Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik und Digitalisierung Universität Potsdam
VorlesungImplications of Digital Life and Business (SS 2015)
Prof. Dr. Key Pousttchi
Hinweis: Dieses Skript dient der Ergänzung und ist nicht prüfungsrelevant.
Vorbemerkung: Was ist Wirtschaftsinformatik? (1)
Informatik BetriebswirtschaftslehreWirtschaftsinformatik
SoftwareEngineering
Datenbanksysteme ...
.
Informationsmanagement Electronic/Mobile Commerce Referenzmodellierung Integration Engineering ...
• Neue Techniken, Vertriebskanäle, Produkte, Organisationsformen, Geschäftsprozesse– Große Konvergenz durch Digitalisierung– Virtualisierung der Unternehmen, Rationalisierungspotentiale– Von der innerbetrieblichen zur überbetrieblichen Integration
Fachkonzepte für betriebliche Anwendungssysteme, z.B. PPS-Systeme, Handels-informationssysteme …
Vorbemerkung: Was ist Wirtschaftsinformatik? (2)
Technik
Anwendungssystemeim engeren Sinne
Middleware Anwendungs-programme
Betriebs-systeme
Mensch Aufgabe Technik
Rechnergestützte Informationssysteme
Anwendungssysteme im weiteren Sinne
Hardware
• Mensch‐Aufgabe‐Technik‐System • Anwendungssystem
– Teil der Technik‐Komponente – Häufig auch Synonym für rechner‐
gestützte Informationssysteme zur (Teil‐) Automatisierung betrieblicher Aufgaben
Sieben Grundlagen der Digitalisierung
• Was bedeutet „Digitalisierung“?
• Wie funktioniert ein Computer?
• Wie funktioniert ein Datennetz?
• Wie funktioniert ein Mobilfunknetz?
• Was hat sich in Alltag und Wirtschaft bisher durch mobile Geräte verändert?
• In welchen Phasen verlief die Entwicklung mobiler Dienste?
• Warum nutzen Endkunden mobile Dienste?
Universität Potsdam – Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik und Digitalisierung (Prof. Pousttchi)
Ziele der Vernetzung
• Kommunikation– Einfache und schnelle Nachrichtenübermittlung– Einfacher und schneller Datenaustausch– Vermeidung von Medienbrüchen
• Gemeinsame Datenhaltung– Redundanzvermeidung (Aktualität, Datenpflege, Konsistenz, ...)
• Lastverteilung– Übergreifende Allokation von Rechenleistung
• Sicherheit– Redundante Datenhaltung aus Sicherheitsgründen– Zentrale Datensicherung
ISO/OSI (Schichten‐)Architektur
Entwicklung des Internet
1969 ARPANET mit 3 RechnernAdvanced Research Program Agency imAuftrag des US-Verteidigungsministeriums
1974 Standardisiertes NetzwerkprotokollTCP (Transmission Control Protocol)
1983 562 Rechner weltweit verbunden
1992 Erster Web-Browser MOSAIC
1993 Ca. 1,2 Mio. Rechner verbunden
1994 Erster graphischer Web-Browser
1995 In den USA mehr E-Mails als Briefe
1998 Ca. 43 Mio. Rechner verbunden
Jahr Hosts1969 3
1973 50
1981 213
1983 562
1989 80.000
1991 376.000
1993 1,2 Mio.
1995 5,8 Mio.
1998 43 Mio.
2006 433 Mio.
TCP/IP (1)
• IP (Internet Protocol)– Abstraktionsebene: Schicht 3 des OSI‐Modells – Zweck: Vermittlung von Datenpaketen im
Netzwerk (Routing)– Dazu haben alle angeschlossenen Geräte eine
eineindeutige Adresse im Netzwerk, die IP‐Adresse
• Ausnahme: Bestimmte reservierte Adressräume zur lokalen Verwendung
TCP
IP
FTPHTTP ...
Anw
endu
ngs-
nahe
Pro
toko
lle
> Die IP-Adresse ist 32 Bit lang (nach IPv4). Sie ist in 4 Byte zerlegt und wird durch Punkte voneinander getrennt:
Internet-Adressierung mittels IP-Adresse> Übersetzung einer URL (Uniform Resource Locator) in eine IP-Adresse
» www.wi-mobile.de = 85.199.129.63» wi2.wiwi.uni-augsburg.de = 137.250.46.226
TCP/IP (2)
• TCP (Transmission Control Protocol)– Abstraktionsebene: Schicht 4 des OSI‐Modells– Zweck: Gewährleistung einer zuverlässigen, geordneten Übertragung
eines Byte‐Stroms von Start‐ zu Zielknoten (Ende‐zu‐Ende)
An:Von:
An:Von:
RouterRouter
RouterRouter
Router
Router
Zerlegung einer Nachricht in Datenpakete durch TCP
Vorwärtsbewegender Datenpakete durch IP
Sammeln und Ordnender Datenpakete durch TCP
[MBK+04]
Internet‐Architektur
• Internet Backbones• National Backbones
• Regional Backbones
National Backbone Deutschland
Wichtige Internet‐Dienste
• Terminalemulation– Telnet (TErminaL NETwork Protocol ), 1972
• Dateitransfer– FTP (File Transfer Protocol), 1973
• Elektronische Post– SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), 1982– POP (Post Office Protocol), 1984
• Namensauflösung– DNS (Domain Name System), 1984
• World Wide Web– HTTP (Hypertext Transfer Protocol), 1989
Standardisierung mittels RFCs
• Grund– Keine der am ARPANET beteiligten Universitäten ist berechtigt,
Standards für den militärischen Bereich festzulegen
• Vorgehensweise mit RFCs (Requests for Comment), derzeit existieren ca. 2900
• RFC‐Klassen– required, recommended, elective, limited use, not recommended
• IETF (Internet Engineering Task Force)– Universitäten, Industrie, (früher auch: Militär)– RFC‐Verzeichnis unter: www.ietf.org/rfc.html
Mobilfunkstandards ‐ Evolutionsstufen
GSMLeitungsorientierte Datenübertragung CSD, HSCSD
2G 2.5G
GPRSPaketorientierte Datenübertragung im Mobilvermittlungsnetz
EDGEPaketorientierte Datenübertragung im Mobilvermittlungsnetz und verändertes Modulationsverfahren im Zugangsnetz
UMTSHöhere Bandbreiten im Zugangsnetz+ …
3G
2.2.6
4G
LTE(Long Term Evolution)
Beispiele für BTS
[Quelle: MM]
BSC
Arten des Handovers
Intrazellenübergabe
Inter‐BSC‐/Intra‐MSC Übergabe
MSC
BSC BSC
Interzellen‐/Intra‐BSCÜbergabe
Inter‐MSC Übergabe
MSC
BSC
MSC
BSC
BSC
BTS BTS
BSC
BTS
2.2.4
Mobile Originated Call (MOC)
• Im Funknetz abgehender Ruf
2.2.4
Mobile Terminated Call (MTC)
• Im Funknetz ankommender Ruf
2.2.4
Add‐on: Aufbau Mobilfunknetz
Definition Mobilfunk
• Fernmeldedienst, der über Funksignale ein drahtloses Telefonieren von jedem Ort aus ermöglicht, außer Seefunk.
[www.brockhaus.de]
Mobilfunknetz
• Technische Infrastruktur, auf der die Übertragung der Mobilfunksignale stattfindet
– Mobilvermittlungsnetz• Übertragung im Festnetz (selten auch über Richtfunk) zwischen den ortsfesten Einrichtungen des Mobilfunknetzes
– Funknetz• Übertragung über die Luftschnittstelle zwischen einem Mobilfunkmast und dem mobilem Endgerät
CISCOSYSTEMS
Prinzipieller Aufbau am Beispiel GSM
• Aufteilung der Fläche in Mobilfunkzellen– Makrozellen (Ø z.B. 10‐30 km)1– Mikrozellen (Ø z.B. 1‐3 km)1– Picozellen (Ø z.B. 100‐300 m)1
• Sektorisierung von Zellen– Aufteilung einer großen Funkzelle durch Ersatz der
Rund‐strahlantenne durch mehrere Sektorantennen(z.B. 3x120°)
Erhöhung der Kapazität Anpassung an geographische Besonder-
heiten Antennen zur Versorgung einzelner
Straßenzüge oder sogar Gebäude
1 Zahlenwerte für das D2-Netz [Voda2001], GSM 1800 z.B. bis max. Ø 8km
Infrastruktur
[Voda2001]
Elemente im Funknetz: Mobilstation
• Mobilstation (Mobile Station, MS)– Sendeleistung: max. 2 W (GSM 900) bzw. 1 W (GSM 1800)
• Mobiles Endgerät (Mobile Equipment, ME)– IMEI (International Mobile Equipment Identity)
• Hinweis: Die IMEI kann mit der Eingabe *#06# angezeigt werden
• Subscriber Identity Module (SIM)– Mobilfunknummer (Mobile Station ISDN Number, MSISDN)– IMSI (International Mobile Subscriber Identification)
• International eindeutige 15‐stellige GSM Teilnehmer‐ID– TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity)
• Beim Einbuchen zur Anonymisierung vergebene temporäre ID
Verbindungen im Funknetz
• Mobile Originated Call (MOC)– Im Funknetz abgehender Ruf – ugs. "Aktivgespräch"
• Mobile Terminated Call (MTC)– Im Funknetz ankommender Ruf– ugs. "Passivgespräch"
• Handover– Unterbrechungsfreie Gesprächsübergabe
beim Wechsel der Mobilfunkzelle
• Roaming
– Nutzung eines fremden Mobilfunknetzes• VPLMN (Visited Public Land Mobile Network) • Liste gesperrter PLMN
– National Roaming– International Roaming
Handover und Roaming
Elemente im Funknetz: Basisstation
• Basisstationssystem (Base Station System, BSS)– Funktechnische Versorgung einer oder mehrerer Funkzellen– Basisstationssteuerung (Base Station Controller, BSC)
• Vermittlungsrechner mit Relaisfunktion zwischen MS und MSC• Zuweisung von Funkkanälen• Aufrechterhalten der Funkverbindung beim Handover
– Sende‐/Empfangsstation (Base Transceiver Station, BTS)• Durchführung des Mobilfunkverkehrs von 1‐3 Funkzellen• Bestandteile: Antennenanlage und Funkausrüstung• Typische Sendeleistung: 10‐40 W (GSM 900)
Elemente im Mobilvermittlungsnetz
• Mobilvermittlungsstelle(Mobile Switching Center,MSC)– ISDN‐Vermittlungsknoten
• Computergesteuerte Schnittstelle zwischen den BSC und anderen MSC, ggf. auch allen anderen Telefon‐/Datennetzen (Gateway)
• Ein MSC‐Bereich umfasst mehrere BSS– Kommunikation mit den Nutzer‐Datenbanken– Koordination beim Handover (Intra‐MSC und Inter‐MSC)– Unterstützung von Zusatzdiensten
ServiceControlPoint
ServiceOrder
Gateway
BillingGateway
• Operation and Maintenance Center (OMC)– Steuerung und Überwachung aller
Dienste/Komponenten– Teilnehmerverwaltung, Abrechnungssystem…
Elemente im Mobilvermittlungsnetz
• Datenbanken– Besucherregister (Visitor Location Register, VLR)
• Registriert alle MS, die im MSC‐Bereich eingebucht sind
– Heimatregister (Home Location Register, HLR) • Anhand der Vorwahl und der ersten zwei Ziffern der Rufnummer ist das zuständige HLR festgelegt (also max. 100.000 Teiln./HLR)
• Statische Kundendaten (MSISDN, IMSI, Dienste/Umleitungen…)• Dynamische Kundendaten (aktuelle VLR‐Adresse…)
– Authentifizierungszentrale (Authentication Center, AUC)• Schlüsselungsinformationen für Einbuchen und Übertragung
– Endgeräte‐Datenbank (Equipment Identity Register, EIR)• weiße Liste (genehmigte Mobiltelefone)• graue Liste (zu überwachende Mobiltelefone) • schwarze Liste (nicht genehmigte Mobiltelefone)
HLR
AUC EIR
VLR