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26.02.1993 - 

Drahtlose Kommunikation im Trend

Afrikanische Ureinwohner als Vorbild in der High-Tech-Aera

Dieser Problematik steuern insbesondere die gerade den Kinderschuhen entschluepfte Generation der stiftbasierten Computersysteme entgegen, die sich den ungebundenen, allzeit und allerorten realisierbaren Zugriff auf Datenbestaende und Rechnerleistung auf die Fahnen geschrieben hat.

Schon die Ureinwohner afrikanischer Steppengebiete waren mit binaer codierter Informationsuebermittlung unter Verwendung eines nicht dezidierten, ortsunabhaengigen Signalweges vertraut, wenngleich die zugrundeliegende Technik rein akustischer Natur war, in der Uebertragungsrate beschraenkt durch die Anschlagtechnik auf Trommelfelle, in der Reichweite begrenzt durch die Eigenschaften des Traegermediums Luft und mit nur einem einfachen Fehlerkorrekturverfahren ausgestattet: der staendigen Wiederholung. Diese Art der Datenuebertragung vereint in sich Eigenschaften wie einfache Bedienung, Ungebundenheit und stetige Verfuegbarkeit, wovon so mancher Systemverwalter nur traeumen kann.

Zulassungspflicht als ein Haupthindernis

Die Motivation von Entwicklern stiftbasierter, mobiler Rechnersysteme lag in der Verwirklichung dieser Traeume. Es bestand von Anfang an die Ueberzeugung, dass die Technik sowie die entsprechende Netzwerk-Infrastruktur zur drahtlosen digitalen Kommunikation zwischen mobilen und immobilen Rechnereinheiten in kurzem zeitlichen Abstand folgen wuerde.

Tatsaechlich zeichnen sich fuer die Bueroumgebung bereits verschiedene Moeglichkeiten ab, die schon seit Beginn der Notebook- Aera vorgesehene Koppelung eines tragbaren Rechners mit einem Desktop via seriellem Kabel fuer den Dateitransfer zu ersetzen. Angesichts der in jahrzehntelangem Betrieb von Radio-, Fernseh- und Sprechfunkgeraeten angesammelten Erfahrungen lag es auf der Hand, Sende- und Empfangsteile in Rechner zu integrieren und den Funkbetrieb fuer die Datenuebertragung zu nutzen. Neben technischen Problemen, beispielsweise der sicheren Uebertragung trotz Stoersignalen bei geringer Sendeleistung, stellt hierzulande die Zulassungspflicht fuer Funkgeraete ein Haupthindernis fuer die Hersteller dar.

NCR praesentierte bereits vor der Freigabe des Notepads das Produkt "Wave-Lan" beziehungsweise die auf derselben Technologie basierende Variante fuer den Notepad, "Walk-Lan". Um groessere Sicherheit bei der Uebertragung der Daten zu gewaehrleisten, wurde eine Abart der seit dem zweiten Weltkrieg bekannten Spread- Spectrum-Modulation verwendet. Die Daten werden dabei auf einer Bandbreite von etwa 30 Megahertz in stark redundanter Form gemaess einem spezifischen Verteilungsmusters gesendet, das nur einem autorisierten Empfaenger bekannt ist.

In den USA gab die Federal Communication Commission (FCC) schon 1985 drei Frequenzbaender im Radiowellenbereich fuer die Nutzung durch Datenkommunikation frei.

Wave-Lan arbeitet dort im Bereich zwischen 900 und 930 Megahertz. Notepads in Kombination mit Wave-Lan finden bereits erste Verwendung in Krankenhaeusern.

Die amerikanische Vorgabe liess sich allerdings in Deutschland nicht uebernehmen, da diese Frequenzen hier bereits den D-Netzen zugeteilt waren. Weitere Schwierigkeiten ergeben sich daraus, dass Bestrebungen um einheitliche europaeische Standards im Gange sind. Einen ersten Teilerfolg konnte das European Telecommunication Standard Institute (ETSI) mit der Verabschiedung des Frequenzbereichs zwischen 2,4 und 2,5 Gigahertz fuer die Datenkommunikation erzielen. Dies muss jedoch erst noch von den jeweiligen Laenderorganisationen in Form von Gesetzen umgesetzt werden. Da damit nicht vor Mitte ´94 zu rechnen ist, steht NCR zur Zeit mit der Telekom in Verhandlungen, um bereits in diesem Jahr eine allgemeine Zulassung zu erhalten.

Walk-Lan und Wave-Lan sind derzeit nur mit einer Sondergenehmigung von der Post in Einzelinstallationen einsetzbar. Bei einer maximal zulaessigen Leistung von 100 Milliwatt liegt die Reichweite je nach Umgebung zwischen zehn und 190 Metern (bei Sichtkontakt). Ueber das Funknetz koennen immerhin bis zu 2 Mbit/s gesendet werden - zum Vergleich: Ethernet schafft zirka 10 Mbit/s. Hierbei kommt das Protokoll Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection (CSMA/CD), eine Variante des von Ethernet bekannten Uebertragungsprotokolls, zum Einsatz.

Der Server kann wiederum in ein verdrahtetes Netzwerksystem integriert sein. Die Anbindung der Walk- beziehungsweise Wave-Lan- Knoten an Netz-Betriebssysteme wie Novell 3.11, LAN Manager oder Unix-LANs geschieht mittels entsprechender Software- Schnittstellen. Der Anschaffungspreis fuer eine Walk- oder Wave- Lan-Einheit wird voraussichtlich bei etwa 2000 Mark liegen.

Seit kurzem wird auch der Infrarot-Frequenzbereich in den Mittelpunkt gerueckt, wenn es um die Uebertragung digitaler Daten geht. Ein offensichtlicher Vorteil liegt schon darin, dass Geraete mit Infrarot-Sendern - man denke etwa an die Fernbedienungen von Fernseh-Geraeten - problemloser eine Zulassung erhalten, da hier kein "Verteilungskampf" wie im Funkbereich existiert.

Stoerungen durch andere Sender treten aus diesem Grund auch seltener auf. Die Reichweite ist jedoch bei vergleichbarer Leistung im allgemeinen geringer. Die Hersteller von Infrarot- Geraeten machen sich ueberdies die Irritationen von Anwendern zunutze, die im Rahmen der Gesamtdiskussion ueber die Strahlenbelastung entstanden.

"Wird das Pferd vom Schwanz her aufgezaeumt?"

Das gesundheitliche Gefaehrdungspotential von Funkeinstrahlung ab einer gewissen Dosis insbesondere in Kopfnaehe (Stichwort Funktelefon) scheint nachweisbar zu sein. Infrarot-Strahlen lassen sich da eher in die "natuerliche Belastung" einordnen. Angesichts der zulaessigen Maximalwerte und der im Vergleich dazu hohen Sendeleistungen von Funk- und Fernsehstationen stellt sich so manchem jedoch die Frage, ob bei dieser Debatte nicht "das Pferd vom Schwanz her aufgezaeumt wird".

Auf groessere Erfahrungen mit Infrarot-Technologie kann sich die Firma Infralink Datentechnik, Muenster, stuetzen. Die Muttergesellschaft ist im Bereich Sensortechnik gross geworden, was nun Infralink fuer den zivilen Bereich in Form von drahtlosen Telefon- und Rechnernetzen zugute kommt. Infralink-Geraete zur Datenuebertragung sind zunaechst hauptsaechlich als Koppelung von verschiedenen Desktop-Rechnern und Druckern gedacht.

Ihr Nutzen kommt insbesondere dann zur Geltung, wenn die Einrichtung von verkabelten Netzwerken durch Zeitmangel oder oertliche Gegebenheiten erschwert wird. Auch diffuse, an Waenden gestreute Infrarot-Signale sind ausreichend fuer das empfangende Geraet. Allerdings empfiehlt sich im allgemeinen eine offene, hoechstens verglaste Bueroumgebung, da Waende weitgehend undurchlaessig fuer Infrarot-Signale sind.

Bei 300 Milliwatt Leistung laesst sich der Empfangsradius (fuenf bis sieben Meter, ausgerichtet bis 70 Meter) zukuenftig gegebenenfalls durch Repeater, die mehrere Raeume ueber Kabel verbinden, erweitern.

Die Infralink-Geraete arbeiten im Voll-Duplex-Betrieb, das heisst, sie koennen gleichzeitig ueber je einen Kanal senden und empfangen. "Infralink 414", das an die parallele Schnittstelle eines PCs angeschlossen wird, sendet und empfaengt bis 40 Kbit/s Daten. Bis zu vier Geraete koennen gleichzeitig innerhalb eines Raumes die verfuegbaren Kanaele ausnutzen.

Das Nachfolgemodell "818" soll sowohl mit einem parallelen Anschluss (bis 10 KB/s) als auch mit einem seriellen Anschluss (bis 115 KBaud) bestueckbar sein und ueber eine softwaregesteuerte Kanaleinstellung verfuegen. Ein Byte-orientiertes Fehlerkorrekturverfahren behebt Stoerungen durch den "Freiluftbetrieb". Derzeit ist ein "Infralink-Starterkit" mit drei Geraeten und Kabel fuer 1200 Mark erhaeltlich.

Auch die amerikanische Firma Photonics bedient sich seit laengerem der Infrarot-Technologie zur Datenuebertragung. Ein Server, der "Collaborative PC", stellt die Verbindung zwischen den mit Infrarot-Sendern und -Empfaengern ausgestatteten portablen Rechnern und einem verdrahteten Netzwerksystem dar. Die Aufruestung herkoemmlicher Rechner mit einer Sende- und Empfangseinheit erfolgt ueber die parallele Schnittstelle.

Wie Infralink plant auch Photonics fuer die naechste Zeit Geraete in Form von PCMCIA-Karten, die mit wesentlich hoeheren Uebertragungsraten im Mbit-Bereich arbeiten und durch ihre Kompaktheit besonders fuer tragbare Rechner wie Notepads interessant sind.

Eine Geraetekombination mit speziellen "Handheld"-Rechnern, die ueber Infrarot-Wellen mit einem Host-Rechner kommunizieren, bietet die Puchheimer Firma Andromeda an. Das 500 Gramm leichte "Androcom"-Geraet besitzt ein beruehrungssensitives Display, das sich sowohl mit dem Finger als auch mit dem Stift zur Steuerung beziehungsweise Erstellung von Zeichnungen bedienen laesst.

Fuer die Kommunikation dient ein Host-Rechner (Masterim Polling- Betrieb, das heisst, er fragt der Reihe nach die Slaves nach eventuell anliegenden Sende- oder Empfangswuenschen ab.

Zwei digitale Sprachnetze nach dem Standard GSM

Der Ausbau ueberregionaler drahtloser Netze ist schon seit geraumer Zeit im Gange. In der Nachfolge des analogen C-Netzes mit seinen typischen Rauscheffekten, das nichtsdestotrotz fuer die telefonische Erreichbarkeit in den neuen Bundeslaendern geradezu unentbehrlich ist, schuf die Telekom gleich zwei digitale Sprachnetze nach dem neuen paneuropaeischen Standard GSM (Groupe Special Mobile) im 900-Megahertz-Bereich. Dies ist zum einen das D1-Netz von der Telekom und zum anderen das D2-Netz von Mannesmann.

Diese Dienste, die sich seit vergangenem Sommer im Vollbetrieb befinden, aber wohl doch noch nicht voellig flaechendeckend arbeiten, sollen auch um Komponenten wie E-Mail und Datenuebermittlung erweitert werden. Jedoch sind die Dx-Netze vorrangig fuer die Uebertragung von Sprachdaten ausgelegt und werden daher vermutlich keine gravierenden Auswirkungen fuer den Datenmarkt haben. Die gerade erteilte neue E1-Lizenz an Thyssen umfasst ein PCN/DCS-System, das im wesentlichen nur eine weitere GSM-Variante im 1800-Megahertz-Bereich darstellt.

Seit Ende des vergangenen Jahres sind die wichtigsten Industriezentren und Grossstaedte Deutschlands im Einfludes Mobilfunkdienstes Modacom der Telekom. Der mobile Datenfunk, der auf dem offenen RD-LAP-Standard basiert, stellt dabei die Verbindung zu mobilen Einheiten her. Dies geschieht bisher ueber 70 bis 80 zellulaere Basisstationen, die bei einer Sendeleistung von 6 Watt im Durchschnitt einen Umkreis von je 10 Kilometern Radius abdecken. Dabei nutzt man Radiofrequenzen in zwei Frequenzbaendern (417 bis 427 Megahertz bei einem Kanalraster von 12,5 Kilohertz).

Ein kanalbezogenes DSMA-Protokoll (Digital Sense Multiple Access) haelt die Bitfehlerrate unter einem Millionstel, so dass CRC- summenbasierte Fehlerkorrekturverfahren nicht allzu haeufig in Aktion treten muessen.

Datentransfer ueber das Datex-P-Netz

Der bidirektionale Datentransfer zwischen firmeneigenen zentralen DV-Anlagen und den Aussendienst-Mitarbeitern erfolgt mit Hilfe des Datex-P-Netzes, das die Glasfaser-Verbindung (X.25-Protokoll) zwischen Host-Rechner und den Vermittlungsstationen darstellt, welche wiederum die zugeordneten funkenden Basisstationen bedienen.

Bei einem maximalen Datendurchsatz von 9600 Baud auf der Funkstrecke (Datex-P: 64 Kbit/s) und einer maximalen Paketgroesse von 512 Byte bietet sich Modacom fuer die Uebertragung eher kleinerer Datenmengen wie Adressen, Lieferscheindaten oder Statusmeldungen an. Die Kommunikation kann ueber verschiedene Verbindungstypen ablaufen, zum Beispiel Einzelverbindung zwischen einem mobilen Geraet und einem Host oder Flottenverbindung, bei der vom Host-Rechner gleichzeitig mehrere mobile Geraete angesprochen werden.

Die Einsatzmoeglichkeiten sind vielfaeltig, sei dies etwa das Flotten-Management einer Spedition, eines Taxiunternehmens, die Steuerung bestimmter Produktionsanlagen oder die Fahrzeugortung (GPS). Anwendungen sind in verschiedenen Branchen von der Finanzwelt ueber Behoerden bis zur Landwirtschaft denkbar.

Modacom-Engeraete in der automobilen Oberklasse

Die Feuerwehr der Stadt Hamm hat Krankentransporter mit Modacom- Endgeraeten ausgestattet. Die Telekom setzte sich selbst und den eigenen Mobilfunk beispielsweise bei der Kieler Regatta zur Ergebnisuebertragung in Szene. Hersteller von PKWs der gehobenen Klasse planen fuer die Zukunft, Fahrzeuge standardmaessig mit Modacom-Endgeraeten auszustatten, die insbesondere bei Diebstahl zur Ortung einsetzbar sind. Versicherungen stellten daraufhin bereits guenstigere Praemien in Aussicht.

Derzeit darf man hierbei jedoch nur hoffen, dass Autodiebe die ausgebauten Modacom-Gebiete nicht meiden. Bis Ende dieses Jahres will die Telekom die wichtigsten Autobahnstrecken mit einer Modacom-Infrastruktur bestueckt haben. Der Endausbau ist fuer das Jahr 1994 geplant. Die Gelder dafuer wurden gerade erst bewilligt.

Die Dienstleistung der Telekom besteht lediglich in der Bereitstellung des Modacom-Netzes. Die Endgeraete, mobile Terminals mit maximal 6 Watt Leistung, und zugehoerige Software muss sich der Benutzer selbst beschaffen. Endgeraete bieten derzeit unter anderem die Firmen Motorola, die im Auftrag der Telekom das Modacom-Netzwerk errichtet, Husky oder verschiedene Laptop-Hersteller wie Apple und Toshiba an.

Von Motorola wird auch ein mobiles Funkmodem fuer den Anschluss an tragbare Rechner offeriert. Dieses Radio-Packet-Modem stellt ein Bauteil in der Groesse einer Videokassette dar, das mit einem Funkgeraet, Antenne, Batterie und einer RS232-Schnittstelle ausgeruestet ist. Fuer stiftbasierte und andere tragbare Rechner soll zukuenftig auch eine hoeher integrierte Variante des Modems in Form einer Karte erhaeltlich sein.

Zur Zeit sind etwa 100 Endgeraete im Probebetrieb, wobei fuer einen Host 200 Mark pro Monat und fuer ein Endgeraet 50 Mark pro Monat bei gebuehrenfreier Datenuebertragung zu veranschlagen sind.

Zweite Lizenz fuer den mobilen Datenfunk

Der fuer den Vollbetrieb geplante Tarif liegt etwa bei monatlich 300 Mark fuer die Feststation, zwischen 60 und 90 Mark fuer die einzelnen Mobilstationen (je nach Anzahl und Verbindungstyp) und 0,8 Pfennig fuer jedes inlaendische Datensegment (36 Byte). Im monatlichen Grundpreis sind 100 000 freie Datensegmente pro Feststation und 1000 freie Datensegmente pro Mobilstation enthalten. Fuer weitere 50 Mark erhaelt man zudem eine Gruppenrufnummer. Selbstverstaendlich muss der Host-Rechner ueber einen Datex-P-Anschluss verfuegen.

Noch in diesem Jahr beabsichtigt der Bundespostminister, die zweite Lizenz fuer den mobilen Datenfunk zu vergeben. Ein aussichtsreicher Kandidat ist sicherlich die Firma Ericsson GE Mobile Communications Holding, deren "Mobitex"- Netzwerk unter anderem bereits in den USA, Kanada und den skandinavischen Laendern in Betrieb ist.

Ericsson bietet dazu das tragbare Modem "Mobidem" an, das an die serielle RS232-Schnittstelle von PCs anzuschliessen ist. Das Modem, im Design aehnlich einem Funkgeraet fuer Sicherheitsdienste, uebertraegt mit Hilfe der Aussenantenne auf einer Radiofrequenz um die 900 Megahertz bis zu 8 Kbit/s.

Neben den oben erwaehnten Ansteckmodulen zur Kommunikation in LANs und WANs sind fuer Notepads und andere stiftbasierte, tragbare Rechner auch Einschubkarten verfuegbar, die, mit der Telefondose verbunden, Standarddienste wie das Senden und Empfangen von Telefaxen oder den Betrieb eines Datenmodems ermoeglichen.

Die Firma Dr. Neuhaus ist beispielsweise als Anbieter auf diesem Gebiet aktiv. In Planung ist ebenfalls die Integration einer Funksteuerung fuer Modacom in eine PCMCIA-Karte.

Bei der teilweise rasanten Entwicklung digitaler drahtloser Dienste und passender Hardwarekomponenten fuer mobile Rechner geraet jedoch gelegentlich die adaequate softwaretechnische Umsetzung in bedienerfreundliche Anwendungsprogramme ins Hintertreffen. Dabei stellt aber gerade die Software die Schnittstelle, mit welcher der Benutzer letztlich zu kaempfen hat. Im Gegensatz zu Arbeitsplatzrechnern sind tragbare und insbesondere stiftbasierte Rechner nicht fest mit einem Netzwerk verbunden (Stichwort: "Persistent connectivity"und benoetigen deshalb ein sogenanntes transientes Verbundmodell. Aus praktischer wie auch wirtschaftlicher Sicht ist es unrealistisch, zu erwarten, dass alle Geraete jederzeit miteinander vernetzt sind - zumal dies derzeit noch nicht einmal theoretisch moeglich waere.

Wichtige Voraussetzung fuer eine effiziente Nutzbarkeit mobiler Rechner ist, dass sie ein adaequates Modell besitzen, das die genannte Problematik beruecksichtigt. Ressourcen und deren beigeordnete Aktionen sind Bestandteil der Programmierschnittstelle (API). Anwendungen sollten nicht unterscheiden muessen zwischen lokalen oder nichtlokalen (remote) Ressourcen beziehungsweise deren Aktionen. Aus der Sicht des Benutzers muessten diese Vorgaenge sowieso transparent, also nicht wahrnehmbar, sein.

Die amerikanische Firma GO, die verantwortlich fuer das stiftbasierte Betriebssystem Penpoint zeichnet, verwendete fuer diesem Zweck eine "Message-Queue" in Form einer "In-And-Out-Box": Benutzerwuensche, die sich nicht sofort erfuellen lassen, werden gesammelt und je nach Moeglichkeit durchgefuehrt.

Dieses Konzept ist auch der zentrale Baustein des Message centers, das dem Personal Communicator der Firma EO die Moeglichkeit zum Versenden von Telefax- oder E-mail-Nachrichten etwa ueber das Mobitex-Netzwerk und die nachfolgende Anbindung an ein AT&T-Netz verleiht.

Die Muenchner Softwarefirma bsn geht noch einen Schritt weiter. Die gesamte Dokumentarchitektur ist auf einem transienten Modell aufgebaut, das beruecksichtigt, dass die Netzwerktopologie in mobilen Rechnern nicht statisch ist, sondern dynamisch erzeugt wird. Dokumente werden durch eindeutige Bezeichner (Universal document identifiers) und Adressen (Universal resource locator) referenziert. bsn sieht hierfuer Anwendungsmoeglichkeiten in Systemen wie Modacom.

*Alfred Jaegel ist freier Fachjournalist in Muenchen.