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

wkoenig@wiwi.uni-frankfurt.de

mertens@wiso.uni-erlangen.de

[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