanalbündelung. Bei höchstem Datendurchsatz von 21,4 KBit/s pro Kanal ergibt sich bei Bündelung der acht GSM-Kanäle eine maximale Datenübertragungs-Kapazität von 171,2 KBit/s. Aber: Diese Übertragungsrate ist nur ein theoretisch erreichbarer Wert. Praktisch be-schränken sich die Netzbetreiber auf 53,6 KBit/s (52,8 KBit/s bei o2). GPRS liegt mit seinen Fähigkeiten zwischen den leitungsvermittelten GSM Datendiensten und UMTS. Daher wird für GPRS-aufgerüstete GSM Netze öfters die Bezeichnung 2,5G-Netze (Netze der 2½. Generation) verwendet. Mit der in GSM-Netzen üblichen Zeitmultiplex-Technik (Time Division Multiple Access - TDMA) können mehrere Teilnehmer auf einer einzigen Frequenz senden und empfangen. Die Daten werden in Paketen immer dann übertragen, wenn Netzkapazitäten frei sind. Damit wird das Netz nicht zusätzlich belastet, jedoch bedeutet dies auch, dass bei einem ausgelasteten Netz nur sehr wenige Datenpakete versendet werden können. Hier ist GPRS gegenüber HSCSD klar im Nachteil. Die paketorientierte Vermittlung hat aber auch Vorteile: GPRS ermöglichte erstmals die Tari-fierung nach übermitteltem Datenvolumen. Das heißt: Sie zahlen nach Menge und nicht, wie bisher, nach Zeit. Anwendungen wie WAP sind damit deutlich preiswerter, da hier nur weni-ge Daten übertragen werden. Die Nutzung von Internetradio oder gar Videostreams (siehe Abbildung 3) bereitet dagegen wenig Freude, da keine kontinuierliche Datenrate zur Verfü-gung steht. GPRS macht zudem ein bislang noch nicht da gewesenes Feature möglich: Die



Always-On-Funktionalität. Die lästige und zeitraubende Einwahlprozedur in das mobile Funknetz entfällt - die Verbindung ist immer "online". Damit sind auch aus dem Internet be-kannte Instant-Messaging-Dienste wie I seek you (ICQ) oder AOL Instant Messenger (AIM) auf mobilen Endgeräten möglich. Gab es anfangs nur ein Handy, das Motorola Timeport 260, welches für GPRS gerüstet war, bieten nun alle Handyhersteller GPRS-fähige Endgeräte an. (vgl. [10])

3.3.2 Enhanced Data Rates for GSM Evolution - EDGE In die 2,5G Gruppe fällt auch die oft zitierte EDGE-Technologie. Ähnlich wie GPRS, baut EDGE auf GSM auf, verwendet aber ein leistungsfähigeres Modulationsverfahren, bei dem pro GSM-Kanal eine Übertragungsrate von bis zu 48 KBit/s möglich ist. Außerdem ist es möglich bis zu 8 Kanäle gleichzeitig zu nutzen. Dadurch wird eine theoretische Übertra-gungsrate von 8* 48 KBit/s = 384 KBit/s möglich. Für die Einführung von EDGE müssen die wesentlichen Teile der Netzinfrastruktur ausge-wechselt werden. Ebenfalls sind neue Endgeräte erforderlich, die das neue Modulationsver-fahren unterstützen. Aufgrund der Leistungsmerkmale der Technologie gehen Experten davon aus, dass sich diese Technologie längerfristig durchsetzen kann und von Netzbetreibern in dünner besiedelten Regionen als preisgünstige Alternative zu UMTS genutzt werden wird. Auch könnte EDGE eine interessante Nische für Anbieter darstellen, die bei der Versteigung der UMTS Lizenzen leer ausgegangen sind. In Deutschland spielt EDGE derzeit jedoch keine praxisrelevante Rolle, aber auf dem amerikanischen Markt wird EDGE eine bedeutende Rolle spielen.

Abbildung 3: Anforderungen an die Datenraten durch verschiedene Datentypen


2G (GSM) 2,5G (GPRS) 3G (UMTS)

Text

Standbilder, Audio

Video

KBit/s 2.000

1.000

100

20 10 0

1999 2001 2003 2005



3.4 Technologien der 3. Generation (3G)

3.4.1 Universal Mobile Telecommunications System - UMTS Unter UMTS versteht man den Mobilfunk-Standard der dritten Generation (3G). Der haupt-sächliche Unterschied von UMTS zu seinen Vorgängern ist die deutlich höhere Datenübertra-gungsrate. UMTS ermöglicht Übertragungsraten von - theoretisch - bis zu 2 MBit/s. Das ist die 31-fache Geschwindigkeit von ISDN-Geräten im Festnetz. Schneller Internet-Zugang, mobile multimediale Video- und Daten-Anwendungen, mobile Bildtelefonie, Börsengeschäfte oder Online-Reisebuchung jederzeit und überall - all das soll der Mobilfunkstandard der drit-ten Generation ermöglichen. (siehe Abbildung 3) Die ersten UMTS-Netze boten mit 384 KBit/s immerhin schon die Performance von DSL-Light-Anschlüssen. Mit der Einführung der High-Speed-Downlink-Packet-Access (HSDPA) Technologie wird es künftig möglich sein, so schnell wie mit DSL Daten zu übertragen und im Internet oder in den mobilen Portalen zu surfen. Zunächst sollen Geschwindigkeiten von rund 1 MBit/s erreicht werden, mittelfristig soll die Übertragungsrate auf 2 MBit/s gesteigert werden. Später wird HSDPA unter optimalen Bedingungen bis zu 10 MBit/s in einer Zelle ermögli-chen. Dieses wird durch eine Reihe von Maßnahmen erreicht, wie etwa besseren Mo-dulationsverfahren und einer adaptiven Fehlerkorrektur. Letzteres bedeutet, dass sich Sender und Empfänger dauernd über die Qualität des Übertragungskanals verständigen. Ist dieser gut oder sehr gut, verwendet der Sender entsprechend weniger Korrekturbits, so dass mehr Platz für echte Nutzdaten bleibt. In der zweiten Phase soll durch aktive Strahlformung die Effizienz weiter gesteigert werden, so dass faktisch bis zu 20 MBit/s pro Zelle möglich werden. Zu einem späteren Zeitpunkt wird abermals die Modulation verbessert, so dass Datenübertra-gungsraten von bis zu 50 MBit/s in einer Zelle möglich sein werden. Vodafone führte HSDPA erstmals auf der CeBIT 2005 der Öffentlichkeit vor. Deutschlands zweitgrößter Mo-bilfunk-Netzbetreiber rechnet mit der Markteinführung des neuen Datenturbos schon Anfang 2006, zumal hierfür keine neuen Netze errichtet werden müssen, sondern lediglich die beste-hende Infrastruktur angepasst werden muss. Der Aufbau der 3G-Netze schreitet in Deutsch-land kontinuierlich voran. Den in den Lizenzbedingungen vorgegebenen Wert einer 25-prozentigen Netzabdeckung zum Jahresende 2003 haben alle vier Netzbetreiber geschafft. Im Februar 2004 startete Vodafone als erstes Unternehmen mit dem kommerziellen Betrieb. T-Mobile und o2 folgten im April des gleichen Jahres, während es bei E-Plus erst im Juni 2004 mit der neuen Mobilfunktechnik losging. Nachdem zunächst die größten Städte Deutschlands an die Mobilfunk-Zukunft angeschlossen wurden, versorgen die Netzbetreiber inzwischen auch Kleinstädte und Verbindungsstraßen. In den Ballungsgebieten bauen die Netzbetreiber nun das Netz auch in der Fläche aus. (vgl. [10])

3.4.2 Wideband Code Division Multiple Access - WCDMA UMTS basiert auf dem so genannten WCDMA-Verfahren, das sich stark vom bisher einge-setzten Zeitmultiplex-Verfahren (TDMA) unterscheidet. Bei WCDMA werden alle Daten in-nerhalb einer Funkzelle auf derselben Frequenz und zum gleichen Zeitpunkt übertragen. Aus-einander gehalten werden die Daten durch Codes, welche durch Sender und Empfänger aus-gehandelt wurden. Ähnlich wie bei GPRS teilen sich die Teilnehmer dynamisch, das heißt automatisch angepasst, die insgesamt zur Verfügung stehende Bandbreite der Funkzelle. Da-mit lässt sich die Übertragungsgeschwindigkeit erhöhen und die Netzressourcen können op-timal genutzt werden. Weiterer Pluspunkt des Verfahrens: Der Teilnehmer ist immer online, Informationen sind jederzeit verfügbar und müssen nicht erst abgerufen werden. Nachteil des Verfahrens: Die maximale Übertragungsrate sinkt mit dem Abstand des Handys zum Funk-



mast und mit der Geschwindigkeit, mit welcher das Handy (zum Beispiel im Auto oder Zug) bewegt wird. WCDMA weist Ähnlichkeiten zur Technologie EDGE auf. Abbildung 4 zeigt noch mal die Entwicklung der gängigsten Datenübertragungstechniken im Laufe der Zeit. Auffällig ist, dass sich eine paketorientierte Datenübertragung durchzusetzen scheint.

Abbildung 4: Entwicklung der Datenübertragungstechniken


3.4.3 Der entscheidende Unterschied zwischen der GSM- und der UMTS-Technologie Dieser liegt in der Bandbreite der genutzten Frequenzen. In den D-und E-Netzen beträgt die Bandbreite etwa 200 kHz. Bei UMTS hingegen sind es 5 MHz - das ist der 25fache Wert. Nur diese großen Frequenzspektren ermöglichen die schnellen Datenübertragungsraten bei UMTS. Zudem zeichnen sich UMTS-Netze durch eine neuartige Zellenstruktur aus. Die kleinste Zelle ist die Picozelle mit einem Durchmesser von unter hundert Metern. Mit Picozellen werden so genannte „Hotspots“, Bürogebäude, Hotels, Flughäfen, Messen u.ä, versorgt. Die Mikrozelle mit einer Ausdehnung von bis zu mehreren Kilometern versorgt ganze Stadtbereiche. Für Vororte gibt es die Makrozelle mit einer Reichweite von über 20 Kilometern. Hyper- und Umbrella-Zellen, die im globalen Konzept von UMTS auch als Weltzellen bezeichnet wer-den, haben eine Ausdehnung von bis zu mehreren hundert Kilometern. (siehe Abbildung 5)

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

UMTS/ bis zu 2 MBit/s

EDGE 48,8-384 KBit/s

GPRS bis 171,2 KBit/s

HSCSD 14,4-57,6 KBit/s

GSM 9,6-14,4 KBit/s

paketorientiert

verbindungs-orientiert

2. Generation

2.5. Generation

3. Generation



Abbildung 5: UMTS-Zellhierarchie

Quelle: eigene Darstellung

3.5 Weitere drahtlose Datenübertragungstechniken

3.5.1 Bluetooth Bluetooth verbindet Handys z. B. mit Headsets, PDAs oder Freisprecheinrichtungen im Kraft-fahrzeug, Notebooks mit DSL-Modems oder Tastaturen, Mäuse oder Digitalkameras mit dem PC. Mit der neuen Spezifikation 2.0+ Enhanced Data Rate (EDR) ist es möglich, die Übertragungsrate einer Bluetooth-Verbindung zu verdreifachen. Bislang erreichte der, haupt-sächlich zur Kommunikation zwischen Handys und anderen Geräten, benutzte Standard eine Übertragungsrate von 1 MBit/s, künftig werden es dann 3 MBit/s sein. Mit EDR können dann 240 KByte/s zwischen zwei Geräten übertragen werden (bisher 80 KByte/s). (vgl. [10]) Weiterhin gehen EDR-Geräte noch sparsamer mit Energie um, weil deren schnelle Transcei-ver zwei- bis dreimal so schnell mit der Übertragung der gleichen Datenmenge fertig sind wie ihre Vorläufer. Also können sie eher den Schongang einschalten. Die Reichweite ist mit bis zu max. 100m nur für kurze bis mittlere Distanzen geeignet. Die-sem Nachteil stehen die Vorteile der geringen Kosten, des hohen Verbreitungsgrades und ei-nes fast einheitlichen Standards gegenüber. (vgl. [15])

3.5.2 Digital Enhanced Cordless Telecommunication - DECT DECT ermöglicht mobile Telefonie und Internetzugang oder den Betrieb mobiler Eingabege-räte. So können mit entsprechenden auf DECT basierenden Endgeräten zwei serielle Schnitt-stellen drahtlos mit bis zu 552 KBit / s über eine Entfernung inhouse von bis zu 50 Metern, im Freien bis zu 300 Metern überbrückt werden. Das kann man zur PC-PC-Kopplung nutzen, oder zur Überbrückung der Strecke zwischen ISDN- oder Modem-Schnittstelle und PC. (vgl. [15])

Makro-Zelle (über 20 km)

Mikro-Zelle (bis wenige km)

Hyper-Zelle (bis mehrere

100 km)

Pico-Zelle (bis 100 m)



3.5.3 Wireless-Local Area Network - W-LAN Galt Surfen via W-LAN bis vor kurzem noch als Hobby für Technik-Freaks, so ist es inzwi-schen selbstverständlich geworden: Für viele Nutzer gehört das mobile Internet heute genauso zum Alltag wie E-Mail oder Handy. An zahlreichen Hotspots in Kneipen und Cafés, am Flughafen und am Bahnhof, in Universitäten und im Hotel kann man sich immer und überall mit seinem Laptop oder Organizer ins Internet einwählen. Und das hat viel Vorteile, denn W-LAN ist noch wesentlich schneller und preisgünstiger als UMTS. (vgl. [10])

3.5.4 W-LAN als Konkurrenz zu UMTS? Eine echte Konkurrenz für die UMTS-Betreiber ist die Turbo-Technik allerdings nicht, denn W-LAN ist ein reiner Kurzstrecken-Aktivist. Die Reichweite für mobile Surfer geht selten weiter als einen Kilometer. Der bis vor kurzem gebräuchlichere Standard 802.11b arbeitet im 2,4 GHz Band mit einer durchschnittlichen Verbindungsrate von 11 MBit/s. Inzwischen hat man die Datenübertragungsrate von 11 MBit/s ein wenig getuned – herausgekommen ist der ebenfalls auf 2,4 GHz sendende und inzwischen weit verbreitete W-LAN-Standard 802.11g. Interessant ist auch der bereits angekündigte 802.11n-Standard, mit dem bis zu 540 MBit/s übertragen werden können. Doch es wird nicht nur an der Schnelligkeit, sondern auch am Schutz der W-LANs gearbeitet. Mit dem 802.11i-Standard sollen die Funknetze sicherer wer-den. Außerhalb des Wirkungsfeldes von W-LAN-Hotspots muss man für die drahtlose Kommuni-kation nach wie vor auf GPRS oder UMTS zurückgreifen. Doch die Techniken wachsen zu-sammen: Laptop-Karten, die beide Übertragungstechniken vereinen, sind bereits auf dem Markt. So kann man kombinierte W-LAN/UMTS-Karten für Notebooks zum Beispiel bei Vodafone oder T-Mobile erstehen. Der Vorteil: Die Karte sucht sich immer die schnellste Verbindung und stellt automatisch von UMTS auf W-LAN um, sobald sich ein Hotspot in der Nähe befindet. Prima für die Geschwindigkeit und befriedigend bei der Kostenabrechnung. Mit Unlicensed Mobile Access (UMA) wurde auch schon ein eigener Standard geschaffen, der die drei Übertragungstechniken GSM, W-LAN und Bluetooth spricht. UMTS ist leider noch eine Fremdsprache im UMA-Verbund. (vgl. [10])



3.6 Drahtlose Datenübertragungstechniken im Vergleich In Tabelle 1 werden noch einmal die oben vorgestellten Verfahren zur drahtlosen Kommuni-kation bezüglich Übertragungsrate, Verbindungsart und maximaler Entfernung, sowie Fre-quenzbereich gezeigt.

Tabelle 1: Drahtlose Übertragungstechiken im Vergleich

Techniken Übertragungsrate Verbindung/Entfernung Frequenzbereich

Bluetooth mit EDR

max. 3 MBit/s Personal Area Network:

Broadcast oder Punkt-zu-Punkt bis zu 100 m

2,4 GHz

DECT 552 KBit/s Punkt-zu-Punkt

Fixed Part-Portable Part bis zu max. 300 m

in Europa 1900 MHz

W-LAN max. bis 540

MBit/s

Broadcast oder Punkt-zu-Punkt

bis zu max. 500 m

g-Standard: 2,4 GHz a-Standard: 5 GHz

GPRS max. bis 171,2

KBit/s

Punkt-zu-Punkt, Mehrpunkt ohne Entfernungseinschrän-

kung GSM-Bereich

UMTS max. bis 2 MBit/s Punkt-zu-Punkt, Mehrpunkt ohne Entfernungseinschrän-

kung 2 GHz


Bedeutung der Mobilfunkübertragungsstandards für LBS GSM als leitungsvermittelter Mobilfunkübertragungsstandard wird nach Zeit tarifiert und er-möglicht nur relativ niedrige Übertragungsraten. Damit ist es für einfache LBS-Anwendungen, bei denen der Nutzer nur kurze Informationen bezüglich seines Standortes be-nötigt (z.B. Fahrpläne oder Wetterinfos in SMS-Form) ausreichend. Für aufwendigere LBS mit höherem Bandbreitenbedarf (z.B. grafische Navigation) ist jedoch das paketvermittelte GPRS nötig. Hinzu kommt, dass der Nutzer beim Senden von Anforde-rungen oder Erhalten von aktualisierten Informationen bezüglich seines Standortes aus Kos-tengründen nicht ständig Verbindungen auf- und abbauen muss, da nicht nach Zeit sondern nach übertragenem Datenvolumen abgerechnet wird. Damit können auch Push-Dienste sinn-voll genutzt werden, wie z.B. im 5-Minutentakt aktualisierte Staukarten oder ortsabhängige Veranstaltungskalender. UMTS ermöglicht mit noch höheren Datenübertragungsraten und verbesserten Endgeräten qualitativ hochwertige, schnelle Location Based Services, hat aber auch Implikationen bezüg-lich eingesetzter Ortungsverfahren. Außerdem arbeitet UMTS mit noch geringeren Sendeleis-tungen, sodass es Probleme bei der Lokalisierung (z.B. nach dem Time Difference Of Arrival (TDOA)-Verfahren) geben kann. Bis zur vollständigen Einführung von UMTS spielt also GPRS eine wichtige Rolle für standortbasierte Dienste.

Lokalisierungssysteme


4 Lokalisierungssysteme In diesem Kapitel wird ein Überblick über bestehende Lokalisierungssysteme vermittelt. Die-se Systeme verfolgen verschiedene Ansätze und haben unterschiedliche Eigenschaften. Wie bereits erwähnt, bedarf es zur Ausführung einer ortsbezogenen Dienstleistung der Kennt-nis der genauen Position des Benutzers. Die einfachste Möglichkeit, diese Information dem System mitzuteilen, ist die manuelle Eingabe durch den Benutzer. Dieses Vorgehen mag für einige Dienste genügen, doch kann der Benutzer nicht auf den Dienst zugreifen, wenn er sei-nen Aufenthaltsort gar nicht, oder nur ungenau kennt. Eine bessere Möglichkeit ist also jene, bei der die Position des Benutzers automatisch ermittelt wird. Die gegenwärtige Position, d.h. den Ort, des Endgerätes bzw. des Nutzers herauszufinden, gestaltet sich schwieriger als man zunächst annehmen möchte, da alle Verfahren gravierende Nachteile in einzelnen Teilbereichen haben. So findet sich beispielsweise kein Verfahren das im Innen- und Außenbereich gleichzeitig ausreichend genau und zuverlässig funktioniert. Will man ein Endgerät also universell nutzen können, so muss man mehrere Methoden inte-grieren. Wir folgen hier der Unterscheidung in Lokalisierungsverfahren für satellitenbasierte Ortung, netzwerkgestützte Ortung, sowie Verfahren für die Positionsbestimmung im Innenbereich. Des Weiteren gliedern sich die Lokalisierungsverfahren noch in Hybride Systeme, die Kom-binationen aus den vorher genannten Verfahren darstellen. Wir wollen aus jedem Bereich zwei bis drei näher betrachten. Netzwerkgestützte Verfahren gibt es dabei für den Innen- und Außenbereich, während die Satellitennavigation im Allgemeinen nur außerhalb geschlossener Gebäude funktioniert.

Abbildung 6: Gliederung der Lokalisierungsverfahren


Im Folgenden werden die heute bestehenden Positionierungssysteme einzeln vorgestellt. Sie unterscheiden sich in der Genauigkeit der Standortbestimmung, der Geschwindigkeit und Zu-verlässigkeit der Ortung und in den anfallenden Kosten für Netzbetreiber und Endnutzer, so-wie in der Verfügbarkeit in verschiedenen geographischen Gegebenheiten. Hier sollen die einzelnen Verfahren hinsichtlich ihrer Funktionsweise, Einsatzgebiete und der wesentlichen Vor- und Nachteile charakterisiert werden. Abschließend werden sie tabellarisch und grafisch miteinander verglichen.

WLAN&GPS

GPS

GLONASS

GALILEO

Positions-bestimmung

Satelliten-navigation

Innerhalb von Gebäuden

Netzwerk-gestützt

Hybride Sys-teme

Cell-ID

AOA

TDOA

TOA

E-OTD bzw. OTDOA

Active Badge Active Bat

Cricket

RADAR

Smart Floor

A-GPS

D-GPS

WAAS

EGNOS



4.1 Netzwerkgestützte bzw. endgerätebasierte Positionsbestimmungstech-nologien

Für die Telefongesellschaften ist es möglich, den Aufenthaltsort eines Mobiltelefons festzu-stellen, da diese eine Verbindung zu den Sendestationen aufbauen müssen. Es gibt verschie-dene Mobilfunknetze. Die wichtigsten sind das GSM, das in Europa eingesetzt wird, das auf GSM basierende System GPRS und UMTS, welches eine deutlich erhöhte Datenübertra-gungsrate aufweist. Mit Unterstützung dieser Mobilfunknetz-Übertragungstechniken können verschiedene Lokalisierungstechniken realisiert werden, die in diesem Kapitel beschrieben werden. Als netzwerkgestützte Lösungen sind insbesondere Cell of Origin (COO), Angle of Arrival (AOA), Time Difference of Arrival (TDOA) und Time of Arrival (TOA) zu nennen. Die Posi-tionsbestimmung geschieht hier im Wesentlichen durch die Netzwerkinfrastruktur. Zu den endgerätebasierten Methoden zählt vor allem Enhanced Observed Time Difference (E-OTD) bzw. das Observed Time Difference of Arrival (OTDOA) für UMTS. Bei diesen Me-thoden wird die Positionsbestimmung durch das Endgerät selbst durchgeführt.

4.1.1 Cell-ID-Verfahren bzw. Cell of Origin - COO Dieses Verfahren basiert auf der Identifikation der Funkzellennummer (Cell-ID), in der das Endgerät des Mobilfunkteilnehmers gerade angemeldet ist. Dabei wird der entsprechenden Cell-ID eine Geokoordinate (Zellmittelpunkt) zugeordnet, über die dann Aussagen zur aktu-ellen Position des Endgeräts getroffen werden können. (vgl. [2]) Die Geokoordinaten der Funkzellen werden dann durch die LBS-Anbieter genutzt, um dem Nutzer personenbezogene Dienste anzubieten. Da es für dieses Lokalisierungsverfahren wesentlich ist, in welcher Zelle sich das mobile Endgerät befindet, kommt der Verbindungsübergabe zwischen den Zellen, also dem Hand-over, eine wichtige Rolle zu. Wenn mit der aktuellen Basisstation keine ausreichende Kommunikation mehr möglich ist, versucht das mobile Endgerät ein Handover zu einer anderen Basisstation durchzuführen. Falls dies nicht möglich ist, kann es zu einem Verbindungsabbruch kommen. Darüber hinaus kann es sinnvoll sein, auch wenn die Verbindung noch stark genug ist, eine Basisstation mit höherer Signalstärke zu wählen. Bei sich schnell bewegenden Endgeräten kann so die Wahr-scheinlichkeit, dass es zu einem Verbindungsabbruch kommt, gesenkt werden.

Abbildung 7: Das Cell-ID bzw. Cell of Origin (COO)-Verfahren




Die Vorteile dieses Verfahrens liegen darin, dass keine Modifikation der Endgeräte erfolgen muss (netzwerkbasierte Lösung) und die Investitionskosten für Netzbetreiber gering gehalten werden, da die Cell-ID Bestimmung ohnehin für den Mobilfunkbetrieb durchgeführt werden muss. Weiterhin beträgt die Lokalisierungsgeschwindigkeit nur etwa 3 s. Aus der Funktionsweise des Verfahrens resultiert aber auch, dass die Lokalisierungsgenauig-keit von der Größe der Funkzelle abhängt und damit in ländlichen Gebieten bis zu 30 km, in Städten bis zu 100 m betragen kann. Das lässt sich damit erklären, dass in dichtbesiedelten Gebieten wesentlich mehr Funkzellen zur Verfügung stehen als im ländlichen Bereich. (vgl. [1]) Auch die Funkzellenanordnung spielt eine gewisse Rolle bei der Genauigkeit der Standortbe-stimmung. Hierbei sollte eine möglichst flächendeckende Versorgung gewährleistet sein. Dann sollten die einzelnen Funkzellen sich möglichst wenig überschneiden, damit die Berei-che, die von den einzelnen Basisstationen (BS) abgedeckt werden, möglichst eindeutig von-einander getrennt werden können. Weiterhin zu beachten ist noch, dass bei einer Verminde-rung der Anzahl der Basisstationen die Belastung des Netzes und der Vermittlungsstellen an-steigen würde. (vgl. [7]) Die Genauigkeit und die Netzkapazitäten sind für eine Vielzahl von Anwendungen wie z.B. Verkehrsnachrichten, Wetterinfos oder Fahrpläne jedoch völlig aus-reichend. Durch den neuen Mobilfunkstandard UMTS werden kleinere Zelltypen mit einem Radius von unter 100 Metern definiert, die in Ballungsgebieten die Genauigkeit des Verfahrens erheblich erhöhen. (vgl. [20]) Vorteile von COO:

• Verwendet das existierende Netzwerk (Investitionskosten für Netzbetreiber gering) • Keine Modifikation am Endgerät nötig • Direkter Sichtkontakt ist nicht erforderlich • Genauigkeit kann durch Anzahl der Funkzellen bestimmt werden • Lokalisierungsgeschwindigkeit nur ca. 3 Sekunden • Indoor-Einsatz möglich

Nachteile von COO:

• Positionsbestimmung oft zu ungenau (abhängig von Zellgröße) • Aktuelle Zelle muss nicht die nächste Zelle sein

4.1.2 Angle of Arrival - AOA Bei dieser Methode erfolgt die Standortbestimmung durch Kreuzpeilung in einem Antennen-feld. Die Richtung des vom Endgerät ankommenden Signals wird, wie in Abbildung 8 darge-stellt, von mindestens zwei auf den Basisstationen installierten Antennen, welche alle in die gleiche Himmelsrichtung zeigen, gemessen.



Abbildung 8: Das Angle of Arrival (AOA) - Verfahren


Da die Position der Antennen bekannt ist, kann auf diese Weise das Endgerät relativ dazu lo-kalisiert werden. Eine Modifikation des Endgeräts ist nicht notwendig. Allerdings wird die Ortungsgenauigkeit von der Entfernung zur BS sowie durch Reflexion von Funkwellen z.B. an Bergen oder Gebäuden beeinflusst. (vgl. [2]) Vorteile von AOA:

• Keine Modifikation am Endgerät nötig Nachteile von AOA:

• Teuere Basisstationen und Netzwerkmodifikationen nötig • Sichtkontakt nötig • Geringe Genauigkeit

4.1.3 Time Difference of Arrival - TDOA Der Laufzeitunterschied des Funksignals vom Endgerät zu mehreren BS wird bei diesem Ver-fahren zur Standortbestimmung genutzt. Die von mindestens drei BS gemessenen Laufzeiten werden an das Mobile Location Center weitergeleitet. Dort wird dann unter Berücksichtigung der Funksignalgeschwindigkeit sowie der Zeitdifferenzen der Standort der mobilen Einheit berechnet. Dazu kann mit Hilfe des Laufzeitunterschieds zwischen zwei Basisstationen eine Hyperbel um die Basisstation gelegt werden, bei der das Signal zuerst ankommt. Wird dies für drei Basisstationen jeweils paarweise durchgeführt, ergibt sich der Standort des mobilen Endgeräts, wie in Abbildung 9 dargestellt, aus dem Schnittpunkt der Hyperbeln.

Bez

ugsr

icht

ung

BS

BS

β

α



Abbildung 9: Das Time Difference of Arrival (TDOA) - Verfahren


Die Endgeräte können bei TDOA weiterbenutzt werden. Für eine präzise Ermittlung der Laufzeitunterschiede ist jedoch eine zeitliche Synchronisation der BS notwendig. Außerdem beträgt die Messdauer zur Positionsbestimmung etwa 10 s. Anders als bei Angle of Arrival (AOA) hängt die Lokalisierungsgenauigkeit nicht von der Entfernung zwischen Endgerät und BS ab. (vgl. [2]) Vorteile von TDOA:

• Keine Modifikation an Endgeräten nötig Nachteile von TDOA:

• Lokalisierungsgeschwindigkeit ca.10 s • Synchronisierung notwendig

4.1.4 Time of Arrival - TOA TOA nutzt im Gegensatz zu TDOA nicht die Laufzeitunterschiede sondern die Laufzeiten zur Ermittlung der Position. Wie bei TDOA ist eine zeitliche Synchronisation der BS erforderlich. Mit TOA kann der Standort schon mit einer Genauigkeit von 270 bis 380 m bei GSM und 19 bis 26 m bei UMTS lokalisiert werden. (vgl. [7]) Größere Netzwerkmodifikationen an den Basisstationen, vor allem die Installation so genann-ter Location Measurement Units (LMU), zur Messung der Signallaufzeiten zu den mobilen Endgeräten, führen dazu, dass diese Methode höhere Investitionskosten verursacht als TDOA. (vgl. [2]) Diese Mehrkosten werden höchstwahrscheinlich auf die Kunden umgewälzt. Vorteile von TOA:

• Relativ hohe Genauigkeit • Keine neuen Endgeräte nötig

Nachteile von TOA:

• Netzwerkmodifikation nötig • Kostengünstig nur bei homogener Netzwerkinfrastruktur

BS A

BS C BS B



4.1.5 Enhanced Observed Time Difference - E-OTD Bei diesem Verfahren, welches z.B. in Lösungen von Nokia eingesetzt wird, erfolgt die Er-mittlung der zeitlichen Differenz eintreffender Signale nicht wie bei TOA und TDOA durch die BS, sondern entsprechend Abbildung 10 durch das Endgerät. Dazu senden die Basisstati-onen so genannte „time-stamps“ an das Endgerät, welches anschließend daraus die Laufzeit-unterschiede der Signale mindestens dreier BS berechnet. Da hier die Zeitmessung von ent-scheidender Bedeutung ist, werden bei GSM und GPRS zusätzlich Stationen benötigt, deren exakte Position bekannt ist. Diese Location Measurement Units müssen so verteilt sein, dass jede Basisstation in Reichweite mindestens einer LMU liegt. (vgl. [17])

Abbildung 10: Das Enhanced Observed Time Difference (E-OTD) - Verfahren


Die ermittelten Zeitdifferenzen werden dann entweder an die LMU übertragen, oder durch eine spezielle Software im Endgerät verarbeitet, um den Standort zu bestimmen. Damit wird eine Ortungsgenauigkeit zwischen 50 m und 125 m erreicht. E-OTD ist damit genauer als das Cell-ID-Verfahren, allerdings auf Kosten erhöhten Nachrichtenverkehrs und massiver Erwei-terungen der Netzinfrastruktur. Weitere Nachteile von E-OTD sind die Notwendigkeit neuer Endgeräte und die gegenüber COO geringere Antwortgeschwindigkeit von etwa 5 s. Wie bei AOA kann es auch bei diesem Verfahren zu Problemen beim Signalempfang in städtischen Gebieten kommen. E-OTD kann also angewendet werden, wenn es um genaue und vor allem schnelle Positionsbestimmung wie bspw. bei „personal security“ oder die Verfolgung von Gü-tern geht. (vgl. [2]) E-OTD operiert nur in GSM- und GPRS-Netzen. Das Observed Time Dif-ference of Arrival (OTDOA) ist eine Variante der E-OTD Technik für UMTS. Vorteile von E-OTD:

• Gute Genauigkeit für netzwerkbasierte Verfahren von 50 bis 125 m

Nachteile von E-OTD: • zusätzliche Investitionen für Netzbetreiber (LMU-Stationen) • Endgerätemodifikation nötig • Geringere Antwortgeschwindigkeit, ca. 5 s • Probleme in städtischen Gebieten

BS

BS

BS



4.2 Satellitengestützte Lokalisierungssysteme Eine Kategorie von Lokalisierungssystemen benutzt Satelliten zur Positionsbestimmung. Ist die Position mehrerer Satelliten und der Abstand zu ihnen zu einem bestimmten Zeitpunkt bekannt, lässt sich die Position äußerst präzise bestimmen. Einer der weiteren Vorteile der satellitengestützten Lokalisierungssysteme ist die breite Verfügbarkeit. Zum einen ist ein ein-faches Empfängergerät heute preiswert zu erwerben und benötigt nur wenig Platz, daher ist es von jedermann fast überall einsetzbar. Zum anderen ist die Positionsbestimmung mit Hilfe von Satelliten nicht von Bedingungen, wie der Tageszeit oder der eigenen Position, abhängig. In diesem Abschnitt werden die Systeme GPS und dessen Weiterentwicklungen, GLONASS und das noch in der Entwicklung befindliche GALILEO, vorgestellt. (vgl. [17]) Da vorläufig das GPS-System noch die größte Rolle für Location Based Services und sonstige Navigations-und Positionsdienste spielt, wird es an dieser Stelle ausführlicher beschrieben.

4.2.1 Global Positioning System - GPS Das Global Positioning System ist das am häufigsten genutzte Positionierungs- und Naviga-tionssystem der Welt. Es wurde vom US-Verteidigungsministerium für das Militär in Auftrag gegeben, hat ungefähr zwölf Milliarden US-Dollar gekostet und kann seit 1988 weltweit ge-nutzt werden. Der offizielle Name ist NAVSTAR (Abkürzung für Navigation Satellite Timing and Ranging). Das System besteht aus drei Teilen: dem Weltallsegment (engl. space seg-ment), bestehend aus den stationären Satelliten, dem Kontrollsegment (engl. control segment), d.h. den Bodenstationen und dem Nutzersegment (engl. user segment). Die 24 Satelliten (21 aktive und 3 Ersatzsatelliten) bilden das Weltallsegment. Sie umkreisen die Erde zweimal am Tag in einer Höhe von ungefähr 20200 Kilometern, wobei sich jeweils vier Satelliten auf einer Orbitalbahn aufhalten.

Abbildung 11: GPS - Umlaufbahnen

Quelle: [21]

Durch diese Satellitenkonstellation wird erreicht, dass jeder GPS-Empfänger auf der Erdober-fläche die Signale von mindestens vier Satelliten gleichzeitig empfangen kann. Die Radiosig-nale können Wolken, Glas und Kunststoff durchdringen, aber keine soliden Hindernisse wie zum Beispiel Häuser oder Berge.



Das Kontrollsegment setzt sich aus fünf weltweiten Bodenstationen zusammen (siehe Abbil-dung 12), die die Flugbahn und Uhrzeit der Satelliten überwachen und gegebenenfalls Ab-weichungen korrigieren.

Abbildung 12: GPS – 5 Bodenstationen

Quelle: [21]

Das Nutzersegment umfasst alle Nutzer mit ihren verschiedenen GPS-Empfängerausführungen. Die GPS-Empfänger benutzen die von den Satelliten empfangenen Signale zur Berechnung der Position, der Geschwindigkeit und der exakten Zeit. Die größten Anwendungsbereiche sind die Navigation von Schiffen, Flugzeugen, Bodenfahr-zeugen und Personen mit Handgeräten. Die Position eines Satelliten setzt sich aus zwei In-formationen zusammen: den Almanach-Daten und den Ephemeriden-Daten. Die ersteren ge-ben die Positionen der empfangenen Satelliten an und werden im GPS-Empfänger gespei-chert, sodass dieser nun die Umlaufbahnen und die vermuteten Positionen der Satelliten kennt. Diese Daten werden periodisch aktualisiert, während sich die Satelliten fortbewegen. Die tatsächliche Flugbahn eines Satelliten kann sich leicht von der vermuteten unterscheiden. Daher überwachen die Bodenstationen Umlaufbahn, Höhe, Geschwindigkeit und Position der Satelliten. Dies sind die so genannten Ephemeriden-Daten. Bei Abweichungen werden die korrigierten Informationen zu dem Satelliten geschickt und so auch von den GPS-Empfängern entgegengenommen. Der Aufenthaltsort eines GPS-Empfängers wird durch Lateration mit einer Distanzberech-nung durch Laufzeitmessung von Radiowellen bestimmt. Da sich die Satelliten im Weltall befinden, kann die mögliche Position des Empfängers im Weltall ausgeschlossen werden. Daher kann die Lateration mit drei Satelliten durchgeführt werden. Hierfür muss der GPS-Empfänger seinen Abstand zu den Satelliten ermitteln. Die Entfernungsbestimmung erfolgt nach dem Einweg-Verfahren. Die Geschwindigkeit eines Radiosignals ist gleich der Lichtge-schwindigkeit und beträgt im luftleeren Raum ungefähr 300.000 km/s. Bei der Bestimmung der Signallaufzeit wird vorausgesetzt, dass die Uhr des Satelliten und die des Empfängers ex-akt synchron und mit hoher Geschwindigkeit laufen. So kann zum Beispiel ein Zeitfehler von 0,1 s schon zu einem Positionsfehler von 300 Metern führen. Die Satelliten werden daher mit Atomuhren bestückt, deren Einsatz in den Empfängern allerdings zu teuer wäre. Der sich er-gebende Uhrendrift in den GPS-Empfängern und die daraus resultierenden Entfernungsfehler werden mit Hilfe von Zeitkorrekturen vermieden. Diese Zeitkorrekturen werden aus der Sig-nallaufzeit bzw. der Distanzmessung zu einem vierten Satelliten bestimmt. Werden vom GPS-Empfänger gleichzeitig mindestens 3 GPS-Satelliten empfangen, kann der Empfänger aus der Laufzeit der Signale seine Position auf ca. 20 m bis 100 m genau ermit-teln.



Ein typischer GPS-Empfänger für die zivile Nutzung bietet heute eine Genauigkeit von bis zu wenigen Metern. Hierbei fällt jedoch die Anzahl der empfangen Satelliten und die Geometrie stark ins Gewicht, so dass im praktischen Gebrauch Genauigkeiten um 20 Meter erwartet werden können. Ausgefeiltere und teure GPS Empfängersysteme wie sie für die Landvermes-sung Verwendung finden, kosten mehrere tausend Euro und erreichen Genauigkeiten im Zen-timeter-Bereich. (vgl. [21]) Darüber hinaus lassen sich an bewegten Fahrzeugen die Geschwindigkeit, der Kurs und ande-re navigatorische Größen ermitteln. (vgl. [7]) Um GPS als Lokalisierungstechnologie für mo-bile Endgeräte einzusetzen, ist daher der Einbau eines entsprechenden Moduls in diese not-wendig. Neben der Verteuerung der Endgeräte werden der hohe Stromverbrauch und die Dauer der Positionsbestimmung (zwischen 40 s und mehreren Minuten) als Problemfelder angesehen. Hinzu kommt, dass Sichtkontakt zu der Mindestanzahl von Satelliten notwendig ist, was eine „Indoor“-Anwendung nur begrenzt zulässt. Besonders in Städten erweist sich dies mitunter als Problem, da Gebäude die Satellitenverbindungen unterbrechen können. (vgl. [1]) Beim Design von GPS wurde versucht die maximale Genauigkeit zu erreichen. Trotzdem kann es zu Fehlern kommen, die Abweichungen von fünfzig Meter verursachen können. Fehlerursachen bei der Positionsbestimmung mit GPS Folgende Faktoren können die Genauigkeit der Positionsbestimmung beeinträchtigen: Atmosphärische Störungen Die Signalgeschwindigkeit verringert sich während das Signal die Atmosphäre durchdringt und weicht daher von der Geschwindigkeit im All ab.

Abbildung 13: GPS - Atmoshärische Störungen


Ephemeriden-Fehler / Uhrendrift / Messfehler Ephemeriden-Fehler und Uhrendrift sind mögliche Fehlerquellen (s. weiter oben), die von den Bodenstationen überwacht werden. Außerdem können Messfehler aufgrund von Signalstö-rungen die Genauigkeit der Positionsbestimmung beeinträchtigen.

Troposphäre

Ionosphäre Gestörte Ausbrei-tung

Ungestörter Raum



Multipath-Fehler Die Signale können auf Gebäude oder Berge treffen und von deren Oberflächen reflektiert werden, sodass die Signallaufzeit länger ist und daher die Position falsch berechnet wird.

Abbildung 14: GPS - Multipath-Fehler


Beabsichtigte Verringerung der GPS-Genauigkeit Um potenziellen Gegnern der USA nicht die gleiche Positionsgenauigkeit zu gewähren, akti-vierte das Militär eine künstliche Abschwächung der Signalstärke, die so genannte Selective Availability (SA), wodurch sich die Positionsgenauigkeit der zivilen GPS-Geräte auf 50-200 Meter reduzierte. Nach Ende des kalten Krieges wurden solche Maßnahmen unnötig und da-her wurde SA am 2. Mai 2000 deaktiviert. (vgl. [17]) Abbildung 15 links (mit SA) zeigt, dass 95% der Messpunkte in einem Radius von ca. 44 m auftreten. Die Abbildung rechts (ohne SA) zeigt noch einen Radius von rund 4 m. (vgl. [22])

Abbildung 15: Genauigkeit von GPS mit/ohne SA

Vor Abschalten der SA am 1.5.2000 Nach Abschalten der SA am 2.5.2000

Quelle:[22]

Unreflektierte Signale

Reflektierte Signale



Insgesamt sieht die Fehlerbilanz des GPS-Systems etwa folgendermaßen aus, wobei die Wer-te keine festen Größen sind, sondern durchaus Schwankungen unterworfen sind. Die angege-benen Werte sind circa-Werte.

Tabelle 2: Fehlerbilanz des GPS-Systems

Fehlerursache Fehler

Störungen durch die Ionosphäre ± 5 Meter

Störungen durch die Troposphäre ± 0.5 Meter

Schwankungen der Satellitenumlaufbahnen ± 2.5 Meter

Uhrenfehler der Satelliten ± 2 Meter

Mehrwegeeffekt ± 1 Meter

Rechnungs- und Rundungsfehler ± 1 Meter Quelle: [21]

Kumuliert ergibt sich daraus ein Fehler bei der Positionsbestimmung mit GPS von ± 15 Metern. Mit aktivierter SA waren es hingegen noch etwa ± 100 Meter. (vgl. [21]) Vorteile von GPS:

• Genauigkeit von 1-5 Meter bei 95-99 Prozent • Keine Netzaufrüstung nötig • Unabhängig vom erdbasierten Netzwerk • Wird Massenprodukt und integriert in Mobiltelefone

Nachteile von GPS:

• Sehr schwaches Satellitensignal (-130 dBm) • Funktioniert heute noch nicht in Gebäuden • Noch teure Endgerätemodifikationen nötig • Hoher Energieverbrauch an Endgeräten • Dauer der Positionsbestimmung 40 s bis mehrere Minuten

4.2.2 Global Navigation Satellite System - GLONASS GLONASS ist ein weiteres satellitengestütztes Navigationssystem, das in der ehemaligen UdSSR während des kalten Krieges für das Militär entwickelt wurde und von den heutigen GUS-Staaten (Gemeinschaft Unabhängiger Staaten) weiter betrieben wird. Bisher gibt es kei-ne zivilen Anwendungen. Das System ist dem GPS sehr ähnlich. Es werden ebenfalls 21 akti-ve und drei Ersatzsatelliten verwendet, die in drei Ebenen auf Umlaufbahnen in einer Höhe von 19100 km die Erde umkreisen. Allerdings gibt es kleine Unterschiede zwischen den bei-den Systemen. Die Systeme benutzen unterschiedliche Referenzellipsoide. GPS operiert mit dem World Geodetic System 1984 (WGS 84), während GLONASS im Parametry Zemli 1990 (PZ-90) arbeitet (vgl. [17]). Bei GPS benutzen alle Satelliten die gleichen Trägerfrequenzen, wohingegen jeder Satellit bei GLONASS eine spezifische Frequenz benutzt. Bei den Satelli-



ten-Codes verhält es sich genau umgekehrt, d. h. GPS hat für jeden Satelliten einen spezifi-schen Code und bei GLONASS sind die Codes für jeden Satelliten gleich.

4.2.3 GALILEO Unter dem Namen GALILEO ist ein europäisches Satellitennavigationssystem geplant, das für zivile Anwendungen entwickelt wird und Unabhängigkeit vom US-amerikanischen GPS garantieren soll. Der erste Testsatellit startet Anfang 2006. Der Probebetrieb mit vier Satelli-ten ist für 2008 vorgesehen, 2010/11 soll das System mit allen 30 Satelliten verfügbar sein. Verschiedene Dienste mit unterschiedlicher Genauigkeit sind geplant. Der kostenlose offene Dienst soll eine Genauigkeit von 4 Metern bieten, der kostenpflichtige kommerzielle Dienst verspricht mehr als metergenau zu sein. Es bietet eine höhere Genauigkeit und Zuverlässigkeit und kann mit GPS zusammenarbeiten. Dabei werden 27 aktive und 3 Ersatzsatelliten benutzt werden, die in 24000 km Höhe ihre Umlaufbahn haben. Zwei GALILEO-Kontrollzentren (GCC) werden in Europa die Flugbahn der Satelliten überwachen. Zusätzlich wird es weltweit zwanzig GALILEO-Sensorstationen (GSS) geben, die ihre Messungen an die GCC weiterleiten. Die GCC nutzen die Daten der Sensorstationen, um die Integritätsinformationen zu berechnen und das Zeitsignal aller Sa-telliten mit dem der Bodenstationsuhren abzugleichen. GALILEO soll zuverlässiger sein als GPS und verfügt daher über die Fähigkeit, eine „Integritätsmeldung" versenden zu können, die den Nutzer unmittelbar über auftretende Fehler informiert. Außerdem wird GALILEO an-ders als GPS ohne Schwierigkeiten in Städten und in Gebieten nördlicher geographischer Breite empfangen werden können. Als weitere Funktion wird GALILEO einen globalen Such- und Rettungsdienst (SAR) bereitstellen, der auf dem Cospas-Sarsat-System beruht. Hierfür wird jeder Satellit mit einem Transponder ausgestattet, der die Notrufsignale der Nut-zergeräte an das Rettungskoordinierungszentrum weiterleitet, welches wiederum die Ret-tungsaktion auslöst. Gleichzeitig sendet das System ein Signal an den Nutzer mit der Informa-tion, dass Hilfe unterwegs ist [vgl. 37]. Vorteile von GALILEO:

• Selbe Vorteile wie GPS • Erhöhte Genauigkeit von bis zu 0,5 m • Höhere Zuverlässigkeit • In UMTS-Standards integriert, um LBS zu verbessern • Gibt dem Benutzer Feedback in Notfällen

Nachteile von GALILEO:

• Selbe wie GPS • Verfügbar erst ab 2008

4.2.4 Global Navigation Satellite System - GNSS Es ist vorgesehen, die drei Satellitensysteme zu einem einzelnen System zusammenzuschlie-ßen. Der Vorteil liegt darin, dass ein Satelliten-Empfänger umso genauere Ergebnisse liefert, je mehr verschiedene Satelliten-Signale gleichzeitig empfangen werden können (siehe oben unter GPS). Entsprechende Tests (International GLONASS Experiment IGEX-98) mittels Koppelung von GPS und GLONASS zeigten markant bessere Werte. Genauigkeit: 2 - 15 m (vgl. [19])



4.3 Indoor Lokalisierungssysteme Die bisher vorgestellten Lokalisierungssysteme funktionieren innerhalb von Gebäuden nur unzureichend mit Ausnahme der Assisted-GPS (A-GPS)-Technik, die im nachfolgenden Ka-pitel noch vorgestellt wird. Eine Indoor- Positionsbestimmung macht in den meisten Fällen eine Hardware-Infrastruktur, wie zum Beispiel ein Sensornetzwerk, notwendig, damit mobile Objekte geortet werden können. Da in dieser Projektarbeit der Fokus auf dem Automotiv-Bereich liegt, werden die Indoor-Lokalisierungssysteme hier nur kurz beschrieben.

4.3.1 Active Badge System Eines der ersten und bekanntesten Forschungsprojekte zur Lokalisierung. Jede Person trägt dabei offen sichtbar einen kleinen Infrarotsender (Badge), welcher in regelmäßigen Abstän-den einen Identifizierungscode aussendet. Dieser wird anschließend von dem im Gebäude in-stallierten Sensor-Netzwerk aufgenommen und von einem Location Server zu Ortungsinfor-mationen für andere Anwendungen aufbereitet.

Abbildung 16: Das Active Badge System


Technologie Infrarot Größenbereich nur Indoor Umfang eine Basis pro Zimmer, alle 10 Sekunden ein Badge pro Basis Lokalisierungstechnik zellulare Näherungsmessung aktive Komponente Infrastruktur Genauigkeit auf Zimmergröße beschränkt Erkennung von Objekten ja, jedes Badge hat eine Globally Unique Identifier (GUID) Einschränkungen Sonnenlicht kann den Empfang des Infrarotlichtes stören Vorteile:

• Geringer Batterieverbrauch der Endgeräte • Wahrscheinlichkeit von Kollisionen sehr gering

Active Badge

IR-Sensor

IR-Sensor IR-Sensor

IR-Sensor

Location Server

Sensor-Netzwerk



Nachteile: • Genauigkeit ist auf Zimmergröße beschränkt • Geringe Reichweite • Ortsinformationen liegen beim Server, aber nicht beim Benutzer vor • Sonnenlicht kann Empfang des Infrarotlichtes stören

4.3.2 Active Bat System Im Rahmen eines neueren Projektes entwickelte AT&T das Active Bat Lokalisierungssystem, das Positionen durch Lateration mit Distanzberechnung mittels Laufzeitmessung von Ultra-schallwellen berechnet. Dieses System arbeitet wesentlich präziser als das ältere Active Badge System und erreicht eine Genauigkeit von 9 cm bei einer Zuverlässigkeit von 95 Pro-zent. Technologie Ultraschall Größenbereich nur Indoor Umfang eine Basis für 10 Quadratmeter, 25 Berechnungen pro Zimmer pro Sekunde Lokalisierungstechnik Lateration mit Distanzberechnung durch Laufzeitmessung von Ultraschallwellen aktive Komponente Infrastruktur Genauigkeit 9 cm Zuverlässigkeit bei 95 Prozent Erkennung von Objekten ja, jeder Bat hat eine GUID Einschränkungen verhältnismäßig große Infrastruktur mit dem exakt zu positionierenden Sensornetz an der Decke

Abbildung 17: Das Active Bat System


Vorteile:

• Genauigkeit von bis zu 9 cm bei 95% Wahrscheinlichkeit

Bat

Location Server

US-Sensor

Sensor-Netzwerk



Nachteile:

• Verhältnismäßig große Infrastruktur nötig (alle 1,2m ein Sensor) • Geringe Erweiterbarkeit • Schlechte Handhabung • Insgesamt hohe Kosten

4.3.3 Cricket Das Cricket System verwendet eine Kombination aus Funk- und Ultraschall- Signalen, um den Abstand zu einem fest stationierten Sender zu ermitteln. Der mobile Empfänger misst da-bei die Verzögerung zwischen beiden Signalen, die durch die unterschiedlichen Signallaufzei-ten entstehen. Aus den gemessenen Laufzeitunterschieden wird aber keine physische Position berechnet, sondern lediglich der nächstgelegene Sender ermittelt. Dessen Bezeichner kann dann zur Lokalisierung verwendet werden. Ein Vorteil dieses Systems ist die lokale Berech-nung der Position im mobilen Empfänger. Technologie Infrastruktur sendet Funksignale zur Synchronisation und Ultraschall-Signale mit Rauminformationen über sog. „beacons“ Größenbereich nur Indoor Umfang ein „beacon“ pro 1,7 Quadratmeter Lokalisierungstechnik 1. Lateration mit Distanzberechnung durch Laufzeitmessung von Ultraschallwellen 2. Näherungsmessung aktive Komponente zu lokalisierendes Objekt Genauigkeit 120x120 cm Gebiete Zuverlässigkeit bei ca. 100 Prozent Erkennung von Objekten ja Einschränkungen keine zentrale Verwaltung Vorteile:

• Keine Signalkollisionen • Berechnungen finden am Endgerät statt • Keine Server-Infrastruktur nötig

Nachteile:

• Keine zentrale Administration möglich

4.3.4 RADAR Das von Microsoft Reasearch entwickelte RADAR ist ein Indoor-Lokalisierungssystem, das die IEEE 802.11 W-LAN Netzwerktechnologie zur Positionsbestimmung verwendet. RADAR ist vollständig als Software-Erweiterung realisiert und benötigt keine weitere Hard-ware-Infrastruktur. Die Basisstationen (auch Access Points genannt) müssen so im Gebäude angebracht werden, dass sich ihre Empfangsbereiche überlappen. Dies erhöht auch die W-LAN-Performanz und daher wird diese Konfiguration in der Regel schon gegeben sein. Die mobilen Objekte benutzen einen Laptop mit W-LAN-Zugang.



Technologie IEEE 802.11 Wireless-LAN-Netzwerktechnologie Größenbereich nur Indoor Umfang 3 Basisstationen pro Etage Lokalisierungstechnik 1. Implementierung: Analyse-des-Ortes 2. Implementierung: Triangulation aktive Komponente Infrastruktur Genauigkeit 3 bis 4.3 Meter Zuverlässigkeit bei 50 Prozent Erkennung von Objekten ja Einschränkungen Lokalisierung nur auf einer Gebäudeetage möglich; Umsetzung auf mehrere Etagen ist ein nicht-triviales Problem Vorteile:

• Keine weitere Hardware nötig • Basiert vollständig auf der IEEE 802.11 W-LAN-Netzwerktechnologie

Nachteile: • Funktioniert nicht bei mehreren Etagen

4.3.5 Smart Floor Das Projekt Smart Floor vom Georgia Institute of Technology verwendet Drucksensoren in Bodenplatten, um Personen anhand ihrer Schrittmuster zu identifizieren und zu verfolgen. An jeder Ecke einer Bodenplatte wird ein Drucksensor installiert, sodass jeweils vier Bodenplat-ten auf einem Drucksensor liegen. Die Sensoren messen nun die Kraft mit der ein Benutzer auftritt, wenn er über den mit den Bodenplatten bestückten Gang geht. Ein Algorithmus ver-sucht mithilfe eines Hidden-Markov-Modells eine Geh-Signatur anzulegen und mit bekannten Signaturen aus einer Datenbank zu vergleichen, um eine Identifizierung möglich zu machen. Bei einer Testgruppe von ca. zwanzig Personen konnte bei einer Testkonfiguration eine Er-kennungsrate von 90 % erreicht werden. Der Vorteil dieser Technik ist, dass Personen erkannt werden können, ohne dass sie irgendwelche technischen Vorrichtungen bei sich tragen müs-sen. Allerdings müssen alle Räume mit den Bodenplatten bestückt werden, was hohe Kosten und schlechte Skalierbarkeit zur Folge hat. Technologie Näherungsmessung durch physischen Kontakt durch Drucksensoren in Bodenplatten Größenbereich nur Indoor Umfang ein vollständiges Sensornetzwerk pro Zimmer Lokalisierungstechnik Näherungsmessung durch physischen Kontakt aktive Komponente Infrastruktur Genauigkeit auf Größe der Bodenplatten (50 cm x 50 cm) Zuverlässigkeit bei 100 Prozent Erkennung von Objekten ja Einschränkungen bisher nur auf kleine Anzahl Personen beschränkt



4.4 Kombinierte / Hybride Systeme zur Positionsbestimmung

4.4.1 Assisted-GPS - A-GPS Bei Assisted-GPS werden zusätzlich zu den endgeräteseitigen GPS-Modulen stationäre GPS-Empfänger installiert. Diese sammeln durch periodischen Abgleich mit den GPS-Satelliten Informationen darüber, welche Satelliten für eine Lokalisierung in der Umgebung der statio-nären GPS-Receiver in Frage kommen. Soll nun der Standort eines mobilen Endgerätes be-stimmt werden, wird zunächst COO angewendet, um den nächstgelegenen stationären GPS-Empfänger zu finden. In einem zweiten Schritt erfolgt die GPS-Lokalisierung im Endgerät unter Benutzung der Satelliten, die der stationäre GPS-Receiver vorschlägt. Damit ergibt sich im Vergleich zu GPS eine wesentliche Zeiteinsparung. Die Lokalisierungsgenauigkeit liegt nach dem Abschalten von Selective Availibility zwischen 1 und 10 m. Daher eignet sich A-GPS z.B. für das Auffinden gestohlener Fahrzeuge oder zur Notfalllokalisierung. (vgl. [2])

Abbildung 18: Das Assisted-GPS (A-GPS) - Verfahren


Assisted-GPS operiert in GSM-, GPRS- und UMTS-Netzen. Da GPS den Nachteil hat, dass innerhalb von Gebäuden oder in dicht bebauten Gebieten fast kein Empfang der Satellitensig-nale möglich ist, kann das Mobilfunknetz hilfreiche Informationen zur Verbesserung der Qua-lität der Positionsangaben beisteuern, indem beispielsweise die Frequenzen und Positionen derzeit sichtbarer Satelliten zur Verfügung gestellt werden. Das System verringert auch die Reaktionszeit der GPS-Empfänger, die normalerweise bis zu drei Minuten brauchen, um erste Ergebnisse nach dem Einschalten zu liefern. Die Suchzeit, die die 24 Satelliten für die Lokalisierung des Nutzers bei der normalen GPS-Ortung benöti-gen, fällt beim A-GPS-Modell weg, da bekannt ist, in welcher Funkzelle sich der Empfänger aufhält. Mit A-GPS ist auch eine Indoor-Positionsbestimmung möglich. (vgl. [17]) Infineon entwickelt im Projekt „Hammerhead“ einen Chip, in dem ein komplettes GPS-System integriert ist. Die Signalempfindlichkeit ist bis zu 1000-mal höher als bei schon exis-tierenden Empfängern. Damit wird die Verwendung der Endgeräte auch in Gebäuden mög-lich, sowie zwischen hohen Gebäuden. Es wird mit dem Chip von Infineon eine Ortungs-Genauigkeit von bis zu 2 Metern ermöglicht.

Empfang von drei Satelliten

Assistence Nachricht



Vorteile von A-GPS: • Sehr hohe Präzision • Geringere Signalstärke nötig • Teilweise Indoor-Einsatz möglich • Nur geringe Modifikationen am Endgerät • Integrierte Chipsets sind verfügbar • Schnellere Start-und Verfügbarkeitszeiten als GPS

Nachteile von A-GPS: • Hoher Energieverbrauch an Endgeräten

4.4.2 Differential GPS - D-GPS Werden noch höhere Genauigkeiten (bis auf 1 m) z.B. zur Bootsmanövrierung in Häfen benö-tigt, kommt Differential-GPS zum Einsatz, welches Laufzeitfehler korrigiert, die z.B. beim Durchtritt des GPS-Signals durch die Atmosphäre entstehen. Ein weiterer Grund für die Ent-wicklung von D-GPS war die oben angesprochene Selective Availability. Zur Realisierung von D-GPS werden Referenzstationen errichtet, deren exakte Positionen (nicht mit GPS) er-mittelt werden. Nach der Berechnung der Position durch ein GPS-Modul, das in jeder dieser Referenzstationen integriert ist, erfolgt ein Vergleich des exakten (bekannten) mit dem be-rechneten Standort. Aus diesem Vergleich lässt sich ein Korrekturfaktor für jeden Satelliten ermitteln. Diese Informationen werden an die D-GPS-Empfänger häufig mittels Funk gesen-det und von diesen zur Korrektur der empfangenen GPS-Satellitensignale verwendet. Damit wird eine wesentlich präzisere Positionsbestimmung ermöglicht. (vgl. [2]) Vorteile von D-GPS:

• Erhöht die Genauigkeit von GPS auf bis zu 1 m

Nachteile von D-GPS: • Benötigt zusätzliche Basisstationen • Benötigt die Verbindung zum mobilen Endgerät • Engerätemodifikation nötig • Hoher Batterieverbrauch

4.4.3 Wide Area Augmentation System - WAAS

WAAS ist ebenfalls ein Differential GPS-System und wurde mit dem Ziel entwickelt, die Si-cherheit im Flugverkehr zu erhöhen. Der Einsatz ist allerdings derzeit noch auf die USA und Randbereiche von Kanada und Mexiko beschränkt. Es besteht aus 25 Bodenstationen in den USA und Teilen von Mexiko und Kanada, sowie speziellen zusätzlichen geostationären WAAS-Satelliten (geostationär, d.h. sind quasi immer an der gleichen Stelle am Himmel). Betreiber ist die US Luftfahrtbehörde. Die Bodenstationen liefern praktisch ein Referenzsig-nal zu den GPS Sat-Signalen, um daraus ein Korrektursignal berechnen zu können. Das Kor-rektursignal wird dann von einer Masterstation an die WAAS-Satelliten übermittelt, und von diesen dann ausgestrahlt. Wird ein WAAS Signal außerhalb dem Bedeckungsbereich der Bo-denstationen empfangen (z.B. in Teilen von Europa), erhöht sich die Genauigkeit der Positi-onsbestimmung nicht oder wird gar verschlechtert, da für diesen Bereich dann keine zutref-



fenden Informationen über die Laufzeitverzögerung der Sat-Signale in der Ionospäre vorlie-gen. Dies ist die größte Fehlerquelle für Positionsfehler. Mit WAAS fähigen GPS-Empfängern lässt sich damit eine Genauigkeit in der Positionsbestimmung von ca. 3-5 Metern erreichen und in der Höhenangabe von 3-7 Metern (vgl. [23]). Ein zusätzliches Gerät wie bei D-GPS ist dazu nicht erforderlich. Dies funktioniert allerdings generell nur im „Normal“-Mode, nicht aber im „Battery Save“-Mode der Geräte, und es muss eine ständige Verbindung zu dem WAAS-Satelliten bestehen. Zudem steigt die erforderliche Prozessorleistung im GPS-Gerät erheblich an, was einen erhöhten Stromverbrauch zur Folge hat.

4.4.4 European Geostationary Navigation Overlay Service - EGNOS

Mit EGNOS in Europa und MSAS im asiatischen Raum (Japan) wird in naher Zukunft auch dort ein, mit WAAS vergleichbares, D-GPS-System in die Tat umgesetzt. EGNOS und MSAS sind zu WAAS kompatibel, d.h. diese Funktion kann später mit den WAAS-fähigen Empfängern in Europa/Asien genutzt werden. EGNOS besteht aus einem Netz von Bodenstationen und mehreren Satelliten. Die von den Bodenstationen empfangenen GPS-Signale werden von vier Kontrollzentren in Deutschland, Großbritannien, Italien und Spanien korrigiert. Anschließend werden die korrigierten Daten mit Hilfe der Satelliten über ganz Europa ausgestrahlt und können von Flugzeugen, Schiffen, Bahnen und Autos genutzt werden. Zurzeit befindet sich EGNOS noch im Testbetrieb. Ab Anfang 2006 soll EGNOS formell voll betriebsfähig und nutzbar sein und damit auch die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des euro-päischen GPS-Empfangs erhöhen. 2007 soll dann der so genannte EGNOS-„Safety-of Life Service“ verfügbar sein. [vgl. 43]

4.4.5 Bluetooth oder W-LAN & GPS Zur Ermöglichung von Inhouse-Positionsbestimmung bestehen Pläne, Basisstationen von W-LAN oder Bluetooth als A-GPS-Referenzstationen einzusetzen. Voraussetzung dafür ist, dass der genaue Standort der Basisstation bekannt ist. Der GPS-Empfänger kann dann auf diese «Location Server» zugreifen und so seinen Standort approximativ bestimmen. Auch Algo-rithmen, wie sie bei TOA verwendet werden, könnten auf die Signale der Basisstationen (falls mehrere erreichbar sind) angewendet werden. (vgl. [19]) Da diese Basisstationen sowohl die Positionierung ermöglichen als auch gleich den Zugang zum Kommunikationskanal für den eigentlichen Dienst bilden, wird ihnen eine große Zukunft vorausgesagt.

4.4.6 GPS & Messinstrumente Für ein Fahrzeugnavigationssystem, wie es in den meisten Premium-Automarken schon stan-dardmäßig eingebaut ist, reicht das GPS alleine nicht aus. Es werden zusätzlich Kompass und Entfernungsmesser verwendet, um auch in städtischem Gebiet oder in Tunnels stets die ge-naue Position angeben zu können. Zudem nehmen diese Systeme einen Abgleich mit den ge-speicherten Kartendaten (Straßennetz) vor. Heutige «In-Car-Navigation»-Systeme sind in der Regel nicht mit dem Mobiltelefonnetz verbunden. Hingegen sind sie in der Lage, Verkehrsin-formationen via Radio Data System RDS zu empfangen.



4.5 Zusammenfassender Vergleich aller Lokalisierungsverfahren

Tabelle 3: Vergleich der Lokalisierungsverfahren

Verfahren Genauigkeit Zuver-

lässigkeit Geschwindig-

keit

Aufwand für Netzwerk / Infrastruktur

Endgeräte-modifikation

„Indoor“-Einsatz

Netzwerkgestützte Cell-ID 100 m – 30 km hoch 3 s gering nein ja AOA 100 – 200 m mittel k.A. mittel nein ja TDOA bis auf 70 m hoch 10 s mittel nein ja TOA 60 – 150 m hoch k.A. hoch nein ja E-OTD 50 – 125 m mittel 5 s hoch ja ja

Satellitennavigation GPS 5 – 50 m hoch 40 s – xMin gering ja nein GLONASS 5 – 50 m hoch 40 s – xMin gering ja nein GALILEO < 1 m hoch 40 s – xMin hoch ja begrenzt

Innerhalb von Gebäuden Active Badge Raumgröße 100% 10 s mittel ja ja Active Bat 9 cm 95% 1 s hoch ja ja Cricket 120 cm 100% k.A. gering ja ja RADAR 3 bis 4 m 50% k.A. gering ja ja Smart Floor 50 cm 100% k.A. hoch nein ja

Hybride Systeme A-GPS 1 – 10 m hoch < 40 s mittel ja begrenzt D-GPS bis auf 1 m mittel mehrere Min hoch ja begrenzt WAAS 3-5 m mittel mehrere Min hoch nein begrenzt EGNOS 3-5 m hoch mehrere Min hoch nein begrenzt WLAN+GPS 3-5 m hoch k.A. mittel ja ja


Wie aus Tabelle 3 ersichtlich wird, weisen die verschiedenen Lokalisierungsmethoden zum Teil beträchtliche Unterschiede hinsichtlich Genauigkeit und Zuverlässigkeit, Geschwindig-keit, Notwendigkeit der Modifikation der Endgeräte aber auch der Netzinfrastruktur sowie der Gebäudetauglichkeit auf. Auch kann kein Verfahren pauschal als das Beste identifiziert wer-den. Vielmehr hängt es unter anderem von den Anwendungen ab, welche Lokalisierungstech-nologie geeignet erscheint. Beispielsweise können die GPS-Technologien in Gebäuden nur sehr begrenzt eingesetzt wer-den, arbeiten jedoch sehr präzise. COO erfordert nur geringe netzwerkseitige Investitionen und keine Änderung an den Endgeräten. Es eine Vielzahl von Anwendungen, bei denen die Lokalisierungsgenauigkeit von COO völlig ausreicht. Dazu zählen z.B. Pannen- und Fahrplanservice sowie Routenoptimierung. Obwohl mit diesem Verfahren eine hohe Lokalisierungsgeschwindigkeit erreicht wird, würde es je-doch vor allem in ländlichen Gebieten aufgrund der Zellengröße und damit verbundenen Un-genauigkeiten nicht für Notruflokalisierung ausreichen. (vgl. [2]) Neben den Anwendungen spielen auch wirtschaftliche Kriterien (z.B. der Investitionsbedarf in Netzinfrastruktur und Endgeräte, Erwartungen bezüglich Return on Investment) und strate-gische Gesichtspunkte (z.B. Time to market, Wettbewerbsvorteile) eine entscheidende Rolle bei der Auswahl der geeigneten Lokalisierungstechnologie.



Die einzigen Verfahren mit einem globalen, weltweiten Abdeckungsbereich sind die satelli-tenunterstützten Systeme (GPS, GLONASS und GALILEO), welche eine Ortsbestimmung auf der ganzen Welt mit relativ hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit liefern. Die Schwäche der Systeme ist der schlechte Empfang bei eingeschränkter Sicht zum Himmel, wie in Groß-städten und auch die Unfähigkeit innerhalb von Gebäuden eine Position zu ermitteln. Das Cell-ID-Verfahren weist hier teilweise komplementäre Eigenschaften zu den Satelliten-Systemen auf. Gerade in Großstädten mit hoher Mobilfunkzelldichte hat es seine höchste Ge-nauigkeit und kann dort Empfangslücken der Satelliten-Systeme ausgleichen. Keines der beiden Verfahren ist allerdings für eine praktisch verwendbare Ortsbestimmung in Gebäuden (engl. indoor) geeignet, da die Signale der Satelliten zu schwach sind und Cell-ID dafür zu ungenau ist. Da keines der Verfahren universelle Eigenschaften aufweist, bietet es sich an verschiedene Systeme in Kombination miteinander zu verwenden, um deren positive Eigenschaften zu kombinieren und deren jeweilige Nachteile zu kompensieren. Beispielsweise könnte man wie erwähnt GPS mit einigen Indoor-Systemen wie W-LAN, Bluetooth oder Active Badge kombinieren, um neben einer Positionsermittlung außerhalb von Gebäuden auch Positionen innerhalb von Gebäuden zu bestimmen. Durch diese Vorgehens-weise wird es möglich, Dienste zu realisieren, die bis dahin technisch nicht umsetzbar waren. Für den simultanen Einsatz mehrerer Sensor-Systeme sind jedoch einige technische Rahmen-bedingungen zu schaffen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass auch den Netzbetreibern eine entscheidende Rolle bei der Implementierung und dem Betrieb zukommt. (vgl. [20]) In Mobilfunknetzen werden Cell-ID, TDOA-Verfahren und A-GPS als Lokalisierungsverfah-ren favorisiert. Keine einzelne Technologie ist überlegen in allen relevanten Kriterien: Genau-igkeit, Beantwortungszeit, Versorgungsbereich, Kapazität und Implementierungskosten. A-GPS ist zurzeit die Lokalisierungstechnologie, die größte Genauigkeit liefert, aber Perfor-manzprobleme in Gebäuden und Straßenschluchten aufweist. Aktuelle Herstellerentwicklun-gen versprechen deutliche Verbesserungen der Empfangsmöglichkeiten von A-GPS bei schwachen Empfangssignalen. In den USA und in Asien werden Lösungen mit TDOA-Verfahren und A-GPS bereits vermarktet oder implementiert. Sowohl E-OTD/OTDOA, als auch A-GPS erfordern Investitionen, wofür in Europa noch kein ausreichendes Geschäftsmo-dell gesehen wird. (vgl. [24]) Gut geeignet zum Bestimmen der genauen Position von mobilen Endgeräten sind die hybri-den Lokalisierungssysteme. D-GPS, WAAS und EGNOS bieten ausreichend Genauigkeit, um präzisen Navigationsansprüchen zu genügen. Nachteilig auf die Entwicklung solcher Systeme wirken sich aber die hohen Kosten für neue Basisstationen, sowie die lange Antwortzeit aus. Allerdings existieren schon zahlreiche ortsabhängige Dienste, die auf D-GPS basieren. Einen großen Schritt für die LBS-Entwicklung wird auch Kombination von UMTS und GALILEO bedeuten. Wenn beide Technologien vollends eingeführt sind, werden sich noch präzisere und schnellere Location Based Services ermöglichen lassen, als es sie heute schon gibt.

Endgeräte für Location Based Services


5 Endgeräte für Location Based Services

5.1 Allgemeine Klassifizierung von mobilen Endgeräten Die Entwicklung mobiler Endgeräte war in den letzten Jahren vielfältig. Konnte man sich vor kurzer Zeit nur zwischen Mobiltelefonen und einfachen Personal Digital Assistants (PDA) entscheiden, existiert mittlerweile eine breite Angebotspalette zum Teil hybrider Geräte, die an die Möglichkeiten fortschrittlicher Technologien anpasst sind. Durch die schnell fort-schreitende Entwicklung ist es schwierig, die Geräte anhand von Leistungsdaten zu klassifi-zieren. Im Folgenden wird daher eine Unterscheidung vorgenommen, die sich an die Abbil-dung 19 anlehnt und sich an dem Funktionsumfang der Geräte orientiert.

Abbildung 19: Klassifizierung von mobilen Endgeräten


5.1.1 WAP-fähige Mobiltelefone In einigen europäischen Ländern besitzen bereits über 75% der Bevölkerung ein Mobiltele-fon. Dabei sind die WAP-fähigen Handys die am Markt verbreitetste Geräteklasse. Als Dienst wird am häufigsten Sprachübertragung verwendet. Mit der Einführung von WAP und anderen Technologien wird jedoch auch Datenübertragung gebräuchlicher. Zur Bedienung der Geräte steht das numerische Eingabefeld zur Verfügung. Die Bildschirmgröße ist meistens auf 4 - 12 Textzeilen beschränkt. An Prozessor- und Speicherleistung wird oftmals zu Gunsten der Handhabbarkeit gespart. Trotz dieser Einschränkungen sind diese Endgeräte aufgrund ihrer Verbreitung das Ziel für zahlreiche kommerzielle Anwendungen. (vgl. [25]) Mobiltelefone überzeugen durch optimale Abmessungen und einem sehr geringen Gewicht. Nokia hat bereits Kombikarten für GSM / GPRS, (in Zukunft dann UMTS) und W-LAN auf dem Markt. Das Handover sollte ohne erneutes Einloggen möglich sein. Dazu ist allerdings eine entsprechende Software nötig. Sie sorgt für die notwendige schnelle Authentifizierung. Diese problemlose Übergabe ist zurzeit aber noch nicht im Alltagseinsatz möglich, vielmehr sind diese erstrebenswerten Optionen noch Vision für den zukünftigen Alltag.

Steigender Preise

Steigende Ver-kaufszahl

Bordcomputer

Tablet PCs und kundenspezifische Endgeräte

Handheld PCs

High-end Smart Phones

PDAs mit drahtlosen Netzzugang

PDAs

Low-end Smart Phones

WAP-fähige Mobiltelefone



Wenn dieses Endgerät marktreif ist, wird der Nutzer den unbestreitbaren Vorteilen aber auch Nachteile in Kauf nehmen müssen: Dabei dürfte das kleine Display mit einer geringen Farb-tiefe und einer relativ niedrigen Auflösung das schwerwiegendste sein. Es wird sich lediglich zur Anzeige wenig komplexer Informationen empfehlen. Weiterhin bietet dieses Handy nur sehr eingeschränkte Funktionalitäten und nur geringe Rechenleistung. Für anspruchsvolle ortsbasierte Anwendungen wird sich das Handy deshalb nicht als Endgerät der Wahl durch-setzen.

5.1.2 Low-end Smart Phones Low-end Smart Phones unterstützen sowohl Sprach- und Datenübertragung als auch lokale Applikationen, die unabhängig von der Netzanbindung ausgeführt werden können. Primär sind sie jedoch zur Sprachübertragung ausgelegt. Sie bieten eine einfache Bedienbarkeit, da keine aufwändige Konfiguration notwendig ist. Speicher- und Prozessorleistung sind verhält-nismäßig gering, so dass eine lange Batterielaufzeit gewährleistet werden kann. Häufig wer-den Anwendungen der Java 2 Platform Micro Edition (J2ME) unterstützt, die bereits von zahlreichen Anbietern auf deren Internetseiten angeboten werden. Allerdings sind im diesem Bereich vor allem Spiele bevorzugte Anwendungen. (vgl. [25])

Abbildung 20: Mobile Endgeräte

Quelle: [25]



5.1.3 Personal Digital Assistants (PDAs) PDAs sind universelle Handhelds, die so klein sind, dass sie in der Hand bedient werden kön-nen und gegenüber stationären PCs stark in ihrer Leistungsfähigkeit reduziert sind. Obwohl diese Geräte von den Herstellern bereits mit Anwendungen wie Termin- und Adressverwal-tung ausgestattet sind, können oftmals zusätzliche Programme installiert und Daten mit einem stationären Gerät synchronisiert werden. Die Eingabe erfolgt meistens tastatur- oder stiftba-siert. Da diese Geräte oft nur für kurze Zeit eingeschaltet werden, um bestimmte Daten abzu-fragen oder einzugeben, ist keine lange Hochlaufzeit vorgesehen, so dass die Geräte verzöge-rungsfrei bedient werden können. Viele Geräte besitzen eingebaute Modems für den drahtlo-sen Netzzugang oder Schnittstellen zu Geräten, die diesen Zugang bieten. Als Betriebssystem wird oftmals Windows CE und Palm OS eingesetzt. (vgl. [25]) Zwar gab es schon lange PDAs, doch eigentlich war deren Ende schon von vielen Markt-Beobachtern vorausgesagt worden. Laut Zahlen des Marktforschungsunternehmen IDC wur-den 2004 mit 9,2 Millionen PDAs bereits 13 Prozent weniger Geräte verkauft, als noch im Vorjahr. Seit aber immer mehr Geräte auf den Markt kommen, die eine Kombination aus PDA und Mobiltelefon sind, erholt sich der Markt schnell.

5.1.4 High-end Smartphones High-end Smartphones sind Geräte, die mehrere Funktionen in sich vereinen. Sie bieten Sprachübertragung und können oftmals internetbasierte Anwendungen ausführen. Dabei sie-deln sie sich in der Form zwischen den Mobiltelefonen und PDAs an. Häufig bietet ein Flip-top- Mechanismus die Möglichkeit, zwischen einem Bildschirm und einer 12-Tasten-Eingabeleiste zu wechseln. Die Batterieleistung ist relativ andauernd. Vielfach wird J2ME unterstützt. Verwendete Betriebssysteme sind u.a. Symbian OS, Palm OS, Pocket PC Phone Edition und Microsoft Smartphone 2002. Auch PDAs oder Pager mit integrierter Sprachüber-tragung fallen in diese Kategorie. Bei der Verwendung paketvermittelter Datenübertragung bieten sie zudem always-on Funktionalität. (vgl. [25]) Nach Untersuchungen des britischen Marktforschungsunternehmen Canalys wurden alleine im ersten Quartal 2005 weltweit 10,8 Millionen Smartphones verkauft und damit 82 Prozent mehr als noch im ersten Quartal des Jahres 2004.

5.1.5 Handheld PCs Handheld PCs ähneln in ihrer Erscheinung häufig Laptops in einem kleineren Format. Dabei ist eine Kombination zwischen Tastatur und grafischer Benutzeroberfläche (GUI)-basierter Eingabe möglich. Häufig besitzen sie einen Farbdisplay VGA (480×320) und haben Kapazi-tät, um lokale und Web-basierte Applikationen auszuführen. Gegenüber Laptops haben sie den Vorteil, dass keine Hochlaufzeit benötigt wird, die Größe reduziert ist und die Batterie-laufzeit häufig bis zu einem Tag reicht. Allerdings steigt die Konkurrenz von kleineren Lap-tops und leistungsfähigen PDAs. (vgl. [25])

5.1.6 Tablet PCs Tablet PCs sind universelle Geräte, die sich morphologisch zwischen einem tastaturbasierten PCs und einem stiftbasierten Touch Pad befinden. Als Betriebssystem dient vor allem Win-dows XP. Speicher und Batterielaufzeit entsprechen im Allgemeinen der Leistung von mobi-len Standardgeräten. (vgl. [25])



5.1.7 Notebooks Mobile Standardgeräte wie Laptops oder Notebooks werden häufig nicht mehr in die Klassifi-zierung mobiler Endgeräte aufgenommen. Da sie jedoch bei der Wahl eines Endgeräts in Be-tracht kommen, sind sie an dieser Stelle erwähnt. In der Regel sind diese Geräte für den universellen Einsatz geeignet, in der Leistungsfähigkeit mit stationären Computern vergleichbar und einfach in bestehende Infrastrukturen integrier-bar, da Anpassungen von PC-Anwendungen nicht erforderlich sind. (vgl. [25]) Schwachpunkte sind einerseits in den Abmessungen und im Gewicht zu sehen als auch in der begrenzten Einsatzdauer: Sowohl die hohe Leistungsfähigkeit des Prozessors als auch das große Display fordern ihren Tribut. Ein Akku schafft durchschnittlich bis zu 4 Stunden, da-nach ist der Laptop auf eine Steckdose angewiesen.

5.1.8 Bordcomputer Bordcomputer sind fest installierte hochspezialisierte Computer, welche in Fahr- und Flug-zeugen, Schiffen und Satelliten eingesetzt werden. Oft sind Mechanismen zur Positionsbe-stimmung und Navigation integriert (meistens über GPS). Bei Fahrzeugen ebenfalls denkbar ist eine zusätzliche Kopplung der Positionsbestimmung mit einem drahtlosen Netzwerk, vor-zugsweise mit einem Mobilfunknetz. So könnten Informationen zur aktuellen Verkehrslage die Wegplanung flexibel und effizient beeinflussen.

5.2 Relevante mobile Endgeräte für LBS Die im letzten Kapitel vorgestellten Endgeräteklassen können für einen sinnvollen Einsatz für Location Based Services entsprechend der untenstehenden Tabelle in vier Klassen aufgeteilt werden. Dabei sind Notebooks und PDAs nicht standardmäßig mit einem Kommunikations-modul (GSM/GPRS/GPS) ausgestattet. Daneben gibt es weitere mobile Endgeräte wie z.B. Navigationssysteme in Kraftfahrzeugen, die für LBS eingesetzt werden können. In diesem Kapitel soll es lediglich um die in Bezug auf die Nutzung von LBS relevanten Vor- und Nachteile gehen. Diesen Sachverhalt verdeutlicht die folgende Tabelle.

Tabelle 4: Relevante Endgerätetypen für LBS

Geräte Vorteile bzgl. LBS Nachteile bzgl. LBS

Notebook

• großes Farbdisplay ermöglicht gute Kartendarstellung z.B. bei Navigationsdienst

• schnellere und komplexere LBS durch höhere Rechenleis-tung möglich

• gute Eingabemöglichkeiten

• aufgrund der Größe kein „ständiger Begleiter“

• oft zusätzliches Kommunikations-modul zum Aufbauen einer Daten-verbindung und damit zur Nutzung von LBS nötig

Mobiltelefon (Handy)

• einfache LBS-Anwendungen wie ortsabhängige Fahrpläne, Wetter-, Stauinfos

• aufgrund der Größe „ständiger Begleiter“, proaktive Push-Dienste möglich (ab GPRS)

• Personalisierung des Nutzers über SIM-Karte möglich

• geringe Größe und Auflösung des Displays führt zu wenig aussagekräf-tigen Grafiken (z.B. Stadtplaninfos)

• umständliche Eingabe und Naviga-tion

• begrenzte Leistungsfähigkeit und Speicherplatz, keine komplexen LBS



Geräte Vorteile bzgl. LBS Nachteile bzgl. LBS

Personal Digital Assis-

tant (PDA)

• größeres, höher aufgelöstes und berührungssensitives Dis-play im Vergleich zu Handy ermöglicht bessere Darstellung grafischer LBS und einfachere Eingaben

• leistungsfähige LBS-Anwendungen bei gleichzeitig geringerer Gerätegröße als No-tebook

• oft zusätzliches Kommunika-tionsmodul nötig

• meist nur in Verbindung mit Desk-top-PC sinnvoll (Synchronisation von Daten)

• Anfrageeingaben im Textform schwieriger als bei Notebook, falls keine externe Tastatur angeschlossen werden kann

Smartphone

• kombiniert die Vorteile von PDA und Handy

• kein zusätzliches Kommunika-tionsmodul nötig

• Integration von Organizer-Funktionalität mit LBS (z.B Hotelreservierung, Adresssu-che)

• für einfache LBS-Anwendungen ist kompaktes Mobiltelefon ausreichend und preiswerter


5.3 Weitere wichtige Eigenschaften von mobilen Endgeräten Die Benutzerfreundlichkeit bestimmt zu einem großen Teil darüber, ob ein Dienst genutzt wird oder nicht. Die Benutzerschnittstelle ist verantwortlich für das Erscheinungsbild eines Dienstes. Dazu gehört eine durchdachte und funktionelle grafische Benutzeroberfläche, eine fehlerlos arbeitende Software, aber auch eine Hardware, die die Software nahtlos integriert und die adäquate Ein- und Ausgabemöglichkeiten bereitstellt. Dennoch ist es jeweils die Hardware, die dem Ausbau der Software Leistungsgrenzen setzt. Dass Dienstanbieter, Netz-betreiber und Endgeräte-Hersteller in der Regel unterschiedliche Firmen sind, erschwert das Vorhaben, zeigt aber auch, dass die einzelnen Unternehmen voneinander abhängig sind.

5.3.1 Gerätebeschaffenheit In Fahrzeuge eingebaute Geräte sollten gut zugänglich sein, aber den Fahrer auch nicht vom Steuer ablenken. Bei den portablen Endgeräten sind vor allem die Merkmale Größe und Ge-wicht wichtig. Gerade bei Mobiltelefonen ist aber zu beobachten, dass die Geräte nicht wegen technischen Grenzen nicht mehr kleiner werden, sondern, weil sie sonst kaum mehr zu bedie-nen wären. Das Aussehen der Geräte ist vor allem durch ihre Bedienelemente (z.B. PDA: Bildschirm) oder ihre Herkunft (z.B. Mobiltelefon: Telefonhörer) geprägt. Neue Entwicklun-gen sind Freisprechgarnituren und Hybridgeräte (z.B. Handspring Treo: PDA mit integriertem Mobiltelefon). Momentane Arbeitspunkte in der Hardware-Herstellung sind die Erhöhung der Akku-Lebensdauer sowie eine Verbesserung der Wärmeableitung («thermal design»). (vgl. [19])



5.3.2 Eingabeschnittstellen Die heutigen Eingabemöglichkeiten sind Tastaturen, stiftbasiertes Zeigen und Schreiben so-wie Sprachsteuerung. All diese Technologien sind von bedingter Qualität: Mobiltelefontasten sind oft sehr klein und von schlechter Qualität, die Eingabe von Text über die nur numerische Tastatur erfordert Geduld. Geräte mit Handschriftenerkennung erfordern das Schreiben in einem kleinen Feld und nach speziellen Buchstaben-Schreibregeln. Sprachsteuerbefehle müssen vorher programmiert wer-den. Lösungsansätze in der Zukunft sind Spracherkennung («It‘s a phone - talk to it!») oder der Einsatz von Sensoren.

5.3.3 Ausgabeschnittstellen Heutige portable mobile Endgeräte kommunizieren zum Benutzer in der Regel über die Bild-schirmanzeige (Text, Symbol, Bild) sowie über akustische und optische Zeichen. Eine nützli-che Entwicklung ist auch der Vibrationsmechanismus. Fahrzeug-Navigationssysteme sowie Telefondienste (z.B. Anrufbeantworter-Abfrage) verfügen zusätzlich noch über Sprachausga-be. Hauptkriterium von portablen Endgeräten ist der kleine Bildschirm. Mit seiner Größe und Auflösung ist er z.B. für Kartenanwendungen nur schlecht geeignet. Abhilfe verschaffen grö-ßere und farbige Bildschirme (PDA), sowie Sprachausgabe auch an portablen mobilen Endge-räten. Für Fahrzeugnavigationssysteme wäre denkbar, dass (wie heute schon in Kampfflug-zeugen) gewisse Informationen an die Windschutzscheibe projiziert werden.

5.3.4 Rechenleistung der mobilen Endgeräte Neben der Benutzerfreundlichkeit und der verfügbaren Bandbreite setzt auch die Prozessor-leistung des mobilen Endgerätes den Diensten Grenzen. Je nachdem, wie viel auf dem Gerät für einen bestimmten Dienst noch gerechnet werden muss, beeinflusst das die Ausführungs-geschwindigkeit. Auch hier ist die technische Entwicklung in vollem Gang. Das nächste anvi-sierte Ziel der Industrie dürfte die Darstellung von Video auf den Endgeräten sein. Alle Be-strebungen gehen momentan in diese Richtung: farbige Bildschirme, bessere Prozessoren, mehr Speicherplatz, neue Betriebssysteme, viele Mobilteile werden sogar mit Kamera ausge-rüstet. Flaschenhals in dieser Entwicklung ist die Bandbreite: erst wenn die Mobilfunknetze GPRS, EDGE oder UMTS unterstützen, wird der Transfer von Videodaten möglich sein. Das Speicherplatz-Problem ist vom technischen Standpunkt her weitgehend gelöst (kleine Ran-dom Access Memory (RAM)-Bausteine), doch noch immer verteuert der Preis für eine or-dentliche RAM-Ausstattung das Gerät verhältnismäßig stark.

5.4 Relevante Endgerätekomponenten für LBS Wie auch aus der Tabelle 3 in Kapitel 4.5 ersichtlich ist, müssen nicht alle mobilen Endgeräte zur Nutzung von Location Based Services modifiziert werden. Vor allem bei netzwerkge-stützter Positionsbestimmung kann auf herkömmliche Geräte zurückgegriffen werden (Han-dys, Smartphones). Soll jedoch eine Ortung mit Hilfe von satellitenbasierten Verfahren (GPS, GALILEO) stattfinden, dann ist es unumgänglich, entweder neue Endgeräte mit z.B. integ-rierten GPS-Modulen zu verwenden, oder herkömmliche Hardware entsprechend aufzurüsten mit zusätzlichen Kommunikationsmodulen. Auch gibt es GSM-Module zur Ortung im norma-len Mobilfunknetz, wenn nicht auf Handys zurückgegriffen werden soll. Ebenso wie für die Positionsbestimmung via Satellit, sind für die Indoor-Ortung neue bzw. modifizierte mobile Endgeräte zu beschaffen. Im Folgenden werden einige schon auf dem Markt existierende Endgerätekomponenten vorgestellt.



5.4.1 GPS-Empfänger Die GPS-Satellitenempfänger lassen sich mittlerweile so kompakt bauen, dass sie sogar in eine Armbanduhr integriert werden können. Die meisten der heute angebotenen Geräte für den Privatgebrauch haben etwa die Größe eines Mobiltelefons. Alle heute angebotenen Geräte haben mindestens 12 Kanäle, d.h. sie können die Daten von bis zu 12 Satelliten gleichzeitig verarbeiten und auswerten. Ältere Geräte mussten die Auswertung teilweise nacheinander durchführen, wodurch die wesentlich langsamer und ungenauer waren, sowie empfindlicher auf Störungen reagiert haben. Geräte für den professionellen Einsatz (Vermessung, Militär) sind typischerweise etwas größer und aus verschiedenen Gründen wesentlich genauer. Im Bereich GPS-gestützter Lokalisierung sind weiterhin die Hersteller von GPS-Geräten ver-treten. Diese sind, neben Stand-Alone Geräten (z.T. mit PC Schnittstelle) und Einbaugeräten für Fahrzeuge, als Zusatzmodule für PDAs erhältlich oder in Spezialhandys, wie in ein Gerät der Firma Benefon integriert. Durch die fortschreitende Miniaturisierung werden zukünftig GPS-Module vermehrt in ande-re Geräte eingebettet werden können. Die endgerätebasierende Lokalisierung durch GPS ist nicht nur wegen seiner Präzision interessant, sondern macht einen darauf basierenden Dienst unabhängig von der Lokalisierung durch den Funknetzbetreiber. Sie bietet somit die Mög-lichkeit dessen Machtposition gezielt zu umgehen.

5.4.2 Low Cost GSM-Ortung mit dem GSM-Celltrack Das GSM Celltrack ist ein miniaturisiertes, eigenständiges GSM-Gerät. Es besteht aus einer high performance GSM engine, einem wiederaufladbaren Li-Ionenakku, dem SIM-Kartenleser und der Antenne/Peilsender und ist in einem kleinen, unauffälligen Gehäuse in-tegriert. Mit der GSM netzwerkbasierten Ortung lässt sich die Position des GSM Celltrack innerhalb von Sekunden durch wenige Mausklicks von jedem beliebigen PC mit Internetan-schluss ermitteln.

Abbildung 21: GSM Celltrack

Quelle: [26]

Das GSM Celltrack lässt sich leicht in Päckchen und Gütern integrieren und verstecken. Das unauffällige Aussehen und die geringen Abmaße (keine externe Antenne, keine sichtbaren Schalter oder vom Anwender bedienbaren Teile, keine Anzeige: das Blinken der Status-(Light Emitting Diode)LED kann ferngesteuert unterdrückt werden) schützt es davor entdeckt, ge-stohlen oder manipuliert zu werden. Das GSM Celltrack kann an nahezu allen Objekten be-festigt oder montiert werden, die Sie orten wollen (Handy-Ortung). So kann es beispielsweise eben mal einem wertvollen Päckchen beigelegt werden, auf das Sie ein Auge werfen möchten oder aber Sie können es an die Wand eines Containers schrauben. Die lange eigenständige Betriebszeit und die einfache Auswertungssoftware ermöglichen eine sehr leichte und effi-



ziente Bedienung dieses kleinen aber leistungsstarken Begleiters Ihrer Waren, Ihrer Mitarbei-ter oder lieben Familienmitglieder. (vgl. [26])

5.4.3 Bluetooth-Komponenten Gerade für Indoor-Anwendungen sind Endgeräte mit integrierter Bluetooth-Technologie inte-ressant. Bluetooth-Module, welche neben der Steuerung und Verschlüsselung auch die kom-plette Sende- und Empfangstechnik beinhalten, haben inzwischen nur noch die Größe einer zwei Euro-Münze.

Abbildung 22: Ein Bluetooth-Modul

Quelle: [27]

In Serie produziert, kostet solch ein Modul heute etwa 15 Euro. In Zukunft wird der Preis wohl bis unter fünf Euro sinken, wenn sich Bluetooth - wie von Experten einhellig prognosti-ziert - schon in naher Zukunft als alltägliche und milliardenhaft verwendete Technik durch-setzt. Selbst Anwendungen, welche heute noch mit Infrarot-LED (z.B. Fernsehfernbedienung oder schnurlose Kopfhörer) arbeiten, werden in Zukunft wohl mit Bluetooth ausgerüstet wer-den. Vielfältige Einsatzmöglichkeiten, der geringe Preis und die hohe Integrierbarkeit der Module sind die schlagenden Argumente für einen kurzfristigen Markterfolg.

5.4.4 Kombinierte Endgerätekomponenten Beispiel: Triband-Kombi-Modul XT 55 Mit dem XT55 hat der Mobilfunk-Bereich von Siemens ein Triband-Modul entwickelt, des-sen Leiterplatte GSM/GPRS-Komponenten und GPS-Empfänger integriert. Das Modul ist vor allem für Tracking-Aufgaben in Anwendungen wie Flotten- Management, Fahrzeugortung, Navigation, Notruf oder Location Based Services geeignet. Vorkonfigurierte Funktionen und die kompakten Abmessungen erleichtern den Einbau des Moduls in neue Anwendungen. Um die Bestimmung der aktuellen Satellitenposition zu beschleunigen, verfügt das Modul über leistungsstarke Hardware, optimierte Ortungssoftware und erweiterten Speicherplatz. Durch die schnelle Positionsbestimmung eines Satelliten verkürzt sich die Zeit für den Verbindungs-aufbau und damit die Datenübertragung auf die Anwendung. Die schnellere Positionsbestim-mung zum Satelliten realisiert das XT55-Modul durch zwölf parallele Kanäle; die genauere Positionsbestimmung geschieht mittels temperaturstabilisierender Kristalloszillatoren (TCXO-Technologie, „Temperature Compensated Crystal Oscillators“). Die integrierte Soft-ware für das Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP/IP)-



Kommunikationsprotokoll („TCP/IP-Stack“) wandelt Datenströme zu Datenpakten um und ermöglicht den GPRS-Verkehr. Das XT55 sendet und empfängt auf den Frequenzen 900, 1.800 und 1.900 MHz und verschickt Datenpakete mit einer Geschwindigkeit von GPRS Class 10. Das Modul misst 53 x 34 x 5,1 Millimeter; der Energiesparmodus Trickle Power soll helfen, den Stromverbrauch gering zu halten.

Abbildung 23: Triband-Kombi-Modul XT 55

Quelle: [42]

5.4.5 Komponenten für den automobilen Einsatzbereich Auf der diesjährigen Cebit stellte Sony Ericsson eine neue Reihe von Quad-Band-GSM/GPRS-Funkgeräten der Klasse 10 vor: drei eigenständige Produkte für Machine to Ma-chine (M2M)-Kommunikation, Telemetrie und den automobilen Einsatzbereich. Das neue Produktportfolio der Firma bietet Entwicklern und Systemintegratoren eine Fülle an Funktio-nen und weiterentwickelten Leistungsmerkmalen. Bei den neuen Produkten handelt es sich unter anderem um das schlanke GS64, das in An-wendungen wie PDAs, Notebooks, Point of Sales(POS)-Terminals und anderen portablen o-der batteriebetriebenen Geräten zum Einsatz kommt. Ein weiteres Modul ist das abwärtskompatible GR64 als Hochleistungs-Upgrade für Anwen-dungen, die bereits mit der aktuellen Generation von GSM/GPRS-Geräten aus dem Hause Sony Ericsson arbeiten. Auf den automobilen Einsatz zugeschnitten ist das Modell GA64. Die gesamte Produktfamilie zeichnet sich durch ein kompaktes Design, Quad-Band GSM/GPRS Klasse 10, erweiterte E/A- und TCP/IP-Funktionalität (einschließlich USB für bessere Verbindungsfähigkeit), ei-nen leistungsstarken Prozessor und einen erweiterten Speicher für noch mehr Anwendungsbe-reiche aus. Alle Produkte sind in vollem Umfang typengeprüft. Integrationsmuster sind ab Mitte 2005 verfügbar.

5.5 Zusammenfassung zu den mobilen Endgeräten Ein wichtiger Trend bei der Entwicklung mobiler Endgeräte für LBS besteht darin, Geräte multifunktional auszulegen. Kommunikationstechnik wird immer mehr mit klassischer In-



formationstechnik vereint, wie dies am Beispiel des mobilen Standardcomputers zu sehen ist, der heute gleichzeitig mit W-LAN-/Bluetooth-, Infrarot- oder auch GPS-Schnittstellen ausge-rüstet sein kann. Dank der fortschreitenden Miniaturisierung gelingt es zunehmend, auch kleinformatige Endgeräte wie Mobiltelefone oder PDAs zu multifunktionalen Terminals zu erweitern, wobei sich beide Geräteklassen in ihrer Funktion verstärkt angleichen oder im Fal-le des Smart-Phone oder Communicator zu einer Geräteklasse vereinen und somit Konver-genz in neuen Geräten erreichen. Insgesamt bietet der Markt ein breites Spektrum mobiler Endgeräte an. Neben den Standard-Geräten stehen auch kundenspezifische Endgeräte, die für bestimmte Funktionsbereiche kon-zipiert werden, zur Verfügung. Abgesehen von diesen Funktionalitäten ist bei der Wahl eines Geräts vor allem die Größe, Kosten, Performance, Peripherie sowie die Möglichkeit zur Da-teneingabe und zum Aufbau drahtloser Verbindungen entscheidend. Auch wenn Anwendungen drahtloser Kommunikation Restriktionen hinsichtlich der Übertra-gungsnetze und Endgeräte unterliegen, entstehen aus der Mobilität Vorteile. Dazu zählen ins-besondere Ortsunabhängigkeit, Bequemlichkeit, Erreichbarkeit, Lokalisierbarkeit, Kon-textspezifität, Identifizierbarkeit in Unabhängigkeit von dem Endgerät (zunächst nur für Netzbetreiber möglich), Sicherheit durch den Einsatz von SIM- oder Smartcards, sofortige Verfügbarkeit ohne Hochlaufzeit oder Installation sowie günstigere Kosten durch die Spezia-lisierung eines Endgeräts auf einen bestimmten Anwendungsbereich. Zudem entstehen neue Möglichkeiten zur Personalisierung. Insbesondere neuere Technologien ermöglichen es, die genannten Vorteile zu nutzen und leis-tungsfähige Anwendungen zu entwickeln, die auf zahlreichen Endgeräten eingesetzt werden können. So können Dienste angeboten werden, die über das hinausgehen, was beim Einsatz stationärer Rechner möglich oder sinnvoll ist. Dem entgegen kommt, dass gerade in den letz-ten Jahren die Kosten für Endgeräte und drahtlose Kommunikation gesunken sind.

Anwendungen für Location Based Services


6 Anwendungen für Location Based Services

6.1 Systematik der Anwendungsfelder standortbasierter Dienste Location Based Services sind der Oberbegriff für eine ganze Reihe spezieller Dienste, die das übergeordnete Ziel haben, das Leben der Menschen in Zukunft sicherer, angenehmer, effekti-ver und effizienter zu gestalten. Eine Systematisierung ist insofern schwierig, da sich alle standortbasierten Dienste auf das gemeinsame Merkmal der Lokalisierung zurückführen lassen. Hinzu kommt, dass eine hohe Anzahl von Gliederungsmerkmalen existiert, von denen an dieser Stelle eine Auswahl zu-sammen mit einigen Beispielen aufgeführt werden soll. Demnach lassen sich LBS nach folgenden Kriterien systematisieren.

6.1.1 Unterscheidung nach inhaltlicher Ausrichtung:

• Positionsübermittelnde LBS (Tracking-bzw. Positioning-Services): In diese Kategorie fallen Dienstleistungen, die sehr direkt mit der Standortpositionie-rung zu tun haben und in der Lage sind, in Echtzeit Informationen über den entspre-chenden Standort zu liefern.

o Flottenmanagement („fleet management“), Güterverfolgung, Navigation, o Fußgänger-Navigationshilfen (z.B. als Unterstützung für blinde Menschen) o Paketverfolgung (Asset/Delivery Tracking) o Personenverfolgung (Kinder), „Find-a-friend“, o Lokalisierung von Personen („People positioning“), die an gemeinsamen Frei-

zeitaktivitäten interessiert sind („Bildung von Communities“). In diesen Bereichen sind grundsätzlich neue Anwendungsmöglichkeiten zu sehen.

• Informationsbezogene LBS (Localized Information Services): o Verkehr (Stau, Umleitungen, Fahrpläne für öffentliche Verkehrsmittel, Dyna-

mische Routenplanung) o Lokalitäten (Hotel, Restaurant, Veranstaltungen, Museum, Tankstelle), Gelbe

Seiten) • Sicherheitsbezogene LBS (Safety-Services):

o Notfall- und Notrufdienste, Krankenwagen, Notapotheke, ADAC Pannenhilfe, Wird ein Notruf von einem Mobilteil abgeschickt, werden gleichzeitig exakte Positionsdaten mit übermittelt. Das ermöglicht den Einsatzkräften schneller vor Ort zu sein und entsprechende Hilfe zu leisten. (vgl. [5] S.19)

o Fahrzeugüberwachung, Statusüberwachung von Kindern, Kranken, älteren Menschen, Lokalisierung von Lawinenopfern

o Diebstahlüberwachung von mobilen Gütern • Gebührenbezogene LBS (Billing-Services):

o z.B. Location-sensitive-billing, z.B. Homezone von O2 o automatisch beim Betreten der U-Bahn/Peep-Show wird Geld vom Konto ab-

gezogen (basiert oft auf Radio Frequency Identification (RFID)) o Maut

• Fun & Entertainment: o Location Based Gaming (Schnitzeljagd mit GPS-Koordinaten vom Zielobjekt) o Flirting/Dating, Buddy-Lists, lokale Wettbewerbe, Handy-Parties, Commu-

nity-Spiele



Abbildung 24: Übersicht – Klassifizierung von LBS nach Inhalt


6.1.2 Unterscheidung nach Push-oder Pullbasierten Diensten:

• Pull-Dienst: z.B. Pannendienst, Routenplanung, Navigationsdienste Bei einem standortbasierten Pull-Dienst ist es der Nutzer, der in Bezug auf seinen Standort aktiv Informationen anfordert. Die Position des Nutzers wird nur dann be-stimmt bzw. aktualisiert, wenn dies für den vom Nutzer gewünschten Dienst notwen-dig ist. Diese Dienste, denen direkt eine Aktion des Anwenders vorausgehen muss, werden auch „reaktive Dienste“ genannt. Dabei können sowohl der Aufenthaltsort des Nutzers, als auch die Positionsdaten eines mobilen Endgerätes an einem anderen Ort dazu verwendet werden, ortsspezifische Ergebnisse zu generieren. Typische LBS-Problemstellungen für Pull - Dienste: • Abfragen der eigenen Position • Suchen eines bestimmten Objektes in der Umgebung • Bestimmen einer Route vom aktuellen Standpunkt zu einem Objekt • Lokalisieren eines mobilen Endgerätes an einem anderen Ort • Abrufen von Informationen zur aktuellen Umgebung • Erfassen von Verteilungen, Dichten und Bewegungsmustern

• Push-Dienst: z.B. Location Based Advertising In diesem Fall wird der Service nicht unmittelbar vom Benutzer aktiv angefordert, sondern von einem Provider oder dem Endgerät gewissermaßen automatisch ausge-führt. Dabei werden die angebotenen Informationen immer nur dann an die für den jeweiligen Dienst angemeldeten Teilnehmer gesendet, wenn die Position des regist-rierten Endgerätes darauf schließen lässt, dass diese Informationen momentan von In-teresse für den Nutzer sein könnten. LBS, die nach dem Push-Prinzip arbeiten, sind schwieriger zu realisieren, da neben der ständigen Lokalisierung des Nutzers eine Personalisierung erforderlich ist, um zum richtigen Zeitpunkt, am richtigen Ort die richtigen Informationen nach dem Ein-treten vorher definierter Bedingungen bereitzustellen. Diese „proaktiven Dienste“ er-

Location Based Services

Positions-übermittelnde

Informations-bezogene

Sicherheits-bezogene

Gebühren-bezogene

Fun & Enter-tainment

Dating

Buddy-Lists Community-Spiele

Verkehrs-informationen Dynamische Routenplanung Points of Inte-rest

Location-sensitive-billing Maut

Flotten-management Personen-verfolgung Güterverfolgung Navigation

Notfalldienste ADAC- Pannen-hilfe Lokalisierung von Opfern Diebstahl-überwachung mobiler Gütern



fordern WAP/WML (für Push-Funktionalität) und Mobilfunkstandards ab GPRS, da die Endgeräte immer „online“ sein sollten, um diese Dienste vernünftig anbieten zu können. Datenschutzbedenken können bei der Nutzung von Push-Diensten nicht aus-geschlossen werden, z.B. falls es Dritten gelingt, die ständige Lokalisierung des Nut-zers z.B. für Kontrollzwecke oder lästige Werbung zu missbrauchen.

Typische LBS-Problemstellungen für Push - Dienste: • Benachrichtigung beim Betreten vorher definierter Zonen oder beim Annähern an

bestimmte Objekte • Informationen über interessante Objekte in der momentanen Umgebung • Hinweise auf Veranstaltungen und aktuelle Ereignisse in der Umgebung • Warnungen beim Verlassen bestimmter Zonen oder beim Abweichen von vorge-

gebenen Reiserouten • Werbung für Produkte, die in der näheren Umgebung angeboten werden • Meldungen über bekannte Personen in einem gewissen Umkreis (vgl. [18]) •

Abbildung 25: Klassifizierung von LBS nach Push/Pull-Diensten


6.1.3 Unterscheidung nach den beteiligten Instanzen

• Standortbasierte Dienste zwischen Unternehmen - B2B-Dienste Dienste in dieser Kategorie legen ihren Fokus auf die Verbesserung der Geschäftspro-duktivität oder Effizienz. Einen relativ schnellen Erfolg prognostiziert man denjenigen B2B-Anwendungen, die bei der Kaufentscheidung nicht in einen allzu komplexen Unternehmensablauf einge-bunden sind. Nach wie vor sind die kleinen Displays der Komplexität professioneller Anwendungen noch nicht gewachsen. Als geeignete Einsatzbereiche nennt das Markt-forschungsinstitut FORIT insbesondere die Branchen Transport/Logistik, Reisen und Bauwirtschaft mit den folgenden Schwerpunkten: (vgl. [1]

o Güterverfolgung o Flottenmanagement o Personaleinsatzplanung o Kundenmanagement (CRM) o Supply Chain Integration

Location Based Services

Pullbasierte (reaktive) Di-enste

Pushbasierte (proaktive) Dienste

Hinweise

Warnungen

Werbung

Pannendienst

Routenplannung

Navigation



• LBS-Anbieter erbringen Dienste für Endkonsumenten - B2C-Dienste In diese Kategorie fallen Dienste die dem privaten Kunden unterwegs Bequemlichkeit und Unterhaltung. (vgl. [6])

o Suchdienste o Medizinische Überwachung o Tracking von Kindern o Ortsspezifische Informationen o Einkauftipps

Folgende Übersicht veranschaulicht noch einmal die Untergliederung von ortsbasierten Diensten in B2B- und B2C-Bereiche:

Abbildung 26: Klassifizierung von LBS nach beteiligten Instanzen


6.1.4 Unterscheidung nach Position der beteiligten Instanzen Viele ortsbasierte Dienste können auch nach der Position des Auslösers bzw. des Zieles des LBS systematisiert werden. Es kann in LBS unterscheiden werden, bei denen die Positionen aller Teilnehmer schon ermittelt sind. Ebenso existiert eine Reihe von Diensten für die die Position einer Benutzerseite relativ egal ist. Bei einigen Diensten wird aber vorausgesetzt, dass der Standort einer Partei schon bekannt ist, zum Beispiel in Form von Datenbankeinträ-gen mit Adressangaben. Diese Sachverhalte veranschaulicht die, auf der folgenden Seite befindliche, Abbildung 27:

Flottenmanagement Warentracking Personaleinsatzplanung

Communities

Navigation

Gelbe Seiten

Diebstahl- verfolgung

Suchdienste Spiele Ortsspezifische Informationen (z.B. Touristeninformationsdienste) Tracking von Kindern, Haustieren... Medizinische Überwachung Werbung Unfallüberwachung Ortsspezifische News

Business-Bereich

Consumer-Bereich



Abbildung 27: Klassifizierung von LBS nach Position der beteiligten Instanzen


Die hier dargestellten Systematiken von LBS können aufgrund o.g. Gründe weder Vollstän-digkeit noch Überschneidungsfreiheit garantieren, geben aber einen Aufschluss über die Brei-te des Anwendungsspektrums standortbasierter Dienste. 6.2 Von Mobilfunknetz-Betreibern angebotene LBS In diesem Abschnitt wird eine kurze Übersicht über die von den Mobilfunkbetreibern (D1, D2, o2) angebotenen Location Based Services gegeben. Um diese Dienste nutzen zu können ist lediglich ein WAP-fähiges Mobiltelefon nötig. (vgl. [28])

6.2.1 D1 T-Mobile

Tabelle 5: LBS-Angebote von D1 T-Mobile

Hotelkatalog Sie bekommen Angaben zu Hotels innerhalb Ihres Aufenthaltsbe-reiches. Der Katalog beinhaltet 550.000 Unterkünfte.

Taxi Taxi nennt Ihnen in der Nähe Ihres Standortes befindliche Taxiun-ternehmen. Mit dem Nummernauszug kann das gewünschte Taxi-unternehmen gleich direkt angerufen werden.

WetterOnline.de Zeigt Ihnen die aktuelle Wetterprognose für das lokale Wetter mit einer 2-Tage-Prognose.

clever-tanken.de Hier können Sie direkt abrufen, welche Tankstellen Ihrem Standort am nächsten gelegen sind.

Forium Dieser Service gibt Ihnen völlig neutral ohne Berücksichtigung spe-zieller Kreditinstitute die nächsten Geldautomaten aus.

Quelle: [28]

Information über Angebote eines

Kaufhauses Flotten-

Management Personalplanung

Hotel-, Restaurant-, Tankstellensuche

Dynamischer Rou-tenplaner

Veranstaltungstipps

Friend Finder

Blind Dating

Rollenspiele

Child Watch

Diebstahltracking

Handyfinder

Notrufortung

Taxiruf

Fahrplanauskunft

ermittelt

ermittelt

vorgegeben

vorgegeben

irrelevant

irrelevant

Position des Zieles

Position des Auslösers



6.2.2 D2-Vodafone

Tabelle 6: LBS-Angebote von D2 Vodafone

PASSO Sie werden mit Staumeldungen rund um Ihren aktuellen Standort versorgt

Aral Tankstellen und Aral-Shops in ihrer Nähe werden angezeigt TOTAL Zeigt Ihnen 10 TOTAL-Tankstellen in Ihrer Nähe D2-ShopFinder Führt Sie bequem zum nächsten D2-Shop oder -Center Tourisline Sucht nach Hotels in Ihrer Nähe

Kompazz

Ein Shopping-Führer, der nach Schnäppchen in Ihrer Nähe sucht. Der Service funktioniert bereits in 16 Großstädten. Weitere werden folgen.

EDEKA Die Suche nach dem nächsten Supermarkt wird Ihnen von die-sem Service abgenommen.

Quelle: [28]

6.2.3 O2

Tabelle 7: LBS-Angebote von o2

LOOP Cityscout Liefert die lokalen Kino-Programme, Pizza-Services und Geld-automaten.

Varta Hotelfüh-rer

Gibt die Hotels aus, die Ihrem Standort am nächsten sind. Es gibt auch Wegbeschreibungen.

PTV-Staupilot Bringt Ihnen die aktuelle Verkehrslage in Ihrem Umkreis auf das Handy.

Forium Nie wieder ohne Bargeld unterwegs. Dieser Service gibt Ihnen völlig neutral ohne Berücksichtigung spezieller Kreditinstitute die nächsten Geldautomaten aus.

Routenplaner Den Weg zum Ziel aktuell anzeigen lassen. Branchenbuch Aktuelle Branchen-Informationen über die aktuelle Region.

Quelle: [28]

6.3 Ausgewählte Fallbeispiele Nachdem nun mehrere Vorschläge zur Gliederung von Location Based Services gemacht wurden sollen im Folgenden einige Anwendungen näher beschrieben werden.

6.3.1 Güterverfolgung Viele Güter, die heute mit der Bahn transportiert werden, werden mit Lastwagen angeliefert bzw. ausgeliefert. Daraus ergibt sich der Bedarf, eine genaue Synchronisation an den Um-schlagbahnhöfen vorzunehmen. Heute ist die Bahn noch nicht flächendeckend in der Lage, die an sich verfügbaren Informationen zu verknüpfen und dem Spediteur über ein geeignetes Interface zur Verfügung zu stellen. Entsprechend ergibt sich ein Bedarf, diese Information über andere Wege zur Verfügung zu stellen.



Die Ausrüstung der Wagen mit einem satellitengestützten Navigationssystem verbunden mit Meldungen über ein geeignetes Funknetz bietet eine Lösung, um die einzelnen Wagen zu lo-kalisieren – auch um verschwundene Güterwagen wieder zu finden, wie es bereits mit Erfolg bei hochwertigen Wagen angewandt wird. Derzeit werden solche Lösungen entweder nur zur Ortung einzelner hochwertiger Wagen oder zur Logistik vom Versender aus (z. B. Volkswa-gen Transport) in Eigenregie eingesetzt. (vgl. [29]) Hier könnte aus den verschiedenen Ansätzen ein Gesamtsystem entwickelt werden, das in der Lage ist, eine verkehrsträgerübergreifende Logistik zu ermöglichen. Gegebenenfalls kann eine Identifikation der Frachteinheiten per RFID (integrierte Funk-Chips) sowie deren Übertra-gung an eine Zentrale erfolgen.

6.3.2 Kundenmanagement (CRM) Unter Customer Relationship Management (CRM) versteht man das ganzheitliche Manage-ment der Beziehung eines Unternehmens zu seinen Kunden. Kommunikations-, Distributions- und Angebotspolitik werden nicht losgelöst voneinander zu betrachtet, sondern integriert an den Kundenbedürfnissen ausgerichtet. Die Anbindung von Service- und Außendienstmitar-beitern über mobile Endgeräte an unternehmensinterne Datenbanken ermöglicht die Aus-schöpfung hoher Effizienzsteigerungs- und Optimierungspotentiale. Überflüssige Prozesse sowie die Mehrfacherfassung von Daten und das damit verbundene Fehlerrisiko werden ein-gespart. Lager- und Auftragsbestände sind damit in Echtzeit verfügbar, Mitarbeiter vor Ort effizienter steuerbar und erbrachte Leistungen können dem Kunden schneller in Rechnung gestellt werden. Über eine Mobilfunkverbindung kann jeder Außendienstmitarbeiter stets auf aktuelle Infor-mationen zugreifen. Damit ergeben sich bisher unbekannte Freiheitsgrade und Optimie-rungsmöglichkeiten für Außendienstleistungen und ein umfassendes CRM. (vgl. [11]) Ein Szenario basiert auf dem Produkt genesisWorld der CAS Software AG (vgl. [12]) das für das unternehmensweite Kundenmanagement im Mittelstand konzipiert wurde. Der mangelnde Einsatz moderner Technologien gehört zu den Mankos in weiten Teilen des Außendienstes. Dort bleibt häufig das Notebook im Wagen liegen. Dieser Missstand ist vor allem auf „bedie-nungsunfreundliche“Systeme zurückzuführen. Für einen Datenzugriff in Firmendatenbank muss man indiskutabel lange Verbindungsaufbau- und Übertragungszeiten via Mobiltelefon in Kauf nehmen. Ein durchgängiger Echtzeit-Zugriff auf sämtliche CRM-Informationen als faktenbasierte Entscheidungshilfe am Point of Sales war so bisher nicht möglich. Doch ein jederzeit verfügbares und genutztes CRM-Systems lässt sich realisieren. Mit mobilen Endgeräten, die via UMTS mit der zentralen CRM-Datenbank kommunizieren, lassen sich erhebliche Effizienzsteigerungen realisieren und ad-hoc Planungen realisieren. Das mobile Informationsmanagementsystem liefert sämtliche Informationen zum Ablauf des Tages und ermöglicht den Zugriff auf Emails und Daten im Büro. Ein mobiler PDA stellt sämtliche Termine und Aktivitäten dar. Bei Bedarf kann man auf die Kundenhistorie oder Dokumente des Kunden (z.B. Wartungsvertrag, Besprechungsnotizen etc.) zurückgreifen und somit den Kunden besser bedienen. Weiterhin kann man mobil Termine mit Kollegen und Kunden vereinbaren und gleichzeitig notwendige Ressourcen buchen. Falls kurzfristig ein Termin ausfällt, kann man anhand einer Umkreissuche Kunden in der Nähe kontaktieren und einen lang geplanten Besuch abstatten. An diesem Beispiel zeigt sich, dass ein großes Potential in der Optimierung unternehmeri-scher Prozesse vorliegt. Hier gilt es in Zukunft für die Dienste-Anbieter mehrwertbringende Konzepte zu erstellen und auf den Markt zu bringen.



6.3.3 Restaurant-Szenario In dem folgenden Szenario der CAS-Beteiligungsgesellschaft YellowMap AG lässt sich der Anwender alle Gaststätten in seiner näheren Umgebung nach Entfernung sortiert auf seinem Handy, Smartphone oder PDA anzeigen. Sagen ihm Restaurant und Speisekarte zu, dann re-serviert er einen Tisch - einfach per Tastendruck. Schließlich kann er sich auch den Weg zu seinem Lokal anzeigen und sich per Sprachausgabe dorthin lotsen lassen. Auf dieser Basis sind weitere Anwendungen vorstellbar, zum Beispiel Events suchen, Kinokarten bestellen oder Freizeitaktivitäten mit Freunden planen. (vgl. [8]) Die Abbildungen 28 bis 30 zeigen solch ein Szenario von der Branchensuche (Abbildung 28), über die Restaurantauswahl (Abbildung 29), bis zur Routenanzeige vom aktuellen Standort aus.

Abbildung 28: Restaurant-Szenario 1+2

Quelle: [8]



Abbildung 29: Restaurant-Szenario 3+4

Quelle: [8]

Quelle: [8]

Abbildung 30: Restaurant-Szenario 5



6.3.4 Mobiles Fußball-Informationssystem Im Rahmen des Projektes MoMa (vgl [30]) wird ein mobiles Fußballinformationssystem ent-wickelt. Mit dem Endziel WM 2006 sollen kontextsensitive Informationen für Fußballfans bereitgestellt werden. Die Inhalte basieren auf dem Branchenbuch Yellowmap, das heißt dem Fußballbegeisterten werden Informationen rund um ein Fußballspiel zur Verfügung angebo-ten – von Ticketservices, Verkehrsmitteln, Reiseinformationen bis hin zu Verabredungsfunk-tionen. Um bis zum Jahre 2006 eine möglichst perfekt funktionierende, vielseitige Applikation zur Verfügung zu haben, wurde entschieden, eine derartige Anwendung in einem Pilotprojekt in Zusammenarbeit mit Bundesligaklubs zu testen. Für ein kontextsensitives Angebot für Fuß-ballfans kommen vielfältige potentielle Anwendungsfälle in Frage. Im Rahmen des MoMa-Projektes ging es primär darum ein Dienstangebot zu kreieren, das Fans einen umfangreichen Service rund um ein Fußballspiel ermöglicht. Durch ein umfassen-des mobiles Informationssystem (Arbeitstitel: mobiler „Fußball FanGuide“) das ganz spezi-fisch auf die Bedürfnisse aller Sportbegeisterten und Fußballenthusiasten zugeschnitten ist, sollen personalisierte Dienste wie Navigationshilfen (Karten- und Routingservices), Verabre-dungsfunktionen (Fantreffs) und ähnliche Dienste in Form eines umfassenden „Fan- bzw. TravelGuides“ angeboten werden.

6.3.5 DRK-MobilRuf Das Deutsche Rote Kreuz in Baden-Württemberg bietet ab sofort einen neuen Dienst an: Den "DRK-Mobilruf", eine nicht ortsgebundene Notrufmöglichkeit per Knopfdruck; mit genauer Ortung per GPS-Handy und in deutscher Sprache. Bei einem Notruf wird sofort der genaue Standort des Hilfesuchenden angezeigt. Ergänzt durch die in einer Datenbank gespeicherten individuellen medizinischen Daten des Kunden kann dann sofort die individuelle Hilfe anlau-fen. Der DRK-Mobilruf ergänzt das bisherige Angebot des DRK-HausnotRufs und ist auch ein interessantes Angebot für alle, die in freier Natur Sport treiben oder arbeiten und die auf Sicherheit Wert legen.

Abbildung 31: DRK-MobilRuf

Quelle: [31]

Zugleich liegen in der MobilRuf-Zentrale alle wichtigen medizinischen Daten über die Person vor. Beispielsweise ob sie eine Allergie oder Unverträglichkeit hat, ob sie Diabetiker ist oder bereits einmal einen Herzinfarkt hatte. Auf diese Weise lässt sich kompetente Hilfe schnellstmöglich in die Wege leiten, auch wenn ein Gespräch nicht möglich ist. Die Mobil-Ruf-Mitarbeiter wissen sofort, was los ist und können alle notwendigen Maßnahmen einlei-ten. Und zwar so, wie es vorab abgesprochen wurde. (vgl. [31])



6.3.6 Ortungsgerät "Senior Track" - Senioren Handy Das Suchsystem / Ortungsband "Senior Track" arbeitet mit dem Mobilfunkstandard GSM und nutzt seine technischen Lokalisierungsmöglichkeiten (Senioren Handy Tracking). Mit GSM oder GPRS ist beispielsweise eine Ortung in Deutschland, Österreich, Schweiz und sogar weltweit möglich. Senior Track hat den Vorteil, dass ältere Personen damit auch innerhalb von geschlossenen Räumen geortet werden können. Patienten können somit anhand der leicht anlegbaren Fußgelenksbörse geortet werden. Das Gerät arbeitet selbstständig und unabhängig jeglicher Bewegung. Eine Bedienung im Normalfall oder beim Suchen ist nicht notwendig. Somit kann ein misslungener Sucherfolg durch Fehlbedienung ausgeschlossen werden.

Abbildung 32: Senior Track

Quelle: [26]

6.3.7 Tracking Solutions von Siemens Unter dem Sammelbegriff Tracking Solutions von Siemens für Business Kunden vereinen sich verschiedene standortabhängige Lösungen, die Versicherungs- & Sicherheitsfirmen bzw. Überwachungsdiensten die Möglichkeit gibt, lebende Objekte wie Personen und Tiere bzw. wertvolles gefährdetes Eigentum wie Autos und Baumaschinen über ein Funkmodul oder ein Mobiltelefon zu überwachen. Tracking Solutions von Siemens unterstützt viele Arten von Lo-cation-Plattformen – darunter beispielsweise verschiedene GSM-basierte Location-Plattformen (Cell-ID, A-GPS und GPS). Mit dem Angebot von Siemens kann ein Unternehmen seinen Kunden jederzeit zeigen, wo sich bestimmte Personen oder Gegenstände befinden, sowie die Bewegungen von überwach-ten Objekten verfolgen. Gleichzeitig macht diese Lösung auf dem dynamischen mobilen In-ternetmarkt einen zum bevorzugten Partner für Kunden mit Bedarf an neuen mobilen Diens-ten (z. B. Informationsabruf, Verfolgung, Sicherheitschecks und standortabhängige Abrech-nung. Die Angebote lassen sich auf die individuellen Erfordernisse der Kunden zuschneiden. Siemens bietet Location Based Services für folgende Marktsegmente:

• Stationary Security: m.traction Stationary Security ist eine standortabhängige Lö-sung, die Firmen die Überwachung wertvollen Eigentums (Baumaschinen, Safes und Computer beispielsweise) ermöglicht. Wenn sich ein Objekt aus dem zulässigen Be-reich hinausbewegt oder in einen verbotenen Bereich eindringt, wird ein Alarm ausge-löst und mit der Verfolgung des Objekts begonnen.

• Life Security: m.traction Life Security ist eine standortabhängige Lösung, die es Pfle-geeinrichtungen ermöglicht, auf Anfrage den Standort von Personen und Haustieren



zu ermitteln. So kann beispielsweise Pflegepersonal über ein Funkmodul den Standort seiner Alzheimer-Patienten ermitteln und verfolgen. Die Lösung kann aber auch für die Überwachung von Mitarbeitern im Außeneinsatz und SMS-basierte Lösungen wie „Find my Child“ eingesetzt werden.

• Transport Logistic & Security: m.traction Transport Logistic & Security ermöglicht die aktive Verfolgung und Standortbestimmung von Ware während des Transports. Darüber hinaus können Firmen mit der Security-Komponente der Lösung Warengrup-pen definieren, diese über ein Funkmodul lokalisieren und verfolgen und einen Alarm auslösen lassen, wenn die Gruppe nicht zusammen bleibt.

Siemens Tracking Solutions unterstützt nicht nur Mobiltelefone, sondern eine große Band-breite an speziellen Telematik-Geräten. (vgl. [32])

6.3.8 Track your child mit Phonetracker.de Dank dem Phonetracker - einem kleinen Handyzubehör - können besorgte Eltern Ihren Schützlingen beistehen, auch wenn sie nicht in ihrer Nähe sind.

Abbildung 33: Phonetracker-Modul und Ortungskarte

Quelle: [33]

Die internetbasierten Handy-Ortungsdiensten der Netzbetreiber ermöglichen das Lokalisieren des Kindes innerhalb von Ortschaften auf wenige 100m genau. Der Phonetracker wird dazu an ein Handy gesteckt, welches man dem Kind mit auf seinen Weg gibt. Es lässt sich im Schulranzen, der Jacken- und Hosentasche, im Kuscheltier oder an einer anderen Stelle unter-bringen.

Abbildung 34: Phonetracker-Verstecke

Quelle: [33]



Die gewöhnlichen Aufenthaltsorte des Kindes wie z.B. Schule, Spielplatz oder Wohnung bil-den eine selbst definierbare "Schutzzone", deren Größe u.a. vom Standort, der Reichweite und der Auswahl der gewünschten Funkzellen des Handy Netzbetreibers abhängen.

Abbildung 35: Phonetracker-Schutzzone

Quelle: [33]

Verlässt das Kind diese Schutzzone, weil es z.B. bei einem Fremden mit ins Auto steigt, wer-den die Eltern per SMS oder durch einen Anruf alarmiert. Im Notfall können die Eltern sogar in die Situation hineinhören und die Umgebungsgeräusche wahrnehmen. Bei diesem Leistungsmerkmal wird der Klingelton abgestellt und der Phonetra-cker nimmt ein ankommendes Gespräch selbständig an. (vgl. [33])

6.3.9 Per Handy und LBS zum W-LAN-Hotspot finden Um die zahllosen öffentlichen und teils kostenpflichtigen W-LAN-Hotspots auch zu finden, hat T-Info, die Auskunft der Deutschen Telekom, einen Handy-Dienst auf Basis von Location Based Services entwickelt, der den Suchenden den Ort des nächsten W-LAN-Accesspoints verrät. T-Info hat nach eigenen Angaben Hotspot-Adressen aus ganz Deutschland in seine mobilen Services aufgenommen. Wer den Standort seines Handys per Tastendruck von T-Info ermit-teln lässt, bekommt daraufhin die Adressen in seinem unmittelbaren Umkreis genannt. Dazu muss man im Browser des Handys www.T-Info.de eingeben. Auf der Startseite findet man die W-LAN-Hotspots unter dem Stichpunkt "Internet". Auch die Starbucks-Cafés, die mit W-LANs von T-Mobile ausgestattet sind, lassen sich seit geraumer Zeit mit dem Service T-Info SMS von unterwegs finden. Wer eine Kurznachricht mit dem Suchbegriff "Starbucks" an die Kurzwahl F-I-N-D (3463) schickt, bekommt die Adresse des nächstgelegenen Starbucks-Cafés per SMS von T-Info genannt. (vgl. [34])

6.3.10 Weitere Anwendungsbeispiele Immobilieninformationssystem: Der Nutzer möchte in einem bestimmten Wohngebiet nach freien Wohnungen mit bestimmter Kategorie wie Miete, Lage, etc. suchen. Nach erfolgter automatischer Lokalisierung werden die Daten auf das Handy-Display übertragen, wobei bei jeder Wohnung die Immobilienfirma samt Telefonnummer angeführt wird. Voraussetzung dafür ist eine zentrale, ständig aktuali-sierte Datenbank, in die jede freie Wohnung eingespeist wird. Wetterinformationssystem: Ein Tourist ist begeisterter Sportler und benötigt für Berg- und Klettertouren, Segelflüge, Schifffahrten, Paragleiten, Skitouren etc. genaue Wettervorhersagen für ein bestimmtes Ge-



biet einschließlich Temperatur, Niederschläge, Gewitterwahrscheinlichkeit, Auf- und Abwin-de, etc. Die Genauigkeit von Vorhersagen für kleinräumige Gebiete spielt eine wichtige Rolle für diesen Bereich der Location Based Services. Location Sensitive Billing: Der Nutzer wechselt mit seinem mobilen Endgerät je nach Aufenthaltsort zwischen Festnetz- und Mobiltarif, um immer zu den günstigsten Konditionen zu telefonieren. Beim Betreten der Wohnung (oder eines bestimmten Bereiches, z.B. Homezone bei O2) wird automatisch vom Mobil- auf den Festnetztarif umgeschaltet.

6.4 Anwendungen im Automotiv-Bereich Das klassische Beispiel für LBS sind Satellitennavigationssysteme für Fahrzeuge. Hier gibt der Benutzer seinen aktuellen Standort (wird eventuell auch schon durch GPS - Global Positi-oning System - bestimmt), sowie das gewünschte Ziel ein. Ein Routenplaner ermittelt dann den kürzesten Weg. Ein GPS bestimmt fortwährend die Position des Fahrzeuges, welche vom System ausgewertet wird. Es gibt dann die entsprechenden Wegeinformationen an den Fahrer weiter (meistens über Sprachausgabe). Auf dem Display des Navigationssystems wird im Allgemeinen die aktuelle Umgebung zusammen mit der momentanen Position auf der Karte dargestellt. Häufig werden weitere Informationen wie zum Beispiel die Geschwindigkeit mit der sich das Auto fortbewegt und die Lenkradstellung in die Berechnungen einbezogen, um die Genauigkeit zu erhöhen. Will man noch weiter Parameter, wie Höhenunterschiede, Stra-ßenqualität und Baustellen in die Navigation einbeziehen, so muss man zusätzlich noch Geo-informationssysteme an das Navigationssystem anbinden. Diese liefern dann wesentlich ge-nauere und häufig auch aktuellere Daten als normale Karten. (vgl. [18]) An dieser Stelle sollen nun einige konkrete auf den Automobil-Sektor bezogene Beispiele aufgezeigt werden. Als das Beispiel, das zurzeit den größten Mehrwert für entsprechende LBS-Anbieter bringt, soll zunächst das Flottenmanagement oder auch Fuhrparkmanagement dienen. Hier wird das Automobil zur genauen Positionsbestimmung mit einem GPS-Satelliten-Endgerät ausgestattet. Optional können die GPS-Systeme auch mit GSM-Modulen oder normalem Funk ergänzt werden. Dies ist oft auch aus dem Grund erforderlich, dass in städtischen Gegenden kaum eine stabile Satellitenverbindung, zu mindestens 3 Satelliten zur gleichen Zeit, aufgebaut werden kann. Das folgende Fuhrparkmanagement-Angebot ist schon seit einiger Zeit auf dem Markt:

6.4.1 Fuhrparkmanagement (datafactory AG) Das intelligente Management von Speditionen gilt als einer der großen Wachstumsmärkte der kommenden Jahre. Eine Spezial-Workflow-Anwendung nutzt u.a. die verteilten Informatio-nen von Transportfahrzeugen zeitnah. Diese Systeme nutzen Daten über Fahrpläne, Fahrtrouten und Auslastung, um die Gesamtleis-tung zu optimieren. Beispiel: http://www.webfleet.de (vgl. [13]) Stark vereinfachtes Prinzip:

• Einbau eines Bordcomputers inklusive GPS-Empfänger im Fahrzeug



• mehrere GPS-Satelliten peilen die Fahrzeugposition bis auf wenige Meter genau • Übertragung der Positionsdaten per GSM-Mobilfunksignal zum webfleet-Server • Anmeldung des Nutzers (Disponent) über das Internet am webfleet-Server (passwort-

geschützt) • Abrufen der Positionsdaten seiner Fahrzeugflotte unter der webfleet-Homepage

Die Positionsbestimmung der Fahrzeuge erfolgt über die Satellitentechnologie GPS. Die GPS Signale werden in einem Bordcomputer verarbeitet und ausgewertet. Die aktuelle Position des Fahrzeuges oder auch die gespeicherte Wegstrecke können auf einem Display im Fahrzeug zur Anzeige gebracht werden. Diese Daten können in freien Intervallen an eine Zentrale über eine Telefonverbindung (GPRS, GSM/SMS-taugliche Mobiltelefone) automatisch übertragen werden. Diese Daten können natürlich auch auf Wunsch von der Zentrale abgefragt werden. Somit ist jeder der Disponent in der Lage, die aktuelle Position der Fahrzeuge sich auf einer Landkarte anzeigen zu lassen. Somit lassen sich jederzeit die Fahrzeuge einer Flotte orten. Freitext oder Auftragsdaten können ebenfalls über die Zentrale an die Fahrzeuge übermittelt werden. Das übermitteln des Auftragsstatus ist ein oft gewünschtes Feature und erübrigt das permanente Telefonieren, ob bestimmte Aufträge schon erledigt wurden. (vgl. [14]) Daraus ergeben sich vielfältige Nutzungsmöglichkeiten:

• Verfolgung der aktuellen Fahrtroute zeitgleich online auf digitalen Straßenkarten • ständiger Kontakt zwischen Zentrale und Fahrzeug • Erteilung von Fahraufträgen, Auftragsverwaltung/-abrechnung • Abruf von Statusinformationen (z.B. Registrierung der Position abgestellter Auflieger) • Versenden und Verfolgen von Aufträgen mit direkter Zielnavigation • Tourenplanung, Fahrzeugnavigation • Flottenüberwachung, Flottensteuerung • Nachrichtenübertragung, Güterverfolgung (Auftragsstatus) • Spezialanwendungen (vgl. [14])

6.4.2 Fahrerunterstützung (ADAS) Eines der wichtigen europäischen Leitthemen insbesondere im Zusammenhang mit GALI-LEO ist die Fahrerunterstützung (Advanced Driver Assistance Systems ADAS). Einerseits können mit Hilfe der Satellitenortung die Verkehrswege erfasst und geografisch sehr genau referenziert werden. Diese Informationen dienen als digitale Kartendaten dann nicht nur der Routenführung und Navigation, sondern bei entsprechender Genauigkeit und Attributierung auch der Unterstützung des Fahrers unter sicherheitsrelevanten Aspekten. Andererseits kann die fahrzeugseitige Kenntnis über Position und aktuellen Bewegungszustand eines jeweiligen Fahrzeuges die Fahrentscheidungen unterstützen. Ein neues Forschungsfeld zu diesem Thema wäre hier die hochgenaue relative Ortung von Verkehrsteilnehmern untereinander (ähnlich Radarprinzip), wobei bei jedem Verkehrsteilnehmer, durch das ADAS, eine Abbildung seiner direkten Umgebung mit den darin enthaltenen anderen Verkehrsteilnehmern erzeugt wird und diese als Grundlage für eigene (sicherere) Fahrentscheidungen herangezogen wird. Mit der bisherigen Standardgenauigkeit von GPS werden solche Prinzipien derzeit schon in der Luft- und Seefahrt eingeführt und dienen u. a. der Kollisionsvermeidung (z. B. Automatic Identifi-cation System – Maritimes AIS). Bei höherer Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Ortungser-gebnisse lassen sich solche Prinzipien auch im engräumigen Straßenverkehr zur hochgenauen



Fahrerunterstützung und -warnung verwenden (Abstandswarnung, Stauende-Erkennung, Kur-venwarnung, Spurführungshilfe, usw.). Hier besteht noch ein erheblicher Forschungs- und Entwicklungsbedarf.

6.4.3 Vehicle Tracking Technologien die für Location Based Services eingesetzt werden, können auch einen großen Beitrag zum Schutz vor Autodiebstahl leisten. Fahrzeuge können mit den verschiedensten Sensoren und Systemen ausgerüstet werden, so zum Beispiel einen Volumensensor im Innen-raum, Bewegungs- und Neigungssensoren, sowie Vorrichtungen an Türen und Motorhaube um unberechtigte Benutzung des Fahrzeuges zu ermitteln. Alle gesammelten Informationen können über integrierte kombinierte GSM- und GPS-Module dann auf Anfrage (z.B. per Sms an das Modul) abgefragt werden. Auch wäre eine automatische Benachrichtigung an die ent-sprechenden Polizei-Leitstellen denkbar. So kann das Fahrzeug mit den genannten Installatio-nen bei Bedarf stets geortet werden.

6.4.4 Parkinformationssysteme Ein weiteres interessantes Szenario stellt das Parkinformationssystem dar. Hierbei sucht der Interessent in der Stadt einen Parkplatz für sein Auto. Durch automatische Lokalisierung des Handys, bzw. des Fahrzeuges werden freie Parkgaragen in unmittelbarer Umgebung auf dem Display angezeigt einschließlich Öffnungszeiten und Kosten. Die Herausforderung liegt hier-bei in der ständigen Aktualisierung der Daten bzw. in der automatischen Anzeige eines freien Parkplatzes, da die Fluktuation bei Parkplätzen äußerst hoch ist.

Abschätzung der zukünftigen Entwicklungen


7 Abschätzung der zukünftigen Entwicklungen

7.1 Die Zukunft - kontextsensitive Dienste In nicht allzu ferner Zukunft werden mobile Endgeräte ein ständiger interaktiver und helfen-der Begleiter für fast alle Menschen sein. Mittels Spracheingabe oder einer anderen, intuitiven Eingabe werden wir intelligenten Agenten Organisations- und Rechercheaufträge erteilen, die diese für uns übernehmen. Das Smart Phone wird die Kommunikationsmöglichkeiten mit Freunden, insbesondere in der unmittelbaren Umgebung, erhöhen und automatisch Transaktionen oder Empfehlungen für vorher definierte Bedürfnisse (Kino, Restaurants, Tickets, etc.) auslösen. Viele Anwender werden sich immer mehr an den interaktiven Helfer gewöhnen und Standardaufgaben von dem mobilen Endgerät erledigen lassen. Ein Teil unserer persönlichen Tätigkeiten und Vor-gehensweisen werden damit standardisiert und mit Hilfe des mobilen Endgerätes automatisch erledigt. Die größten Chancen auf allgemeine Akzeptanz und wirtschaftlichen Erfolg haben auf die Situation abgestimmte Dienste (context aware services), die auf den Location Based Services aufbauen und zusätzlich auch noch die momentane Intentionen des Nutzers kennen. Dienste und Informationen, die der mobile Konsument personalisiert auf seinen aktuellen Standort bezogen nutzen kann, haben für ihn eine besondere Relevanz und Qualität. Der Nutzer möch-te je nach augenblicklicher Situation unterschiedliche Dienstleistungen oder Information er-halten. Ein Beispiel ist dafür die Reise in ein fremdes Land oder eine fremde Stadt. Als Geschäftsrei-sender wünscht man sich Dienstleistungen, die die Effizienz der Reise erhöhen, als Tourist Informationen über Sehenswürdigkeiten. Diese situationsbezogene Qualität von Informatio-nen und Dienstleistungen wird schließlich den Ausschlag geben, ob man bereit ist, für diese Leistung auch zu bezahlen. Context Aware Services (örtliche, zeitliche und inhaltliche Rele-vanz) werden auch andere Szenarien, wie z.B. Communities, Verkaufgespräche etc. um eine neue Dimension erweitern. Sie sind nicht zwingenderweise als eigene Szenarien zu verstehen, sondern oftmals eine Erweiterung bestehender Anwendungen mit innovativen Geschäftsmo-dellen.

7.2 LBS - Prognosen Location Based Services gelten als erfolgskritisch für den gesamten Bereich des Mobile Busi-ness, sind aber derzeit noch kein Megatrend, so das Ergebnis einer Umfrage des Eco-Verbands. Demnach räumen 63 Prozent der Spezialisten ein, dass LBS derzeit noch nicht so gefragt sind, allerdings sind 83 Prozent davon überzeugt, dass sich das in den nächsten Jahren ändern wird, die Experten rechnen mit dem Durchbruch ab dem Jahr 2006. Vor allem in den Branchen Transport und Logistik, Touristik, Vertrieb, Automobil, Mobil-kommunikation sowie dem Hotel und Gaststättengewerbe werden sich LBS durchsetzen, so das Fazit der Befragung. Die Yankee Group prognostiziert für das Jahr 2007 ein westeuropäi-sches Marktvolumen von 3,5 Mrd. € (an anderer Stelle werden 4,14 Mrd. € genannt) für Lo-cation Based Services. (vgl. [16])



7.3 Anforderungen und Voraussetzungen

7.3.1 Anforderungen an die Netzbetreiber Derzeit sind es vor allem die Netzbetreiber, die in Deutschland LBS anbieten, da Standortin-formationen primär noch über die Funkzelleninformationen (COO-Verfahren) erhoben wer-den und damit den Netzbetreibern eine wichtige Stellung zukommen lassen. Unabhängige Dienstanbieter müssen zumeist auf diese Informationen zurückgreifen. Vor al-lem aber im B2B-Bereich nutzt man bereits LBS auf Basis von GPS, welches höhere Lokali-sierungsgenauigkeiten ermöglicht. Für einfache LBS-Anwendungen wie etwa SMS-Auskunftsdienste sind GSM-Mobiltelefone ausreichend. Es existieren aber bereits komplexere Dienste wie beispielsweise Navigationsservices mit di-gitalen Karten, bei denen höhere Anforderungen an die Datenübertragung sowie an die ergo-nomischen und funktionalen Eigenschaften des mobilen Endgeräts gestellt werden. Hier kommt sowohl GPRS auf dem Weg zu UMTS als auch der Entwicklung immer leistungsfähi-gerer Endgeräte eine große Bedeutung zu. Den Begriff der „Killerapplikation“ in einem frühen Entwicklungsstadium für die Gesamtheit aller LBS anzuwenden wäre derzeit ebenso vage wie ihn auf einen speziellen Dienst zu bezie-hen. Vielmehr ist es von Bedeutung, ein breites Spektrum standortbasierter Mobilfunkdienste bereitzustellen, die sich an den Erwartungen und Bedürfnissen der Kunden orientieren. Eine Integration verschiedener LBS untereinander und herkömmlicher Dienste wie etwa Sprachkommunikation oder Adressverzeichnisse generiert dabei zusätzlichen Mehrwert. Zah-lungsbereitschaft und Interesse an LBS sind vorhanden. Es ist eine Frage des Marketings, den Mehrwert dieser Dienste zu kommunizieren. Für die Verbreitung und Akzeptanz von LBS-Lösungen und -Dienstleistungen sind die au-genblicklich enormen Zeit- und Volumen-Gebühren noch immer ein gewichtiger Störfaktor. Bisher sind die mobilen Zugangskosten je nach Anbieter um bis zu 40-mal höher als bei ei-nem stationären Internetzugang. Hier sind die Netzanbieter aufgefordert, ihre Gebührensysteme zu überarbeiten und den In-haltsanbietern einen entsprechenden Anteil abzugeben. Außerdem orientieren sich die Netzbetreiber derzeit mehr in Richtung mobile Multimediaan-wendungen, wie MMS, Videotelefonie, Handy-Games usw. Um alle LBS für Anbieter sowie Nutzer attraktiv zu machen bedarf es noch einiger Zeit.

7.3.2 Anforderungen bezüglich der Genauigkeit Die Genauigkeit der Standortangabe ist im Augenblick ein offener Punkt. In den USA sind die Mobilfunkanbieter bereits seit Ende 2001 dazu verpflichtet worden, die Koordinaten von zwei Drittel der mobilen Endgeräte mit einer Präzision von 125 Meter bestimmen zu können. Dies ist für den exakten Standort eines Handys gedacht, das einen Notruf sendet. In Deutsch-land beträgt die Reichweite der Funkzellen von wenigen hundert Metern in den Innenstädten bis zu mehreren Kilometern in ländlichen Gegenden. Deswegen kommt es hier noch zu Un-genauigkeiten bei der Ortung durch das Cell-ID-Verfahren. In Zukunft wird eine verbesserte Technik dazu führen, dass der Nutzer noch genauer geortet werden kann. (vgl. [1]) Eine Genauigkeit von einem Meter würde z.B. ermöglichen, jemanden zu einer bestimmten Türe zu führen, sehr nützlich für blinde und sehbehinderte Menschen. Die großen Armeen der Welt arbeiten auch schon am Soldaten der Zukunft. Dieser wird in Zukunft wohl mit einem Wearable Computer (am Körper getragene Endgeräte) im Schützen-graben liegen und Daten über den genauen Aufenthaltsort der gegnerischen Schützen auf sei-ne Brillengläser aufprojiziert bekommen. Für solch ein Vorhaben ist nicht nur eine zentime-



tergenaue Positionierung nötig, sondern auch die Kenntnis von Blickrichtung und Augenhöhe des Soldaten. (vgl. [19]) Hardware-Entwicklungen der Zukunft dürften Geräte mit so genannter „Augmented Reality“ sein: Das reale Sichtfeld wird mit virtuellen Zusätzen verbessert. Mit verschiedenen Darstel-lungstechnologien wird es möglich sein, Bilder auf die Brillen oder direkt auf die Netzhaut zu projizieren. Es ist offensichtlich, dass für solche Zukunftsphantasien drastisch höhere Anfor-derungen an Systeme und Endgeräte gestellt werden. (vgl. [19])

7.3.3 Mobilität und Roaming zwischen den Netzen Je mehr Flexibilität die drahtlosen Datenübertragungstechniken wie W-LAN, UMTS und GPRS dem Nutzer bieten, desto schneller wird die Akzeptanz beim Nutzer für diese Stan-dards steigen. Jeder dieser Standards bietet Vor- und Nachteile. Für den Nutzer wäre es opti-mal, jeweils nur die Vorteile der einzelnen Standards nutzen zu können, ohne die Nachteile akzeptieren zu müssen. Die großen Anbieter verfolgen bereits diesen Ansatz. So hat T-Mobile im Rahmen seiner Strategievorstellung für ein integriertes 2G-, 2,5G-, 3G- und W-LAN-Netzwerk die Vision eröffnet, dass sich der Nutzer in Zukunft keine Gedanken mehr über unterschiedliche Provider, Tarife oder Konfigurationen machen muss, egal ob er via GPRS, UMTS oder W-LAN mobil ins Internet geht. „Roaming“ zwischen UMTS, GPRS und W-LAN wird in Folge die technische Grundlage für die verschiedensten mobilen und ortsbasierten Anwendungen darstellen. In diesem Zusam-menhang wird der Begriff Roaming für die Möglichkeit einer unterbrechungsfreien Übergabe des Endgerätes von z. B. einer bestehenden W-LAN Verbindung zu einer GPRS basierenden Verbindung verstanden. Der Nutzer kann so je nach Bedarf und Möglichkeit, die für ihn op-timale Verbindungsart wählen. Dieses ermöglicht die Kombination von uneingeschränkter Mobilität und kostengünstigen breitbandigen Datenaustausch. (vgl. [15]) Ein Roaming zwischen den unterschiedlich verfügbaren Übertragungstechniken und Netzen würde eine schnelle Positionsbestimmung und damit effektivere und sinnvollere LBS ermög-lichen.

7.4 Die Entwicklung der Satellitenbasierten Ortung (Schwerpunkt GALI-LEO)

Es ist absehbar, dass in Europa das Satellitenprogramm GALILEO neben einer verbesserten Genauigkeit (Accuracy) und erhöhten Verfügbarkeit (Availability) im Vergleich zu GPS/GLONASS auch erhöhte System-Integrität bieten wird. Dies ist vor allem hinsichtlich sicherheitskritischer Anwendungen von elementarer Bedeutung. Zudem bietet GALILEO als ziviles System eine von akuten politischen Zielen unabhängige Zuverlässigkeit (Political Re-liability). Es ist allerdings zu erwarten, dass die Leistungsunterschiede - vor allem zwischen GPS und GALILEO - in naher Zukunft zumindest teilweise ausgeglichen werden, da es zu einer Mo-dernisierung des GPS-Navigationssystems durch den geplanten Einsatz neuer Satelliten im Rahmen von GPS II und GPS III kommen wird. (vgl. [29]) Diskutiert werden in Kapitel 3.2 aber auch die Leistungsgrenzen der satellitenbasierten Or-tung. Dort wird deutlich gemacht, dass es ohne die Einbindung zusätzlicher regionaler und lokaler Komponenten, etwa Basisstationen, nicht möglich sein wird, hochpräzise Navigation unterhalb des Meter-Levels oder Indoor-Positionierungen zu ermöglichen. Es gibt ein breites Spektrum potenzieller GALILEO-Anwendungen, für die ein realer For-schungsbedarf wird und die auch weiter erforscht und entwickelt werden können.



Beispielhaft seien aus der Vielzahl der Optionen nochmals die Themenfelder „Fahrerunter-stützung“, „Überwachung von Gefahrguttransporten“ oder auch „Railway Collision Avoidan-ce Systems“ genannt. Industrie, Politik und Forschung müssen hierzu in überschaubarer Zeit einen Schulterschluss vollziehen, der nicht nur in Willensbekundungen sondern auch in konkret abgestimmten und finanzierten Projekten mündet. Ansonsten besteht die Gefahr, dass Europa und insbesondere Deutschland die großen Chancen von GALILEO zwar erkannt, aber nicht genutzt und damit unwiederbringlich vertan hätten. (vgl. [29])

Konkurrenz für GPS und GALILEO – TV-GPS In Zukunft wird es weitere Forschungstätigkeiten geben, mit dem Ziel eine Alternative zur satellitenbasierten Ortung zu finden. Vor allem soll eine Technologie gefunden werden, die es ermöglicht eingehende Notrufe von einem mobilen Endgerät aus, so genau wie möglich und mit nahezu 100%iger Zuverlässigkeit zu orten. Auch muss diese Technolgie vor allem indoor und in Stadtgebieten funktionieren. Laut einem Bericht des Spiegels hat eine amerikanische Hightech-Firma ein Ortungssystem entwickelt, das völlig ohne Satelliten auskommt. Die Konkurrenz für das Global Positioning System basiert auf dem Abgleich von Fernsehsignalen. Einer der Investoren ist die CIA. Fernsehsignale haben dabei zwei entscheidende Vorteile: Es gibt sie fast überall, zumindest an Orten, an denen auch Menschen leben, und sie dringen auch durch dicke Betonwände. Das Ortungssystem, an dem die amerikanische Firma im Augenblick arbeitet, macht sich diese Vorteile zunutze: Statt per Satellit sollen Menschen mit geeigneten Empfängern nun aufgrund ihrer Entfernung vom nächsten Fernsehsender geortet werden können.

Abbildung 36: TV-GPS System-Komponenten

Quelle: [35]



Das System nutzt ein bestimmtes Merkmal, das analoge und digitale Fernsehsignale haben, es dient eigentlich dazu, bei älteren Fernsehgeräten dafür zu sorgen, dass das Bild nicht flackert. Aus der Kombination mit anderen Signalen kann die Position des Funkempfängers errechnet werden. Die Kommunikation zwischen dem dazu notwendigen Server und dem Empfänger soll über SMS und den Mobilfunkstandard GPRS ablaufen - was nach aktuellem Stand der Technik die Einsatzmöglichkeiten doch wieder einschränken würde, denn auch Handy-Empfang gibt es nicht überall. Ein weiteres Problem bei der Konstruktion dieser Geräte ist offenbar, dass Störsignale, beispielsweise Reflexionen von anderen Objekten, ausgefiltert werden müssen. Bislang sind die Empfänger-Module etwa so groß wie Streichholzschachteln, sie sollen aber noch schrumpfen, und der Herstellungspreis von etwa 40 Dollar pro Stück könne bei Massen-produktion gesenkt werden, so die Firma. Es bleibt also abzuwarten, wie die Positionsbestimmung mittels Fernsehsignalen sich in den nächsten Monaten entwickelt und ob wirklich von einer Konkurrenz zu den satellitenbasierten Verfahren gesprochen werden kann. (vgl. [35])

7.5 Zukunftsträchtige Content-Dienste Damit LBS überhaupt vom Verbraucher angenommen werden, bedarf es sinnvoller Dienste sowie gepflegter Contents, damit der User auch bereit ist, diesen Mehrwert über Premiumge-bühren etwa zu bezahlen.

7.5.1 LBS-Dating Die User und ihre Profile machen den wesentlichen Content aus, die Hinzunahme von ortsspezifischen Punkten kommt sehr viel später. Erst mit dem entsprechenden Volumen so-wie der Flächendeckung über das gesamte Land machen Content-bezogene LBS erst wirklich Sinn, da die Anbieter diese dann auch über LBS-Marketing-Aktionen einbinden können. So könnte dann ein McDonald´s später sagen: Trefft Euch doch in meinen Locations, da erhaltet Ihr auch noch Gutscheine etc. Doch bis die kritische Masse aufgebaut ist, wird eine ganze Zeit vergehen.

7.5.2 LBS-Gaming Das Spielszenario sowie die Interaktion des Users bilden einen sehr dynamischen Content, der durchaus sehr komplex werden kann. Zwar ist noch kein wirklich durchschlagendes Kon-zept für ein erfolgreiches Spiel als LBS bekannt - die Schatzsuche allein mit der GPS-Koordinate hat bis jetzt auch noch nicht den erwarteten Boom ausgelöst -, doch man kann hier sicher noch sehr gespannt sein.

7.5.3 Kneipen-Happy-Hour-Finder Der Content ist noch nicht bekannt, bei dem man all diese Daten zuverlässig und gepflegt auf-finden kann. Es gibt wenige umfangreiche Gastronomie-Datenbanken, die allesamt mit der sehr hohen Fluktuation der Pächterwechsel etc. zu kämpfen haben. Zudem sieht man hier kein wirkliches Geschäftsmodell für einen Stand-alone-Dienst. Aber als Teil eines Gesamtange-bots wäre dieses Szenario denkbar.



7.5.4 Premiumdienste wie Wetter etc. Die Daten stammen zwar direkt von den Wetterdienstleistern, doch verwendbar für mobile Dienste sind sie nicht unbedingt. Hier ist die technische Aufbereitung notwendig, sowie evtl. auch die Verknüpfung mit Satellitenbildern, Navigationslösungen etc., um einen Mehrwert für kontextsensitive Dienste zu bringen. Was man jedoch als statische Contentdaten bezeichnet, ist nur selten wirklich statisch. Und auch die Einsatzgebiete sind mannigfaltig. Denkt man etwa an Flottenmanagement-Tools, Geo- und Direktmarketing, Navigationssysteme, webbasierte Filialfinder, Roaming-Dienste in diversen Sprachen u.v.m., so entwickeln sich die Vermarktungsmöglichkeiten für LBS sehr spannend.

7.6 Kritik an Yellow Pages Von den Anbietern so genannter Point-of-Interest-Dienste wird seit einiger Zeit auch Kritik bezüglich der Tauglichkeit der Yellow Pages für LBS laut. Danach findet man Daten, die von reinen Adressdienstleistern stammen, bei denen sie millio-nenfach vorliegen, in keinem Premiumdienst mehr. Die Nachfrage nach POI-Daten ist sehr groß, da sich diese absolut von Yellow Pages unterscheiden. Unterschiede zwischen POI-Daten und Yellow-Page-Daten

• Tiefeninformationen: Den eigentlichen Mehrwert zahlen die User nicht für die Adressangaben, sondern für die Informationen, die nicht überall frei erhältlich sind, also Öffnungszeiten, Not-dienstzeiten, Preise, Serviceleistungen, Bilder, Videos, redaktionelle Texte uvm.

• Aktualität: Die Daten müssen laufend nachrecherchiert werden in verschiedenen Zyklen, je nach Thema. Wer zahlt schon für die Information über eine Notdienstapotheke, die gar kei-nen Dienst hat. Niemand. Ganz im Gegenteil: diesen User vergrault man nur noch mehr.

• Qualität: Die Daten selbst müssen auch in der Darstellung stimmen. Ob redaktionelle Texte, die richtigen Grafiken zu den Wetterinfos u.v.m. Hier muss sehr viel Arbeit in die Daten-qualität gesteckt werden, um einen sinnvollen Dienst zu betreiben.

• Flächendeckung: Nur wenn ein Dienst für ein komplettes Land bereitsteht bzw. für die Regionen, die vom Endkunden gewünscht werden, kann ein Dienst auch damit rechnen, genutzt zu werden und somit für den Anbieter rentabel zu sein.

All diese Kriterien findet man bei Yellow Pages kaum realisiert. Dort gibt es hohe Aus-schussquoten, die der Kunde noch nicht einmal rückerstattet bekommt. Yellow Pages machen so, laut den POI-Anbietern, an ganz anderer Stelle viel mehr Sinn, aber weniger bei LBS. (vgl. [36])

Zusammenfassung und Ausblick


8 Zusammenfassung und Ausblick Im letzten Kapitel wurde gezeigt, dass noch einige Zeit vergehen dürfte, bis Location Based Services wirklich zur Killerapplikation des Mobilfunks werden. Zwar gibt schon sehr viele Anwendungsgebiete für kleinere ortsbasierte Dienste, abrufbar per SMS oder WAP, doch ist bis jetzt keinem Anbieter solcher Dienste der große Durchbruch gelungen. Die Netzbetreiber setzen derzeit verstärkt auf den Multimediamarkt: Handy-Spiele, Digitales Fernsehen über UMTS-Handys, oder Musik und Klingeltöne bringen zurzeit noch ausreichend, ja sogar mehr als genug, Umsatz. Es gibt jedoch Einiges was dafür spricht, dass Location Based Services eine große Zukunft haben werden. So sind die technischen Voraussetzungen auf jeden Fall schon geschaffen, um schnelle und präzise Positionsbestimmungen durchzuführen. Auf dem UMTS-Markt ist in diesem Jahr viel geschehen. Immer mehr mobile Endgeräte sind fähig diese Technologie zu benutzen, um damit wesentlich schnellere Datenübertragungen durchführen zu können, als noch mit der letzten Generation von Handys. Die Mobilfunkanbieter sind dabei ihre UMTS-Infrastrukturen massiv zu erweitern. So sollen allein in Thüringen bis zu 2000 neue Sendemasten aufgestellt werden, um den Ausbau des UMTS-Netzes voranzutreiben. Einerseits ist mit höherer Netzdichte eine genauere netzwerk-basierte Positionsbestimmung möglich, ebenfalls steigt dadurch die Übertragungsgeschwin-digkeit immens, so dass bald LBS mit kleinen Werbevideos zum Beispiel möglich sein wer-den. Andererseits gibt es natürlich auch eine große Zahl an Kritikern des Netzausbaus. Vor allem viele Bürgerinitiativen brachten in den letzten Jahren ihren Unmut über die Verbreitung von Mobilfunkgeräten zum Ausdruck. Bei den Netzanbietern haben diese Bekundungen al-lerdings nicht den erwarteten Erfolg. In diesem Jahr besitzen mehr als 2 Milliarden ein Mobil-funkgerät, laut Nokia. Im Jahr 2010 sollen es bis zu 3 Milliarden Handy-Nutzer werden. Wachstumsmärkte sind vor allem Brasilien und Russland, sowie China und Indien. Anhand dieser Zahlen lässt sich leicht erahnen, wie groß das Marktpotenzial für LBS in Zu-kunft werden kann, selbst wenn nur ein geringer Prozentsatz der Mobilfunkteilnehmer diese tatsächlich nutzt. Ein weiteres nicht zu unterschätzendes Problem ist aber die Frage des Datenschutzes bei orts-basierten Diensten. Sicher ist kein Nutzer dazu bereit ständig und überall von ortsbezogenen Werbungen bombardiert zu werden. Auch können durch die ständige Verfolgung von Kunden genaue Kundenprofile angelegt werden, es würde zu so genannten „gläsernen Kunden“ füh-ren. Deswegen werden LBS auch nur für Kunden angeboten, die sich ausdrücklich dafür ange-meldet haben. Das behindert auch das schnelle Wachstum dieser Dienste. Ein weiteres Problem stellt die Zusammenarbeit zwischen den Mobilfunkanbietern dar. Für die Zusammenarbeit ist es natürlich wichtig die Kunden-Daten untereinander auszutauschen. Allerdings bedeutet für viele Mobilfunkbetreiber das Heranlassen an Daten auch Verlust von Kunden, also halten sie ihre Netze „geschlossen“ und versuchen sich durch die nur in ihrem Netz verfügbaren Dienste gegenseitig Kunden abzuwerben. Faktoren, die aber die Entwicklung von Location Based Services vorantreiben sind aber ganz eindeutig der Komfort und die uneingeschränkte Mobilität die Kunden dadurch erzielen könn-ten. Auch wird die Entwicklung von LBS durch gesetzliche Regelungen vorangetrieben, zum Beispiel ist es in den USA vorgeschrieben mobile Geräte, über die die Notrufnummer E911 gewählt wurde, eindeutig und bis auf 125 Meter genau zu orten. Das hat die Netzbetreiber dazu verpflichtet die nötige Netzinfrastruktur zu installieren. Auch die heute schon fast standardmäßige Integration von Navigationssystemen in Automobi-le ebnet LBS den Weg für eine große Zukunft.

Zusammenfassung und Ausblick


Abbildungsverzeichnis


Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Allgemeine Architektur von LBS ..................................................................................................... 3 Abbildung 2: Workflow von Location Based Services........................................................................................... 5 Abbildung 3: Anforderungen an die Datenraten durch verschiedene Datentypen ................................................ 12 Abbildung 4: Entwicklung der Datenübertragungstechniken ............................................................................... 14 Abbildung 5: UMTS-Zellhierarchie...................................................................................................................... 15 Abbildung 6: Gliederung der Lokalisierungsverfahren......................................................................................... 20 Abbildung 7: Das Cell-ID bzw. Cell of Origin (COO)-Verfahren........................................................................ 22 Abbildung 8: Das Angle of Arrival (AOA) - Verfahren ....................................................................................... 24 Abbildung 9: Das Time Difference of Arrival (TDOA) - Verfahren .................................................................... 25 Abbildung 10: Das Enhanced Observed Time Difference (E-OTD) - Verfahren ................................................. 27 Abbildung 11: GPS - Umlaufbahnen .................................................................................................................... 28 Abbildung 12: GPS – 5 Bodenstationen ............................................................................................................... 29 Abbildung 13: GPS - Atmoshärische Störungen................................................................................................... 31 Abbildung 14: GPS - Multipath-Fehler................................................................................................................. 32 Abbildung 15: Genauigkeit von GPS mit/ohne SA............................................................................................... 32 Abbildung 16: Das Active Badge System............................................................................................................. 36 Abbildung 17: Das Active Bat System ................................................................................................................. 38 Abbildung 18: Das Assisted-GPS (A-GPS) - Verfahren....................................................................................... 41 Abbildung 19: Klassifizierung von mobilen Endgeräten ...................................................................................... 48 Abbildung 20: Mobile Endgeräte.......................................................................................................................... 49 Abbildung 21: GSM Celltrack .............................................................................................................................. 56 Abbildung 22: Ein Bluetooth-Modul .................................................................................................................... 57 Abbildung 23: Triband-Kombi-Modul XT 55 ...................................................................................................... 58 Abbildung 24: Übersicht – Klassifizierung von LBS nach Inhalt......................................................................... 62 Abbildung 25: Klassifizierung von LBS nach Push/Pull-Diensten....................................................................... 64 Abbildung 26: Klassifizierung von LBS nach beteiligten Instanzen .................................................................... 65 Abbildung 27: Klassifizierung von LBS nach Position der beteiligten Instanzen ................................................ 66 Abbildung 28: Restaurant-Szenario 1+2............................................................................................................... 70 Abbildung 29: Restaurant-Szenario 3+4............................................................................................................... 71 Abbildung 30: Restaurant-Szenario 5 ................................................................................................................... 72 Abbildung 31: DRK-MobilRuf ............................................................................................................................. 73 Abbildung 32: Senior Track.................................................................................................................................. 74 Abbildung 33: Phonetracker-Modul und Ortungskarte......................................................................................... 76 Abbildung 34: Phonetracker-Verstecke ................................................................................................................ 76 Abbildung 35: Phonetracker-Schutzzone.............................................................................................................. 77 Abbildung 36: TV-GPS System-Komponenten.................................................................................................... 88

Tabellenverzeichnis


Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Drahtlose Übertragungstechiken im Vergleich .................................................................................... 18 Tabelle 2: Fehlerbilanz des GPS-Systems ............................................................................................................ 33 Tabelle 3: Vergleich der Lokalisierungsverfahren................................................................................................ 45 Tabelle 4: Relevante Endgerätetypen für LBS...................................................................................................... 52 Tabelle 5: LBS-Angebote von D1 T-Mobile ........................................................................................................ 67 Tabelle 6: LBS-Angebote von D2 Vodafone........................................................................................................ 67 Tabelle 7: LBS-Angebote von o2 ......................................................................................................................... 67

Abkürzungsverzeichnis


Abkürzungsverzeichnis ADAS Advanced Driver Assistance Systems A-GPS Assisted GPS AIM AOL Instant Messenger AOA Angle of Arrival B2B Business to Business B2C Business to Consumer BS Basisstation COO Cell of Origin CRM Customer Relationship Management CSD Circuit Switched Data DCS Digital Cellular System DECT Digital Enhanced Cordless Telecommunication D-GPS Differential GPS EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution EDR Enhanced Data Rate EGNOS European Geostationary Navigation Overlay Service E-OTD Enhanced Observed Time Difference GCC GALILEO-Kontrollzentren GIS Geoinformationssystem GLONASS Global Navigation Satellite System GNSS Global Navigation Satellite System GPRS General Packet Radio Service GPS Global Positioning System GSM Global System for Mobile Communications GSS GALILEO- Sensorstationen GUI Graphical User Interface - Benutzeroberfläche GUID Globally Unique Identifier HSCSD High Speed Circuit Switched Data HSDPA High-Speed-Downlink-Packet-Access ICQ I seek you (phonetisch) IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers ISDN Integrated Services Digital Network J2ME Java 2 Platform Micro Edition LAN Local Area Network LBS Location Based Services LED Light Emitting Diode LMU Location Measurement Units M2M Machine to Machine NAVSTAR Navigation Satellite Timing and Ranging OTDOA Observed Time Difference of Arrival PCS Personal Communications Service PDA Personal Digital Assistent POI Point of Interest RAM Random Access Memory RDS Radio Data System RFID Radio Frequency Identification SA Selective Availability

Abkürzungsverzeichnis


SAR Such- und Rettungsdienst SMS Short Message Service TCP/IP Transmission Control Protocol / Internet Protocol TDMA Time Division Multiple Access TDOA Time Difference of Arrival TOA Time of Arrival UMA Unlicensed Mobile Access UMTS Universal Mobile Telecommunications System WAAS Wide Area Augmentation System WAP Wireless Application Protocol WCDMA Wideband Code Division Multiple Access W-LAN Wireless-Local Area Network XML Extendable Markup Language

Literaturverzeichnis


Literaturverzeichnis [1] Hubschneider, M.; Kölmel, B.: Location Based Services – Eine Killerapplikation für UMTS?. http://www.e-lba.com/YellowMap_Location%20Based%20Services.pdf, Abruf am 2005-06-29. [2] Kiss, Chr.: Location Based Services - Lokalisierungstechnologien, Anwendungen, Daten-schutz, Seminararbeit, Dresden 2003, http://www.tu-dresden.de/wwwiisih/ftp/hsss03/HS_SS03_Thema17.pdf, Abruf am 2005-07-20 [3] http://b2b.mediatransfer.de/, Abruf am 2005-05-019 [4] http://www.mori.com/, Abruf am 2005-05-07 [5] Zober, M.: Mobile-Banking – Grundlagen und Anwendungen. http://www.tu-dresden.de/wwwiisih/ftp/hsss03/HS_SS03_Thema13.pdf, Abruf am 2005-09-03. [6] Littig, L. und Kleine-Nathland, M.: Location Based Services. http://www.kleine-nathland.de/docs/uni-dort-mund/projektgruppe_umts/locationbasedservices_ausarbeitung.pdf?PHPSESSID=af52ef0c2b03da56dc5a5f95fc6bbc1c, Abruf am 2005-09-07. [7] Dünßer, Y.: Location Based Services – Hoffnungsträger der Service Provider http://www.cawar.de/seminar/ss03/Ausarbeitungen/LBS_Technik.pdf, Abruf am 2005-09-05 [8] http://www.cas.de/Aktuell/OrtsDienste.asp, Abruf am 2005-09-17 [9] Wirsing, M.: Mobile Business: Erfolgspotentiale und Geschäftsmodelle für Location Ba-sed Services, Diplomarbeit, Karlsruhe 2002, http://www.aifb.uni-karlsruhe.de/Lehre/Sommer2003/MoMaTIK/DA_Location_Based_Services.pdf, Abruf am 2005-08-23 [10] http://www.teltarif.de, letzter Abruf am 2005-09-16 [11] Hubschneider, M. und Kölmel, B.: Mobile Business - Location Based Services als Kil-lerapplikation, http://www.e-lba.com/YellowMap_Location%20Based%20Services%20als%20Killerapplikation.pdf, Ab-ruf am 2005-09-07. [12] http://www.cas.de/Aktuell/CRM_Mittelstand.asp, Abruf am 2005-09-08 [13] http://www.webfleet.de/DE/products/webfleet-principle.shtml, Abruf am 2005-09-02 [14] http://www.bo-flottenmanagement.de/index.php?show=beschreibung, Abruf am 2005-09-02



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