APPS
Push
Instant Messaging
Twitter
GPS
WLAN basierte Ortung
Erste GPS Mobilfunkgeräte
Spracherkennung und Sprachsynthese
Niedergang des Featurephones
Entwicklungen des Smartphones
Smartphones gab es seit den neunziger Jahren. Sie waren bislang eine kleine Sparte im Spektrum der Mobiltelefone. Einfache Mobiltelefone dominierten noch in den Nullerjahren den Markt, welche man zu Millionen in Asien, Südamerika und Afrika verkaufte. Neben den einfachen Mobiltelefonen gab es für diejenigen die mehr wollten und mehr Geld ausgeben konnten das Featurephone. Ein Smartphone war eher etwas für Geschäftsleute welche sich für E-Mails interessierten. Dies änderte sich als es dem Smartphone gelang sich besser mit dem Internet und seinen Diensten zu verbinden. Dies gelang wiederum nur durch eine neue Art des Telefons wie es Apple auf den Markt brachte und welche von Samsung und anderen kopiert wurden.
APPS
Wie beschrieben tat sich der Mobilfunk anfangs schwer Internetbasierte Dienste zu etablieren. Dies lag auch daran, dass die Mobilfunkbetreiber versuchten die Dienste selbst anzubieten. Dadurch dominierten sie auch lange die Mobiltelefonhersteller, die ihre Geräte entsprechend anpassen mussten.
Dieses Geschäftsmodell änderte sich mit dem iPhone. Steve Jobs überzeugte die Mobilfunkbetreiber, dass es besser ist sich auf den Transport von Daten zu fokussieren. Die Dienste sollten unabhängig angeboten werden. Steve Jobs und Apple schwebte jedoch lange Zeit vor, dass Apple selbst alle Dienste anbieten sollte. Ähnliches hatte Apple bereits mit dem iPod mit der Musikindustrie bewerkstelligt. Musik wurde immer mehr über Apple in Form von MP3 Formaten verkauft statt über CD´s. Apple wollte verhindern, dass Mobiltelefone Marktanteile von seinem Musikgeschäft übernahmen. Daher sahen sie das iPhone zunächst als ein iPod mit Telefon und Internetdiensten an als ein Smartphone welches auch Musik abspielen konnte.
Das iPhone führte eine neue Art von Diensten bzw Dienstprogrammen ein welche sie als APPs bezeichneten. Apps ist eine Kurzform von Application also „Anwendungen“.
Apps waren zunächst Anwendungen wie man sie bereits von Standard-Feature und Smartphones her kannte. E-Mail, Kalender, Wecker etc. Bei den bisherigen Telefonen erreichte man diese Anwendungen recht umständlich über „Menüs“. Hierbei kamen sogenannte Navigationstasten zum Einsatz. Beim iPhone war die Bedienung ungleich einfacher. Die Anwendungen waren mittels eines „ICONS“ unmittelbar auf dem Bildschirm sichtbar und mussten nur angetippt werden. Auch die Bedienung der „Apps“ war durch die Multi Touch Displays ungleich einfacher als auf herkömmlichen Smartphones.
Apple hatte anfangs die Strategie diese Apps alle selbst zu entwickeln und zu installieren. Es war Steve Jobs Philosophie, dass alles, die Hardware, das Betriebssystem und die Software aus einer Hand kommen sollte. Allerdings wich Apple dann doch von diesem Vorgehen ab, da man befürchtete, dass das Konkurrenzsystem Android mehr Apps anbieten könnte.
Apple ließ somit zu, dass Apps extern entwickelt wurden und bot hierfür ein Entwicklersystem an. Allerdings verlangte Apple, dass man die Apps nur über eine Apple Plattform verkaufen und installieren durfte, dem sogenannten App Store. Somit beherrschte Apple weiterhin die Applikationen, indem sie eine Installation verweigern konnte. Außerdem erhielt Apple auch Gewinne aus den Betrieb der Apps.
Google zog mit mit einem „google play store“ mit und vertrieb alle Apps für Android zentral.
Push
Eine Innovation im Mobilfunkbereich kam mit den Apps voll zur Wirkung. Die „Push Nachricht“. Eine Push Nachricht wird vom Internet zu einem Endgerät geschickt, auch wenn dieses nicht aktiv bzw. online ist. Ein Beispiel ist eine E-Mail. Eine Art E-Mail zu lesen besteht darin, mit einem Programm seine E-Mails aktiv vom Netz herunterzuladen. Eine weitere, heute gängige Methode besteht darin, dass, wenn eine Mail eintrifft, diese sofort zum Endgerät „geschoben“ wird, auch wenn dieses nicht aktiv ist. Wenn der Nutzer sein Gerät einschaltet, sieht er sofort, dass und wieviel E-Mails inzwischen eingetroffen sind.
Einen dafür notwendigen „Push Dienst“ führte man bereits mit dem Wireless Application Protocol (WAP) ein. Hierbei schickt man quasi eine spezielle SMS zum Nutzer. Diese bewirkt, dass sich das Endgerät mit dem Netz verbindet und die Push Nachricht liest.
Die Push E-Mail verhalf vor allen Blackberry zu seinem großen Erfolg in den späten Nullerjahren. Geschäftsleute waren stets mit ihren E-Mails „verbunden“ und wurden aktiv informiert, wenn eine neue E-Mail eintraf.
Im Juni 2009 erlaubte das iOS des iPhones erstmals die Nutzung von Push Diensten und löste damit eine Reihe neuer Dienste bzw Apps aus die weit über E-Mail hinausgingen.
Instant Messaging
In den Nullerjahren verbreitete sich eine neue Art der Kommunikation. Zunächst bei Jugendlichen, später auch bei Geschäftsleuten. Das „Chatten“.
Einige israelische Studenten gründeten in den späten neunziger Jahren eine Firma namens Mirabillis. Sie entwickelten mit ihr den weltweit ersten Instant Messanger namens ICQ. ICQ ist eine künstliche Abkürzung für „I seek you“, ich suche dich. 1998 kaufte AOL (America Online) Mirabillis für 480 Millionen Dollar. Mit Instant Messaging begann eine neue Art der Kommunikation durch das Senden von kurzen Nachrichten. Vor allem Jugendliche kommunizierten auf diese Art und Weise untereinander von ihren PC´s.
Auch im Geschäftsbereich nutzte man bald Instant Messanger. So konnten Mitarbeiter eines Unternehmens schnell Informationen untereinander austauschen, ohne zu telefonieren. Außerdem konnte man sehen wer gerade „Online“ war.
2009 gründeten zwei Ingenieure, Brian Acton und Jan Koum ein Unternehmen namens WhatsApp. Sie sahen sehr früh ein Potential mit Apps für das iPhone Geld zu verdienen. Zunächst entwickelten sie eine APP welche es ermöglichte zu sehen ob Kollegen oder Mitarbeiter aktiv waren oder ein Gespräch führten. Als Apple dann im Juni 2009 Push Nachrichten erlaubten war es WhatsAPP die als erste einen instant Messaging Dienst als App anboten. Schon im August 2009 wurde WhatsAPP 250000-mal heruntergeladen. Bereits im Dezember 2009 erweiterte WhatsAPP seinen Dienst, indem er auch den Versand von Fotos zuließ. Die Nutzerzahlen von WhatsAPP explodierten geradezu. Andere Messanger Services wie ICQ versuchten sich zwar auch im Mobilfunkbereich zu etablieren, kamen aber zu spät. 2010 war WhatsAPP auch auf Google Play erhältlich und dominierte den gesamten Smartphone Markt.
Instant Messaging machte das Smartphone zu einem neuen Instrument der Kommunikation. Es erlaubte permanenten Informationsaustausch zwischen Einzelpersonen als auch Gruppen (Chat Groups). Das Smartphone war nicht mehr ein Gerät, welches man hervorholte, um ein Telefongespräch zu führen oder um seine E-Mails zu checken. Es wurde ein Gerät, welches man praktisch ständig ansah weil ständig neue Nachrichten eintrafen.
Ein weiterer Dienst, der sich ab 2010 in den Smartphones etablierte, war Twitter. Twitter begann 2006 als ein Unternehmen welches Nachrichten mittels SMS versendet. Daher waren die Nachrichten in ihrer Länge stark reduziert (140 Zeichen). Twitter wurde rasch populär und hatte allein 2010 100 Millionen neue Nutzer. Der Charm von Twitter lag darin, dass jeder sofort Nachrichten an eine Reihe von Follower schicken konnte. Auch Politiker nutzten bald diese Plattform für die Verbreitung von Nachrichten.
2010 gab es eine Twitter App welches die Verbreitung und Nutzung von Twitter einen weiteren Schub gab. Nun konnte man überall Twitter Nachrichten empfangen und verschicken.
Vor allen durch die Verbreitung von Instant Messaging und Nachrichtendienste wie Twitter wurde das Smartphone ein Gerät, welches man haben musste, um am „sozialen Leben“ teilzunehmen.
Location Based Services
GPS
Bereits für den Betrieb von IS-95 benutzte man das Satellitensystem GPS. Hier diente GPS vor allen, um die genaue Zeit zu erhalten, um Basisstationen miteinander zu synchronisieren.
Interessant ist GPS jedoch für die Navigation und Standortbestimmung. Hierzu müssen allerdings vier Satelliten empfangen werden, um entsprechende Signale zur Bestimmung des Standortes zu empfangen. Das Problem von GPS besteht darin, dass diese Signale erst einmal finden muss. Es müssen hintereinander alle möglichen Funkfrequenzen nach GPS-Signalen abgesucht werden bis vier Satelliten empfangen verfügbar sind. Dann muss man auch noch die Dopplerverschiebung herausrechnen. All dies kann, wenn ein GPS-Empfänger eingeschaltet wird durchaus 10-15 Minuten dauern. GPS war für Geräte konzipiert die kontinuierlich die Position erfassen und nicht sporadisch. Um kontinuierlichen Empfang zu gewährleisten, sendet GPS einen Almanach welcher alle Daten für die Akquirierung weiterer Satelliten enthält. Wenn ein Satellit verschwindet, muss nicht nach einem neuen Satelliten gesucht werden. Man hat die nötige Information bereits aus dem Almanach.
Benutzt man GPS in einem Mobiltelefon würde es zu lange dauern, bis es alle nötigen Daten akquiriert hat. Allerdings wäre GPS in einem Smartphone immens nützlich, weil er eine Vielzahl von sogenannten Location Based Services zulässt.
Assisted GPS
Um GPS in Mobiltelefonen zu verbessern, wird die Funkverbindung zur Basisstation genutzt um initiale Informationen für die GPS-Ortung zu übermitteln. Dies ist vor allen der aktuelle für den Ort notwendige Almanach, welcher direkt von dem Mobilgerät genutzt werden kann und nicht erst umständlich gesucht werden muss.
WLAN basierte Ortung
Ein weiteres Verfahren den genauen Ort zu bestimmen, basiert auf WLAN. Vor allen in Ballungsräumen gibt es an verschiedenen Orten eine Vielzahl verschiedener vorwiegend privater WLAN-Routern. Diese erzeugen mit ihren Beacon Signalen ein spezielles Profil, quasi einen ortsspezifischen Fingerabdruck.
Wenn man solche WLAN-Profile, etwa durch ein Testfahrzeug auf der Straße gesammelt hat, kann man später daraus den genauen Ort bestimmen, in dem der WLAN-Empfänger des Mobilfunkgeräts die verschiedenen WLAN-Beacons empfängt.
Erste GPS Mobilfunkgeräte
Das erste Mobiltelefon mit GPS-Empfänger war 2005 das Siemens SXG75. Es benötigte für Navigationszwecke eine spezielle Software der Firma VDO.
Einen wirklichen Durchbruch gab es für GPS in Smartphones jedoch erst mit Apple und Google welche ihre GPS-Empfänger mit eigenem Kartenmaterial und Navigations-SW verbinden konnten. Das Apple iPhone 3G mit GPS-Empfänger erschien 2008.
Spracherkennung
Spracherkennung erforschte man bereits seit den sechziger Jahren in Forschungseinrichtungen wie Bell Laboratories. Hierbei begann man zunächst mit einfachen Sprecherabhängigen Erkennern mit geringem Wortschatz. Vor allen das Erkennen von Zahlen war von Interesse. Die Spracherkenner extrahierten dabei mittels digitaler Signalverarbeitung spektrale Merkmale der verschiedenen Laute aus dem Sprachsignal. In einem Training erzeugte man für verschiedene Wörter Referenzen. Diese verglich man dann bei der Erkennung mit dem aktuellen Sprachsignal. Hierbei kamen spezielle Algorithmen zum Tragen, die die Verläufe der spektralen Merkmale von den Referenzen mit den gesprochenen Verläufen abglichen.
Bereits Ende der achtziger Jahre gab es somit einfache Spracherkenner, etwa für Autotelefone. Diese erkannten z.B. Namen von gewünschten Teilnehmern welche angerufen werden sollten. Später wurden solche einfache Spracherkenner auch auf Handgeräten implementiert fanden aber nicht viel Anwendung. Niemand wollte die Spracherkenner trainieren und die Erkennungsraten waren oft zu gering.
Vor allen in den neunziger Jahren gab es dann wesentliche Fortschritte in der Erkennung. Man entwickelte sprecherunabhängige Systeme mit hohem Wortschatz. Ein wesentliches Element war hierbei, dass man genügend Trainingsmaterial zur Verfügung hatte und genügend Rechenleistung, um diese zu bearbeiten. In den Nullerjahren waren die Erkennungssysteme schon sehr weit fortgeschritten. Dennoch liefen sie nur auf rechenintensiven Plattformen.
Eine Firma, welche sich auf Spracherkennung spezialisiert hatte hieß Siri. Sie wurde 2007 gegründet und bereits 2010 von Apple gekauft. Im Oktober 2011 stellte Apple Siri als Teil des iPhone 4S zur Verfügung. Auf Knopfdruck konnte „Siri“ gesprochene Anweisungen entgegennehmen. Diese konnten beliebig formuliert werden. Siri antwortete mit einem sehr guten Sprachsyntheseprogram auf die Anweisungen, um sie zu bestätigen oder weitere Fragen zu stellen. Außerdem konnte man Siri benutzen, um Text einzugeben.
Um Siri zu ermöglichen, setzte Apple auf „Cloud Computing“. Die wesentlichen Berechnungen zur Spracherkennung kamen nicht vom Smartphone. Das Smartphone kodierte lediglich die Sprache und schickte den Sprachkode an einen Server (die Cloud) auf dem die Spracherkennungssoftware von Apple lief. Das Ergebnis schickte man dann wiederum über Funk zurück zum Smartphone.
Sprachsynthese
Sprachsynthese mit Computern begann bereits in den sechziger Jahren. Allerdings waren Speicher und Rechenleistung beschränkt und man versuchte die Sprache durch einfache Simulation des Sprechen zu erzeugen. Recht erfolgreich waren dabei die Filter (Formanten) wie man sie aus der Sprachkodierung her kannte. Diese konnte man variieren und künstlich mit stimmhaften Signalen anregen. Das Resultat war recht verständlich, klang aber auch sehr künstlich. Ein Beispiel war z.B. das Spielzeug „Speak & Spell“ welches Ende der siebziger Jahre von Texas Instrument gebaut wurde. Hier konnten Wörter eingetippt werden die das gerät dann „vorlas“.
Die Sprachsynthese verbesserte sich deutlich als man große Mengen von Sprache wirtschaftlich speichern konnte. Man konnte etwa alle möglichen Lautfolgen von einem Sprecher digital aufnehmen und aus diesen Lautfolgen beliebige Sprache erzeugen. Ein Durchbruch gelang hierbei mit PSOLA (Pitch Synchronous Overlap Add). Hierbei wurden von den Lautübergängen einzelne Perioden herausextrahiert. Diese konnte man dann mit belieben Frequenzen wieder zusammenaddieren und konnte so verschiedene Frequenzen erzeugen.In den Nullerjahren war auf diese Art und Weise die Sprachsynthese so weit fortgeschritten, dass man sie kaum noch von natürlicher Sprache unterscheiden konnte. Die Sprachsyntheseverfahren haben dabei eine charakteristische Stimme. Bei Siri von Apple kommt diese deutsche Stimme von der Sprecherin Heike Hagen.
Niedergang des Featurephones
Der Anteil von Smartphones gegenüber des Featurephones war stets sehr gering. Es gab für den „normalen Nutzer“ mehr Nutzen von Featurephones als von den Smartphones, dessen „Computerfähigkeiten“ man nicht wirklich nutzen konnte. Dies ändert sich mit dem Multi Touch basierten Smartphones und den damit zusammenhängende APPS. Außerdem dominierte mehr und mehr Datenbasierte Dienste gegenüber Sprachdiensten. 2012 gab wurden genau soviele Smartphones wie Featurephones verkauft. 2017 war der Anteil von Featurphones auf fast 10% heruntergegangen. Fast jeder nutzte nun ein Smartphone.
Der Siegeszug des Smartphones zeigte sich auch in dem steigenden Datenverkehr. Noch 2007 dominierte der Sprachbasierte Verkehr. Man verschickte 4 mal soviel Sprachdaten als reine IP-Daten. Allerdings wuchs der IP basierte Datenverkehr exponentiell während de Sprachdatenverkehr stabil blieb. Ende 2009 gingen bereits mehr IP Daten als Sprachdaten über die Mobilfunknetze.
