Kompendium Vernetzung - Deutsche TV

Transcrição

Kompendium
Vernetzung
Eine Bestandsaufnahme
der Deutschen TV-Plattform
Inhalt
Executive
Summary
Executive Summary
Vorwort
1.
Unsere Lebensbereiche sind längst digital
geworden und die Vielfalt von CE-Endgeräten steigt stetig. Mit CE-Endgeräten sind
Geräte der klassischen Unterhaltungselektronik, des PC-Umfeldes und der Telekommunikation gemeint. Gemeint sind also
Produkte vom digitalen Fernsehgerät, über
Notebook und Tablet bis hin zum
Smartphone. Wurden diese Geräte in der
Vergangenheit eher singulär betrieben, so
ist in den letzten Jahren die Vernetzung
untereinander gestiegen. Die Vernetzung
dieser Geräte bringt für den Verbraucher
neuen Benutzungskomfort und auch neue
Applikationen.
In diesem Kompendium wird der aktuelle
Stand der Vernetzungstechnologien und
Anwendungen dargestellt. Ausgehend von
der technischen Beschreibung der Übertragungsstandards werden die vernetzten Geräte mit ihren Schnittstellen und darauf
aufgesetzten Applikationen dargestellt. Es
folgt eine Darstellung von einigen ausgewählten und typischen Vernetzungsszenarien, sowie technische Empfehlungen für
Experten und Laien.
Kompendium Vernetzung
Deutsche TV-Plattform
Arbeitsgruppe Mobile Mediennutzung
August 2014
Seite
2
2
4
Netze und
Übertragungsverfahren
6
1.1
Leitungsgebundene Verfahren
6
1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.1.4
1.1.5
Breitbandkabel
DSL
Glasfaser
LAN
PLC
6
9
12
14
16
1.2
Funkgestützte Verfahren
17
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.2.4
1.2.5
1.2.6
1.2.7
Satellit
Mobilfunk
DVB-T/T2
WLAN
NFC
Bluetooth
ZigBee
17
19
19
20
22
24
26
1.3
Internet
27
1.4
DVB und IPTV
28
1.5
Cloud-Lösungen
31
2. Geräte, Schnittstellen
und Applikationen
Geräte
32
2.1.1
2.1.2
2.1.3
2.1.4
2.1.5
2.1.6
2.1.7
2.1.8
TV-Geräte und Set-Top-Boxen
Heimkinosysteme
Computer
Digitalkameras
Smartphones
Spielekonsolen
Home Gateways
Home Server
33
34
34
35
35
35
34
35
2.2
Schnittstellen
3. Nutzungsmöglichkeiten
und Empfehlungen
32
2.1
3.1
60
Klassische DVB-orientierte
Vernetzung
60
3.2
SAT>IP-orientierte Vernetzung
61
3.3
DSL-orientierte Vernetzung
62
3.4
Empfehlungen bei der Nutzung
von WLAN
63
Empfehlungen bei der Nutzung
von PLC
64
Empfehlungen für Netzstrukturen
in Neubauten
64
36
3.5
2.2.1 Leitungsgebundene Schnittstellen
· HDMI
· USB
· CI+
2.2.2 Funkgestützte Schnittstellen
· Miracast
· Wireless Display (WiDi)
· WHDI (Wireless Home Digital Interface)
· WirelessHD (WiHD)
· Wireless Gigabit (WiGig)
2.2.3 Protokolle und Spezifikationen
· DLNA
· Apple AirPlay
· Google Chromcast
36
36
40
42
44
44
46
46
46
46
47
47
48
49
2.3
Applikationen
50
Glossar
68
2.3.1
2.3.2
2.3.3
2.3.4
2.3.5
2.3.6
2.3.7
2.3.8
2.3.9
2.3.10
Endgerätebezogene Applikationen
Programmbezogene Applikationen
Internet-Browser
Second Screen
Recording
Remote Control
Distribution Management
Home Automation (Smart Home)
Plattformunabhängige Rechteverwaltung
Plattformunabhängige Navigation
50
50
51
53
53
54
54
55
58
59
Impressum
73
3.6
3.6.1 Politische Zielsetzungen für Deutschland
3.6.2 Möglichkeiten der Umsetzung
3.6.3 Fazit der Vorgehensweise bei Neubauten
Herausgeber, Redaktion, Autoren,
Haftung, Kontakt, Über uns
Seite
3
65
65
67
Vorwort
Die DNA der digitalen Welt
Immer mehr Lebensbereiche der Menschen werden digital. Das reicht von der
Arbeit über die Freizeit bis zum Wohnen.
Besonders moderne Kommunikation, Unterhaltung und Medienkonsum basieren
auf Algorithmen. Ob beim Radiohören,
Fernsehen, telefonieren oder Autofahren –
immer öfter sind die Inhalte, ihre Übermittlung und die entsprechenden Geräte
digital. Vom Mailen und Chatten (statt
Briefeschreiben) oder dem Surfen im
World Wide Web (WWW) ganz zu schweigen ...
Allerdings würden diese parallelen Entwicklungen Insellösungen bleiben, gäbe
es nicht die vielfältigen Formen der Vernetzung. Die Palette der Verknüpfungen
reicht dabei von den großen Netzen, etwa
den Rundfunkverbreitungswegen Satellit,
Kabel, Antenne und breitbandiges Telefonnetz über die eher kleinzelligen Netze wie
beim Mobilfunk bis zu Nahbereich-Lösungen wie WLAN, Powerline oder Bluetooth.
Vernetzung ist nicht alles, aber ohne Vernetzung ist alles nichts, könnte man zugespitzt für die neue Alltagstechnik sagen.
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4
Dabei geht es nicht nur um Rundfunk –
wie man bei einem Verein wie der Deutschen TV-Plattform vermuten könnte.
Zwar liegt der Schwerpunkt auf Fernsehen
sowie digitalem Bewegtbild, der Verteilung
und Nutzung, aber längst überlappt sich
dieser Medienbereich mit Telekommunikation/IT und der Haus-Heim-Technik.
Waren vor Jahren USB-Anschlüsse eher ein
PC-Privileg und HDMI-Buchsen eines der
TV-Flachbildschirme, sind sie heute bei der
jeweils anderen Geräteklasse selbstverständlich. Handyfotos auf den TV-Screen
„zu wischen” und TV-Programme vom
Fernseher auf das Tablet „zu ziehen” wird
allmählich Alltag genauso wie Apps auf
allen Bildschirmgeräten – inklusive Auto.
Damit das alles reibungslos funktioniert
braucht es definierte Verfahren, Spezifikationen und Standards inklusive entsprechender Schnittstellen und Applikationen.
Sie bilden so zu sagen die DNA der digitalen Welt – wer deren Gene verstehen will,
muss sie entschlüsseln. Zwar gibt es für
jeden Teilbereich ausführliche technische
Beschreibungen: Es fehlt jedoch oft der Zusammenhang. Genau dieser Aufgabe widmet sich die vorliegende Publikation der
Deutschen TV-Plattform. In ihr haben die
Experten des Projektteams Vernetzung all
das zusammen getragen, was für einen
kompletten Überblick der aktuellen Lage
und für ein Verständnis der künftigen
Trends notwendig ist. Ein Kapitel zu konkreten Nutzungsmöglichkeiten mit Empfehlungen für die Vernetzung rundet dieses Kompendium ab. Damit ist es nicht
nur für Techniker und Fachjournalisten interessant, sondern sicher auch für interessierte Laien lesenswert.
Für die Deutsche TV-Plattform ist das
Thema Vernetzung nicht neu. Erste Einblicke gab es schon beim 20. Symposium des
Vereins Ende November 2011 in Berlin
unter dem Titel „Integrierte Mediennutzung: Daheim und Unterwegs”. Ein halbes
Jahr später entstand das Projektgruppe
Vernetzung, um sich intensiver mit der
Weiterentwicklung vorhandener und
neuer Konzepte für drahtgebundene und
drahtlose Vernetzung sowie störungsfreie
Geräte-Kompatibilität zu beschäftigen.
Diese erste Publikation ist zugleich mit der
„Drohung” verbunden: Wir machen weiter – und freuen uns über aktive Mitstreiter
bei der Erkundung und Vermessung der
vernetzten Welt. Denn: Sie wird immer
komplexer, was den Bedarf an Information
und Aufklärung steigert.
Prof. Dr.-Ing. Michael Silverberg
(FH Köln, Foto links)
Projektleiter „Vernetzung” der
Arbeitsgruppe Mobile Mediennutzung
Dr. Helmut Stein
(ISDM, Foto rechts)
Leiter AG Mobile Mediennutzung
und Vorstandsmitglied der
Deutschen TV-Plattform
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5
1. Netze und
Übertragungsverfahren
1.1 Leitungsgebundene Verfahren
1.1.1 Breitbandkabel
1.1.1.1
Einleitung
Das Koaxialkabel wurde für die Übertragung von Signalen mit hohen Bandbreiten
entwickelt und stellt deshalb den Urtyp
des Breitbandkabels dar. Es verfügt über
einen Wellenwiderstand, der frequenzunabhängig ist und über eine Dämpfung
der Signale, die mit der Wurzel der Frequenz zunimmt. Hochwertige Koaxialkabel haben weiterhin ein exzellentes
Schirmmaß von derzeit üblichen >90dB,
d.h. es ist relativ unempfindlich gegenüber
Signalen, die in das Kabel einstrahlen
könnten und es strahlt selbst nur in sehr
geringem Maße die übertragenen Signale
nach außen ab.
Für die Verteilung von terrestrisch empfangenen analogen TV-Signalen wurden
Koaxialkabel zuerst eingesetzt. Mit dem
Start von Kabelfernsehen in den 1980er
Jahren wurden TV-Programme mit einer
Gesamtbandbreite von ca. 300 MHz über
Koaxialkabel im Haus verteilt. Mit Steige-
Seite
rung der Vielfalt an Angeboten wuchs
auch das Interesse am Fernsehen und Kunden begannen ihr Haus oder ihre
Wohnung mit mehreren Anschlussmöglichkeiten für
Fernsehgeräte auszustatten. Zur Versorgung der einzelnen
Mieter im Mietwohnungsbau wurden
komplexere Hausverteilanlagen in Baumstruktur aufgebaut. Verstärker wurden notwendig,
um die Dämpfungen der Koaxialkabel, Splitter und Antennendosen zu kompensieren. Solche Verstärker
sind mit einer einstellbaren Pre-Emphase
ausgestattet, um die frequenzabhängige
Dämpfung der installierten Koaxialkabel
zu reduzieren. In den 1990er Jahren ging
man beim Neubau von Hausverteilanlagen
auf eine sternförmige Struktur der Netze
über, die eine bessere Entkopplung der einzelnen Antennendosen, aber auch einen
Rückkanal ermöglichten.
Ende der 1980er Jahre wurden auch die
ersten Satelliten der Astra-DTH [direct to
home]-Satellitenplattform und bald darauf
auch die Eutelsat-DTH [direct to home]Plattform in die geostationäre Orbitposition gebracht. Satelliten-Individualempfang wurde durch die Vielfalt der TVAngebote sehr schnell attraktiv für die
Nutzer und wiederum wurden Koaxialkabel verbaut, um die Signale von der
Parabolantenne auf dem Dach in den
Wohnraum zu den separaten Satellitenempfängern zu übertragen. In Mehrfamilienhäusern wurden Multi-Schalter eingesetzt, um die einzelnen Haushalte über
Koaxialkabel mit analogen TV-Programmen der beiden unterschiedlichen Polari-
6
sationsebenen von Satellitensignalen zu
versorgen. Im Allgemeinen können Koaxialkabel die Signale der Satelliten-Zwischenfrequenz (Sat-ZF) von 950 MHz bis
2.150 MHz meist ohne Verstärker innerhalb des Hauses transportieren.
1.1.1.2 Transport von DVB-Diensten
(DVB-C -S, -T)
1993 wurden die DVB-Standards für DVBS und DVB-C entwickelt und sehr bald
startete sowohl über Satellit als auch über
Kabel das Digitale Fernsehen (Digital TV).
Die Koaxialkabel der Hausverteilnetze
mussten dazu sowohl für DVB-S als auch
für DVB-C nicht ausgetauscht werden. Mit
dem Wachsen der digitalen Angebote wurden die Koaxialkabel immer breitbandiger
genutzt. Dazu war es beim Breitbandkabel
notwendig, aktive Komponenten entsprechend aufzurüsten. Die anfangs verbauten
Verstärker unterstützen den Frequenzbereich von 47 MHz bis 300 MHz und wurden in der zweiten Generation mit einer
Bandbreite bis 470 MHz, dann bis 630
MHz und heute bis 862MHz ausgetauscht.
Erste Verstärker mit einer Bandbreite von
1 GHz sind heute schon verfügbar.
Bei der Hausverteilung von DVB-S Signalen erforderte die Ausweitung der Satelliten-Abwärtsstrecke breitere Frequenzbänder (10,7 GHz bis 12,75 GHz) und bei
gleichzeitigem Empfang mehrerer Satelliten von verschiedenen Orbitpositionen
die Nutzung mehrerer Koxialkabel zur Signalverteilung oder den Einsatz von MultiSchaltern.
Mit der Einführung von DVB-T konnten
die Koaxialkabel der Hausverteilnetze der
terrestrisch versorgten Haushalte weiterhin verwendet werden.
1.1.1.3 Transport von IP-Services
(DOCSIS)
Für das Breitbandkabel wurde in den USA
von CableLabs in 1997 die DOCSIS-Technologie (ITU Rec J.112) entwickelt, die es
ermöglicht, bi-direktionale Dienste unter
Verwendung des IP-Protokolls über die
vorhandenen Koaxialkabel-Infrastrukturen zu übertragen. Für die Übertragungsrichtung zum Kunden konnten die verfügbaren Modulationsverfahren von Digital
TV (DVB-C in Europa) genutzt werden. Für
Europa wurde daher das etwas modifizierte
EuroDOCSIS-System entwickelt, das das
für den Empfang in Europa übliche 8MHz-Kanalraster verwendet. Auf der Sendeseite verwendet DOCSIS das Cable Modem
Termination System (CMTS). Diese Einheiten sind vergleichbar dem DSLAM bei DSL.
Auf der Empfängerseite verarbeitet das
Kabelmodem die Signale und liefert den
Datenstrom. Die Markteinführung von
DOCSIS gestaltete sich sehr erfolgreich, sodass der wachsenden Anforderung der Kabelkunden nach immer höheren Bitraten,
die verbesserten und erweiterten Nachfolgetechnologien DOCSIS 1.1, 2.0 und 3.0
folgten. Mittlerweile ist DOCSIS 3.0 in
Deutschland flächendeckend im Einsatz
und mit modernen Kabelmodems können
Bitraten von 200 Mbit/s und mehr angeboten werden. Eine Schlüsselfunktion von
DOCSIS ist die Kanalbündelung [channelbonding], wodurch in einem Kabelmodem
bis zu 16 Kabelkanäle mit einer Kapazität
von je 50 Mbit/s zu einer IP-Pipe mit ca.
800 Mbit/s gebündelt werden können.
Ende 2013 wurde der DOCSIS 3.1 Standard
fertig, der OFDM-basiert ist und mit kompatiblen Kabelmodems der ersten Generation IP-Pipes mit max. 4 Gbit/s für den Abwärtsstrom [downstream] ermöglicht.
Für die Einführung der bi-direktionalen
IP-Kommunikation auf EuroDOCSIS-Basis
mussten sowohl die Kabelnetze selbst, als
auch die Hausverteilanlagen aufgerüstet
werden. In Europa hat man sich beim
Rückkanal entschieden, den Frequenzbereich von 5 MHz bis 65 MHz zu verwenden. In der Hausverteilanlage mussten die
Hausverstärker durch rückkanalfähige Verstärker ersetzt werden. In solchen aufgerüsteten Netzen konnten natürlich die bisherigen Kanäle K1 und K2 nicht mehr für
Fernsehen genutzt werden. Die Aufrüstung
von größeren Hausverteilanlagen ist jedoch kritisch bezüglich der Einstrahlung
von Störsignalen im Frequenzbereich des
Rückkanals. Eine einzige Leckstelle kann
theoretisch den Rückkanalbereich für alle
Kunden in dem betroffenen Anschlussbereich unbrauchbar machen, da es sich
beim Kabelnetz um ein „shared medium”
handelt. In vielen Fällen wird daher schon
in unmittelbare Nähe des Anschlusses des
Kunden (Übergabepunkt) ein Kabelmodem installiert und dann der Rückkanal
für die Verteilung der TV-Signale im Haus
herausgefiltert. Bei Hausverteilanlagen mit
guter Schirmung kann auch das gesamte
Breitbandkabelsignal im Haus durch mehrere Kabelmodems verteilt werden. Mit
DOCSIS 3.1 wird die Downstream-Kapazität substanziell erhöht, so dass davon auszugehen ist, dass auch der Bedarf an Upstream-Kapazität stark anwachsen wird.
DOCSIS 3.1 bietet zwar auch im Upstream
höchste Spektrumseffizienz mit OFDM,
aber viele Kabelnetzbetreiber planen für
eine Kapazität von 1 Gbit/s den Übergang
zwischen Upstream und Downstream von
heute 65 MHz auf ca. 200 MHz zu verschieben.
1.1.1.4 Verwendung der
Broadcasting-Übertagungstechnik der
zweiten Generation
Ca. 10 Jahre nach dem Start von Digital
TV auf der Basis der ersten Generation von
Übertragungsverfahren, begann DVB mit
der Entwicklung der zweiten Generation
DVB-X2. Für die Übertragung über Breitbandkabel wurde das Modulationsverfahren von ‚Single Carrier QAM’ auf OFDM
umgestellt. Dies geschah im Wesentlichen
aus Gründen der Spektrumseffizienz und
der Flexibilität von OFDM, das zudem
seine Leistungsfähigkeit bei typischen Störungen im Koaxialkabel, wie Echos die
durch nicht ideale Splitter oder Kabelübergänge erzeugt werden, ausspielen kann.
OFDM kann Echos mit Laufzeiten innerhalb des Schutzintervalls [guard interval]
(3,5 µs oder 7 µs), vollständig kompensieren. Über die Kanalschätzung auf Basis der
gesendeten Pilotträger können Verzerrungen des Frequenzgangs innerhalb des
Übertragungskanals korrigiert werden. Ein
wesentlicher Mangel von DVB-C war es
zudem, dass mit der Abschaltung der analogen TV-Programme der verbesserte verfügbare Störabstand nicht durch komplexere Modulationsarten für Digital TV mit
Seite
höherer Nutzlast [payload] genutzt werden
konnte. DVB-C2 wird die digitale Downstream-Kapazität eines Kabelnetzes mit
100 MHz bis 862 MHz Bandbreite von
heute ca. 5 Gbit/s auf 8 Gbit/s erhöhen.
1.1.1.5 Heimvernetzung über
Koaxialkabel mit MoCA, Homeplug AV
oder G.hn
Aufgrund des Siegeszuges und der Popularität der universellen IP-basierten Endgeräte im Haushalt und der damit einhergehenden Mehrgerätenutzung wurde es erforderlich, diese mit dem zentralen
Internet Access Point und den weiteren
ebenfalls IP-basierten Endgeräten zu vernetzen.
Dies stimulierte die Marktteilnehmer
Technologien und Kommunikationsstandards zu entwickeln die sich die vorhandene Kabelinfrastruktur in Haus und Wohnung zu Nutze machte, um das Ziel der
umfänglichen häuslichen Vernetzung zu
erreichen. Da portable Endgeräte, welche
lediglich über eine Wi-Fi Antenne verfügen ebenfalls an Popularität zunahmen,
wurden diese leitungsgebunden Heimvernetzungstechnologien oft auch mit einer
lokalen Wi-Fi-Komponente (Repeater) ausgestattet um ebenfalls eine vollumfängliche funkbasierte Heimvernetzung zu ermöglichen. Der Begriff und der Markt der
„Heimvernetzung” waren damit geboren.
Ein häufiger Anwendungsfall ist eine
Konfiguration, bei welcher der Nutzer ein
als Gateway fungierendes Endgerät einsetzt/besitzt, das sowohl Live-Content unmittelbar über IP an andere Geräte streamen kann, als auch intern gespeicherten
Content einem anderen Endgerät über IP
zur Verfügung stellen kann.
In der Heimvernetzung kann Multimedia over Coax (MoCA) seine Leistungsmerkmale voll ausspielen. MoCA-kompatible Endgeräte bauen selbständig ein IPNetz untereinander auf, wobei ein Gerät
die Masterfunktion übernimmt und die
anderen Geräte (max. 16) entsprechend
konfiguriert sind. Würde der Master ausfallen, dann übernimmt automatisch eines
der anderen Geräte diese Rolle und baut
das Netz wieder auf.
7
Tabelle 1.1.1.5-1 Übersicht der gängigen Technologien zur Heimvernetzung
MoCA (1.1)
MoCA (2.0)
802.11n
(3x3 MIMO)
Homeplug AV
IEEE P1901
G.hn
Max PHY Rate (Mbps)
270
600
450
200
500
600
Max MAC Rate (Mbps)
175
400
300
100
250
400
95% Coverage (Mbps) *
135
400
10-40
30
40
250
Number of Simultaneous
HD Streams
6 (20 Mbps)
20 (6 Mbps)
15 (20 Mbps)
50 (6 Mbps)
1 (20 Mbps)
5 (6 Mbps)
1 (20 Mbps)
4 (6 Mbps)
1 (20 Mbps)
6 (6 Mbps)
12 (20 Mbps)
40 (6 Mbps)
Transmission Media
Coax
Coax
Wireless
Power line
Power line
Coax &
Power line
Latency (ms)
5
5
10-30
10-30
10-30
5
Standard Ratified
2007
2010
2007
2005
2010
2010
Bild 1.1.1.5-1 Mögliche Frequenzbelegungen für MoCA (800 – 1650 MHz)
1
5-42
Upstream
CM
2
5-42
Upstream
CM
3
5-42
Upstream
CM
54-806/860
Off-Air/CATV
MoCa
54-806/860
Off-Air/CATV
MoCa
…
MoCa
950-2150
Satellite L-Band
MoCa
MoCa
Mid RF
950-2150
Satellite L-Band
Seite
8
Tabelle 1.1.1.5-1 zeigt eine Übersicht der
gängigen Technologien und deren Eigenschaften welche heute im Bereich der
Heimvernetzung zum Einsatz kommen.
Alle MoCA-Geräte sind über einen logischen Steuerkanal mit einer Kapazität von
ca. 1 Mbit/s miteinander verbunden. Zur
Übertragung der eigentlichen Dienste zwischen den einzelnen Geräten stehen Nutzlast-Kanäle zur Verfügung.
Auf der physikalischen Ebene verwendet
MoCA, wie auch alle anderen modernen
Übertragungssysteme das Modulationsverfahren OFDM. Die Übertragungskanäle
können flexibel konfiguriert werden, abhängig von der Broadcastnutzung des
Koaxialkabels. Dabei stehen die Frequenzbänder von 800 MHz bis 1650 MHz zur
Verfügung. MoCA ist somit nicht nur für
Kabelnetze interessant, sondern kann
auch beim DTH-Empfang (z.B. Satellit, Terrestrischer Empfang) eingesetzt werden.
Digital Subscriber Line (DSL) (englisch für
Digitaler Teilnehmeranschluss) bezeichnet
eine Reihe von Übertragungsstandards der
Bitübertragungsschicht, mit der Daten mit
hohen Übertragungsraten über einfache
Kupferdoppeladern, insbesondere die bereits verlegten Teilnehmeranschlussleitungen eines Telefonnetzes gesendet und
empfangen werden können. DSL dient in
der Regel dazu, Endkunden einen Breitband-Internetzugang über einen InternetZugangsserver zur Verfügung zu stellen.
Die erzielbaren Übertragungsraten reichen
bis 200 Mbit/s (unter Laborbedingungen
sogar bis zu 1 Gbit/s). In der Praxis werden
aufgrund der physikalischen Leitungsdämpfung der Telefonleitung und wegen
der Gefahr gegenseitiger Störungen in den
Kabelsträngen eines Leitungsbündels
durch Übersprechen mit Zugangsbandbreiten von 6, 16, 25 und 50 Mbit/s geringere Transferraten angewandt, die jedoch
deutlich höher als die von analogen
Modem (Modulator/Demodulator)-Wählverbindungen (max. 56 kbit/s) oder ISDNVerbindungen (64 kbit/s und bei Kanalbündelung 128 kbit/s) liegen.
DSL erfordert zwei Modems , eines beim
Teilnehmer und eines in der Vermittlungsstelle des Anbieters. An der häufig Jahrzehnte alten Teilnehmeranschlussleitung
müssen meist keine Änderungen vorgenommen werden. Die DSL-Technik nutzt
die Tatsache, dass die herkömmliche ana-
15
10
5
0
M
.0
AM
AM
AM
AM
AM
IS3 k-QA
-Q
-Q
-Q Hz
k-Q Hz k-Q Hz
CS
1
4k
16k
16k ,2 G
64 1,2 G 64 1,8 G
DO
1
Bild 1.1.1.6-1 Denkbare Entwicklung der
Downstream-Übertragungskapazität
(in Gbit/s) eines HFC Kabel-Netzes unter
Verwendung von höheren Modulationsarten und Erweiterung der Bandbreiten
Vorstehendes Bild zeigt ein denkbares zukünftiges Szenario. Wegen der hohen Investition der Betreiber von Breitbandnetzen in die „letzte Meile” [last mile] und in
die Hausverteiltechnik ist es kommerziell
sehr attraktiv die Übertragungskapazitäten
der Koaxialkabel voll auszuschöpfen und
einen Austausch dieser Komponenten
durch Glasfaser im unmittelbaren Anschlussbereich so lang wie möglich heraus
zu zögern.
Bild 1.1.2-1 Frequenznutzung bei DSL auf der Anschlussleitung
Telefondienste
analog
digital
4B
Downstream
ISDN
2B
Daten und Multimedia
VDSL
VDSL
ADSL
Upstream
ISDN
Upstream
Downstream
Seite
9
18 MHz
2 MHz
1,1 MHz
276 KHz
138 KHz
120 KHz
Frequenz
80 KHz
Obwohl für Neubauten alternative Verkabelungstechnologien wie Glasfaser oder
Datenkabel (z. B. Cat7) durchaus von Interesse sind, ist das Koaxialkabel nach wie
vor sehr attraktiv: Mit dem von fast allen
modernen Übertragungssystemen verwendeten Modulationsverfahren OFDM können die physikalischen Eigenschaften dieses Mediums optimal ausgenutzt werden.
Bei den hohen verfügbaren Störabständen
sind heute schon höherwertigere Modulationsverfahren (z. B. 4096-QAM) in CATVSystemen nutzbar. Wenn ein Haus durch
Glasfaser versorgt wird (RFoG) und nur
noch die Hausverteilung über Koaxialkabel realisiert ist, können sogar Modulationsverfahren wie 16.384-QAM und sogar
65.536-QAM zum Einsatz kommen. In der
Anwendung für die Hausverteilung von
Breitbandkabel-Signalen beträgt die nutzbare Bandbreite derzeit meist 862 MHz.
Aktive Elemente mit einer Bandbreite von
1 GHz sind heute schon verfügbar. Planungen der Netzbetreiber sehen als nächsten
Schritt 1,2 GHz Bandbreite vor. Perspektivisch werden Bandbreiten von bis zu 2,4
GHz anvisiert, was für Koaxialkabel kein
Problem darstellt. Kritisch sind allerdings
hier die aktiven Elemente und die Notwendigkeit, dass viele passive Elemente
wie Splitter und Antennendosen wegen
der deutlichen Bandbreitenerweiterung
ausgetauscht werden müssen. Koaxialkabel in einer digitalen Anwendung in
Hausverteilanlagen kann durchaus Downstream-Kapazitäten von 20 Gbit/s und
mehr ermöglichen.
Digital Subscriber Line (DSL)
20
POTS
Zusammenfassung
25
4 KHz
1.1.1.6
1.1.2 DSL
Leistungsspektrum
G.hn (ITU Rec G.9960 von 2009), auch als
„Home Grid Standard” bezeichnet, ist eine
weitere OFDM-basierter Lösung zur Übertragung von IP-basierten Diensten über
Koaxialkabel im In-Haus-Bereich. G.hn ist
ein Übertragungssystem, das neben der
Anwendung über Koaxialkabel auch über
Telefonleitungen (Twisted Pair) und über
Stromkabel verwendet werden kann. Es
verfügt über eine Brutto-Bitrate von maximal 1 Gbit/s. Die schon etwas länger im
Markt befindliche Homeplug AV- Lösung
ist ebenfalls über Koaxkabel, Telefonleitung und Stromkabel nutzbar.
Bild 1.1.2-2 DSL-Infrastruktur
loge Telefonkommunikation (PSTN, umgangssprachlich auch POTS) im Kupferkabel nur Frequenzen bis 4 kHz beziehungsweise bei ISDN-basiertem digitalen Telefonverkehr nur Frequenzen bis maximal
120 kHz belegt. Die für den Massenmarkt
eingesetzten DSL-Verfahren nutzen ein
Frequenzband, das oberhalb dieser Frequenzbereiche liegt.
Das Ein- und Auskoppeln der DSL-Signale erfolgt durch Einsatz von Frequenzfiltern, den sogenannten Splittern. Die Gegenstelle des Modems in der Vermittlungsstelle ist der Digital Subscriber Line Access
Multiplexer (DSLAM). An ihm werden die
Kupferdoppeladern der Teilnehmerleitungen angeschaltet. Jede Leitung ist so mit
ihrer Modem-Gegenstelle verbunden.
DSLAMs können mit 24 bis über 1000 Teilnehmer-Ports bestückt sein.
Die unterschiedlichen DSL-Standards
spezifizieren die Kommunikation zwischen dem DSL-Modem beim Teilnehmer
und dem DSLAM. Dabei können die Verbindungsparameter wie Frequenz und
Übertragungsraten für Down- und Upstream adaptiv ausgehandelt werden. Beim
Rate Adaptive Mode (RAM) Betrieb wird
die Übertragungsgeschwindigkeit an die
Übertragungsqualität der Kabelverbindung
angepasst. Modem und DSLAM handeln
eine Datenrate aus, die nach unten durch
eine definierte minimale Übertragungsrate
(RAMmin) und nach oben durch den technisch möglichen Maximalwert (RAMmax)
begrenzt ist. Als weiterer Parameter geht
das Signal-zu-Rauschverhältnis (SNR) in
die Aushandlung ein. Die am Anschluss erreichbare Datenrate wird entweder durch
die maximale Datenrate oder durch Überschreiten des SNR bestimmt. Ist die erreichbare maximale Datenrate am Ende
kleiner als (RAMmin), erfolgt keine Synchronisation.
Seite
Die auf OSI-Schicht 1 hergestellte Verbindung wird in der Regel durch Ethernet
gesichert. Als Vermittlungsschicht dient
üblicherweise IP. Eine authentifizierbare
Verbindung zum Broadband Remote
Access Server (BRAS) des Internet Service
Providers (ISP) wird üblicherweise über das
PPPoE [PPP over Ethernet]-Protokoll hergestellt.
ADSL und SDSL
Die heute in der Fläche eingesetzten DSLVarianten sind asymmetrische Übertragungsverfahren. Das bedeutet, dass der
Downstream, also die Datenübertragung
in Empfangsrichtung zum Teilnehmer um
ein Vielfaches höher ist als der Upstream.
Für Downloads steht also eine höhere
Datenrate zur Verfügung als für Uploads.
Für die häufigsten IP-Anwendungen stellt
dieser Umstand kein Problem dar, da das
Transfervolumen in Richtung Teilnehmer
(Abruf von Webseiten, Video-Inhalten
etc.) überwiegt und in Senderichtung in
der Regel nur wenige Daten auftreten.
Symmetrische DSL-Anschlüsse (SDSL) weisen hingegen identische Bandbreiten für
den Up- und Downstream auf und bieten
sich zur Datenanbindung kleiner und mittelgroßer Unternehmen als völlig ausreichend an.
Von der Ende der 1980er Jahre in den
USA entwickelten Technologie spielen
ADSL (Asymmetric DSL) und VDSL (Very
High Bit Rate DSL) heute die bedeutendste
Rolle. Mit ADSL lassen sich in der Praxis in
Empfangsrichtung (Downstream) Datenraten bis 6 Mbit/s erreichen. Mit der am gebräuchlichsten Weiterentwicklung ADSL2+
lassen sich unter sehr speziellen Rahmenbedingungen mit Einschränkungen der
Kompatibilität unter Herstellern bis zu 25
Mbit/s im Downstream erreichen. In der
10
Regel wird ADSL2+ bis zu einer Datenrate
von 16 Mbit/s betrieben um bezüglich der
Modems herstellerübergreifend Anschlüsse
bereitstellen zu können.
Neue Geräte, die dem ANNEX J folgen,
nutzen auch die für die Sprachkommunikation vorgesehenen Frequenzbänder und
arbeiten ohne Splitter. Telefonie ist bei
einem solchen Anschluss nur über VoIP
[Voice-over-IP]-Technologien möglich.
Durch den Einsatz der unteren Frequenz
für den Uplink beträgt dessen Datenrate
dann bis zu 2,3 Mbit/s., gegenüber 1Mbit/s
bei „normalem” ADSL/ADSL2+.
VDSL
Die VDSL-Technologie nutzt weitere Frequenzbänder auf der Kupferdoppelader.
Dabei unterscheidet man VDSL-Varianten
nach der genutzten Signalbandbreite. Übliche Profile weisen 8, 12, 17 oder 30 MHz
auf. VDSL2 ermöglicht Übertragungsraten
von theoretisch bis zu 200 Mbit/s im Upund Downstream. Gegenwärtig werden
Anschlüsse mit 25/50 Mbit/s Downstream
und 5/10 Mbit/s Upstream vermarktet.
Dazu wird ein Profil mit 17 MHz Signalbandbreite genutzt. DSL-Angebote für Privatkunden in Deutschland basieren heute
in der Regel auf ADSL2+ und VDSL2.
Der Stand der Technik und die kommenden DSL-Varianten haben gemeinsam, auf immer kürzer werdende Teilnehmeranschlussleitungen angewiesen zu
sein, um diese Bandbreitenbereiche zu
erschließen. Im Fokus steht daher, die
Distanz zwischen dem Endpunkt des
fortwährend ausgebauten Glasfasernetzes
bzw. dem DSLAM und der TAE-Dose des
Endkunden in wirtschaftlich sinnvollem
Maß zu verkürzen. Ein vollständiges Ersetzen der bestehenden Kupfer-Telefonkabel
durch Glasfaser bis zum Endkunden-
anschluss schied in der Vergangenheit aus
Kostengründen, vor allem jedoch wegen
der fehlenden Akzeptanz einer Neuverkabelung beim Endkunden als Option häufig
aus.
Auf der Strecke zwischen der örtlichen
Vermittlungsstelle und dem Multifunktionsgehäuse (MFG) wird daher Kupferkabel
sukzessive durch Glasfaserkabel ersetzt.
Die Multifunktionsgehäuse werden so
über das Ausbaugebiet verteilt, dass die
Entfernung zwischen Teilnehmer und
Multifunktionsgehäuse möglichst gering
ist. Es gilt die Faustformel: Je näher der
Teilnehmer am MFG wohnt, desto höher
ist die erreichbare Datenrate. Im MFG ist
Platz für bis zu 800 Internet-Anschlüsse.
Hier wird das Signal vom Glasfaserkabel
über einen DSLAM oder Multi Service Access Node (MSAN) auf die angeschaltete
Kupferleitung angepasst.
Bei VDSL2-Vectoring werden im DSLAM/
MSAN und im VDSL2-Vectoring-fähigen
Modem durch eine spezielle Kanalkodierung die gegenseitigen Störungen benachbarter Übertragungsleitungen reduziert.
Voraussetzung für die Optimierung ist,
dass die Beschaltung eines kompletten Kabelbündels durch den gleichen DSLAM/
MSAN erfolgt, d.h. dieser erhält die Kontrolle über alle Einzelleitungen in einem
Kabelstrang. Bei Vectoring werden die zu
sendenden Signale auf den Nachbarleitungen analysiert und das eigentliche Sendesignal so vorverzerrt, dass die Störungen
durch die Nachbarleitungen ausgelöscht
werden. Das Nebensprechen wird also
aktiv kompensiert, um die gegenseitige Beeinflussung zu reduzieren.
Mit VDSL2-Vectoring ist es möglich,
Geschwindigkeiten von bis zu 100 Mbit/s
im Downstream und bis zu 40 Mbit/s im
Upstream für eine größere Anzahl an Kunden als bisher bereitzustellen.
Ausblick
Die Verkürzung der Kupferleitung ist weiterhin entscheidend für den Erfolg, weshalb FTTC [fibre to the cabinet]- und FTTB
[Fiber to the building]-Ansätze die Umsetzung von Glas auf Kupfer näher zum Teilnehmer bringen. Dies ist Voraussetzung
für weitere Steigerungen der Übertragungsdatenrate, z.B. mittels DSL-Folgestandard
G.fast. Über 250 Meter Kabellänge können
hiermit in der Praxis bis zu 250 Mbit/s erreicht werden, unter idealen Bedingungen,
also ohne Störeinflüsse durch benachbarte
DSL-Signale sogar über 1 Gbit/s. G.fast ist
zu Erzielung bestmöglicher Bandbreiten
daher auch auf den Einsatz der VectoringTechnologie angewiesen.
Vectoring
Die Weiterentwicklung der DSL-Technologie ist durch die Minimierung des Übersprechens durch eine effektivere Festlegung der verwendeten Frequenzbänder
gekennzeichnet. Vectoring ist eine neue
Technologie, die eine bessere Übertragungsqualität von VDSL auf Kupferleitungen ermöglicht. Insbesondere in nicht abgeschirmten Kabelbündeln ist ein Aufkommen vieler VDSL-Teilnehmer aufgrund des
die SNR reduzierenden Übersprechens problematisch. Die Vectoring Technologie berücksichtigt die individuellen Bedingungen einer Teilnehmeranschlussleitung und
der im Kabelstrang benachbart geführten
Kupferadern.
Bild 1.1.2-3 Vectoring
Durch Vectoring werden die elektromagnetischen Störungen ausgeglichen, die es zwischen den Kupferleitungen auf dem Weg in die Haushalte gibt. Das ermöglicht mit Geschwindigkeiten von bis zu 100 Mbit/s
deutlich schnellere Datenübertragungen. Die Technik dafür wird in den Kabelverzweigungen installiert.
Tabelle 1.1.2-1 Up- und Downstream-Bandbreiten der DSL-Technologien in der Praxis
* Produktbandbreite der Telekom Marktprodukte
POTS (analog)
ISDN
ADSL alt
(Annex B)
ADSL neu
(Annex J)
ADSL2+
VDSL2 25*
Downlink
56 kbit/s
2 x 64 kbit/s
bis 6 Mbit/s
bis 16 Mbit/s
bis 16 Mbit/s
16,1 – 25 Mbit/s 26,9 – 50 Mbit/s
Uplink
56 kbit/s
2 x 64 kbit/s
bis 1 Mbit/s
bis 2,3 Mbit/s
bis 1 Mbit/s
bis 5 Mbit/s
Seite
11
VDSL2 50*
bis 10 Mbit/s
1.1.3 Glasfaser
Die Backbone-Netze zwischen den Vermittlungsstellen werden schon seit geraumer Zeit praktisch ausschließlich mit Glasfaserkabeln aufgebaut. Neu ist nun, dass
mit FTTH die Glasfaser auch bis in die
Wohnung des Kunden führt, bzw. bei
FTTB und FTTC zumindest fast bis dorthin: Bei FTTB führt die Faser bis zu einem
Umsetzer (kurz ONU, „Optical Network
Unit”) im Keller und bei FTTC bis zu
einem Outdoor-DSLAM im Kabelverzweiger (KVz) am Straßenrand. Die vom
herkömmlichen Telefonnetz bekannten
dicken Kupferkabel mit Hunderten von
Adernpaaren werden bei FTTH, FTTB und
fonnetz viel weniger Vermittlungsstellen
benötigt werden, als für die kupfer-basierte
Version. Zum Vergleich: In der herkömmlichen Kupfer-Technologie verhindern
schon 2 bis 3 Kilometer lange Anschlussleitungen die Nutzung von hochbitratigem DSL, ab 5 Kilometer wird es echt
kritisch.
Ansonsten ähnelt ein Glasfaser-Anschlussnetz einem herkömmlichen Kupfer-Anschlussnetz: Die Hauptkabel werden
auf oberirdische Verteilerkästen oder unterirdische Verteilermuffen geführt. Diese
teilen ein Hauptkabel jeweils in viele Verteilerkabel. In letzteren sind die Fasern zur
mechanischen Stabilisierung jeweils in
dicke Kunststoffumhüllungen eingelegt,
FTTC durch Glasfaserkabel ersetzt, in
denen bis zu 1.000 Einzelfasern gebündelt
sind.
Da Glasfasern deutlich dünner als Kupfer-Doppeladern sind, sind die Hauptleitungen einer Glasfaservermittlungsstelle
dennoch dünner als die Hauptleitungen
einer herkömmlichen Vermittlungsstelle.
Vor allem aber hilft ein weiterer Trick, die
Zahl der Fasern drastisch zu reduzieren:
Mit passiven optischen Splittern lassen
sich bis zu 64 Wohneinheiten mit nur
einer Faser anschließen! Diese FaserReduktion zusammen mit dem Umstand,
dass Glasfaser-Anschlusskabel problemlos
10 bis 20 Kilometer lang sein dürfen, bewirkt, dass für ein glasfaser-basiertes Tele-
Tabelle 1.1.3-1 FTTx-Angebote in Deutschland (Stand: Januar 2014, Preise in Euro)
Name
Technik
Speed in Mbit/s
Down
Up
Grundentgelt
Einrichtung
Telekom
C&S Comfort Fiber 100 IP
FTTH
100
50
54,95
k.A.
Entertain Comfort Fiber 100 IP
FTTH
100
50
64,95
k.A.
Entertain Premium
FTTH
100
50
9,95
k.A.
Option Fiber 200
FTTH
200
100
5,00 / Mon.
k.A.
CityNet Doppel-Flat 25M
FTTH
25
1,5
29,90
99,90
CityNet Doppel-Flat Premium 50M
FTTH
50
2,5
39,90
99,90
CityNet Doppel-Flat Premium 100M
FTTH
100
5,1
54,90
99,90
LWL mega
FTTH
35
5
39,95
149,95
LWL mega + Option LWL Internet 50.000
FTTH
50
5
44,95
149,95
Surf & Fon-Flat 18
FTTH
18
1
29,90
49,80
Surf & Fon-Flat 50
FTTH
50
5
34,90
49,80
Surf & Fon-Flat 100
FTTH
100
10
44,90
49,80
NetCologne
EweTel
M-net
Seite
12
so dass die Verteilerkabel in Summe viel dicker sind als das Hauptkabel. Diese Verteilerkabel werden an den zu versorgenden
Häusern entlang geführt, zum Beispiel
unter dem Bürgersteig vergraben. An
y-Verteilern werden einzelne Fasern aus
dem Verteilerkabel ausgekoppelt, die dann
direkt in ein Haus führen. Der Durchbruch
in den Keller ist dabei nur sehr klein und
wird wasser- und gasdicht ausgeführt.
An dem y-Verteiler wird eine Faser aus
dem Kabel ausgekoppelt Für die bereits erwähnten Splitter zur Versorgung vieler
Wohnungen mit nur einer Faser gibt es
mehrere Technologien. Favorisiert wird in
Deutschland die passive Variante GPON
[gigabit passive optical network]. „Passiv”
MLZ in Mon.
heißt, dass der Splitter keinerlei Stromversorgung benötigt. GPON bietet allen Teilnehmern, die an einer Faser hängen, eine
gemeinsame Downlink-Bitrate von 2,5
Gbit/s. Einzelnen Kunden werden derzeit
maximal 100 Mbit/s bis 200 Mbit/s zugewiesen. Die maximale Uplink-Bitrate ist
bei GPON halb so groß wie die DownlinkBitrate und damit deutlich schneller als bei
ADSL, wo diese typischerweise nur ein
Zehntel der Downlink-Bitrate hat. Später
kann auf XGPON hochgerüstet werden,
was im Down- wie Uplink voraussichtlich
vierfach schneller sein wird.
Da FTTB-Netze keine Stromversorgung
benötigen, ist die Lage der Splitter variabel.
Um ein Mehrfamilienhaus mit zum Bei-
Gesprächspreise
spiel 20 Wohneinheiten zu versorgen, bietet es sich deshalb an, eine Faser von der
Vermittlungsstelle bis in den Keller des
Hauses zu führen und diese dort dann im
Verhältnis 1:32 aufzuteilen. Vom Keller
führen dann 20 Einzelfasern in die Wohnungen; 12 Ports wären noch frei und
könnten später belegt werden, wenn zum
Beispiel eine Wohnung geteilt wird oder
zusätzliche Anlagen (etwa eine MobilfunkBasisstation auf dem Dach) mitversorgt
werden sollen. Alle Wohnungen in diesem
Beispiel führen über den Splitter auf eine
Faser im Verteilerkabel und eine Faser im
Hauptkabel und damit auch zum selben
Port in der Vermittlungsstelle!
Verfügbar
Mob.
Ausl.
24
0,19
ab 0,029
24
0,19
ab 0,029
24
0,19
ab 0,029
24
0,19
ab 0,029
24
0,19
ab 0,025
24
0,19
ab 0,025
24
0,19
ab 0,025
24
0,149
ab 0,123
24
0,149
ab 0,123
24
0,219
ab 0,069
24
0,219
ab 0,069
24
0,219
ab 0,069
Amberg, Aschaffenburg, Bad Homburg, Bergneustadt, Braunschweig,
Bremerhaven, Brühl, Chemnitz, Frankenthal, Freising, Friedrichsdorf, Fürstenfeldbruck, Gummersbach, Hannover, Hennigsdorf, Ingolstadt, Kempten, Kiel, Koblenz, Kornwestheim, Lörrach, Mettmann,
Neu-Isenburg, Oberursel, Offenburg, Potsdam, Rastatt, Stade
in einigen Stadtteilen von Köln
in Teilen von Breddenberg, Cuxhaven, Haselünne, Klausheide, Lohne,
Oldenburg, Westerstede
in den Großräumen München, Nürnberg und Augsburg
und in vielen weiteren bayerischen Städten in Oberbayern, Franken,
Schwaben, im Allgäu und der Oberpfalz.
Seite
13
In einer Eigenheim-Siedlung wird man
hingegen schon im Verteilerkasten splitten, beispielsweise im Verhältnis 1:16, so
dass eine Faser aus der Vermittlungsstelle
auf 16 Fasern im Verteilerkabel aufgeteilt
wird, und damit auch in 16 Häuser führt.
Im Haus kann dann nur noch im geringen
Maß aufgesplittet werden, etwa 1:2 oder
evtl. auch 1:4, falls überhaupt mehrere Anschlüsse benötigt werden. Alle Anschlüsse
in diesen genannten 16 Häusern führen
wiederum auf ein PON mit einer Faser im
Hauptkabel und einem Port in der Vermittlungsstelle.
FTTB- und FTTC-Netze werden hingegen in der Regel ohne Splitter aufgebaut:
Eine Glasfaser versorgt hier ohnehin mehrere Kupfer-Ports. Mit Splitter könnten
zudem schnell die maximal möglichen
Bitraten von GPON überschritten werden.
Zudem lässt sich ein splitterloses FTTBNetz später einfach auf FTTH hochrüsten,
indem die nötigen Splitter im Keller nachgerüstet und die nötigen Fasern im Haus
verlegt werden.
Vorteile von Glasfaser-Lösungen
Für den Nutzer ergibt sich durch den Breitband-Anschluss per Glasfaser via FTTH
eine Reihe von Vorteilen, der unmittelbar
wichtigste Punkt ist dabei die hohe Übertragungsgeschwindigkeit. Diese zieht aber
eine ganze Reihe weiterer neuer Möglichkeiten nach sich, die mit den vorhandenen DSL-Anschlüssen nicht oder deutlich
weniger komfortabel zu realisieren sind.
Mehr Geschwindigkeit macht die parallele
Nutzung verschiedener breitbandiger An-
wendungen möglich. Wer zum Beispiel
einen großen Download durchführt,
gleichzeitig IPTV nutzt und per VoIP telefonieren will, wird die bei FTTH gebotene
Bandbreiten durchaus schätzen.
Technisch ist zudem denkbar, gleiche Signale, die von unterschiedlichen Nutzern
am selben PON angefordert werden, zusammenzufassen: Läuft in zwei Wohnungen derselbe IPTV-Kanal, muss dieser nur
einmal übertragen werden. Insofern sind
FTTH-Netze hervorragend für IPTV geeignet.
Datenspeicher im Internet, etwa für
Cloud-Dienste oder auch zur Datensicherung, sind aufgrund des schnellen Uplinks
per Glasfaser deutlich komfortabler nutzbar. Für Netzbetreiber und auch Hauseigentümer ist eine solche Modernisierung
der Infrastruktur außerdem eine Maßnahme der Zukunftssicherung und dient
der Werterhaltung der Immobilie.
Auch die Störanfälligkeit der Glasfaser-Leitungen ist gegenüber Kupfer-Leitungen
wesentlich geringer. Sie können direkt
neben allen Sorten Kupferkabel, auch
Stromkabel und Hochspannungsleitungen, in dieselben Leerrohre gelegt werden,
ohne dass sich elektromagnetische Störungen ergeben. Das erhöht die Betriebssicherheit und hilft die Ausbaukosten überschaubar zu halten. Positiv ist auch die
Möglichkeit, die veralteten OPAL-Netze
weiter nutzen zu können, der BreitbandAusbau in Deutschland kann so auch auf
diese Weise vorangetrieben werden.
1.1.4 LAN
Bei einem lokalen Netzwerk [local area
network (LAN)] handelt es sich um eine
Gruppe von Computern, die in einem
lokal begrenzten Bereich miteinander verbunden sind, um miteinander kommunizieren und andere Ressourcen wie z. B.
Drucker gemeinsam nutzen zu können.
Daten werden in Form von Paketen gesendet. Für die Übertragung dieser Pakete
können verschiedene Technologien genutzt werden. Die gängigste LAN-Technologie ist das Ethernet, das in dem IEEE802.3-Standard definiert ist. Weitere LANNetzwerktechnologien sind beispielsweise
„Token-Ring” und „FDDI”, die heute allerdings kaum noch eine Bedeutung haben.
Ethernet verwendet eine Sterntopologie,
in der einzelne Knoten (Geräte) über
aktive Netzwerkgeräte, wie beispielsweise
Switches, miteinander vernetzt sind. Die
Anzahl der vernetzten Geräte in einem
LAN kann zwischen zwei und mehreren
tausend betragen. Die Übertragung in
einem leitungsgebundenen LAN erfolgt in
der Regel über Twisted-Pair- oder Glasfaserkabel. Ein Twisted-Pair-Kabel besteht aus
acht Adern, wobei jeweils zwei Adern miteinander verdrillt sind, so dass vier Adernpaare zur Verfügung stehen. Als Anschlusstechnologie werden RJ-45-Stecker und
-Buchsen verwendet. Die maximale Länge
eines Twisted-Pair-Segements beträgt 100
m, dass sich aus 90 m massiven und fest
verlegten sowie 10 m flexiblen Kabel zusammensetzt. Glasfaserkabel können je
nach Glasfasertyp hingegen eine maximale Länge von 10 km bis 70 km haben.
Abhängig vom verwendeten Twisted-Pairoder Glasfaserkabeltyp betragen die Datenraten heutzutage zwischen 10 Mbit/s und
10 Gbit/s.
Es ist eine Faustregel, ein Netzwerk immer
so aufzubauen, dass es eine größere Kapazität hat als gegenwärtig erforderlich. Für
ein zukunftssicheres Netzwerk ist es sinnvoll, es so einzurichten, dass nur 30% der
Gesamtkapazität genutzt werden. Da inzwischen zunehmend mehr Anwendungen über Netzwerke ausgeführt werden, ist
eine immer höhere Netzwerkleistung erforderlich. Während sich Netzwerk-Switches nach einigen Jahren leicht aktualisieren lassen, ist der Austausch von Kabeln
meist ein aufwändiges Unterfangen.
Seite
14
Fast Ethernet
Fast Ethernet ist ein Ethernet-Netzwerk,
das Daten mit einer Datenrate von 100
Mbit/s übertragen kann. Für dieses Netzwerk können Twisted-Pair- oder Glasfaserkabel verwendet werden. Das ältere 10Mbit/s-Ethernet ist auch weiterhin im
Einsatz, bietet aber für manche NetzwerkVideoanwendungen nicht die erforderliche Bandbreite. Die meisten Geräte, die
über ein Netzwerk verbunden sind, z. B.
Laptops oder Netzwerk-Kameras, sind mit
einer 100BASE-TX/10BASE-T-EthernetSchnittstelle oder kurz „10/100-Schnittstelle” ausgestattet, die sowohl 10-Mbit/sEthernet als auch Fast Ethernet unterstützt. Der Twisted-Pair-Kabeltyp, der Fast
Ethernet unterstützt, ist das Cat-5-Kabel.
Gigabit Ethernet
Gigabit Ethernet, für das ebenfalls ein
Twisted-Pair- oder ein Glasfaserkabel verwendet werden kann, bietet Datenraten
von 1 Gbit/s und wird immer häufiger verwendet. Man geht davon aus, dass es Fast
Ethernet als Standard bald ablösen wird.
Der für das Gigabit Ethernet erforderliche
Twisted-Pair-Kabeltyp ist das Cat-5e-Kabel,
in dem alle vier verdrillten Drahtpaare verwendet werden, um die hohen Datenraten
zu ermöglichen. Für Netzwerk-Videosysteme werden Cat-5e- oder höherwertigere
Kabel empfohlen. Die meisten Schnittstellen sind abwärtskompatibel mit dem
10-Mbit/s- und 100-Mbit/s-Ethernet und
werden üblicherweise als „10/100/1000Schnittstellen” bezeichnet.
Für Übertragungen über längere Distanzen können Glasfaserkabel verwendet werden, z. B. 1000BASE-SX (bis zu 550 m) und
1000BASE-LX (bis zu 550 m mit Multimode-Glasfasern oder 5.000 m mit Monomode-Glasfasern).
10-Gigabit-Ethernet
Das 10-Gigabit-Ethernet ist die neueste
Netzwerkgeneration. Es liefert Datenraten
von 10 Gbit/s und es können Glasfaseroder Twisted-Pair-Kabel verwendet werden. 10GBASE-LX4, 10GBASE-ER und
10GBASE-SR können bei Verwendung von
Glasfaserkabeln Distanzen von bis zu
10 km überwinden. Bei einer Twisted-PairLösung sind äußerst hochwertige Kabel
erforderlich (Cat-6a oder Cat-7). 10-Gbit/sEthernet wird vor allem für das Backbone
von High-End-Anwendungen verwendet.
Switch
Wenn nur zwei Geräte über ein TwistedPair-Kabel direkt miteinander kommunizieren müssen, kann ein so genanntes
Crossover-Kabel verwendet werden. Dieses
kreuzt das sendende Adernpaar an einem
Ende des Kabels mit dem empfangenden
Adernpaar am anderen Ende und umgekehrt.
Für die Vernetzung mehrerer Geräte in
einem LAN sind jedoch Funktionseinheiten wie beispielsweise Switches erforderlich. Bei deren Einsatz wird normales 1:1Netzwerkkabel anstelle von CrossoverKabeln verwendet.
Die Hauptfunktion eines Switches besteht in der Weiterleitung von Daten von
einem Gerät zu einem anderen im selben
Netzwerk. Dies erfolgt auf effiziente Weise,
da Daten direkt von einem Gerät an ein
anderes geleitet werden können, ohne
dass hiervon das gesamte Netzwerk belastet wird.
Ein Switch registriert die MAC [media access control]-Adressen aller Geräte, die mit
ihm verbunden sind. Jedes Netzwerkgerät
hat eine eindeutige MAC-Adresse, die aus
einer Folge von Ziffern und Buchstaben
besteht, die der Hersteller vorgibt. Die
Adresse steht meist auf dem Typenschild
des Produktes. Wenn ein Switch Daten
empfängt, leitet er diese nur an den Anschluss weiter, der mit dem Gerät verbunden ist, das die richtige MAC-Zieladresse
aufweist.
Die Leistung von Switches wird in der
Regel in Anschluss-Anschluss-Raten als
Datenpakete pro Sekunde und durch die
Backbonekapazität als Zahl der Bits pro
Sekunde angegeben. Hierbei gilt, dass ein
Switch mit der größeren Zahl von Datenpakete pro Sekunde und Backbonekapazität eine höhere Leistungsfähigkeit aufweist. Des Weiteren wird ein Switch oftmals über die maximalen Datenraten der
Seite
Anschlüsse beschrieben. Ein 100-Mbit/sSwitch verfügt beispielsweise über mehrere
Anschlüsse mit 100 Mbit/s, die Angabe
bezieht sich also auf den einzelnen Anschluss.
Ein Netzwerk-Switch unterstützt normalerweise mehrere verschiedene Datenraten
gleichzeitig. Die gängigsten Datenraten
sind 10 Mbit/s und 100 Mbit/s, bei denen
sowohl das 10-Mbit/s-Ethernet als auch
das Fast Ethernet unterstützt wird. Jedoch
werden immer häufiger 10/100/1000er
Datenraten für den Standard-Switch verwendet, die also je nach angeschlossenen
Gerät 10-Mbit/s-Ethernet, Fast Ethernet
und Gigabit Ethernet unterstützen. Ein
Switch ermöglicht es zudem, dass ein angeschlossenes Gerät im Vollduplex-Modus
arbeitet, d. h. gleichzeitig Daten senden
und empfangen kann, was eine höhere
Leistungsfähigkeit mit sich bringt. Alternativ kann auch im Halbduplex-Modus
gearbeitet werden. Die Datenrate und der
Übertragungsmodus zwischen einem Anschluss auf dem Switch und einem angeschlossenen Gerät werden üblicherweise
durch automatische Aushandlung festgelegt, der so genannten Auto-NegotiationFunktion, wobei die höchste gemeinsame
Datenrate und der beste Übertragungsmodus eingestellt werden.
Switches können zusätzlich mit unterschiedlichen Eigenschaften oder Funktionen ausgestattet sein. Einige Switches bieten die Funktion eines Routers und werden in diesem Fall als Layer-3-Switche
bezeichnet. Außerdem kann ein Switch
Unterstützung für Power over Ethernet
(PoE) bieten, d.h. Endgeräte mit Strom versorgen. Des Weiteren gibt es Switche mit
QoS [quality of service]-Unterstützung,
worüber eine priorisierte Datenweiterleitung erfolgen und festgelegt werden kann,
wie viel Bandbreite den verschiedenen Anwendungen zur Verfügung steht.
15
1.1.5 PLC
Powerline Communications (PLC) [auch
als Digital Powerline (DPL) bezeichnet] ist
der Oberbegriff für die Übertragung von
Daten über das Stromkabel. Dabei werden
die Kabel für die Stromversorgung gleichzeitig auch für Datenübertragung genutzt.
Das 230-V-Netz wird schon länger für die
Datenkommunikation genutzt:
• hausinterne Gegensprechanlagen
• Babyphones
• Einfache Fernsteuerungen oder
vernetzte Industrie-Bussysteme mit
Übertragungsgeschwindigkeiten von
300 bit/s bis 4,800 kbit/s.
Diese Verfahren sind durch eine schmalbandige Nutzung des Stromversorgungsnetzes im unteren Frequenzbereich gekennzeichnet.
Daneben gibt es aber auch Verfahren, die
das Stromversorgungsnetz mit Bandbreiten bis zu 80 MHz nutzen und damit
Brutto-Datenraten bis 500 Mbit/s erlauben. Solche Breitbandkonzepte lassen sich
prinzipiell für die Zuführung in Wohnhäuser, als auch für die Breitbandverteilung innerhalb der Häuser nutzen. Energieversorger haben ihre Aktivitäten für eine Breitbandversorgung auf der sogenannten
letzten Meile aus unterschiedlichen Gründen eingestellt, so dass eine Breitbandverteilung inzwischen nur innerhalb eines
Hauses oder einer Wohnung relevant ist.
Basierend auf den Standards IEEE 1901
und IEEE 1905.1 hat die HomePlug-Powerline-Alliance mit HomePlug AV eine Technik entwickelt, bei der verschiedene Generationen untereinander kompatibel sind.
Die aktuelle Version ist HomePlug AV2.
Diese nutzt den Frequenzbereich 2 MHz
bis 68 MHz und erlaubt Brutto-Datenraten
bis 500 Mbit/s. Die Modulation ist FFTOFDM-basiert. Die überbrückbaren Entfernungen reichen dabei im Idealfall bis zu
300 m. In realen Anwendungsszenarien
werden dabei Netto-Datenraten von bis zu
150 Mbit/s erreicht.
HomePlug-Powerline eignet sich insbesondere dann, wenn eine Neuverkabelung
aufgrund des Aufwands nicht in Frage
kommt und alle anderen Vernetzungstechniken, wie WLAN oder 10BaseT über Telefonleitungen nicht zuverlässig funktionieren:
• Einfache Vernetzung mehrerer PCs.
• Internet-Zugang für einen oder mehrere PCs.
• Erhöhung der Reichweite von WLAN
durch Einstecken eines entsprechenden
Adapters an jeder Steckdose.
Potentielle Probleme
Produkte
Basierend auf HomePlug AV2 sind zahlreiche Produkte von verschiedenen Herstellern im Markt und je nach Spezifikation
mit LAN- oder USB-Anschlüssen ausgestattet. Teilweise findet man Produkte mit integrierten Steckdosen und eingebauten
Netzfiltern. Produkte mit WLAN-Funktionalität (2,4 und 5,8 GHz) sind ebenfalls
verfügbar. Über die HomePlug AV2-Spezifikation ist eine Kompatibilität im Prinzip
gegeben.
Andere Standards
Gigabit-Powerline
In Gigabit-Powerline-Adaptern steckt die
Technik des Chipentwicklers Gigle, der
von der Firma Broadcom übernommen
wurde. Die Gigle-Technik benutzt ein Frequenzband von 55 MHz bis 305 MHz und
erreicht damit bis zu 900 Mbit/s brutto auf
der Stromleitung. Obwohl man anhand
dieser Brutto-Datenrate mehr erwarten
dürfte, übertragen die Adapter mit der proprietären Gigle-Technik nur selten mehr
als die HomePlug-AV2-Adapter.
HD-PLC
HD-PLC basiert, wie HomePlug, auf der
Spezifikation IEEE 1901, nutzt aber für die
Modulation eine Wavelet-OFDM. Diese
von Panasonic entwickelte Variante wird
hauptsächlich in Asien eingesetzt.
ITU-T G.9960
Die ITU Arbeitsgruppe G.hn hat den internationalen Standard ITU-T G.9960/9961
kreiert. Dieser zielt auf eine breitbandige
Seite
Vernetzung im Heimbereich. Er wird vom
Homegrid Forum gefördert und zertifiziert.
Als Übertragungsmedien können neben
Stromleitungen auch Twisted-Pair-Verkabelungen und Koax zum Einsatz kommen.
Es wird ein Frequenzbereich von 1,8 MHz
bis 80 MHz genutzt. Die Modulation ist
ebenfalls OFDM-basiert. Die erreichbaren
Brutto-Datenraten liegen bei max. einem
Gbit/s.
Dieser Standard hat aber zurzeit noch
keine Marktrelevanz.
16
Das Stromnetz ist primär nicht für die
Übertragung von Daten konzipiert. Daher
treten die folgenden Probleme bei der Verwendung von Powerline-Adaptern auf:
• Da Stromleitungen weder über eine
Schirmung verfügen, noch einen konstanten Wellenwiderstand aufweisen,
entsteht ein Übertragungsverhalten wie
in einem Funkkanal. Zu starke Echos
können zu einer Verringerung der übertragenen Datenrate oder zu einem Totalausfall führen. Unzulässig hohe Abstrahlungen der Modems können eine Stilllegung des PLC-Betriebs erfordern, wenn
keine Installationsmaßnahmen dagegen
getroffen werden.
• Eine orts- oder zeitabhängige Variation
des Dämpfungsverhaltens oder zu starke
Dämpfungen haben primär einen maßgeblichen Einfluss auf die überbrückbare
Entfernung.
• Unterschiedliche Phasenführung in einzelnen des Hauses oder Bereichen der
Wohnung lassen einen PLC-Betrieb in
der Regel nicht zu, wenn nicht an geeigneten Stellen Phasenkoppler eingebaut
werden.
• Weitere Störungen, die den Betrieb beeinträchtigen oder unmöglich machen:
· Ein/Ausschaltvorgänge mit
induktiven Lasten
· Schaltnetzteile z. B. in Monitoren
oder TV-Geräten
· Lampen-Dimmer
• Eine unbekannte Netztopologie erschwert die Netzmodifikation (Einbau
von Filtern oder Phasenkopplern)
1.2 Funkgestützte Verfahren
1.2.1 Satellit
Der Satellitenweg wird zurzeit im Wesentlichen für die Verbreitung von Rundfunkund Fernsehprogrammen genutzt. Bidirektionale Dienste, wie Internetanbindung,
stellen bisher eher eine Nischenanwendung dar. Für eine Weiterverteilung der
Rundfunk- und Fernsehsignale sind jüngst
zwei Systemkonzepte entwickelt worden.
Es handelt sich um „SAT > IP” der Firma
SES Astra und „SmartLNB” der Firma Eutelsat.
Bild 1.2.1-1 Das SAT > IP-Konzept
LNB
IP STB
IF
IP Network Device
Mobile Device
IP In-Home Digital Network
IP Multiswitch
SAT > IP
Die von einer Außeneinheit empfangenen
DVB-S/S2-Signale werden decodiert und in
einen IP-Datenstrom konvertiert (Bild
1.2.1-1). Dabei kann diese DVB-IP-Konvertierung in einem speziellen LNB (IP-LNB)
selbst, oder in einer nachgeschalteten IPEinheit (Multischalter, Konverter oder
Master STB) erfolgen.
Die Konvertierung realisiert die Umsetzung des DVB-S/S2-Layers in ein IP-Transport-Layer. Danach erfolgt eine konventionelle Weiterverteilung über ein IP-Netzwerk. Solche Netzwerke können auf den
folgenden Übertragungstechnologien basieren:
•
•
•
•
•
•
Ethernet
Power Line
Twisted Pair
WLAN
Glasfaser
Koax
Das System basiert auf dem Server-ClientKonzept und erlaubt eine netzwerkagnostische Verteilung der Signale. Die angeschlossenen Endgeräte müssen in der Lage
sein, klassische IP-Signale zu verarbeiten.
Das SAT > IP-Protokoll basiert auf den
bekannten Protokollen wie IP, UpnP, RTSP
und HTTP. Es wurde um die für den Satellitenempfang notwendigen Funktionalitäten erweitert. SAT > IP lässt sich ebenfalls
in eine DLNA-Umgebung einbinden. Es ist
in eine Media Plane und in eine Control
Plane unterteilt.
Standard LNB
IP STB
IF
IP Network Device
PC / Laptop
IP In-Home Digital Network
MASTER STB / PVR
SAT > IP eignet sich für die Signalverteilung innerhalb eines Hauses, sowie auch
größeren Wohnanlagen.
Bild 1.2.1-2 SmartLNB im Überblick
„sma
rt LN
DTH (
Ku)
SmartLNB
Der SmartLNB eröffnet Rundfunkanbietern die Möglichkeit, ihr eigenes Ökosystem für lineares und nichtlineares Fernsehen über Satellit zu betreiben. Im
SmartLNB, eine neue Generation von
LNBs,ist ein Empfänger für lineare Dienste
und ein Sender für nichtlineare Dienste integriert. Zusammen mit entsprechenden
Satellitenantennen bieten sich damit Möglichkeiten für neue Dienste im Bereich
Connected-TV. Insbesondere Themen
wie Zahlungstransaktionen, Abruf [on demand]-Dienste, Home Automation, HbbTV,
Pay-per-View, Soziale Netzwerke, direkte
Teilnahme an Live-Shows, Kundenmanagement und Messung von Zuschauerreichweiten ermöglichen dem Rundfunkanbieter neue Geschäftsfelder zu erschließen.
Seite
B“ re
turn li
nk (K
a)
Home area network
17
„smart LNB“
Die langjährige Entwicklung des SmartLNB wurde durch Eutelsat initiiert und
von der ESA und der EU-Kommission unterstützt. Sie basiert auf offenen Standards
wie IP, DVB-S2, ETSI und S-MIM. Erste Prototypen des SmartLNB wurden in Zusammenarbeit mit den Firmen Temix, Clearo
und MBI angefertigt. Serienprodukte werden von den Firmen Paradox Engineering
und Ayecka Communication Systems entwickelt und im ersten Halbjahr 2014 zur
Verfügung stehen.
Bild 1.2.1-3 Heimvernetzung mit SmartLNB
Der SmartLNB stellt einen Rückkanal von
bis zu 100 kbit/s pro Nutzer im Ka-Band
zur Verfügung. Es ist zusätzlich möglich,
IP-Daten, die im DVB-S2 Multiplex übertragen werden, für Applikationen wie Multiscreen von IP-Video-Kanälen zu nutzen.
Der transparente bi-direktionale IP-Link ist
kompatibel mit vielen vorhandenen Applikationen und stellt zum ersten Mal in
der Satellitenhistorie eine kostengünstige
bidirektionale Datenverbindung für interaktives Fernsehen und M2M-Dienste zur
Verfügung. Dies wurde durch den Einsatz
von neuesten Technologien, dem bandbreiten-effizienten Protokoll „Advanced
Spread Sprectrum Protocol” und der Verwendung von HTS [high throughput satellite] erreicht.
Der SmartLNB kann in vorhandenen Multifeed-Anlagen, vorhandener Koaxialverteilung und vorhandenen Set-Top-Boxen
mittels eines Splitters problemlos eingesetzt werden. Selbst zukünftige interaktive
Set Top Boxen und Home Gateways werden in der Lage sein, durch die direkte Verbindung alle Vorteile des SmartLNBs zu
nutzen.
Seite
18
Dienste, die mit dem SmartLNB möglich
sein werden:
• Zahlungstransaktionen für den Zugang
zu Abonnements, Sender-Paketen, usw.
• Video-Angebote wie Video on Demand,
Push Video on Demand, Pay per View
usw.
• Interaktives Fernsehen: HbbTV, Voting,
Wetten usw.
• Multiscreen-Anwendungen: Verteilung
von IP-Videosignalen im lokalen Netzwerk
• Sicherheit: Einsatz von DRM-Systemen,
Austausch von Verschlüsselung-Codes
• Soziale Netzwerke: Nutzung von sozialen Netzwerken wie Twitter, Facebook
und weitere
• Intelligente Kundenmanagementsysteme: Fehlersuche, Nutzerverhalten,
Messungen von Nutzerreichweiten
• Home Automation: Management von
Anwendungen im Haushalt wie technische Geräte, Licht, Temperatur, Türen
usw.
• Datenerfassung: Sensoren-Netzwerke,
SCADA usw.
Bild 1.2.1-4 SmartLNB-Dienste
1.2.2 Mobilfunk
Mobilfunksysteme der 2. Generation (GSM)
sind derzeit noch im Einsatz und arbeiten
in den Frequenzbändern 900 MHz und
1800 MHz. Die erreichbaren Netto-Datenraten pro Teilnehmer sind mit ca. 12,8
kbit/s relativ gering und reichen nur für
eine Sprachübertragung, bzw. Datenübermittlung mit geringem Volumen (SMS).
Mobilfunksysteme der 3. Generation
(UMTS) arbeiten in dem Frequenzbereich
zwischen 1,9 GHz und 2,2 GHz. In der Basisversion des Standards wird dabei eine
Datenrate von 384 kit/s pro Teilnehmer erreicht. Durch das ergänzende Verfahren
HSDPA [high speed downlink packet access] werden im Downlink theoretisch
14,6 Mbit/s erreicht. In der Praxis sind
Werte zwischen 7 Mbit/s und 10 Mit/s realistisch. Für den bei Interaktivität wichtigen Uplink wurde HSUPA [high speed
uplink packet access] entwickelt. Die Bitrate liegt maximal bei 5,8 Mbit/s, in der
Praxis sind es in der Regel etwa 1,5 Mbit/s.
Mit LTE [long term evolution] wird die
4. Mobilfunkgeneration bezeichnet, die ab
2011 in Deutschland eingeführt wurde.
Der wesentliche Unterschied zu den bisherigen Mobilfunksystemen besteht darin,
dass LTE vollständig IP-basiert arbeitet,
also die für das Internet verbindlich festgelegte paketorientierte Übertragungsstruktur verwendet. Für LTE sind der 800MHz-Bereich, der 1,8-GHz-Bereich und der
2,6-GHz-Bereich vorgesehen, wobei Bandbreiten im Downlink und Uplink von 1,4
MHz bis 20 MHz verarbeitet werden können. Dabei sind FDD [frequency division
duplex] und TDD [time division duplex]
möglich.
LTE nutzt für den Downlink orthogonalen Frequenzmultiplex [orthogonal frequency division multiplex (OFDM)]. Die
verfügbare Kanalbandbreite wird dabei in
Unterträgern von 15 kHz Breite und Zeitschlitzen von 0,5 ms Dauer aufgeteilt.
Damit ergeben sich aus 12 x 7 = 84 Elementen bestehende Ressource-Blöcke,
deren Elemente mit QPSK, 16-QAM oder
64-QAM moduliert werden können. Das
Verhältnis der bei LTE durch die Unterträger bedingten Kanäle zueinander wird als
orthogonal bezeichnet, weil die Amplituden jedes Kanals auf der Mittenfrequenz
seines Nachbarkanals exakt null beträgt.
Damit ist sichergestellt, dass sich benach-
barte Kanäle nicht gegenseitig beeinflussen können. Beim Uplink kommt bei LTE
nicht OFDM, sondern das weniger rechenintensive Verfahren SC-FDMA [single carrier-frequency division multiplex access]
zum Einsatz.
LTE ist primär für Breitbandanwendungen konzipiert, wobei pro Funkzelle bis zu
100 Mbit/s zur Verfügung stehen können.
Diese Datenrate wird auf die Anzahl der
aktiven Nutzer in einer Funkzelle aufgeteilt
Eine weitere Zunahme der Leistungsfähigkeit des Mobilfunks hinsichtlich der
Breitbandigkeit soll durch LTE-A erreicht
werden, wobei der Buchstabe A für „advanced” steht. Es handelt sich um ein
Konzept, dass zu LTE abwärtskompatibel
ist, jedoch folgende Verbesserungen bietet:
•
•
•
•
Datenrate bis 1 Gbit/s pro Funkzelle
Geringere Latenzzeit
Höhere spektrale Effizienz
Größere Zahl gleichzeitig aktiver
Nutzer pro Funkzelle
Die bisherigen LTE-Basisstationen können
per Software-Update auf LTE-A umgerüstet
werden. Die ersten Erprobungen von LTEA wurden bereits erfolgreich durchgeführt.
Es ist aber auch bereits die Thematik
„Beyond LTE” in Arbeit. Als Perspektive
wird die fünfte Mobilfunkgeneration (5G)
gesehen, bei der 10 Gbit/s bis 30 Gbit/s pro
Funkzelle zur Verfügung stehen. Außerdem soll zusätzlich ein Broadcast-Modus
auch Rundfunk, also Fernsehen (TV) und
Hörfunk (Radio)) ermöglichen. Damit
würden die Nutzer nur noch ein Endgerät
für Broadcast und Broadband benötigen.
Seite
1.2.3 DVB-T/T2
Digitale terrestrische Rundfunksysteme sind
seit vielen Jahren weltweit Stand der Technik. Sie erlauben bei der entsprechenden
Konfiguration der Signalparameter den
portablen In-Haus-Empfang, bzw. den Mobilempfang. Bei einer Konfiguration der
Systemparameter für den Empfang mit
einer Dachantenne werden entsprechend
höhere Übertragungsdatenraten erzielt.
DVB-T2 stellt dabei die Weiterentwicklung
von DVB-T dar. Durch eine effizientere Kanalcodierung und erweiterte Modulationskonstellationen wird bei DVB-T2 eine signifikant höhere Datenrate erreicht. Die folgende Tabelle zeigt den Vergleich von
DVB-T und DVB-T2 bei portablem Empfang und bei Empfang mit einer Dachantenne dar. (vgl. Tabelle 1.2.3-1 und Tabelle
1.2.3-2)
DVB-T und DVB-T2 werden heute nur
zur Verbreitung von Rundfunk- und Fernsehinhalten genutzt. DVB-T2 erlaubt aufgrund der höheren übertragbaren Datenraten eine effiziente Verbreitung von
HDTV-Inhalten. In Deutschland ist der
Umstieg auf DVB-T2, gekoppelt mit der
Videocodierung H.265 (HEVC), ab 2017
geplant.
Smart Phones und Tablets sind derzeit
noch nicht für den Empfang von DVB-T,
bzw. DVB-T2 ausgelegt. Kompakte Transcoder erlauben jedoch durch die Signalumwandlung von DVB-T in WiFi den
Empfang von DVB-T-Inhalten auf Smart
Phones und Tablets. Wann solche Transcoder oder USB-Sticks für den Empfang von
DVB-T2 zur Verfügung stehen, hängt von
der Nachfrage ab, ebenso die Implementierung von DVB-T/T2 in die entsprechenden
mobilen Endgeräte.
Die Spezifikation von DVB-T2 beinhaltet sogenannt „future extensions frames”,
die zur Übertragung von nicht-linearen Inhalten, IP-basiert und im Multicast/
Unicast-Mode genutzt werden könnten.
Entsprechende Systemkonzepte, die auf
einer Tower-Overlay-Sendenetzstruktur basieren, werden derzeit diskutiert. Damit
könnten zum Mobilfunk ähnliche Angebote zur Verfügung stehen. Eine solche
Realisierung hängt aber maßgeblich von
der Frequenzpolitik und dem zukünftigen
Zusammenspiel von Mobilfunk und Rundfunk ab und dürfte nicht vor 2025 relevant
werden.
19
1.2.4 WLAN
Tabelle 1.2.3-1 DVB-T versus DVB-T2 beim portablen Empfang
Parameter
DVB-T
DVB-T2
Kanalbandbreite [MHz]
8
8
Modulation
16-QAM
256-QAM
FFT-Länge
8k
16k
Guard Intervall
1/4
1/8
Kanalcodierung
2/3 CC & RS
5/6 LDPC & BCH
C/N [dB]
11,4
11,4
Netto-Datenrate [Mbit/s.]
13,3
19,9
Die schnurlose Datenverbindung WLAN
[wireless local area network] wurde von
dem Institute of Electrical and ElectronicsEngineers (IEEE) entwickelt. Der Standard IEEE802.11a war 1999 die erste eingesetzte Möglichkeit sich per Funknetzwerk (WiFI) mit anderen drahtlosen
Geräten zu verbinden. Und das ist auch
der größte Vorteil von WLAN, nämlich die
Flexibilität. Das Verlegen von Kabeln entfällt. Man kann mit mobilen Geräten, wie
ein Mobiltelefon oder Tablet, zum Beispiel
überall in seinem Haus, im Internet surfen.
Für ein Besitzer von mobilen Geräten
ohne Ethernet-Schnittstelle (für die Kabelverbindung) ins eine drahtlose Verbindung unabdingbar.
Tabelle 1.2.3-2 DVB-T versus DVB-T2 bei Empfang mit einer Dachantenne
Parameter
DVB-T
DVB-T2
Kanalbandbreite [MHz]
8
8
Modulation
64-QAM
256-QAM
FFT-Länge
2k
32k
Guard Intervall
1/32
1/128
Kanalcodierung
2/3 CC & RS
3/5 LDPC & BCH
C/N [dB]
16,5
17,2
Netto-Datenrate [Mbit/s.]
24,1
36,1
Tabelle 1.2.4-1 Heute verwendete WLAN-Standards
WLAN Standard
Einführung
Datentransferrate
Frequenzbereich
Reichweite
maximal
Kompatibel mit
Verbreitung
IEEE802.11a
1999
Brutto = 54 Mbit/s
Netto = 23 Mbit/s
5 GHz
im Haus: 35m
im Freien: 120m
darf ohne
802.11h-Erweiterung
nur im Indoorbereich
genutzt werden
wenig verbreitet
IEEE802.11b
1999
Brutto = 11 Mbit/s
Netto = 4,3 Mbit/s
2,4 GHz
im Haus: 38m
im Freien: 140m
relativ
weit verbreitet
IEEE 802.11g
2003
Brutto = 54 Mbit/s
Netto = 19 Mbit/s
2,4 GHz
im Haus: 38m
im Freien: 140m
weit verbreitet
IEEE 802.11n
2009
Brutto = 450 Mbit/s
Netto = 240 Mbit/s
2,4 GHz
und 5 GHz
im Haus: 70m
im Freien: 240m
IEEE 802.11ac
2014
Brutto = 1,3 Gbit/s
Netto = 450 Mbit/s
5 GHz
im Haus: (<10m)
im Freien: 40m
Seite
20
802.11bund 802.11g-Netzen
weit verbreitet
ist im Kommen
Infrastruktur
Reichweite und
Übertragungsgeschwindigkeit
Die Übertragung von Informationen zwischen zwei Geräten kann direkt im so
genannten Ad-hoc-Modus oder im Infrastruktur-Modus mithilfe einer Basisstation
(Access Point) erfolgen.
Bild 1.2.4-1 Ad-hoc-Modus
Bild 1.2.4-2 Infrastruktur-Modus
Ad-hoc-Modus
Infrastruktur-Modus
Bei Ad-hoc-Netzen verbinden sich mobile
Geräte wie Mobiltelefone, Tablet’s und
Notebooks ohne feste Infrastruktur wie
eine WLAN Basistation oder Switch (Wireless Access Point). Notebook 1 und Notebook 2 können nur direkt miteinander
reden. Es findet keine Datenweiterleitung
durch einen anderen Netzwerkteilnehmer,
wie ein Router, statt. Ein Ad-hoc-Netz ist
sehr schnell und ohne großen Aufwand
betriebsbereit. Wie im Infrastruktur-Modus
wird auch im Ad-hoc-Modus ein Netzwerkname und eine festgelegt Verschlüsselung genutzt, mit denen sich die einzelnen
Netzwerteilnehmer identifizieren müssen.
Jedoch gibt es keine Weiterleitung von
Daten, sondern immer nur eine direkte
Kommunikation unter den Endgeräten.
Die Reichweite ist aufgrund der zwingenden Direktkommunikation zwischen den
Endgeräten sehr begrenzt.
Im Infrastruktur-Modus übernimmt der
Router oder Access Point die Koordinierung des Datenverkehrs zwischen den mobilen, portablen und festen Endgeräten im
Netzwerk. Er stellt die sogenannte Basisstation dar. Die WLAN-Kommunikation wird
nur über den Router abgewickelt. Notebook 1 sendet seine Information zuerst
zum WLAN-Router. Der Router sendet sie
nun zu Notebook 2. Und wenn Notebook
2 was von Notebook 1 wissen will, dann
gehen auch alle Daten über den WLANRouter. Kommt es jetzt zu einem Ausfall
des Routers (Abschalten oder Stromausfall), dann ist die komplette Kette unterbrochen und es findet keine Netzwerkverkehr mehr statt.
Seite
Die Reichweite und Übertragungsgeschwindigkeit ist von der Beschaffenheit der Umgebung abhängig. Zum Beispiel ist im
Freien die Reichweite viel größer als in
einem Haus. Je weniger Hindernisse dämpfend wirkend im Weg sind, desto besser.
Hindernisse sind zum Beispiel dicke Decken und Wände oder Elektrogeräte im
Haus. Metall in Decken und Wänden wirkt
besonders dämpfend. Auch verringernd
wirkt sich eine große Anzahl von Teilnehmern im gleichen Netzwerk aus oder mehrere vorhandene WLAN Netzwerke, welche die gleichen Frequenzen benutzen.
Derzeit ist hauptsächlich der 2,4-MHzBereich betroffen. So können sich zum
Beispiel Nachbarn gegenseitig stören,
wenn sie im 2,4-MHz-Bereich arbeiten.
Hilfreich kann die Installation eines
oder mehrerer WLAN-Access-Points oder
WLAN-Repeatern für das gleiche WLAN
sein. Beim Nachbar-WLAN mit der gleichen Frequenz hilft oft nur ein Wechsel
auf einen anderen freien WLAN-Kanal. Trotz
der von den Standards versprochenen
Reichweiten gilt die Erfahrung, dass sich
der WLAN-Router nicht zu weit entfernt
vom schnurlosen Endgerät befinden sollte.
Sicherheit und Installation
In bestimmten Intervallen sendet der
Router folgende Informationen an alle Geräte im Empfangsbereich:
• Netzwerkname
[service set identifier (SSID)]
• Mögliche Übertragungsraten
• Variante der Verschlüsselung
Der WLAN-Client muss nun den Netzwerknamen und die Verschlüsselung kennen, um am Netzwerkverkehr teilzunehmen. Er muss immer über den Router
oder Access-Point kommunizieren, um mit
einem anderen WLAN-Netzwerknutzer
Daten austauschen zu können.
Die sicherste Variante der Verschlüsselung für WLAN-Besitzer ist die WPA2-Verschlüsselung, von WEP und WPA-Verschlüsselung ist dringend abzuraten, da
diese beiden Varianten zu schwach verschlüsseln. Bei der Installation lässt sich
die WPA2-Verschlüsselung mit einigen
Einstellungen an Router und Betriebssystems des Endgerätes vornehmen. Allerdings müssen sowohl Router wie auch das
21
WLAN-Gerät diesen Modus unterstützen,
was heute fast immer gegeben ist. Oft ist
WPA2-Verschlüsselung bereits voreingestellt. Auch ist es wichtig ein sicheres Passwort zu wählen, da der Einsatz der WPA2Verschlüsselung alleine nicht ausreicht.
Jedes WLAN sollte mit einem möglichst
komplexen Passwort und Netzwerknamen
(SSID) versehen sein.
Zusätzliche Sicherheit bietet, die eindeutigen Identifikationsmerkmale jedes angeschlossenen WLAN-Gerätes (IP- und MACAdresse) im Router fest einzutragen. Der
Router lässt dann keine Geräte zu, von
denen er die IP- oder MAC-Adresse nicht
kennt. Fremde WLAN-Geräte können sich
dann trotz bekanntem/gehackten Passwort nicht in das WLAN einwählen.
Die bei der Erstinstallation notwendigen
Einstellungen sollte man nur mit Kabelverbindung durchführen. Das hierfür notwendige Kabel gehört zum Lieferumfang
des Routers. Über die im Internet-Browser
dargestellte Bedienoberfläche des Routers
werden alle notwendigen Einstellungen
vorgenommen. Diese Bedienoberfläche
wird mit einer bestimmten IP Adresse erreicht, die zum Beispiel im Handbuch oder
auf der Rückseite des Routers zu finden ist.
Oft liegt dem Router auch eine vom Hersteller bereitgestellte Software bei, mit der
sich die notwendigen Einstellungen vornehmen lassen.
Sämtliche Einstellungen am Router sollten am besten über eine Kabelverbindung
vorgenommen werden. Dann kann es
nicht passieren, dass sich der Nutzer durch
eine falsche Einstellung im Funknetz selbst
aussperrt. Zudem empfiehlt es sich, sämtliche Einstellungen des Routers zu exportieren, damit sich jederzeit die richtige
Konfiguration des Gerätes laden lässt.
1.2.5 NFC
NFC [near field communication] ist ein internationaler Übertragungsstandard zum
kontaktlosen Austausch von Daten per
Funktechnik über Entfrnungen von maximal 10 cm und einer Datenübertragungsrate von maximal 424 kbit/s. Bisher
kommt diese Technik vor allem bei Lösungen für Micropayment (bargeldlose Zahlung kleiner Beträge) zum Einsatz. In
Deutschland wird die Technik beispielsweise von den Sparkassen, unter dem
Namen girogo, zur Zahlung von Summen
bis zu 20 Euro angeboten und von der
Deutschen Bahn in ihrem Touch&TravelSystem eingesetzt.
Des Weiteren nutzen viele Universitäten
und Fachhochschulen NFC-Chips in den
Studentenausweisen für Micropayments.
Die Übertragung erfolgt entweder passiv
zu RFID-Tags oder aktiv zwischen zwei
gleichwertigen Endgeräten. NFC soll den
Austausch verschiedener Daten, wie zum
Beispiel Telefonnummern, Bildern, MP3Dateien oder digitaler Berechtigungen zwischen zwei kurzzeitig ohne besondere Anmeldung gepaarten Geräten ermöglichen,
die nahe aneinandergehalten werden,
ohne dass es Fehler bei der wechselweisen
Zuordnung der Paare gibt.
Bei NFC erfolgt die Verbindung zwischen zwei Geräten über eine magnetische
Kopplung, die durch entsprechende Spulen in den Endgeräten realisiert wird. Das
Magnetfeld alterniert mit einer Frequenz
von 13,56 MHz. Da es sich hier um ein
Nahfeld handelt, beträgt die maximale
Distanz ca. 10 cm. Im passiven Mode versorgt das Lesegerät den Tag über das aufgebaute Magnetfeld mit Energie.
Lohnt sich ein Aufrüsten auf das
schnelle WLAN ac (IEEE 802.11ac)
Der neue Standard IEEE 802.11ac ist noch
nicht endgültig verabschiedet. Trotzdem
sind seit 2013 erste WLAN-Router nach diesem Standard verfügbar. Was fehlt ist die
breite Unterstützung auf der Seite der WLANEndgeräte. Im Moment ist die Nutzung über
Adapter-Sticks, Boxen oder Karten möglich. Außerdem haben das Apple MacBook
Air, HTC One, Samsung Galaxy, Sony Xperia – jeweils Tablet und Smartphone und
LG Nexus 5 Empfangsmodule eingebaut.
Seite
Im aktiven Mode besitzt das zweite Gerät
ebenfalls eine Energiequelle. Die Datenübertragung ist in beiden Fällen bidirektional und erfolgt über eine ASK-Modulation
des magnetischen Nahfeldes.
Bei RFID erfolgt die Datenübertragung
durch die Kopplung des elektromagnetischen Fernfeldes. Daher sind hierbei die
verwendete Frequenz und auch die Reichweite größer.
Die Tabelle 1.2.5-1 zeigt die verwendeten Datenraten und Leitungscodierungen.
Aufgrund der geringen Reichweite ist NFC
keine Konkurrenz zu Bluetooth oder WLAN
zu. Es kann u.a. als Ersatz für Strichcodes
eingesetzt werden, bei denen die Kapazitäten für die benötigten Datenmengen nicht
mehr ausreichend sind. Vor allem wird
NFC aber dort eingesetzt, wo zwei Geräte
kryptografisch gesichert miteinander kommunizieren (etwa bei Bezahl-Anwendungen).
Mit NFC können u. a. die folgenden Anwendungen realisiert werden:
• Bargeldloser Zahlungsverkehr (girogo,
Paypass, Visa payWave, Google Wallet
etc.)
• papierlose Eintrittskarten
• Abrechnung von Beförderungsdienstleistungen (z. B. Touch and Travel)
• Smart Posters
• Online-Streaming oder Downloads
• Zugangskontrolle
• Steuerung des Smartphones durch im
Handel verfügbare NFC-Tags (z. B.
SmartTags von Sony, TecTiles von Samsung, oder universell einsetzbare BluewaveTags)
• Online-Banking
• schneller Aufbau von Bluetooth-Verbindungen
• personenbezogene Voreinstellungen
von Geräten
Tabelle 1.2.5-1 Systemparameter von NFC
Datenrate
aktiver Mode
passiver Mode
106 kbit/s
modified Miller, 100 % ASK
Manchester, 10 % ASK
212 kbit/s
424 kbit/s
22
Bild 1.2.5-1 Prinzip von NFC
NFC stammt aus dem Jahr 2002 und
wurde von der ehemaligen Philips-Tochter
NXP und Sony entwickelt. Dabei wurde
auf Standards wie Bluetooth und RFID
zurückgegriffen. Danach ergaben sich die
Aktivitäten wie folgt
• 2003: Genehmigung von NFC als
ISO-IEC-Standard 18092
• 2004: Gründung des NFC-Forums
durch NXP Semiconductors, Sony und
Nokia
• 2005: Weltweiter Test von
NFC-Ticketing
• 2007: RMV, VGF, Telekom und Nokia
führen regional den NFC-Ticketservice
ein
• 2008: Touch & Travel wird auf der
CeBIT gestartet
• 2005 – 2008: Ausgabe der ersten NFCMobiltelefone
• 2009: Mastercard gibt 61 mio. kontaktlose Kreditkarten aus, die an 153.000
Akzeptanzstellen weltweit zum Zahlen
genutzt werden können.
• 2010: Erste Pilotprojekte der Sparkassen
mit kontaktlosen Geldkarten
• 2011: Der neue Personalausweis der
BRD ist NFC-kompatibel. Ausstattung
aller EC-Karten der Sparkassen mit
einer kontaktlosen Bezahlfunktion
Technischer Vergleich
NFC
IrDa
Bluetooth
Reaktionszeit
< 0,1 ms
ca. 0,5 ms
ca. 6 s
Entfernungen
< 0,1 m
1m
10 m
Netztyp
point-to-point
point-to-point
point-to-multipoint
Bitraten
424 kbit/s
1 Mbit/s [coming]
115 kbit/s
721 kbit/s
Modi
active/active
active/passive
active/active
active/active
Anwendungen
pay, get access,
share, initiate,
easy set up
control and
exchange data
network for
data exchange,
headset
Tabelle 1.2.5-2 Systemvergleich
Near Field Communication (NFC) wird
viele Produkte (NFC Chip, Micro SD Card,
Integrated SIM, Reader & Middleware) und
Anwendungen (Mobile Payment, Ticketing, Buchungen, Zugangskontrolle, Data
Sharing, Infotainment, Werbung) revolutionieren.
Seite
Während 2011 erst 5% aller Mobiltelefone
mit NFC ausgestattet waren, wird diese
Zahl bis 2016 auf etwa 46 % ansteigen.
Damit ist ein exponentielles Wachstum in
den nächsten Jahren vorprogrammiert.
Insbesondere in Asien wird es sehr hohe
Wachstumsraten geben, gehören doch
Länder wie Japan, China und Süd-Korea zu
den frühesten Anwendern dieser Technologie. Der Markt für NFC-Anwendungen
dürfte von etwa 8 Milliarden USD im Jahr
2011 auf etwa 35 Milliarden USD im Jahr
2016 ansteigen. Hierbei dürfte neben den
Marktsegmenten des Ticketing und der
Zugangskontrolle der Bereich der mobilen
Bezahlungen das interessanteste Marktsegment sein.
23
1.2.6 Bluetooth
Bluetooth ist ein in den 1990er-Jahren
durch die Bluetooth Special Interest Group
(SIG) entwickelter Industriestandard gemäß
IEEE 802.15.1 für die Datenübertragung
zwischen Geräten über kurze Distanz per
Funktechnik (WPAN). Dabei sind verbindungslose sowie verbindungsbehaftete
Übertragungen von Punkt zu Punkt und in
Ad-hoc- oder Piconetzen möglich. Mit
Bluetooth lassen sich bis zu 8 Geräte ohne
Sichtverbindung aktiv miteinander verbinden (Piconet). Weitere 248 Geräte können
sich anmelden, müssen aber passiv bleiben. Jedes dieser Geräte hat seine eigene
individuelle 48-bit-Adresse, die weltweit
einzigartig ist und zur Identifikation des
Gerätes dient.
Bluetooth benutzt das lizenzfreie ISMBand [industrial, scientific, medical] zwischen 2,402 GHz und 2,480 GHz. Damit
stehen 79 je ein MHz breite Kanäle zu Verfügung. Weil das Frequenzband um 2,4
GHz auch von vielen anderen drahtlosen
Übertragungsverfahren genutzt wird (z. B.
WLAN nach IEEE 802.11), werden bei
Bluetooth mittels Frequenzhopping (FHSS)
die Kanäle mit 1600 Frequenzsprüngen in
der Sekunde gewechselt. Die Stabilität von
Bluetooth-Verbindungen erweist sich durch
die häufigen Frequenzsprüngen und kleinen Datenpaketen als sehr hoch.
Der Bruttodurchsatz einer BluetoothDatenübertragung in den Versionen 1.x
beträgt 1 Mbit/s. Eine asymmetrische Bluetooth-Verbindung hat eine Netto-Datenrate von 723,2 kbit/s beim Download und
57,6 kbit/s beim Upload. Die symmetrische Verbindung überträgt 432,6 kbit/s in
jede Richtung, gesamt also 865,2 kbit/s.
Unter guten Bedingungen sind real bis 640
kbit/s für den Download erreichbar.
Mit EDR (Enhanced Data Rate), ab den
Versionen 2.x wird die Brutto-Datenrate
auf bis zu 3 Mbit/s erhöht. So sind NettoDatenraten von bis zu 2 Mbit/s realsierbar.
Ab den Versionen 3 ist zusätzlich ein
High Speed Mode gemäß dem Standard
IEEE 802.11g implementiert, der BruttoDatenraten von 54 Mbit/s zulässt.
Seite
Übertragungsgeschwindigkeit
Brutto
Netto
Modulation
Basic Rate
1 Mbit/s
723,2 kbit/s
GFSK
Enhanced Data Rate
2 Mbit/s
1446,2 kbit/s
(π/4)-DQPSK
3 Mbit/s
2169,6 kbit/s
8DPSK
Tabelle 1.2.6-1 Datenraten
Ab Version 4 ist ein Low Energie Protokollstapel implementiert worden.
Bluetooth definiert drei Leistungsklassen, die für die Reichweite hauptsächlich
verantwortlich sind. Die Reichweite ist
von der Sendeleistung und der Empfangsempfindlichkeit der Empfänger sowie der
Empfangsantenne abhängig.
Klasse
maximale Sendeleistung
Mindestreichweite bei Sichtverbindung
1
100 mW / 20 dBm
100 m
2
2,5 mW / 4 dBm
20 m
3
1 mW / 0 dBm
10 m
Tabelle 1.2.6-2 Sendeleistungen und Reichweiten
Bluetooth kennt drei Sicherheitsstufen.
Für die Stufen Mittel und Hoch müssen
Passwörter vergeben werden.
Niedrig
Die Geräte können sich untereinander erkennen und
ohne Authentifizierung Verbindungen zueinander herstellen.
Mittel
Die Geräte können sich untereinander erkennen,
aber ohne Authentifizierung keine Verbindung zueinander
herstellen (Dienste-Authentifizierung).
Hoch
Die Geräte können sich untereinander nicht erkennen.
Eine Verbindung ist nur mit einer Authentifizierung möglich
(Verbindungs-Authentifizierung).
Tabelle 1.2.6-3 Sicherheitsstufen
24
Es werden zwei unterschiedliche physische
Datenkanäle zur Verfügung gestellt. Die
synchrone Datenübertragung ist zur
Übertragung von Sprachdaten, mit einer
Datenrate von 64 kbit/s gedacht. Dieses
Verfahren heißt leitungsvermittelte oder
synchrone Verbindung [synchronous connection-oriented (SCO)]. Die andere Übertragungsform ist die Paketvermittlung
oder asynchrone Verbindung [asynchronous connectionless (ACL)], die ein speicherndes Verhalten des Übertragungsgerätes voraussetzt, wie bei der Internet-Technik. Alles außer Sprache wird über ACL
übertragen, neben allen Arten von Daten
insbesondere auch Musik. Der Aufbau
einer Verbindung erfolgt immer unter der
Protokollarchitektur nach Bluetooth V2.1.
Bluetooth-Anwendungen
am Computer
• SCO-Audio: synchroner Headset-Betrieb
(Skype, SIP usw.)
• AV- oder A2DP-Audio: HiFi-Musikwiedergabe geeignet zum Anschluss
eines oder mehrerer Kopfhörer
• Mobiltelefon-Synchronisation
(Kontakte, Musikdateien, mobiler
Internet-Zugang, usw.)
• HID: Eingabegeräte wie Maus und
Tastatur
• Motion Capturing: Übertragung von
Bewegungsdaten an den Auswertungscomputer (z. B. Xsens MVN)
Spielgeräte
Die Spielzeugindustrie verwendet diese
Technik, um Puppen und Spielzeugtiere
untereinander kommunizieren und interagieren zu lassen. Auch die Controller der
Nintendo Wii und der PlayStation 3 nutzen Bluetooth zur Kommunikation mit der
Konsole.
Kommunikation
Bluetooth-Hotspots als Funkzelle ermöglichen einen schnurlosen Zugriff auf ein
Netzwerk, wie das Internet oder ein Unternehmens-LAN.
Industrie
Es wurden Bluetooth basierende Industrieprodukte realisiert, die in verschiedensten
Bereichen der Industrie eingesetzt werden,
um kabellos zwischen verschiedenen
Komponenten in Maschinen kommunizieren zu können.
Haustechnik
Im Bereich Hausautomation und Alarmsysteme gibt es Produkte, die Bluetooth 2.0
nutzen. Eine weitere Anwendung ist Bluetooth als Schlüssel, wofür jedes bluetoothfähige Gerät als Schlüssel eingesetzt werden kann. Es ist dann keine weitere Software auf den Geräten erforderlich.
Medizintechnik
Freisprechanlagen und Headsets
Viele Autoradios fungieren als Freisprechanlage, indem sie das Mobiltelefon über
Bluetooth einbinden, so dass auf die Installation spezieller Handy-Halterungen
im Auto verzichtet werden kann. Über
Bluetooth kann nicht nur ein Anruf entgegengenommen werden, sondern auch
gewählt und navigiert werden. Sinnvolle
Zusatzinformationen wie Nummer des Anrufenden bzw. dessen Namen werden
ebenfalls vom Handy-Adressbuch per
Bluetooth an das Autoradio übertragen.
Auch Freisprechanlagen außerhalb des
Autos funktionieren über Bluetooth. Headsets, die über Bluetooth verbunden werden, können oft über eine spezielle Taste
am Kabel auch eingehende Anrufe entgegennehmen.
In der Orthopädietechnik wird Bluetooth
zur Einstellung moderner Arm- und Beinprothesen verwendet. Einstellungen wie
Standphasendämpfung und Maximallast
lassen sich per Bluetooth vornehmen. Hörgeräte in höheren Preisklassen sind ebenfalls mit Bluetooth-Empfängern erhältlich.
Damit lassen sich die Signale von Mobiltelefonen und Audio-Geräten selektiv über
einen Transponder ohne umgebungsbedingte Verzerrungen auf das Hörgerät
übertragen. Der Transponder kommuniziert über Bluetooth und überträgt die Informationen in den Funkbereich der Hörgeräte. Bei einigen Insulinpumpen dient
Bluetooth als Schnittstelle zur Kommunikation mit einem Blutzuckermessgerät,
einer Fernbedienung oder einem Personalcomputer.
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25
1.2.7 Zigbee
ZigBee ist eine weitere Funktechnologie
für Netzwerke, die hauptsächlich zur
Vernetzung von Haushaltsgeräten und
-komponenten entwickelt wurden. Die Aktivitäten begannen 1998 mit einer Arbeitgruppe des niederländischen Unternehmens Philips Electronics, die einen ersten
Entwurf für eine derartige Funklösung
unter dem Namen HomeRF-Lite vorstellte.
Im Jahre 2001 wurde die IEEE-Arbeitsgruppe 802.15.4 gebildet, die fortan die
Entwicklungen unter dem Namen Protocol for Universal Radio Links (PURL) fortführte. Ein Jahr später bildete sich, ähnlich
wie bei WLAN, eine Herstellerallianz mit
dem Namen ZigBee Alliance, die damit
begann, die oberen Protokollschichten zu
definieren. Der Begriff ZigBee leitet sich
aus dem Tanz der Bienen ab, den sie vollführen, um damit ihren Artgenossen den
Weg zu einer Nahrungsquelle zu weisen.
Da dies einem Zickzack-Tanz ähnelt, ist
dies, neben der englischen Übersetzung
des Begriffes „Biene” ein Teil des so gebildeten Kunstwortes.
Der genutzte Frequenzbereich liegt
ebenfalls im lizenzfreien ISM-Band bei 2,4
GHz und konkurriert in diesem Bereich
deshalb mit WLAN und Bluetooth. Da
jedoch ZigBee mit dem Anspruch eines
niedrigen Energieverbrauches entwickelt
wurde, um ZigBee-Geräte beispielsweise
auch batteriebetrieben zu implementieren,
ist die Funknutzung ausgesprochen effizient und relativ störungsarm gegenüber
möglicherweise konkurrierenden WLANund Bluetooth-Verbindungen.
Die grundsätzliche Idee hinter ZigBee
steckt in der Art der Verarbeitung der zu
übertragenden Daten. Denken Sie beispielsweise an einen Lichtschalter: Wenn
Sie den Schalter betätigen, geht entweder
das Licht an oder aus. Es ist also unnötig,
vom Schalter direkt zu erfahren, ob der
Schaltvorgang erfolgreich war oder nicht,
denn die Reaktion des Schaltvorganges ist
in der Regel unmittelbar nachprüfbar, in
dem das Licht an- oder ausgeht. Genau diese Arbeitsweise von eher „dummen” Übertragungsvorgängen wie solchen Schaltvorgängen oder die regelmäßige Übertragung
von Sensorwerten benötigen zum einen
keine permanent geschaltete Funkverbindung und zum anderen auch nur wenig
Interaktion; es ist in vielen Fällen schlicht
nicht erforderlich, jede erfolgreiche Paketübertragung vom Empfänger quittiert zu
bekommen.
Ebenfalls bemerkenswert einfach ist der
Protokollaufbau von ZigBee selbst: Es fehlt
in der Sicherungsschicht die so genannte
Logical Link Control (LLC), die dazu dient,
dass höhere Schichten mit der MACSchicht kommunizieren können. Dieses
Überspringen des Sicherungsprotokolls
LLC (und damit eigentlich das bewusste
Missachten der IEEE-802-Grundidee) dient
ebenfalls einzig und allein dazu, den gesamten Protokollaufbau kompakter zu halten, die Verarbeitung zu vereinfachen und
damit letztendlich auch Funkkapazitäten
und Stromverbrauch so niedrig wie möglich zu halten.
Weiter getrieben wird die Ressourcenschonung durch die Definition von zwei
Geräteklassen: Geräte mit vollständigen
Gerätefunktionen (Full Function Devices –
FFD) und Geräte mit reduzierten Gerätefunktionen (Reduced Function Devices –
RFD). Einziger Unterschied zwischen beiden Geräteklassen ist, dass RFD-Geräte nur
zu FFD-Geräten Verbindung aufnehmen
können, FFD-Geräte aber auch untereinander kommunizieren können. Daraus
ergeben sich unterschiedliche Möglichkeiten zum Netzaufbau:
• Stern-Topologie
In einer sternförmigen Netzstruktur ist
ein FFD-Gerät der zentrale Punkt des
Netzes, an den alle anderen ZigBeeGeräte (egal ob RFD- oder FFD-Geräte)
angebunden sind.
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26
• Dezentrale Topologie
In einer dezentralen Netzstruktur gibt
es eine Vermaschung, in der verschiedene ZigBee-Geräte untereinander verbunden sind. Da nur FFD-Geräte miteinander verbunden werden können,
bilden diese Geräte das Kernnetz, an
das dann eventuelle RFD-Geräte angeschlossen sind.
Zentrale Verwaltungsaufgaben in einem
ZigBee-Netzwerk übernimmt ein Gerät, in
dem es als so genannter PAN [personal
area network]-Coordinator fungiert. Ein
PAN-Coordinator sendet ein so genanntes
Beacon-Signal und ermöglicht so, dass im
Netzwerk noch unbekannte ZigBee-Geräte
durch dieses Signal Kontakt zum Netzwerk
aufnehmen können, wenn Authentifizierung möglich ist.
Beim Aufbau der Funkschnittstelle
wurde bei ZigBee ebenfalls der Schwerpunkt darauf gelegt, bei einer möglichst
geringen Sendeleistung eine hohe Störfestigkeit zu erreichen. Dies wird, ähnlich wie
bei Bluetooth, mit einer Vielzahl von definierten Funkkanälen und einem Frequenzsprungverfahren realisiert. Im Gegensatz
zu Bluetooth gibt es jedoch Verfeinerungen wie beispielsweise zugesicherte Kanalbereiche, die ZigBee-Geräte untereinander
aushandeln können, sobald diese erkennen, dass bestimmte Kanäle nicht von anderen Geräten genutzt werden. Auch das
spart letztendlich Strom.
1.3 Internet
Die Bezeichnung Internet ist die Kurzform
von „interconnected networks” und bedeutet die wahlfreie Verbindung zwischen
unabhängigen Computernetzen. Es handelt sich beim Internet im Prinzip um das
Zusammenwirken einer sehr großen Zahl
von Computern und Servern in einem
weltumspannenden Netz. Es dient dem
Austausch von Informationen und der
Kommunikation. Jeder Computer eines
Netzes kann dabei grundsätzlich mit
jedem Computer eines anderen Netzes
kommunizieren, wobei dies über definierte Protokolle erfolgt.
Das wesentliche Merkmal des Internets
ist die Verwendung des Transportprotokolls IP (internet protocol) in Verbindung
mit einer einheitlich strukturierten Adressierung (IP-Adresse) jedes angeschlossenen
Gerätes. Es gibt kein zentrales Netzmanagement, sondern lediglich die gezielte
Übertragung von Datenpaketen auf Basis
der im Kopfteil (header) angegebenen
Adresse.
Der Weg von Datenpaketen ist im Internet nicht vorbestimmbar, sie werden von
Router zu Router weitergereicht und gelangen nicht unbedingt auf direktem Weg
zum Zielcomputer, sondern stets auf dem
Weg, für den Übertragungskapazität zu
dem Zeitpunkt verfügbar ist. Abhängig
vom Verkehrsaufkommen im Netz kann
theoretisch jedes Datenpaket auf einem
anderen Weg zum Ziel gelangen. Die Festlegung des Übertragungsweges im Internet
wird als Routing bezeichnet. Jeder Netzknoten ist autonom und führt die Kommunikation zu den anderen Knoten
gemäß definierter Routing-Prozeduren
durch.
Bild 1.3-1 Routing im Internet
Folgende Informationen werden vom Internet-Protokoll erstellt oder ausgelesen:
R
S
R
R
R
R
E
R
Routerbereich
R Router
S Sender
E Empfänger
Der große Erfolg des Internets erklärt sich
aus den zahlreichen Diensten und Anwendungen, die jedoch alle eine einheitliche
Protokollarchitektur für die Übertragung
verwenden. Das entsprechende Schichtenmodell entspricht zwar dem OSI-Referenzmodell nicht in allen Details, es besteht
jedoch eine gute Vergleichbarkeit.
Bild 1.3-2 Schichten und Protokolle
beim Internet
OSI
Protokolle
Internet
Anwendung
SMTP FTP
Darstellung
HTTP
Sitzung
RTP/RTCP
Transport
TCP UDP
Transport
Netzwerk
IP
Internet
• Quell-IP-Adresse: Identifiziert den
Sender über seine IP-Adresse
• Ziel-IP-Adresse: Identifiziert den
Empfänger, also das Ziel
• Protokoll: Informiert das Ziel, ob
Datenpakete an TCP oder UDP weitergegeben werden sollen
• Prüfsumme: Prüfvorgang, ob die
Datenpakete unbeschädigt beim Ziel
angekommen sind
• „Lebenszeit” von IP-Datenpaketen
[time to live (TTL)]): Angabe der Existenz eines IP-Datenpakets in Sekunden.
Um Endlosläufe von Datenpaketen zu
verhindern, wird TTL reduziert, wenn
es in einem Router aufgehalten wird.
Das IP ist für die folgenden wichtigen Aktivitäten zuständig:
• Es bietet der darüber liegenden Schicht
(TCP, UDP) einen ungesicherten,
verbindungslosen Dienst an.
• Es adressiert Computer.
• Es fragmentiert Informationspakete.
• Es führt das Routing durch, also den
zielgerichteten Transport.
Anwendung
Sicherung
Netzwerk
Bitübertragung
Die Basis für jede Übertragung stellt das
bereits aufgezeigte Transportprotokoll IP
dar. Es ist für die verbindungslose Datenübermittlung vom Sender zum Empfänger
zuständig, wobei dies auch über mehrere
Netze erfolgen kann. Eine Abhängigkeit
vom verwendeten Übertragungsmedium
besteht nicht.
Seite
Die Bestätigung empfangener Datenpakete
erfolgt in einer höheren Schicht des Internet-Kommunikationsmodells.
Die IP-Adresse besteht in der bisher
noch überwiegend verwendeten Version 4
(IPv4) aus 32 bit. Inzwischen erfolgt der
Übergang auf die Version 6 der IP-Adressierung. Jede IPv6-Adresse umfasst 128 bit
und verfügt deshalb im Vergleich zu IPv4
über einen wesentlich größeren Adressvorrat. Sie ist für Multimedia besser geeignet
und zu IPv4 abwärtskompatibel.
27
Nachfolgend sind die gegenüber IP höher
liegenden Protokolle bezüglich ihrer Funktion tabellarisch aufgelistet:
• TCP [transmission control protocol]:
Ermöglicht verbindungsorientierte Datenübertragung als Punkt-zu-Punkt-Verbindung mit Datensicherung im VollduplexBetrieb, wenn kein Echtzeitbetrieb vorgesehen ist
• UDP [user datagram protocol]:
Ermöglicht ungesicherte, verbindungslose Datenübertragung in Echtzeit
• RTP [realtime transfer protocol]:
Dieses Protokoll setzt auf IP und UDP
auf. Es sichert Echtzeitübertragungen, da
es fehlende, doppelte oder in falscher
Reihenfolge empfangene Datenpakete
erkennt und entsprechende Korrekturmaßnahmen veranlasst.
• RTCP [realtime control protocol]:
Dieses Protokoll steuert den Datentransport in Verbindung mit der Funktionalität des RTP. Es überträgt außerdem
Statusinformationen über die vom Sender verwendeten Daten- und Codierformate.
• HTTP [hypertext transfer protocol]:
Dieses Protokoll ist objektorientiert,
stellt die Kommunikation zwischen
Browsern und Servern im Internet sicher
und ermöglicht Multimediakommunikation mit Sprüngen zu verschiedenen
Datenquellen. Die Daten werden dabei
in der „Markierungssprache” HTML [hypertext markup language] übertragen.
• FTP [file transfer protocol]:
Dieses Protokoll ermöglicht den bidirektionalen Datenaustausch unmittelbar zwischen zwei Computern und/oder Servern.
• SMTP [simple mail transfer protocol]:
Dieses Protokoll ist TCP/IP-basiert und
ermöglicht die Übermittlung von EMails. Es besteht aus Kopfteil [header]
und Rumpfteil [body] für die Nutzlast
[payload]. Der Zusatz MIME [multipurpose internet mail extension] gestattet
mehrere Kopfteile und mehrere Rumpfteile. Das ermöglicht den Versand verschiedenartiger Dokumente (z. B. Text,
Grafik, Audio, Video) per E-Mail.
Seite
1.4 DVB und IPTV
Digitaler Rundfunk [digital broadcasting]
bedeutet die unidirektionale Übertragung
digitaler Radio- und Fernsehprogramme
über Satelliten, Kabelnetze oder terrestrische Sender in Echtzeit [realtime]. Damit
sollen möglichst viele Teilnehmer gleichzeitig erreicht werden.
Bei IP [internet protocol] handelt es sich
dagegen um ein Transportprotokoll, dessen Nutzung im Internet verbindlich vereinbart ist. Im Gegensatz zum digitalen
Rundfunk basiert das Internet auf individueller Datenübertragung zwischen zwei
Stellen, was als Unicast bezeichnet wird.
Dafür kommen als Rahmen [frame] bezeichnete Datenpakete zum Einsatz. Bei
ihrem Empfang festgestellte Fehler lassen
sich in der Regel durch wiederholte Übertragung der betroffenen Datenpakete kompensieren, was allerdings die Übertragungszeit für das jeweilige Dokument verlängert. Ein solches Verfahren ist beim
digitalen Rundfunk nicht anwendbar, weil
hier die Übertragung bekanntlich in Echtzeit erfolgt. Um die kontinuierliche Übertragung von Bild und Ton via IP gewährleisten zu können, wurden als Streaming
bezeichnete Konzepte entwickelt, bei
denen es sich im Prinzip um die intelligent
gesteuerte Nutzung von Servern mit Pufferspeichern handelt, was die richtige Reihenfolge der Datenpakete ohne merkbare
Unterbrechungen ermöglicht. Dafür ist
stets ein entsprechender Prozessoraufwand
erforderlich, was abhängig von der Verarbeitungsgeschwindigkeit stets ein zeitlich
verzögertes Signal bewirkt.
Neben der Übertragung von Rundfunkprogrammen via IP in Echtzeit, kann diese
auch mit Zeitversatz [timeshift] auf Abruf
erfolgen. Beim Direktempfang liegt lineares Fernsehen vor und es gilt die Bezeichnung IPTV, während bei der zeitversetzten
Übertragung nicht-lineares Fernsehen gegeben ist. Da beide Varianten denselben
Übertragungsmechanismus verwenden,
brauchen für die weiteren Betrachtungen
keine Unterscheidungen berücksichtigt
werden.
28
Als ein erstes Zwischenergebnis lässt sich
feststellen, dass digitaler Rundfunk nicht
nur über digitale Rundfunknetze sondern
auch über IP-basierte Netze (Kurzform: IPNetze) übertragen werden kann. Dabei ist
es mit entsprechendem technischem Aufwand auch möglich, den gleichzeitigen
Zugriff mehrerer Nutzer auf dasselbe oder
unterschiedliche Programme zu realisieren. Dies erfolgt durch den Einsatz von
Servern, Routern und Switches, die das ankommende Signal auf mehrere Ausgänge
verteilen. Dadurch geht Unicast auf Multicast über, wobei durch geschickte Kaskadierung der angeführten Funktionseinheiten auch viele Teilnehmeranschlüsse
gleichzeitig erreichbar sind.
Digitaler Rundfunk wurde hauptsächlich durch die Standardisierung DVB [digital video broadcasting] ermöglicht, primär
konzipiert für Fernsehen (TV), aber ebenso
für Radio (Hörfunk) geeignet. Vergleichbar
IP wird auch bei DVB mit Rahmen [frame]
gearbeitet, es besteht jedoch keine Kompatibilität zwischen beiden Verfahren, weil
DVB für die „Broadcasting (BC)-Welt” entwickelt wurde, während IP aus der Welt
der Informationstechnik [information
technology (IT)] stammt. In der Praxis gewinnt jedoch die Konvergenz zwischen BC
und IP für den Nutzer immer größere
Bedeutung. Deshalb stellt sich die Frage,
welches Konzept er bevorzugen soll oder
wie er beide zusammen optimal nutzen
kann. Dabei ist folgende Situation zu berücksichtigen:
• Einerseits steht digitaler Rundfunk als
Satellitenfernsehen DVB-S/S2 [digital
video broadcasting via satellite], Kabelfernsehen DVB-C [digital video broadcasting via cable network] oder Antennenfernsehen DVB-T [digital video
broadcasting via terrestrial transmitter]
zur Verfügung.
• Andererseits arbeitet jeder einfache Internetanschluss, jedes leitungsgebundene lokale Datennetz [local area network (LAN)] und jedes funkgestützte
lokale Datennetz [wireless local area network (WLAN)] IP-basiert.
In der Praxis stehen viele Programme über
DVB und IP zur Verfügung. Dabei gibt es
zwischen Rundfunknetzen und nichtöffentlichen IP-Netzen (z.B. DSL) bei der
Signalqualität inzwischen keine merkbaren Unterschiede mehr, wenn die verfügbare Datenrate (= Bitrate) hinreichend
groß ist. Es lässt sich also in beiden Fällen
stets eine Dienstgüte [quality of service
(QoS)] sicherstellen. Das gilt allerdings nur
bedingt für Web-TV und Web-Radio, also
über das öffentliche Internet übertragene
Programme.
Solange nur ein Endgerät beim Nutzer
vorhanden ist, verläuft die Entscheidung
zwischen DVB und IP meist relativ einfach. Interessant wird es allerdings, wenn
mehrere Endgeräte in einem Haushalt versorgt und unterschiedliche Programme
empfangen werden sollen. Es ist dann zu
entscheiden, wie und auf welchem Weg
Rundfunk empfangen und an die Teilnehmeranschlüsse verteilt werden soll. Dabei
wäre zu berücksichtigen, dass die im Handel verfügbaren Fernsehgeräte üblicherweise für Satellit, Kabel und/oder Terrestrik ausgelegt sind, aber nur begrenzt auch
für IPTV.
Der Empfang von Rundfunkprogrammen und anderer Anwendungen über das
Internet erfordert einen breitbandigen Internetanschluss. Das bedeutet 16 Mbit/s
oder mehr, wenn auch nach den bisherigen europäischen Festlegungen schon
zwei Mbit/s als Breitbandanschlüsse gelten. Die Empfangsgeräte müssen in diesem
Fall allerdings IP-fähig sein, was zum Beispiel bei Smart-TV-Geräten gegeben ist.
Die Entscheidung zwischen DVB und IP
wird primär durch das vorhandene InHaus-Netz und die verfügbaren Endgeräte
bestimmt. Grundsätzlich lassen sich folgende Varianten für die Verteilung von
Fernsehprogrammen unterscheiden:
• Verteilung ausschließlich als DVB
• Gleichzeitige Verteilung als DVB und
über IP
• Verteilung ausschließlich über IP
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen,
dass im Bedarfsfall eine Konvertierung
von DVB in IP bzw. von IP in DVB erforderlich ist. Das bedeutet jedoch stets
einen entsprechenden technischen Aufwand und stellt eine kostenrelevante
Maßnahme dar (Bild 1.4-1).
Bild 1.4-1 Netzvarianten zwischen DVB und IP
Verteilung via DVB
IPTV
IPTV
DVBIn-HausNetz
DVB
DVB
DVBEmpfänger
Verteilung via IPTV und DVB
IPTV
IPIn-HausNetz
IPTVEmpfänger
DVB
DVBIn-HausNetz
DVBEmpfänger
Verteilung via IP
IPTV
DVB
IPIn-HausNetz
IPTV
IPTVEmpfänger
DVB
Sollen Fernsehprogramme nur als DVB
verteilt werden, dann müssen die IPStreams für jedes Programm in ein DVBSignal konvertiert und danach in einem
Multiplex zusammengefasst werden.
Eine separate Verteilung von DVB und
IP ist nur möglich, wenn für beide Signalformen jeweils ein Verteilnetz zur Verfügung steht.
Bei ausschließlicher Verteilung der Fernsehprogramme über IP ist ggf. ein für Internetanwendungen bereits vorhandenes
lokales Datennetzes in der Wohnung oder
im Haus nutzbar. Bei diesem kann es sich
um die leitungsgebundene Version (LAN)
oder die funkgestützte Version (WLAN)
handeln. Viele Router unterstützen beide
Seite
Netzvarianten. Bei der aufgezeigten Form
dieser Programmverbreitung ist es allerdings erforderlich, jedes DVB-Programm
in einen IP-Stream umzusetzen.
Der ausschließliche Einsatz von IP-Netzen in der Wohnung oder im Haus für die
Verteilung der Fernsehprogramme bietet
folgende Vorteile:
• Diese Netze werden bereits für Internet-Anwendungen genutzt.
• Für IPTV-Angebote sind keine gesonderten Maßnahmen erforderlich.
29
IP-Netze sind wesentlich flexibler als die
klassischen Kabelnetze in Koaxialtechnik,
weil über WLAN neben der stationären
auch die portable Nutzung möglich ist.
Im vorstehend angeführten Fall wäre
also lediglich die Konvertierung von DVB
auf IP erforderlich, was die Umsetzung
jedes DVB-Programms in einen IP-Stream
bedeutet. Bei dieser Konstellation ist es allerdings erforderlich, dass die eingesetzten
Endgeräte IP-fähig sind. Bei Smart-TV-Geräten liegt das systembedingt bereits vor,
im Falle üblicher Fernsehempfänger für
DVB müsste eine für IP geeignete Set-TopBox (STB) vorgeschaltet werden.
An dieser Stelle sei auch angemerkt, dass
Programme mit normaler Bildauflösung
[standard definition television (SDTV)]
und hoher Bildauflösung [high definition
television (HDTV)] zwischen DVB und
IPTV keine Unterschiede in der Qualität
aufweisen.
Als weiteres Zwischenergebnis lässt sich
somit feststellen, dass die In-Haus-Verteilung von Fernsehprogrammen über IP
grundsätzliche Vorteile bietet, weil die erforderliche Infrastruktur auch für alle Internetanwendungen genutzt werden kann,
wobei über WLAN auch der Einsatz portabler Endgeräte möglich ist. Diese Variante
erscheint deshalb bei neuen Installationen
von Vorteil. Damit ist nach bisherigen Erkenntnissen Zukunftssicherheit gewährleistet. Die vorstehend aufgezeigte Art der
Signalverteilung stellt einen Mehrwert für
den Nutzer dar, da es sich um eine einheitliche Basis handelt, über die unterschiedliche Inhalte ohne gegenseitige Beeinflussung übertragen werden können.
Zusammenfassend ist erkennbar, dass
sich digitaler Rundfunk und IP nicht
gegenseitig ausschließen, sondern von der
Verbreitung her gesehen sogar ergänzen.
Unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Versorgungskonzepte von digitalem
Rundfunk (Broadcast) und IP (Unicast/
Multicast) lassen sich aus Sicht der heutigen Gegebenheiten folgende Aussagen
treffen:
Seite
30
• Digitaler Rundfunk ist bezogen auf die
Verbreitung von Radio- und Fernsehprogrammen aus wirtschaftlichen Gründen
vorrangig für großflächige Versorgung
geeignet. Theoretisch können dabei
viele Nutzer (Teilnehmer) gleichzeitig
auf ein großes Programmangebot zugreifen. Dies gilt neben Satellit und Kabel
auch für die Terrestrik, bei der nicht nur
stationärer, sondern auch portabler und
mobiler Empfang möglich ist.
• IP ist bezogen auf die Verbreitung von
Radio- und Fernsehprogrammen aus
technisch-betrieblicher Sicht eher für
kleinflächige Versorgung (z.B. Wohnung,
Haus, ...) geeignet, ermöglicht stationären und portablen Betrieb sowie den
gleichzeitigen Zugriff auf mehrere IPStreams.
FAZIT
Radio- und Fernsehprogramme lassen sich
nicht nur als DVB über Satellit, Kabel und
Terrestrik übertragen, sondern in gleicher
Qualität auch via IP über geeignete Leitungsnetze und/oder Funknetze. Da IP für
alle Internetanwendungen verbindlich ist,
wird die Versorgung mit digitalem Rundfunk auf Basis dieses Transportprotokolls
zunehmen und damit mittelfristig die bisherigen Endgeräte für den Rundfunkempfang überflüssig machen. Aus technischer
Sicht wäre der komplette Übergang des
digitalen Rundfunks von Broadcast zu IP
konsequent, aus wirtschaftlichen Gründen
ist allerdings davon auszugehen, dass die
Koexistenz von DVB und IP für die Rundfunkversorgung noch längere Zeit andauern wird.
Die Migration der Fernsehprogramme
von DVB zu IP stellt eine typische technische Evolution dar, deren Geschwindigkeit
allerdings schwer vorhersagbar ist. Einen
wesentlichen Unsicherheitsfaktor stellt die
Akzeptanz der Nutzer dar. Diese hängt
nämlich primär von seinem Gefühl ab, ob
der Übergang von DVB auf IP für ihn
einem Mehrwert darstellt.
1.5 Cloud-Lösungen
Cloud-Dienste halten seit etwa 10 Jahren,
beginnend mit der Vermarktung und dem
Abruf von Audio-Inhalten, Einzug in den
Medienbereich. In der Kommunikationstechnik wird oft nach „Public Clouds” und
„Private Clouds” unterschieden.
Letztere werden vom Nutzer selbst betrieben und im Bereich der CE-Geräte
meist lokal in Form der Heimvernetzung
über einen zentralen Media-Server, der inzwischen bereits häufig im Fernsehgerät
integriert ist, realisiert. Dieser Server kann
oft zusätzlich über das Internet angesprochen, und damit auch unterwegs über
mobile Geräte ein Zugriff auf Inhalte, eine
Fernverwaltung, oder eine Freigabe von
Fotos für Verwandte und Freunde realisiert
werden.
Public Clouds bieten ähnliche Funktionen mit dem wesentlichen Unterschied,
dass die Inhalte und die Steuerung nicht
mehr beim Nutzer zuhause, sondern bei
einem Anbieter im Internet gespeichert
und verarbeitet werden. Der Abruf dieser
Inhalte erfolgt dann entweder zuhause
oder unterwegs meist „just in time” über
Streaming-Verfahren. Die Geschäftsmodelle reichen von Einstiegsvarianten mit
einer vergleichsweise losen Kundenbindung (z.B. Youtube) bis hin zu ausgeprägten Subscription-Modellen mit differenzierten Bezahlvarianten einschließlich
einem Digital Rights Management (DRM),
das die Wiedergabe unter Umständen auf
bestimmte Geräte oder Zeiträume einschränkt. Solche komplexen Systeme werden oft von Plattformbetreibern angeboten und bieten neben dem Zugriff auf eigene Mediatheken häufig einen „Remote
Videorecorder”, der es dem Nutzer erlaubt,
ferngesteuert einzelne Sendungen für seinen persönlichen Gebrauch aufzunehmen, ohne dabei ein Gerät in seinem
Haushalt vorhalten zu müssen. Zusätzlich
werden vermehrt hilfreiche Funktionen
zur automatisierten Suche von Inhalten,
deren automatischer Indizierung mit beispielsweise einer Personenerkennung in
Fotos, oder Empfehlungssysteme integriert, die auch persönliche Vorlieben erkennen und berücksichtigen.
In einer als „virtuelle Set-Top-Box” bezeichneten extremen Ausprägung wird das
Endgerät zuhause auf einen Monitor mit
A/V-Wiedergabe und einen InternetBrowser reduziert: alle Inhalte sind in der
Cloud gespeichert oder werden live daraus
als Stream wiedergegeben. Ebenso ist in
diesem Fall die Bedienoberfläche ausschließlich über die von diesem Browser
genutzten URL festgelegt.
Cloud-Lösungen werden auch benutzt,
um logische Vernetzungen zwischen Endgeräten eines Nutzers zu realisieren. Dabei
sind z.B. der internetfähige Fernseher und
das Mobiltelefon eines Nutzers über
gespeicherte Cookies in einem zentralen
Server in der Cloud personalisiert und als
zueinander gehörig bekannt gemacht.
Anschließend kann eine Interaktion auf
einem Gerät die aus der Cloud gelieferten
Inhalte auf einem weiteren Gerät verändern. Auf diese Weise ist es (ohne eine
lokale Verbindung der Geräte im Heimnetz wie z.B. über Miracast oder Hersteller
spezifische Lösungen) möglich, einen
Fernseher von einem Mobilgerät eines
anderen Herstellers zu steuern und die
Darstellung von Inhalte oder Zusatzinformationen dynamisch durch Interaktion
des Nutzers zwischen einem mobilen
Second Screen und einem TV-Gerär, z.B.
im Vollformat oder auch als Overlay, zu
wechseln.
Übergänge zwischen Private Clouds und
Public Clouds lösen sich zunehmend auf.
Endgerätehersteller, Lieferanten für Netzwerktechnik und Plattformbetreiber bieten
neben den in die Geräte integrierten Funktionen oft zusätzlich auch hybride Lösungen mit einen Speicher oder Zusatzfunktionen in einer Public Cloud an.
Cloud-Anwendungen werden in der IT
zusätzlich nach den Begriffen „Infrastructure as a Service” ([IaaS], d. h. Speicherlösungen), „Platform as a Service” ([PaaS],
d. h. ein universeller Server/CPU in der
Cloud) und „Software as a Service” ([SaaS],
d. h. komplette Anwendungssoftware)
kategorisiert. Die Anwendungen im CEBereich liegen entsprechend dieser Kategorisierung bei IaaS und mit steigender Tendenz bei SaaS.
Seite
31
2. Geräte, Schnittstellen
und Applikationen
2.1 Geräte
Die Vernetzung von CE-Endgeräten hat in
den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Bestand die Vernetzung
in der Vergangenheit aus dem simplen
Verbinden von TV-Geräten, HiFi-Anlagen
und Set-Top- Boxen über analoge Steckverbindungen, sind inzwischen HDMI, USB
und WiFi dazugekommen. Auch hat die
Anzahl der Endgeräte, die untereinander
vernetzt werden können, stark zugenommen. Bild 2.1-1 zeigt hierzu eine exemplarische Auswahl von Endgeräten, die
miteinander vernetzt werden können.
Komponente/Schnittstellen
Eigenschaft/Funktionen
DVB-Tuner
DVB-Multituner
USB 2.0/3.0
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
HDMI
HDMI CEC, SIMPLINK
WiFi CERTIFIED
WiFi
Ethernet
DLNA
MHL
Bluetooth
Miracast
WiDi
Airplay
NFC
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32
Quelle für Life-TV-Übertragungen
Quelle für Life-TV-Übertragungen
Quelle und Senke für Apps, Fotos, AV-Inhalte, Musik
Speichererweiterung
Zubehöranschluss
Quelle und Senke für AV-Inhalte
Quelle und Senke für Steuersignale: CEC
Austausch von Steuersignalen (bis zu 15 Geräte)
kabellose Kommunikation & Steuerung
kabellose Zuspielung von AV-Inhalten
Klasse a, b, g und n sind weit verbreitet
Klasse ac wächst zunehmend
kabellose Direktkommunikation ohne Router
WLAN-Quelle
kabelgebundene Kommunikation & Steuerung
kabelgebundene Zuspielung von AV-Inhalten
10 Mbit/s & 100 Mbit/s
weit verbreitete Anwendung
Quelle und Senke für Bilder, Videos und Musik
Medienaustausch mit anderen Geräten
Quelle und Senke für AV-Inhalte
5-V-Speisung
Quelle und Senke für Steuersignale: CEC
Quelle und Senke für Musik
Daten- und Steuerungssignalaustausch
funkgestützte Übertragung von AV-Inhalten
Quelle für WiFi-Direktverbindung
Pendant zu WiDi und AirPlay
Pendant zu Miracast und AirPlay
Pendant zu WiDi und Miracast
schnelle & einfache Verbindung
Sicherer Datenaustausch über kurze Distanzen
Bild 2.1-1.:
Exemplarisches Vernetzungsszenario
Tablet
Smart Phone
Streaming Box
Notebook
Playstation
Receiver
NAS-Server
Nachfolgende Tabellen geben einen Überblick bezüglich der Systemkomponenten/
Schnittstellen und der Funktionen/Systemeigenschaften.
Digitaler Bilderrahmen
Komponenten /
Schnittstellen
IDTVs
STBs /
HDD-STBs
DVD/Blu-ray Player/
Recorder
DVB-Tuner
ja
ja
nur bei Rekordern
DVB-Multituner
überwiegend
eher selten
nur bei Rekordern
USB 2.0/3.0
ja
ja
ja
HDMI
ja
ja
ja
HDMI CEC, SIMPLINK
ja
ja
ja
WiFi CERTIFIED
ja
ja
ja
WiFi
ja
ja
ja
Ethernet Netzwerk
ja
ja
ja
DLNA
ja
ja
ja
MHL
ja
nein
nein
Bluetooth
ja
ja
ja
Miracast
ja
nein
nein
WiDi
ja
nein
nein
Airplay
ja
nein
nein
NFC
ja
ja
ja
Set-Top-Box
2.1.1 TV-Geräte und
Set-Top-Boxen
Bei IDTVs, STBs/HDD-STBs, DVD- und Bluray Playern/Recordern können üblicherweise folgende Komponenten/Schnittstellen implementiert sein oder auch nicht:
Sticks besitzen in der Regel eine USBSchnittstelle und dienen der Speichererweiterung, der Dateienüberspielung oder
der Nachrüstung von DVB-Empfangsmodulen.
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33
2.1.2 Heimkinosysteme
2.1.3 Computer
Heimkinosysteme und Beamer
sind wie folgt ausgestattet:
PCs, Notebooks und Tablets
sind meist wie folgt ausgestattet:
Komponenten/
Schnittstellen
Heimkinosysteme
Beamer
Komponenten/
Schnittstellen
PCs /
Notebooks
Tablets
DVB-Tuner
nein
nein
DVB-Tuner
eher selten 1)
eher selten 1)
DVB-Multituner
nein
nein
DVB-Multituner
eher selten 1)
eher selten 1)
USB 2.0/3.0
ja
ja
USB 2.0/3.0
ja
ja
HDMI
ja
ja
HDMI
ja
eher selten 2)
HDMI CEC, SIMPLINK
ja
ja
HDMI CEC, SIMPLINK
ja
ja
WiFi CERTIFIED
ja
ja
WiFi CERTIFIED
ja
ja
WiFi
ja
nein
WiFi
nein
ja
Ethernet
ja
ja
Ethernet
ja
nein
DLNA
ja
ja
DLNA
ja
ja
MHL
nein
nein
MHL
nein
ja
Bluetooth
ja
nein
Bluetooth
ja
ja
Miracast
nein
nein
Miracast
nein
nein
WiDi
nein
nein
WiDi
nein
ja
Airplay
ja
nein
Airplay
nein
ja
NFC
ja
ja
NFC
ja
ja
1)
2)
2.1.7 Home Gateways
Home Gateways stellen den Knotenpunkt
zwischen der Außenwelt und dem Heimnetz dar. Dieses soll am Beispiel der
Fritz!Box erläutert werden. Diese gibt es in
unterschiedlichen Varianten und es werden dabei, je nach Modellreihe, die folgenden Empfangstechniken unterstützt:
• ADSL2+
• VDSL
• Kabel (bis EuroDOCSIS 3.0)
• LTE (800 MHz, 1,8 GHz, 2,6 GHz)
Seite
meist über Stick oder Modul
meist über Adapter
Für die Weiterverteilung im Wohnbereich
stehen WLAN-Modems mit 2,4 GHz und
5,8 GHz zur Verfügung.
Die neueren Produkte bieten meist eine
Kombination aus WLAN-N, VoIP und
DECT für schnurlose Telefone, sowie bei
allen Modellen Datei- und Druckerserverfunktion in Verbindung mit einer
Anschlussmöglichkeit für USB-Clients
(Drucker, externe Festplatten, UMTS-Sticks
u. ä.). Andere Geräte wie Scanner können
über das Programm für den USB-Fernanschluss direkt an einen Windows-PC
durchgereicht werden.
34
Auch Kabelnetzbetreiber wie Unitymedia
bieten spezielle Boxen an, die über das
Breitbandkabel angelieferte Daten empfangen, verarbeiten und weiterleiten können. Ausgehend von der Funktionalität
einer DVB-Set-Top-Box sind weitergehende Funktionalitäten, wie Hard-DiskRecording, Multituner, Internetzugang
und WLAN implementiert.
2.1.4 Digitalkameras
2.1.5 Smartphones
2.1.6 Spielekonsolen
Fotoapparate und Camcorder
sind meist wie folgt ausgestattet:
Smartphones sind meist
wie folgt ausgestattet:
Spielekonsolen (wie PlayStation 4, Wii U
oder Xbox One), sind meist wie folgt ausgestattet:
Komponenten /
Schnittstellen
Fotoapparate /
Camcorder
Komponenten /
Schnittstellen
Smartphones
Komponenten/
Schnittstellen
Spielekonsolen
DVB-Tuner
nein
DVB-Tuner
nein
DVB-Tuner
nein
DVB-Multituner
nein
DVB-Multituner
nein
DVB-Multituner
nein
USB 2.0/3.0
USB 2.0
USB 2.0/3.0
ja
USB 2.0/3.0
ja
HDMI
ja
HDMI
eher selten 1)
HDMI
ja
HDMI CEC, SIMPLINK
ja
HDMI CEC, SIMPLINK
ja
HDMI CEC, SIMPLINK
ja
WiFi CERTIFIED
ja
WiFi CERTIFIED
ja
WiFi CERTIFIED
ja
WiFi
ja
WiFi
ja
WiFi
nein
Ethernet
nein
Ethernet
nein
Ethernet
ja
DLNA
ja
DLNA
ja
DLNA
ja
MHL
ja
MHL
ja
MHL
nein
Bluetooth
ja
Bluetooth
ja
Bluetooth
ja
Miracast
nein
Miracast
nein
Miracast
nein
WiDi
nein
WiDi
ja
WiDi
nein
Airplay
nein
Airplay
ja
Airplay
nein
NFC
ja
NFC
ja
NFC
ja
1)
2.1.8 Home Server
Home Server werden über ein lokales Netz
(LAN/WLAN oder Powerline) oder USB mit
einem oder mehreren Computern verbunden. Unabhängig von der Verbindungsart
stellen Home Server unterschiedliche
Dienste, wie z. B. Drucker und Datenspeicher (NAS) bereit und sichern das Heimnetz zum Internet hin durch eine Firewall
ab oder machen es vom Internet aus erreichbar (z. B. durch Bereitstellung eines
Webservers oder eines VPN-Zugangs).
Immer häufiger übernehmen die Home
meist über Adapter
Server ebenfalls Aufgaben der Hausautomation, wie beispielsweise Licht- und
Rolladensteuerungen, aber auch Überwachungsfunktionen. Des Weiteren übernehmen sie die Aufgaben der Abspeicherung
und Zuspielung von AV-Inhalten und -Dateien auf IDTVs, Notebooks, Tablets, und
andere Geräte.
Seite
35
2.2 Schnittstellen
2.2.1 Leitungsgebundene
Schnittstellen
HDMI
High Definition Multimedia Interface
(HDMI) ist eine ab Mitte 2003 entwickelte
Schnittstelle für die Übertragung digitaler
Audio- und Video-Daten in der Unterhaltungselektronik. Sie vereinheitlicht existierende Verfahren, erhöht gegenüber diesen
die Qualitätsmerkmale und bietet außerdem auch ein zusammenhängendes Kopierschutzkonzept (DRM). Die neueste
HDMI-Version ist 2.0, jedoch werden
HDMI-Produkte seit dem 1. Januar 2012
nicht mehr mit Versionsnummern gekennzeichnet. HDMI wurde von der Industrie für den Bereich der privat genutzten Unterhaltungselektronik entwickelt.
Die HDMI-Gründer Hitachi, Matsushita
Electric Industrial (Panasonic, National,
Quasar), Philips, Silicon Image, Sony, Thomson und Toshiba begannen am 16. April
2002 gemeinsam, den neuen AV-Verbindungsstandard HDMI zu entwickeln.
HDMI ist eine Weiterentwicklung von
DVI und zu diesen abwärtskompatibel.
Beide benutzen dieselbe Signalcodierung
TMDS. HDMI 1.0 wurde so entworfen,
dass es einen kleineren Stecker als für DVI
aufweist. Außerdem sollte es die Funktionen von DVI um Audioübertragung, erweiterte Unterstützung für YCbCr und um
eine nutzergesteuerte Funktion (Consumer
Electronics Control) erweitern. Der Kopierschutz HDCP 1.1 (High-bandwidth Digital
Content Protection), der in der HDMI-Spezifikation vorgesehen ist, wurde von Intel
entwickelt. Er soll das Abgreifen des entschlüsselten Video- und Audiomaterials
innerhalb der Verbindung zwischen Sender und Empfänger verhindern.
Die in der nachfolgenden Tabelle aufgelisteten Versionen beschreiben die von der
HDMI-Organisation vorgegebenen Spezifikationen, die an HDMI-verifizierte Geräte
gestellt werden. Neue Spezifikationen werden in unregelmäßigen Abständen veröffentlicht. Darin enthalten sind Vorgaben
an Eigenschaften der Endgeräte, Kabel und
übermittelten Signale.
Seite
36
Ab Version 1.3 ist HDMI in der Lage, Auflösungen oberhalb von 1920x1080 (HDTV
1080p60, also Full HD) und 1920x1200
anzusteuern. Mit dem Aufkommen von
Monitoren, die bei einer Bildschirmdiagonale von 27 Zoll (598 mm x 336 mm) Auflösungen von 2560x1440 anbieten, ist das
Ansteuern dieser Monitore mit der nativen
Auflösung über HDMI möglich. Sowohl
neuere Grafikkarten und On-Board-GrafikChipsätze, wie auch die Empfangsschaltkreise in den Monitoren sind dazu in der
Lage.
Das Problem ist, dass die Monitore als
maximale Auflösung 1920x1080 aufweisen und die Grafikkartentreiber daher
auch keine höheren Auflösungen anbieten. Werden modifizierte Windows-Treiber
eingesetzt oder Grafiktreiber verwendet,
die frei programmierbare Videotimings
(ModeLine „2560x1440@60” 241.500
2560 2608 2640 2720 1440 1443 1448
1481 +hsync –vsync) erlauben, funktioniert die Nutzung der nativen Auflösung
problemlos.
Dieses Problem tritt insbesondere im Bereich der Notebooks auf (mit D-Sub- und
HDMI-Ausgang, aber ohne DVI-DualLinkoder DisplayPort-Ausgang), da es oft die
einzige Möglichkeit ist, diese Monitore ordentlich anzusteuern und es sich um ein
reines Software- bzw. Firmware-Problem
handelt. Gleiches gilt daher auch für die
wesentlich selteneren 30-Zoll-Monitore
mit einer Auflösung von 2560x1600 Bildpunkten. Ultra HDTV wird von HDMI ab
der Version 2.0 unterstützt.
Mit HDMI ist es optional möglich, Fernbedienungsfunktionen zu nutzen. Damit
können Basisfunktionen mehrerer über
HDMI-Kabel verbundener Komponenten
über eine einzige Fernbedienung gesteuert
werden. Das verwendete Protokoll heißt
Consumer Electronics Control (CEC) und
wurde vom analogen europäischen Standard AV-Link abgeleitet.
Tabelle 2.2.1-1
HDMI-Varianten im Überblick
Version
Einführung
Max.
Datenrate
Max.
Videoformat
HDMI 1.0
Dez. 2002
Typ A:
3,96 Gbit/s.
1080p
60 Hz
HDMI 1.1
Mai 2004
HDMI 1.2
Aug. 2005
Typ A:
3,96 Gbit/s.
Typ B:
7,92 Gbit/s.
HDMI 1.2a
Dez. 2005
HDMI 1.3
Jun. 2006
HDMI 1.3
a/b/c
Nov. 2006
HDMI 1.4
Mai 2009
Tonformate
neben
8-Kanal PCM,
Dolby Digital,
DTS und MPEG
Mär. 2010
HDMI 2.0
Sept. 2013
Steckertyp
Sonstiges
Typ A
DVD-Audio
Typ A, Typ B
DVD-Audio;
SACD
CEC-Unterstützung,
Prüfung Kabellängen
Typ A/C
8,16 Gbit/s.
1440p
60 Hz
DVD-Audio;
SACD;
Dolby Digital Plus;
TrueHD;
dts-HD
2160p
24 Hz;
1080p
24 Hz
(3D)
HDMI 1.4a
Farbformate
neben 24 bit
RGB und YCrCb
Deep Color
RGB und YCrCb
(30, 36, 48 bit)
xvYCC-Farbraum
(IEC 61966-2-4)
Typ A, Typ C
(Mini-HDMI)
Deep Color RGB
und YCrCb
(30, 36, 48 Bit)
xvYCC-Farbraum
(IEC 61966-2-4)
sYCC601,
Adobe RGB,
Adobe YCC601
Typ A, Typ C
(Mini-HDMI),
Typ D
(Micro-HDMI)
CEC-Unterstützung,
Prüfung Kabellängen,
Lip Sync
Fehlerbereinigung
der Spezifikation
1.3, 3D (bis 1080i,
nur Abspielgeräte)
4k/2k-Auflösung,
HDMI
Ethernet Channel,
Audio Return
Channel,
3D (kein einheitlicher
Standard)
3D-Übertragungsstandards
(Side-by-Side,
Horizontal
und Top-and-Bottom),
3D-Standards
(Frame Packing)
für Filme
1080p/24 Hz und
Spiele 720p/50 Hz
bzw. 60 Hz
Typ A/C/D
14,4 Gbit/s.
2160p
60 Hz;
1080p
48 Hz
(3D)
DVD-Audio;
SACD;
Dolby Digital Plus;
TrueHD;
dts-HD;
32 Kanal-Audio;
1536 kHz
Abtastrate
Typ A, Typ C
(Mini-HDMI),
Typ D
(Micro-HDMI)
Seite
37
Tabelle 2.2.1-2
Funktionsunterstützung bei den
HDMI-Varianten
HDMI Version
1.0
1.1
1.2 1.2a
1.3
1.3a
1.3b
1.3b1
1.3c
1.4
1.4a
1.4b
2.0
sRGB
ja
ja
ja
ja
ja
ja
YCrCb
ja
ja
ja
ja
ja
ja
8 channel LPCM, 192 kHz, 24-Bit audio capability
ja
ja
ja
ja
ja
ja
Blu-ray Disc and HD DVD video and audio at full resolution
ja
ja
ja
ja
ja
ja
Consumer Electronic Control (CEC)
ja
ja
ja
ja
ja
ja
DVD-Audio support
nein
ja
ja
ja
ja
ja
Super Audio CD (DSD) support
nein
nein
ja
ja
ja
ja
Deep color
nein
nein
nein
ja
ja
ja
xvYCC
nein
nein
nein
ja
ja
ja
Auto Audio to video synchronization lip-sync
nein
nein
nein
ja
ja
ja
Dolby TrueHD bitstream capable
nein
nein
nein
ja
ja
ja
DTS-HD Master Audio bitstream capable
nein
nein
nein
ja
ja
ja
Update list of CEC commands
nein
nein
nein
ja
ja
ja
3D over HDMI
nein
nein
nein
ja
ja
ja
Ethernet Channel
nein
nein
nein
nein
ja
ja
Audio return channel (ARC)
nein
nein
nein
nein
ja
ja
4k resolution support
nein
nein
nein
nein
ja
ja
4k 50/60p support
nein
nein
nein
nein
nein
ja
4k 3D support
nein
nein
nein
nein
nein
ja
32 Kanal Audio support
nein
nein
nein
nein
nein
ja
1536 kHz Audio support
nein
nein
nein
nein
nein
ja
1080p 3D HFR support
nein
nein
nein
nein
nein
ja
21:9 Cinemascope support
nein
nein
nein
nein
nein
ja
Multi Stream Audio and Video support
nein
nein
nein
nein
nein
ja
Seite
38
Von der HDMI-Organisation sind bisher
maximal 15 Meter lange Kabel vorgesehen. Vereinzelt sind allerdings auch Längen bis 20 Metern erhältlich, die aber
nicht in allen Fällen problemlos funktionieren. Außerdem gibt es spezielle Kabel
mit Lichtwellenleitern, die eine Länge bis
zu 100 Metern erlauben. Lange Kabel müssen im Allgemeinen bessere Hochfrequenzeigenschaften aufweisen, um eine fehlerfreie Datenrückgewinnung im HDMIEmpfänger zu gewährleisten. Für eine
fehlerfreie Übertragung sind die Kabelqualität, wie auch die Empfangseigenschaften
des HDMI-Empfängers ausschlaggebend.
Bei Kabellängen bis zu fünf Metern sind
aufgrund der digitalen Übertragung auch
minderqualitative Kabel gegebenenfalls
ausreichend.
Ab einer Kabellänge von ca. 10 Metern
ist mit Übertragungsfehlern zu rechnen,
die man durch qualitativ hochwertige
Kabel reduzieren kann. Ob Fehler auftreten, lässt sich aufgrund der bei HDMI verwendeten TMDS-Kodierung sehr einfach
an der resultierenden Bildqualität beurteilen. Das kann man durch farbiges „Aufblitzen” von Bildpunkten oder ganzer Zeilen
erkennen. Bildrauschen im herkömmlichen Sinn oder Artefakte wie bei der analogen Datenübertragung lassen sich bei
HDMI daher generell ausschließen, sofern
der HDMI-Transmitter beziehungsweise
der HDMI-Receiver die Videodatenauflösung nicht begrenzt (zum Beispiel 8-bit
anstatt 12-bit Farbkomponentenauflösung
im YCbCr 4:2:2-Format).
Um die Datenrate für HDMI 1.3 weiter
zu steigern, wurden zwei Kabelkategorien
mit unterschiedlichen Hochfrequenzeigenschaften definiert. Ein Kategorie-1Kabel kann Pixelraten bis 74,25 MHz übertragen, ein Kategorie-2-Kabel bis zu 340
MHz. In HDMI 1.3 sind, um eine fehlerfreie Übertragung auch über längere Kabel
sicherzustellen, erstmals sogar die Kabeleigenschaften wie Dämpfung, Signallaufzeitdifferenzen, Übersprechen und so weiter
genauer festgelegt. Um der unvermeidbaren Kabeldämpfung entgegenzuwirken, ist
bei HDMI 1.3 für Pixelraten über 165 MHz
empfängerseits ein Kabelequalizer zur An-
hebung der höherfrequenten Signalanteile
vorgesehen.
Mit Signalrepeatern (zum Beispiel in
einem AV-Receiver) kann die Kabellänge
verdoppelt werden. Für größere Entfernungen stehen „Extender” zur Verfügung,
die das Signal wandeln und über Lichtwellenleiter übertragen. Mit entsprechenden
Konvertern ist auch eine Wandlung nach
HD-SDI und zurück möglich, wobei der
Vorteil darin besteht, dass HD-SDI mit nur
einem Koaxialkabel, das über BNC-Steckverbinder verfügt, auch größere Strecken
überbrücken kann. Der Einsatz von SDIVerbindungen hat sich vor allem bei professionellen Anwendern bewährt.
Kurze HDMI-Kabel bis 2 Meter sind für
unter 7 € erhältlich, und auch billige
Kabel übertragen über die kurze Strecke die
maximale Auflösung (1080p in HDMI 1.1
beziehungsweise 1.2) meist verlustfrei.
Kabel für HDMI 1.2 beziehungsweise 1.3
müssen Pixelfrequenzen bis 165 MHz beziehungsweise 340 MHz übertragen und
benötigen dafür bessere Hochfrequenzeigenschaften.
Durch entsprechende Kennzeichnung
der HDMI-Kabel wird durch Angaben zum
Kabeltyp die Wahl des richtigen Kabels erleichtert.
Bei HDMI 1.1/1.2 sind zwei Steckertypen (Typ A und Typ B, etwa 4,5 mm x
13/21 mm Querschnitt) definiert. Für
HDMI 1.3 wurde zusätzlich ein kleiner Stecker (Typ C bzw. Mini-Stecker, etwa 2,5
mm x 10,5 mm Querschnitt) für kompakte
Geräte mit aufgenommen. In HDMI 1.4
wurden ein noch kleinerer Stecker Typ D
(Micro-Stecker) definiert. Außerdem ist in
den HDMI-1.4-Spezifikationen der SteckerTyp E definiert, der aber nicht bei 1.4-Kabeln zum Einsatz kommt, sondern nur bei
HDMI-Standard-Automotive-Kabeln.
Typ A, C und D basieren auf einer Single-Link-Verbindung, bei der drei TMDSSignalleitungspaare zur Verfügung stehen,
Typ B erlaubt durch eine Dual-Link-Verbindung mit sechs TMDS-Signalleitungspaaren die doppelte Datenrate.
Seite
39
USB
Der Universal Serial Bus (USB) ist ein serielles Bussystem zur Verbindung von
Computern mit externen Geräten. Mit
USB ausgestattete Geräte oder Speichermedien (USB-Speichersticks) lassen sich im
laufenden Betrieb miteinander verbinden
(Hot Swapping), wobei angeschlossene Geräte sowie deren Eigenschaften automatisch erkannt werden. Vor der Einführung
von USB gab es eine Vielzahl verschiedener Schnittstellentypen mit unterschiedlichen Steckern zum Anschluss von Zubehör und Peripheriegeräten an Heim- und
Personal Computer. Fast alle diese Schnittstellenvarianten wurden durch das USB
ersetzt, was erhebliche Vereinfachungen
für Anwender mit sich brachte. Ursprünglich 1996 eingeführt, wurde im Jahr 2000
die heute noch meistverbreitete Version
USB 2.0 spezifiziert, mit der deutlich höhere Datenübertragungsraten (480 Mbit/s.)
möglich wurden. Die aktuelle, 2008 definierte Version 3.0, bietet eine BruttoDatenrate von bis zu 4 Gbit/s.
USB ist ein serieller Bus, d. h. die einzelnen Bits eines Datenpaketes werden nacheinander übertragen. Die Datenübertragung
erfolgt symmetrisch über zwei verdrillte
Leitungen, wobei durch die eine Leitung
das Datensignal und durch die andere das
dazu jeweils invertierte Signal übertragen
wird. Der Signalempfänger bildet die Differenzspannung beider Signale; der Spannungsunterschied zwischen 1- und 0-Pegeln ist dadurch doppelt so groß, eingestrahlte Störungen werden weitgehend
eliminiert. Das erhöht die Übertragungssicherheit und unterdrückt Gleichtaktstörungen. Zwei weitere Leitungen dienen
zur Stromversorgung der angeschlossenen
Geräte. Durch die Verwendung von nur
vier Adern in einer Leitung können diese
dünner und billiger ausgeführt werden als
bei parallelen Schnittstellen. Eine hohe
Datenrate ist mit relativ geringem Aufwand zu erreichen, da nicht mehrere Signale mit identischem elektrischen und
zeitlichen Verhalten übertragen werden
müssen.
Seite
Die USB-Spezifikation sieht einen zentralen Host-Controller (Master) vor, der die
Koordination der angeschlossenen Peripherie-Geräte (den sog. Slave-Clients)
übernimmt. Daran können bis zu 127 verschiedene Geräte angeschlossen werden.
An einem USB-Port kann immer nur ein
USB-Gerät angeschlossen werden. Sollen
an einem Host mehrere Geräte angeschlossen werden, muss deshalb ein Verteiler
(Hub) für deren Kopplung sorgen. Durch
den Einsatz von Hubs entstehen Baumstrukturen, die alle im Host-Controller
enden.
USB eignet sich für viele Geräte, wie
Massenspeicher (z. B. Festplatte), DVDLaufwerke, Drucker, Scanner, Webcams,
Maus, Tastatur, aktive Lautsprecher, aber
auch Dongles und sogar Grafikkarten und
Monitore. Einige Geräte, zum Beispiel
USB-Speichersticks, sind überhaupt erst
mit USB entstanden. USB kann für Geräte
mit geringem Stromverbrauch wie Mäuse,
Telefone, Tastaturen, aber auch einige CISScanner oder manche 2,5-Zoll-Festplatten
und externe Soundkarten die Stromversorgung übernehmen.
Über USB können heute zahlreiche Gerätetypen angeschlossen werden, die vor
der USB-Einführung über eine größere
Zahl verschiedener Schnittstellentypen angebunden wurden. Bereits seit der Einführung der USB-2.0-Spezifikation sind relativ
hohe Datenübertragungsraten möglich,
dadurch wurde USB für den Anschluss
weiterer Gerätearten wie Festplatten, TVSchnittstellen und Fotokameras geeignet.
Neben dem Datenprotokoll spezifiziert
der USB-Standard die bereitgestellte Spannung. Sie ist stabilisiert, liegt bei 5 V ±5 %
und liefert eine Stromstärke von mindestens 100 mA. Auf diesem Standard basieren USB-Netzteile. Erst nach Freigabe
durch den Host-Controller darf ein Gerät
mehr als die obigen 100 mA, aber nicht
mehr als 500 mA (bis USB 2.0) bzw. 900
mA (USB 3.0) Strom beziehen. Am Ausgang des USB-Host muss die Spannung
zwischen 4,65 V und 5,25 V liegen, allerdings ist ein Spannungsabfall bis auf 4,40
V am Ende eines USB-Kabels zulässig, hinter einem passiven USB-Hub sind sogar
4,00 V erlaubt.
Intern adressiert der USB-Controller die
angeschlossenen Geräte mit einer sieben
Bit langen Kennung, wodurch sich die 127
maximal anschließbaren Geräte ergeben.
40
Wenn an einem Port neue Geräte detektiert werden, schaltet der Host-Controller
diesen ein und sendet dem angeschlossenen Gerät einen Reset, indem er beide
Datenleitungen für mindesten 10 ms auf
Massepotential legt.[9] Dadurch belegt das
Gerät zunächst die Adresse 0 und bekommt dann vom Host eine eindeutige
Adresse zugeteilt. Da immer nur ein Port
mit noch nicht konfiguriertem Gerät aktiviert wird, kommt es zu keinen Adresskollisionen.
Der Host-Controller fragt meist zuerst
nach einem Device-Deskriptor, der unter
anderem die Hersteller- und Produkt-ID
enthält. Mit weiteren Deskriptoren teilt
das Gerät mit, welche alternativen Konfigurationen es besitzt, in die es von seinem
Gerätetreiber geschaltet werden kann. Bei
einer Webcam könnten diese Alternativen
etwa darin bestehen, ob die Kamera eingeschaltet ist oder ob nur das Mikrofon läuft.
Für den Controller ist dabei relevant, dass
die unterschiedlichen Konfigurationen
auch einen unterschiedlichen Strombedarf
mit sich bringen.
Innerhalb einer Konfiguration kann das
Gerät verschiedene Schnittstellen definieren, die jeweils über einen oder mehrere
Endpunkte verfügen. Unterschiedlicher
Bedarf an reservierter Datenrate wird über
sogenannte Alternate Settings signalisiert.
Ein Beispiel dafür ist eine Kamera (etwa
eine Webcam), die Bilder in zwei verschiedenen Auflösungen senden kann. Das Alternate Setting 0 wird aktiviert, wenn ein
Gerät keine Daten übertragen möchte und
somit pausiert.
Damit nicht für jedes Gerät ein eigener
Treiber nötig ist, definiert der USB-Standard verschiedene Geräteklassen, die sich
durch generische Treiber steuern lassen.
Auf diese Weise sind USB-Tastaturen,
-Mäuse, -Massenspeicher und andere Geräte mit ihren grundlegenden Funktionen
sofort verwendbar, ohne dass zuvor die Installation eines spezifischen Treibers notwendig ist. Herstellerspezifische Erweiterungen (die dann einen eigenen Treiber erfordern) sind möglich. Die Information,
zu welcher Kommunikations-Geräteklassen [communications device class (CDC)]
ein Gerät zählt, kann im Device-Deskriptor (wenn das Gerät nur einer Klasse angehört) oder in einem Interface-Deskriptor
(bei Geräten, die zu mehreren Klassen gehören) untergebracht werden.
Im November 2008 stellte das USB Implementers Forum, dem unter anderem die
Unternehmen HP, Microsoft und Intel angehören, die Spezifikation für USB 3.0 vor.
Im SuperSpeed-Modus wird eine BruttoBitrate von exakt 4 Gbit/s verwendet. Die
höheren Datenraten werden im Wesentlichen durch höhere Frequenzen (ca. 8fach) auf den Datenleitungen möglich.
Das stellt allerdings erheblich höhere
Anforderungen an die Kabel. Weitere
Gewinne sind durch das verbesserte USBProtokoll sowie durch die verwendete Vollduplex-Übertragung möglich.
Die verwendeten Kabel enthalten neben
den bisherigen Signal-Adernpaar (D+ und
D–) und der Stromversorgung (GND,
VBUS) zwei weitere Signal-Adernpaare
(SSTX+ und SSTX–, SSRX+ und SSRX–)
sowie eine zusätzliche Masseverbindung
(GND). Deshalb sind für USB 3.0 sowohl
neue Stecker am Host und an den angeschlossenen Geräten, als auch neue Kabel
notwendig. Die Kabel sind auf Grund der
gestiegenen Aderanzahl und der notwendigen besseren HF-Übertragungseigenschaften (ähnlich wie eSATA- oder CAT-5e/6-Kabel) dicker und weniger flexibel.
Die Kompatibilität besteht in folgendem
Sinne:
• USB-3.0-Kabel können auf Grund der
Anbauten nicht mit USB-2.0-Endgeräten
benutzt werden – USB 3.0-Typ-B-Stecker
sind nicht abwärtskompatibel.
• USB-3.0-Kabel können an USB-2.0-Hosts
benutzt werden, erfordern dann aber
USB-3.0-Endgeräte.
• USB-2.0-Kabel können an USB-3.0-Hosts
benutzt werden.
• USB-3.0-Endgeräte können an USB-2.0Hosts angeschlossen werden. Ggf. gibt
es Probleme, wenn diese mehr als 500
mA Strom aufnehmen (USB 3.0 erlaubt
bis zu 900 mA, USB 2.0 nur bis 500 mA).
• USB-2.0-Endgeräte können an USB-3.0Hosts angeschlossen werden.
USB-3.0-Übertragungen finden aber nur
statt, wenn alle drei Komponenten (Host,
Kabel, Endgerät) USB-3.0-tauglich sind.
Ansonsten wird auf USB 2.0 heruntergeschaltet.
Inzwischen sind auch ausgefallene Geräte
auf den Markt gekommen, wie beispielsweise USB-Heizplatten, mit denen etwa
eine Kaffeetasse über die USB-Schnittstelle
warmgehalten werden kann. Daneben gibt
es auch Hardware, wie USB-Lampen für
Notebooks, um die Tastatur zu beleuchten,
USB-Tastatur-Staubsauger, USB-Ventilatoren,
USB-Weihnachtsbäume oder beheizbare
USB-Handschuhe und USB-Pantoffeln. Des
Weiteren ist ein Trend zu beobachten, USB
als standardisierte Spannungsquelle einzusetzen. Namhafte Mobiltelefonhersteller
haben sich darauf geeinigt, Micro-USB als
Standard-Gerätebuchse für den Ladekontakt einzusetzen.
Der USB-Standard sieht vor, dass Geräte
zunächst im Low Power-Mode (100 mA
oder 150 mA) starten und bei höherem
Strombedarf diesen erst vom Host anfordern, bevor sie den normalen Modus
schalten. Das können bei USB 2.0 bis zu
weiteren 4x 100 mA, bei USB 3.0 bis zu
weiteren 5 x 150 mA sein. Schlägt diese
Anforderung fehl, muss sich das Gerät abschalten. Die meisten der vorgenannten
Spielzeuge verwenden den USB-Anschluss
jedoch ungefragt nur als Spannungsquelle
und verstoßen gegen den USB-Standard,
indem sie ohne Erlaubnis des Hosts mehr
als 100 mA Strom beziehen. Das könnte
im Extremfall den USB-Anschluss des Host
beschädigen oder das Energiemanagement
des Rechners durcheinanderbringen, was
zu instabilem Verhalten führen kann.
Sparsame 2,5”-Notebook-Festplatten können meist mit 2,5 W (500 mA) an einem
2.0-USB-Port mit Adapter betrieben werden, größere 3,5”-Festplatten jedoch nicht.
Weiterhin gibt es sparsame NotebookCD/DVD/Bluray-Brenner, die am USB-Port
betrieben werden können. Deren Stromaufnahme liegt jedoch insbesondere beim
Brennen mit höheren Geschwindigkeiten
mit teilweise permanent über 1000 mA
weit außerhalb der USB-Spezifikation.
Mittlerweile gibt es Netzteile, die an
einer USB-A-Buchse oder einem Kabel mit
Micro-USB-B-Stecker 5 V zur Verfügung
stellen. Der verfügbare Strom liegt meist
bei 1000 mA (allgemein zwischen 500 und
Seite
2000 mA). Einfache Geräte stellen eine
Spannungsquelle dar, bessere Geräte sind
so gebaut, dass sie vom zu ladenden Gerät
als Netzteil erkannt werden. Dabei gilt die
USB-Battery Charging Specification als
Referenz. Dies ist nicht mit dem Powermanagement zu verwechseln, das beim
Enumeration-Prozess, also Anschließen an
einen USB-Host, stattfindet). Wenn ein
Gerät nicht an einem dafür gebauten Netzteil, sondern an einem USB-Host (z.B.
PC / Notebook) geladen wird, werden Befehle bezüglich des Powermanagements
während der Enumeration ausgetauscht.
Letzteres ist notwendig, wenn das zu ladende Gerät sich exakt an den USB-Standard hält und nur den Strom entnimmt,
der ihm genehmigt wurde. Ein bekannter
Vertreter dafür ist das iPhone: Es erkennt,
dass es an einem Netzteil geladen wird,
wenn bestimmte Spannungspegel an den
Datenleitungen anliegen. An einem Rechner wird stattdessen über das Powermanagement verhandelt, wie viel Strom
das Gerät entnehmen darf.
41
CI+
Common Interface (CI) ist eine Schnittstelle, die in DVB-Empfangsgeräten die
Anbindung eines Entschlüsselungssystems
[conditional access system (CAS)] erlaubt.
Sie wurde 1997 vom DVB-Konsortium
spezifiziert und basiert auf der PCMCIASchnittstelle. Die Idee dabei war, die Implementierung von CA-Systemen in Empfangsgeräten zu vermeiden, um so teure
und langwierige Zertifizierungsprozesse
(für die CA-Systeme) zu vermeiden. Ist ein
Common Interface in einem Gerät implementiert, dann lassen sich unterschiedliche Entschlüsselungsmodule via CI in das
Empfangsgerät einbinden, wodurch die
Flexibilität der Endgeräte steigt.
Da ein Common Interface-Modul die
Datenströme unverschlüsselt in das Empfangsgerät zurückgibt, haben viele Netzund Plattformbetreiber, sowie Inhalteanbieter auf die Unterstützung des CI verzichtet. Nur wenige Pay TV-Operator, wie
Canal Digital, haben die CI-Schnittstelle
unterstützt, was dazu geführt hat, dass sich
die Common Interface-Spezifikation (Version 1) in seiner ursprünglichen Form am
Markt nicht erfolgreich durchgesetzt hat.
Aus diesem Grund haben sich 2008 einige große Hersteller (Neotion, Panasonic,
Philips, Samsung, Sony und SmarDTV) außerhalb des DVB-Konsortiums zusammengefunden, um die Funktionalität dieser
Schnittstelle dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Interessen der Inhalteanbieter, sowie Netz- und Plattformbetreiber
ausreichend berücksichtigt werden. Dabei
entstand CI+ in seiner aktuellen Version
1.3.1, das seit Mitte 2010 fast ausnahmslos
von allen Endgeräteherstellern implementiert wird.
Bei CI+ wird der im Modul entschlüsselte Datenstrom wieder (lokal) verschlüsselt in das Empfangsgerät zurückgeben
und erst vor der Decodierung entschlüsselt. CI+ erlaubt es Programmanbietern, im
Fernsehsignal zusätzlich Nutzungsinformationen [usage rules information (URI)]
zu übertragen. Diese Anweisungen ermöglichen es den Inhalteanbietern, die Nutzung ihrer durch CI+ geschützten Inhalte
auf CI+ -zertifizierten Endgeräten einzuschränken; sie bestimmen, ob und wie die
jeweiligen Inhalte genutzt werden dürfen.
Seite
42
Dabei können sie zum Beispiel für jede
einzelne Sendung
• die Aufzeichnung auf maximal 90 min
beschränken (meist als „Time-Shiftonly” bezeichnet),
• die Wiedergabe von Fernsehaufnahmen
zeitlich begrenzen (allerdings enthält
die aktuelle CI+Spezifikation Version 1.3
auch ein unbegrenztes Zugriffsrecht),
• Fernsehaufnahmen unter Einsatz eines
Geräteschlüssels an das jeweilige Aufnahmegerät binden (Aufnahmen CI+geschützter Inhalte können somit nicht
auf anderen Geräten wiedergegeben
werden),
• festlegen, ob und in welcher Auflösung
(evtl. Abwärtsskalierung auf SDTV) die
Videoausgabe über den analogen Ausgang (z. B. SCART) erfolgen soll und ob
diese mit einem Kopierschutz (Macrovision) versehen wird, wie etwa bei
HDTV-Sendungen.
Die CI+-Technologie beinhaltet noch weitere Änderungen gegenüber dem heutigen
CI-1.0-Standard:
• Mittels aktiviertem „Host Service Shunning” können Module, die auf dem
alten DVB-CI-1.0 Standard beruhen, von
der Entschlüsselung CI+ geschützter Services ausgeschlossen werden (Ist das
Shunning nicht aktiv gesetzt, kann der
jeweilige Service sowohl von einem
geeigneten DVB-CI Modul oder einem
geeigneten CI+ Modul entschlüsselt werden).
• Die Ausgabe von HD-Signalen wird nur
an HD ready-zertifizierten Geräten möglich sein, da nur diese eine durchgehende Verschlüsselung des Datenstroms
bis zum Display via HDCP unterstützen.
• Das vom „CI+-Konsortium” (CI Plus
LLP) beauftragte Trustcenter kann CI+kompatible Geräte beim Anwender aus
der Ferne außer Betrieb setzen (Revocation), wenn zum Beispiel festgestellt
wird, dass ein Gerät den Kopierschutz
kompromittiert.
Diese Einschränkungen betreffen vor
allem DVB-Rekorder. Empfänger ohne Aufnahmefunktion sind von vielen der genannten Restriktionen nur teilweise betroffen.
Mit der Version 1.4 wurde die ursprünglich von den Geräteherstellern entwickelte
CI+-Schnittstelle erstmals zum offiziellen
DVB-Standard. CI+ 1.4 wird einige funktionale Weiterentwicklungen im Vergleich
zu den bisherigen Spezifikationen bieten.
Auch der sogenannte CI+-Browser, die grafische Schnittstelle zwischen Modul und
Empfangsgerät, wurde erweitert. Dieser
bietet nun einige neue Funktionen und
erlaubt beispielsweise Bild-in-Bild-Darstellungen. Zusätzlich ermöglicht CI+ 1.4
die Integration eines Wasserzeichens in
aufgezeichneten Inhalten. Damit haben
beispielsweise die Programmanbieter die
Möglichkeit, die illegale Verwendung ihrer
Inhalte zu verhindern.
Eine der wichtigsten Neuerungen von CI+
1.4 im Vergleich zu den Spezifikationen
von Version 1.3.1 ist die Unterstützung
von Multistreams. Dadurch unterstützt die
Schnittstelle künftig mehr als nur einen
Datenstrom. Das Feature soll vor allem für
PVR- und EPG-Services wichtig werden,
wo mehr als ein Datenstrom gleichzeitig
übertragen und empfangen wird. Profitieren können hier unter anderem Besitzer
von Geräten mit Twin-Tunern, die dann in
der Lage wären, zwei Programme über eine
CI+-Schnittstelle zu empfangen.
Einer der größten Kritikpunkte an CI+
durch die Verbraucher war kurioserweise
immer das Fehlen einer Vorspulsperre. Der
Grund: Weil die Vorspulsperre fehlt und
der Nutzer damit unter anderem die für
die privaten Sender essentiell wichtigen
Werbeblöcke bei einer Aufzeichnung in
Sekundenschnelle überspringen könnte,
wurden bislang sämtliche Sendungen über
CI+ mit einer generellen Aufnahmesperre
versehen. Wer also ein Pay-TV-Paket gebucht hat und bestimmte Filme nicht live
verfolgen kann, schaut mit einem CI+Modul bislang tatsächlich „in die Röhre”.
Hier hat das DVB-Projekt bei der Festlegung der Spezifikationen für CI+ 1.4
jedoch eine Veränderung angedacht. Die
technischen Voraussetzungen für eine Vorspulsperre sind beim 1.4-Standard tatsächlich vorgesehenen. Diese könnten theoretisch dazu führen, dass die Aufnahmerestriktionen für CI+ in Zukunft fallen
gelassen werden.
Die zweite wichtige Neuerung umfasst
eine verbesserte Übertragung von IP-basierten Streams und soll CI+ auch für IPTVAnbieter zunehmend interessant machen.
Das bedeutet, dass über den neuen Standard nun alle Funktionen, die normalerweise in einer IPTV-Set-Top-Box integriert
sind, jetzt auch von einem CI+-Modul
übernommen werden können. Damit sind
CI+-Module mit dem 1.4-Standard im
Prinzip auch für die Entschlüsselung von
OTT [over the top]-Angeboten nutzbar,
wenn entsprechende Module im Markt
verfügbar sind. So können in Zukunft beispielsweise auch verschlüsselte Mediatheken über das Modul decodiert werden.
Weiterhin wurden die technischen Grundlagen dafür geschaffen, dass in Zukunft die
Priorität von Apps verwaltet werden können. So können Applikationen vom CI+Modul gestartet werden. Die Frage, die sich
dann ergibt, ist die, ob eine bestimmte
App das Recht hat, den Bildschirm zu nutzen und beispielsweise das TV-Signal eines
Senders zu überlagern.
Im Februar 2014 sind bereits die kommerziellen Randbedingungen (Commercial
Requirements) für die nächste CI+Generation vom DVB-Konsortium verabschiedet
worden. Als wichtigste Neuerung ist hier
der Wechsel zu einem kompakteren Formfaktor, basierend auf einer USB-Schnittstelle, zu nennen. Hier einige weitere Anforderungen, die bis Herbst 2014 in eine
CI+ 2.0 Spezifikation münden sollen:
• Unterstützung von USB 2.0 & USB 3.0,
einschließlich des High Speed Modes
der Version 3.0
• Möglichkeit zur Einfügung anderer
Applikationen
• Wahl eines Formfaktors, der eine nicht
sichtbare Einfügung des CI+Modules
erlaubt
• Leistungsfähigkeit zur Verarbeitung
von mindestens 6 UHDTV-Services
• Erweiterte Service-Diagnose-Funktionen
• Erweiterte Funktionalitäten zur Rechteverwaltung
• High Level MMI
• Erweiterte Funktionalitäten zu Standby
Operations
Die finale Entscheidung darüber, welche
der neuen Leistungsmerkmale letztlich für
CI+ 1.4 tatsächlich implementiert werden,
liegt hier aber nun wieder beim CI Plus
LLP. Erst dort wird letztlich bestimmt, welche der vom DVB-Projekt ausgearbeiteten
Spezifikationen der jeweilige Hersteller
eines Endgerätes am Ende auch implementieren muss.
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43
2.2.2 Funkgestützte
Schnittstellen
Tabelle 2.2.2-1
Überblick Display-Schnittstellen
Überblick Display-Schnittstellen
Wireless Display (WiDi)
Miracast
Organisation /
Hersteller
Intel
Wi-Fi Alliance
Internetadresse
http://tinyurl.com/3zupjae
wi-fi.org/miracast
Frequenzband
2,4-GHz-Band und 5-GHz-Band
2,4-GHz-Band und 5-GHz-Band
Reichweite
bis 10 m,
kein Sichtkontakt erforderlich
bis 10 m,
Einsatzgebiet
TV als drahtloser
Notebook-Bildschirm
TV als drahtloser Bildschirm
für mobile Geräte
Vorteile
geringe Dämpfung
geringe Dämpfung,
gute Reichweite
durch niedrige Frequenz
Nachteile
Latenz, evtl. Störung
durch Nachbar-WLANs
evtl. Störung
durch Nachbar-WLANs
Miracast
Miracast ist seit 2012 ein offener Standard,
entwickelt von der Wi-Fi Alliance. Dadurch ist Miracast eine Alternative zu Apples AirPlay und Intels Wireless Display
(WiDi). Audio- und Video-Inhalte werden
durch eine direkte drahtlose Verbindung
(Peer-to-Peer) von einem mobilen Gerät zu
HD-Bildschirmen übertragen.
Beispiele hierfür:
• Videos/Bilder von einem portablen/mobilen Endgerät (z. B. Tablet, Smartphone
oder Laptop) auf einem Fernseher oder
Monitor wiedergeben
• Betrachten von Live-TV-Signalen einer
Kabel- oder Satelliten-Set-Top-Box auf
einem portablen/mobilen Endgerät (z.
B. Tablet, Smartphone oder Laptop)
• Teilen des Laptop- oder Tablet-Bildschirms (Präsentation) mit dem Konferenzraum-Videoprojektor in Echtzeit
Weil die Wi-Fi Alliance Organisation ungefähr 600 Mitglieder umfasst, genießt
Miracast eine breite Unterstützung durch
die Industrie. Miracast wird von fast allen
großen TV-Herstellern und Herstellern von
portablen/mobilen Endgeräten (ab Andriod 4.2 oder höher) unterstützt. Leider
wird oft nicht direkt von Miracast gespro-
Seite
44
chen, die Hersteller verwenden häufig eigene Bezeichnungen für das integrierte
Miracast. Nur mit Wi-Fi CERTIFIED Miracast-Geräten, zertifiziert durch die Wi-Fi
Alliance, kann garantiert werden, dass
diese Geräte auch mit anderen Wi-Fi CERTIFIED Miracast-Geräten ordnungsgemäß
zusammenarbeiten, den neuesten Sicherheitsschutz verwenden und die beste Bedienfreundlichkeit aufweisen.
Wi-Fi CERTIFIED Miracast-Geräte
• müssen auch zertifiziert sein für Wi-Fi
CERTIFIED n, Wi-Fi Protected Access 2
(WPA2), Wi-Fi Direct, Wi-Fi Multimedia (WMM) und Wi-Fi Protected Setup
• verwenden Wi-Fi Direct, weshalb ein
Zugang zu einem Wi-Fi-Netzwerk nicht
erforderlich ist
• sichern Interoperabilität mit anderen
Marken
• haben WPA2 Security integriert
• unterstützen Premium-Inhalte
• unterstützen vereinfachtes Auffinden
und Setup
WHDI
WirelessHD (WiHD)
Wireless Gigabit (WiGig)
WHDI Consortium
WirelessHD Consortium
Wireless Gigbit Alliance
whdi.org
wirelesshd.org
wirelessgigabitalliance.org
5-GHz-Band
60-GHz-Band
60-GHz-Band
bis 30 m,
bis 10 m indoor,
Sichtverbindung erforderlich
bis 10 m indoor,
Sichtverbindung erforderlich
vollwertiger HDMI-Kabel-Ersatz
vollwertiger HDMI-Kabel-Ersatz
vollwertiger HDMI-Kabel-Ersatz,
Datenübertragung
Latenz (1 ms),
geringe Dämpfung,
Multicast / 3D-Blu-ray / HD-Audio
Latenz,
sehr hohe Bandbreite (bis 7 Gbit/s),
3D-Blu-ray / HD-Audio
Latenz,
sehr hohe Bandbreite (bis 7 Gbit/s),
3D-Blu-ray / HD-Audio
nur als externer Adapter
geringe Reichweite
geringe Reichweite
Unterstützte Formate
und Auflösungen:
Tabelle 2.2.2-2
Unterstützte Formate und Auflösungen
Bildschirm-Auflösungen
Durch die Nutzung der vergleichsweise
kleinen Funkfrequenzen des WLAN Standards n (2,4 GHz und 5 GHz) und der daraus resultierenden entsprechend geringen
Übertragungsdämpfung ist eine Sichtverbindung zwischen Miracast-Sender und
Miracast-Empfänger nicht zwingend erforderlich. Stören können zum Beispiel
WLANs aus der Nachbarschaft, die mit
überlappender Kanalbelegung die eigene
Funkverbindung stören. Im meistgenutzten 2,4-GHz-Band bleibt kaum Platz zum
Ausweichen, wohingegen das 5-GHz-Band
im Moment noch erheblich mehr Spielraum bietet.
17 Formate von der Consumer Electronics Association
(CEA)
Von 640x480 Bildpunkte bis 1920x1080
Bildpunkte pro Bild und
Bildwechselfrequenzen von 24 Hz bis 60 Hz
29 Formate von der Electronics Standard Association
(VESA)
12 Formate für portable/mobile Endgeräte wie
Tablets, Smartphones und Laptops
Video Formate
• HD Video nach ITU-T H.264 (Advanced Video Coding – AVC)
mit Unterstützung von Constrained Baseline Profile (CPB)
• Miracast spezifisches Format Constrained High Profile
(CHP) Format
Audio Formate
obligatorisch
LPCM 16bit, 48 kHz,
zwei Kanäle
optional
LPCM 16bit, 44,1 kHz,
zwei Kanäle, AAC und AC3
Seite
45
Wireless Display (WiDi)
Die von Intel entwickelte und 2010 vorgestellte Lösung Wireless Display (WiDi) ermöglicht eine kabellosen HDMI-Verbindung. Als Sender benötigt man ein Gerät
mit integriertem Intel WiDi-Sender, wie
zum Beispiel ein Note- oder Ultrabook ab
der vierten Generation mit Intel CORE I3,
I5 oder I7 Prozessoren oder Smartphones
bzw. Tablets mit integriertem Intel Prozessor. Als WiDi-Empfänger dient ein von
Intel zertifiziertes Empfangsgerät. Dieses
kann zum Beispiel ein Fernseher, ein Videoprojektor oder eine WiDi-Adapter-Box
sein. Die neueste Intel WiDi-Software garantiert die vollständige Unterstützung für
die drahtlose Verbreitung urheberrechtlich
geschützte 1080p-Inhalte, wie zum Beispiel 2D/3D-Blu-rays. Intel WiDi bassiert
auf der Wi-Fi Alliance Wi-Fi CERTIFIED
Miracast Spezifikation. Somit hat Intel seinen zuerst proprietären WiDi-Standard zugunsten des offenen Standards Miracast
aufgegeben. Die seit Oktober 2012 verfügbare WiDi-Treiber Version 3.5 unterstützt
bereits das Senden an Miracast-Empfänger.
Intel verspricht mit WiDi-Technologie
schnelle und zuverlässige Verbindungen,
geringe Latenzzeit bei der Bildschirm-Spiegelung (Screen-Mirroring), sehr gute Bildund Tonqualität und flüssige HDTV-Wiedergabe auf dem Wireless Display. Obwohl
senderseitig das WLAN-Modul zur Übertragung genutzt wird, ist gleichzeitig Surfen
im Internet möglich. Auf einem Intel
WiDi-fähigen Computer mit Windows
8.0- und Windows 8.1-Betriebssystem benötigt man die Installation von Microsoft
.NET Framework 3.5 und das Intel WiDiWidget.
WiDi wurde auch um die Möglichkeit
erweitert, den Bildschirminhalt an DLNAfähige Geräte zu senden. Da DLNA dafür
nicht optimiert wurde, ergeben sich jedoch abhängig vom Netzwerk und den
Verbindungen zwischen den Geräten, größere Latenzzeiten. Diese Verzögerungen
bei Bild und Ton sind bei der Präsentation
oder Wiedergabe von audiovisuellen Inhalten in der Regel hinnehmbar, nicht
aber bei Spielen. Intel’s WiDi fehlt noch
die breite Unterstützung , es gibt nur wenige direkte Empfänger oder WiDi-Adapter-Boxen und längst nicht alle Notebooks
unterstützen die Funktion.
Seite
Wireless Home Digital Interface
(WHDI)
Sieben Unternehmen aus der CE-Industrie,
dem IT Bereich und dem professionellen
Video-Bereich entwickelten Wireless Home
Digital Interface (WHDI), um drahtlos
HDTV Inhalte von beliebigen Geräten auf
ein Display zu bringen. Sender können
zum Beispiel Notebook, Smartphone,
Set-Top-Box oder Blu-ray Player sein, Empfänger ist das HDTV-Display. Durch die
Nutzung des lizenzfreien 5-GHz-Bands ist
eine drahtlose Verbreitung von unkomprimierten HDTV (1080p) in Haus und Wohnung möglich (bis zu 30m). Wireless
Home Digital Interface verspricht auch
eine geringe Latenzzeit. Eine der Gründerfirmen bietet verschiedene Lösungen für
den professionellen Studio-Bereich an.
Seit Mitte 2013 sind keine Neuigkeiten zu
Wireless Home Digital Interface verfügbar.
WirelessHD (WiHD)
Mit WirelessHD wurde 2008 von CE- und
IT-Industrie eine Spezifikation für eine
neue digitale Netzwerkschnittstelle zur
drahtlosen Übertragung von HDTV-Inhalten definiert. Genutzt wird der weltweit
lizenzfreie 60-Ghz-Bereich. Fernseher, HDDVD-und Blu-ray-Player, Set-Top-Boxen,
Kameras, Spielekonsolen und andere Geräte aus dem Bereich der Unterhaltungselektronik sollen miteinander verbunden
werden, um verlustfrei HDTV-Video,
Mehrkanal-Audio und Daten für Consumer Electronics, PCs und tragbare Endgeräte drahtlos zu übertragen. Datenraten bis
10 Gbit/s bei maximal zehn Metern Entfernung (Sichtkontakt) sind zurzeit möglich. Die Kern-Technologie basierend auf
dem 60-GHz Millimeterwellen-Frequenzband und ermöglicht theoretisch Datenraten bis 28 Gbit/s. Die Spezifikation unterstützt Inhalte-Verschlüsselung über Digital
Transmission Content Protection (DTCP).
Seit Anfang 2013 stehen keine Neuigkeiten über WirelessHD zur Verfügung.
Wireless Gigabit (WiGig)
Die Wireless Gigabit Alliance ist ein Verband mehrerer führender Halbleiter-,
Kommunikations- und IT-Unternehmen.
Die WiGig-Allianz kooperiert mit der WiFiAllianz, HDMI Licensing LLC und Video
Electronics Standards Association (VESA).
46
Der von der Wireless Gigabit Alliance 2009
entwickelte Standard IEEE 802.11ad ermöglicht die Hochgeschwindigkeitskommunikation im lizenzfreien 60-GHz-Band.
Eine Datenrate bis 7 Gbit/s ist damit über
Gigabit-WLANs über kurze Entfernungen
(Sichtverbindung) möglich und für Videound/oder Audio-Anwendungen gedacht.
Der Standard soll die Fähigkeiten der bisherigen WLAN-Geräte ergänzen. WiGig
Tri-Band-fähige Geräte werden in den 2GHz, 4-GHz, 5-GHz und 60-GHz-Bändern
betrieben. Die Datenrate bis 7 Gbit/s ist
fast fünfzigmal schneller als die zurzeit
höchste Datenrate gemäß IEEE 802.11n.
Auch die Übertragung von HDMI 2.0 wird
unterstützt.
Beim 60-GHz-Signal ist folgender Nachteil zu berücksichtigen: Es kann in der
Regel Wände nicht durchdringen, sondern
erfordert Sichtverbindung. Es verbreitet
sich durch Reflexionen an Wänden, Decken, Böden und Objekten. Beim Verlassen des Raumes/bzw. der Sichtverbindung
kann das Protokoll gewechselt werden,
hin zu den unteren Bändern (2,4 GHz oder
5 GHz) und einer geringeren Datenrate.
2.2.3 Protokolle und
Spezifikationen
DLNA
DLNA Medienformate:
Die Digital Living Network Alliance
(DLNA) ist eine 2003 gegründete internationale Organisation von mehr als 250
Firmen aus den Bereichen EDV, Unterhaltungselektronik und Mobile Geräte. Das
Ziel von DLNA war es, die Vernetzung und
das Zusammenspiel von Elektronikgeräten
zu standardisieren und so zu vereinfachen.
Alle wichtigen Unternehmen sind vertreten, außer Apple, das eine andere Lösung
anbietet (Apple AirPlay, siehe unten). Die
aktuelle Fassung des DLNA-Standards ist
die Version 1.5, die der Verband im März
2006 veröffentlicht hat. Mit DLNA ist es
nun möglich, die verschiedenen DLNAGeräte einfach via LAN oder WLAN zu vernetzen. DLNA nutzt dazu den UPNP (Universal Plug and Play)-Standard, um die Geräte im Netzwerk zu finden, zu verbinden,
deren Kommunikation miteinander zu ermöglichen und für Medieninhalte wie
Musik, Filme und Fotos gemeinsame Formate zu unterstützen. Eine Zertifizierung
ist notwendig, um das DLNA Logo zu erhalten. Die durch dieses Logo gekennzeichneten Geräte garantieren die Unterstützung folgender DLNA Medienformate.
Tabelle 2.2.3-1 DLNA Medienformate
Obligatorische Formate
Optionale Formate
Bilder
JPEG
GIF,
TIFF and PNG
Audio
LPCM ➞ unkomprimiertes
Audio (zweikanalig)
MP3, WMA9, AC-3,
AAC und ATRAC3plus
Video
MPEG-2
MPEG-1, MPEG-4
und WMV9
DLNA-zertifizierte Geräteklassen für
das Heimnetzwerk:
Heutzutage sind Player-Funktionen in vielen Fernsehgeräten mit Smart-TV-Features,
Smartphones und Tablets eingebaut. Ältere
Fernsehgeräte lassen sich mit Zusatzboxen
wie DLNA-kompatiblen Mediaplayern, WebTV-Boxen oder Spielkonsolen nachrüsten.
Als DLNA-Server fungiert in der Regel
Computer, Smart-TV, Network Attached
Storage (NAS) oder Spiele Konsolen. DLNASoftwarelösungen wie z.B. Twonky Media
Server, Serviio Media Server oder Elgato
EyeConnect stellen die DLNA-Funktionen
auch auf Apple iOS Betriebssystemen, wie
auch bei Windows, zur Verfügung.
Tabelle 2.2.3-2 DLNA-zertifizierte Geräteklassen
Geräteklassen im Heimnetzwerk
Funktionen
Beispiele
Digital Media Server (DMS)
DMS stellen DLNA-Medieninhalte
zur Verfügung (als Netzlaufwerk)
Network Attached Storage (NAS),
Computer, Fernsehgerät
Digital Media Player (DMP)
DMP spielen übers Netzwerk
zur Verfügung gestellte DLNA-Medien ab
Fernsehgerät, Computer,
Heimkino-Systeme, Smartphone, Tablet
Digital Media Renderer (DMR)
DMR spielen Medien ab,
die über einen Digital Media Controller (CDMC)
empfangen werden, der wiederum den Inhalt
von einem Digital Media Server (DMS) holt
Fernsehgerät, AV-Receiver,
Digital Media Controller (DMC)
DMC finden Inhalte auf
Digital Media Servern (DMS) und spielen
diese auf Digital Media Renderern (DMR) ab
WiFi Digitalkamera, Smartphone, Tablet
Digital Media Printer (DMPr)
DMPr stellen Druckdienste
im DLNA-Netzwerk zur Verfügung
Netzwerk-Fotodrucker
Seite
47
Geräteklassen tragbare Geräte
Funktionen
Beispiele
Mobile Digital Media Server
(M-DMS)
M-DMS speichern Inhalte und stellen
diese Mobile Digital Media Playern (M-DMP),
Digital Media Renderern (DMR) und
Digital Media Printern (DMP) zur Verfügung
Smartphone und
portable Musik-Player
Mobile Digital Media Player
(M-DMP)
M-DMP finden und spielen Inhalte
von Digital Media Servern (DMS) oder
Mobile Digital Media Servern (M-DMS) ab
Media-Tablet,
entworfen für das Konsumieren
von Multimedia-Inhalten
Mobile Digital Media Uploader
(M-DMU)
M-DMU können Daten
auf einen Digital Media Server (DMS)
oder Mobile Digital Media Server
(M-DMS) hochladen
Intelligentes Endgerät
für Fernzugriff, z.B. Smartphone
Mobile Digital Media Downloader
(M-DMD)
M-DMD finden und laden Daten
von einem Digital Media (DMS) Server
oder Mobile Digital Media Server (M-DMS)
herunter
Digital-Kamera, Smartphone
Mobile Digital Media Controller
(M-DMC)
M-DMC finden Inhalte auf einen
Digital Media Server (DMS) oder
Mobile Digital Media Server (M-DMS)
und senden sie an einen
Digital Media Renderer (DMR)
Portabler Musik-Player
Tabelle 2.2.3-3 Geräteklassen für mobile Endgeräte
Geräteklassen für mobile Endgeräte:
Als kritisch angesehen muss, das DLNA die
vorgeschriebenen Anforderungen an Endgeräte-Hersteller recht gering hält, sie müssen lediglich sicher stellen das drei vorgeschriebene Formate, JPG für Fotos, unkomprimiertes Audio (LPCM) und Videos
im Kompressionsstandard MPEG-2, unterstützt werden. Diese geringe Anzahl an
Formaten ist nicht mehr zeitgemäß. Die
Unterstützung der optionalen Formate
(siehe oben) ist zwingend notwendig. Beliebte Formate für Videos aus dem Netz
werden nicht unterstützt. Musik liegt nur
ganz selten im LPCM-Format vor, meist als
MP3-Datei. Beim Einrichten eines DLNA
Netzwerks ist also dringend darauf zu achten, dass die verschiedenen DLNA Geräte
die vorgeschriebenen und optionalen Formate unterstützen. Einige Geräte unterstützen auch das sogenannte Transcoding.
Dabei wandelt eine Software im Gerät die
vorhandenen Dateien in Echtzeit in ein
DLNA-unterstütztes Format um und sendet dieses dann als DLNA-kompatible
Datei an das Wiedergabegerät. Auch kann
es passieren das eigentlich selbstverständliche Funktionen nicht implementiert
Seite
oder nur unzureichend umgesetzt werden.
Beispielsweise bei einem Zugriff von einem
Fernseher auf ein Netzlaufwerk, wenn die
Funktion des Vor- und Zurückspulens
nicht möglich ist.
Apple AirPlay
Apple AirPlay wurde 2003, damals noch
unter dem Namen AirTunes, erstmals der
Öffentlichkeit präsentiert. Am Anfang war
es nur möglich Audio-Inhalte zu streamen.
Nach 2010 erweiterte Apple ihre Lösung
um die Fähigkeit nicht nur Audio- und Videoinhalte zu streamen, man konnte nun
auch den Bildschirminhalt eines portablen / mobilen Gerätes zu einem Display
streamen (Live-Duplizierung). Airplay war
der erste angewandte Standard um die
Screen-Sharing-Funktionalität zu ermöglichen. Apple AirPlay ist eine von Apple
entwickelte Mischung aus den Eigenschaften eines Interoperabilitätsstandards und
Screen-Sharing-Funktionen, das von Herstellern für den Einbau in ihre Empfangsgeräte lizenziert werden kann. Das grundlegende Übertragungsprotokoll ist RAOP
(remote audio access protocol), welches
48
von Apple entwickelt wurde und auf RTSP
/ RTP (real time streaming /transport protokoll) aufsetzt.
Bei RAOP werden zwei Übertragungskanäle genutzt:
• Ein Kanal zur Steuerung (Lautstärke,
Vorwärts-/Rückwärts springen,
Titel Informationen etc.)
• Ein Kanal für die Daten.
Nur von Apple lizensierte AirPlay-Komponenten können miteinander kommunizieren. Bei der Übertragung von Audio-Signalen erfolgt beim Sender immer eine Dekodierung des ursprünglichen Signals (z.B.
MP3) und eine Neukodierung in das verlustfreie Apple Lossless Format. Dann wird
das Audio -Signal mit einer Abtastfrequenz
(sampling rate) von 44,1 kHz und einer
Datenwortbreite von 16 bit an den Empfänger übertragen (egal ob per WLAN und
LAN). Der Empfänger dekodiert das Apple
Lossless Protokoll und gibt das Audio-Signal über den Digital Audio Converter
(DAC) wieder.
Audio / Video-Inhalte werden im Heimnetzwerk via WiFi mit WLAN oder Kabel
an andere Apple AirPlay-kompatible Geräte verteilt. Das Verbinden geschieht per
„Plug and Play”, das heißt es muss nichts
konfiguriert, programmiert oder installiert
werden. Voraussetzung ist also das Vorhandensein eines AirPlay-Senders (z.B. die
Software Apple iTunes auf einem PC oder
Mac sowie allen iOS-basierten Geräte),
eines Netzwerks (drahtlos oder per Kabel)
und eines AirPlay-Empfängers (z.B. die
Apple TV-Empfangsbox). Ein typisches
Beispiel ist das Streamen von Video-,
Audio- oder Foto-Dateien von einem
Apple PC oder Mac sowie allen iOS-basierten Geräten (iOS Betriebssystem) mit Hilfe
des Apple iTunes Programms via WLAN an
die Apple TV-Empfangsbox und damit
zum Fernseher. Windows-Nutzer können
die kostenpflichtige Software AirParrot benutzen, um Inhalte an die Apple TV-Box
zu streamen. Auch ist es möglich, mit Hilfe
der kostenpflichtigen Windows Software
AirServer die Apple TV-Empfangsbox zu ersetzen und von einem mobilen AppleGerät zu einem Microsoft Gerät zu streamen. Eine Besonderheit bei AirPlay ist die
Möglichkeit, mehrere AirPlay-Empfänger
auszuwählen und so die Musik in verschiedenen Räumen gleichzeitig wiederzugeben
(Multiroom Audio). Dabei stellt AirPlay sicher, dass egal wie weit ein Raum vom
Sender entfernt ist, die Musik immer absolut Synchron wiedergegeben wird. Viele
HiFi- Komponenten-Hersteller unterstützen mittlerweile die AirPlay-Technologie
in ihren Produkten. Bei Video, ebenso wie
bei Audio, werden alle Formate unterstützt, die auch Apple iTunes unterstützt
oder mit dem Apple Shop via iTunes gekauft wurden. Inhalte können auch aus
der Apple Cloud abgerufen werden (z.B.
Fotos). Eine andere Funktion ist die „Sync
Screen”-Funktion, mit der man vom Apple
Tablet, Music Player oder Smartphone mit
Hilfe der Apple TV-Empfangsbox entweder
den gesamten Bildschirminhalt des AppleGerätes (iOS Betriebssystem) auf dem Fernseher anzeigen kann oder bei Nutzung
eines entsprechenden Spieles der Fernseher zur Anzeige zusätzlicher Dinge nutzbar ist.
Google Chromecast
Google Chromecast ist als Alternative zu
Apple AirPlay gedacht. Google nutzt einen
eigenen Streaming Media Adapter, über
den Audio- und Videoinhalte aus dem Internet zum Fernseher oder einer anderen
Videoanlage gestreamt werden können.
Google nennt die Technologie Chromecast und den Adapter „Google Chromecast
HDMI Streaming Media Player”. Der Stick
wird einfach in einen Fernseher oder Bildschirm mit HDMI-Eingang gesteckt und
über USB mit Strom versorgt. Er verbindet
sich via WiFi mit dem WLAN. Beispielsweise YouTube, Spiele, Google Plus, Musik
aus Play Music, Videos aus Play Movies,
Netflix oder andere Applikationen sind
schon für Google Chromecast optimiert
worden und können genutzt werden. Für
Tablet’s oder Smartphones werden Steuerungs-Applikationen für die Betriebssysteme Windows, Google Android und
Apple iOS angeboten. Inhalte werden per
Mobilgeräte-App ausgewählt und gesteuert. Zum Beispiel können Inhalte aus der
Google Cloud (Online Speicher) geladen
werden, z.B. über Google+. Eine zweite
Möglichkeit Inhalte aufzurufen ist mit
Hilfe von Notebooks und Desktop-Computern über den Google-Chrome-Browser
möglich. Chrome dient dabei als Quelle.
Es werden Inhalte direkt vom Computer
an den Chromecast-Stick übertragen – der
Browserinhalt wird auf den Fernseher gespiegelt. Auch in diesem Fall findet kein
echtes Screen-Sharing statt, da nur der Inhalt des Browsers und nicht des gesamten
Bildschirms übertragen wird. Zur Darstellung der Inhalte wird der Google Browser
genutzt. Google Chromecast basiert intern
auf den Protokollen Discover And Launch
(DIAL) Protokol und Universal Plug and
Play (UPnP). Seit Februar 2014 ist nun die
Google Chromecast Entwicklungsumgebung (Software Development Kit) für Android, iOS und Chrome verfügbar, womit
praktisch jeder Entwickler seine Apps
Chromecast-kompatibel machen kann.
Dadurch wird sich Anzahl an Applikationen deutlich erhöhen.
Eine echte Alternative zu AirPlay ist
Chromecast nicht unbedingt. So lässt sich
derzeit kein Audio/Video-Signal vom Tablet oder Smartphone übertragen. Es werden
lediglich die URL’s und Steuerinformationen (z.B. Pausierung, Lautstärkenänderung), sogenannte Commands, übertra-
Seite
gen. Display-Mirroring, also das Spiegeln
des kompletten Inhalts ist (bisher) nicht
möglich. Im Gegensatz zu Diensten wie
Miracast oder AirPlay kann Chromecast
nur aus der Cloud streamen. Im strengeren
Sinne handelt es sich somit nicht um ein
Streaming-Protokoll. Eine Fernbedienung
für den HDMI-Adapter zur direkten Steuerung wird nicht angeboten, man braucht
deshalb zur Steuerung immer den Chrome
Browser oder die Mobilgeräte Applikation.
49
2.3 Applikationen
2.3.1 Endgerätebezogene
Applikationen
Der Zugang zu jedem Internetportal ist
stets über die Eingabe der entsprechenden
URL [universal ressource locator] möglich.
Bei endgerätebezogenen Applikationen
steht dem Nutzer ein Angebot von Internetportalen zur Verfügung, das vom jeweiligen Gerätehersteller zusammengestellt
wurde. Diese Portale werden als Bildzeichen [icon] auf dem Bildschirm des TVGerätes signalisiert und können durch einfaches Anklicken mit der Fernbedienung
aktiviert werden. Die Navigation in einem
Portal erfolgt menugeführt mit Hilfe der
auch als Richtungstasten bezeichneten
Cursortasten (rechts, links, oben, unten),
der OK-Taste, der vier Farbtasten (rot,
grün, gelb, blau) und/oder der zehn Zifferntasten (0 … 9). Die Fernbedienung ist
auch mit einem Smartphone oder Tablet
realisierbar.
Die Besonderheit der endgerätebezogenen Applikationen besteht darin, dass sie
für die Darstellung auf dem Flachbildschirm des TV-Gerätes entsprechend aufbereitet werden. Das führt zu einer optimalen Bildqualität für den Betrachter.
Art und Umfang des Angebots von Internetpotalen ist also bei endgerätebezogenen Applikationen unmittelbar vom jeweiligen Gerätehersteller abhängig. Diese
Markenbindung muss vor dem Kauf eines
TV-Gerätes berücksichtigt werden. In diesem Zusammenhang sei auch darauf hingewiesen, dass nicht alle Gerätehersteller
bei ihren Produkten endgerätebezogene
Applikationen anbieten.
Eine andere Art von Applikationen ist
bei HbbTV [hybrid broadcast broadband
television] gegeben. Hier bieten die oft
auch als Sender bezeichneten Programmveranstalter den vergleichbaren Zugang zu
Internetportalen als programmbezogene
Applikationen an. Diese sind dann mit
allen für HbbTV ausgelegten TV-Geräten
empfangbar, wenn das entsprechende Programm gewählt wurde. Es besteht also bei
den programmbezogenen Applikationen
keine Bindung an einen Gerätehersteller.
Seite
In der Regel weisen die Angebote der einzelnen Programmveranstalter durchaus
Unterschiede auf. Bezüglich der endgerätebezogenen Applikationen ist anzumerken, dass einzelne Anwendungen unter
Umständen auch als programmbezogene
Applikation angeboten werden. Es gibt
aber auch spezifische Anwendungen, die
nur als endgerätebezogene Applikationen
verfügbar sind. Insoweit können beide
Arten der Applikationen für den Nutzer
von Interesse sein.
2.3.2 Programmbezogene
Applikationen
Programmbezogene Applikationen sind
im Umfeld des digitalen Fernsehens bereits
seit Mitte der 1990er Jahre ein Thema.
Wurden solche Applikationen anfangs
noch mit Systemen wie OpenTV und später MHP realisiert und im Rundfunkkanal
mitübertragen, beruhen heutige Systeme
auf browserbasierten Lösungen, bei denen
die Applikationen über das Internet übertragen werden. Dominierend im europäischen Markt ist hier der HbbTV-Standard
(ETSI TS 102 796), dessen Markteinführung Ende 2009 begann.
Der HbbTV-Standard definiert so wenig
wie möglich neue technische Elemente,
sondern greift im Wesentlichen auf bereits
vorliegende technische Standards zurück.
Konkret basiert HbbTV hauptsächlich auf
den folgenden Standards:
Der CE-HTML-Standard, der derzeit in
einer Version vom Juli 2007 vorliegt, basiert
auf den W3C-Internet-Standards und spezifiziert ein HTML-Profil für CE-Geräte.
CE-HTML enthält allerdings keine Elemente, welche die Einbindung dieses Systems in eine DVB-Umgebung, wie sie beim
digitalen Fernsehen gegeben ist, spezifizieren. Das leistet die Browser-Spezifikation
des Open IPTV-Forums, die im Januar
2009 veröffentlicht wurde. Wichtige Zusatzfunktionen liefert schließlich der DVBStandard „Signalling and carriage of interactive applications and services in hybrid
50
broadcast/broadband environments” (ETSI
TS 102 809). Dieser regelt, wie Applikationen, die von einem TV- oder Radioprogramm aus gestartet werden sollen, in den
DVB-Multiplexen signalisiert werden. Eine
der Applikationen, die einem Programm
zugewiesen ist, kann in der AIT als sogenannte „Autostart-Applikation” gekennzeichnet werden. Diese Applikation startet
dann automatisch beim Wechsel auf das
betreffende Programm und zeichnet dort
in der Regel einen „Red Button” auf den
Bildschirm, der nach kurzer Zeit wieder
verschwindet. Dieses Symbol soll dem Zuschauer signalisieren, dass er mit der roten
Farbtaste auf der TV-Fernbedienung eine
Zusatzapplikation starten kann. Weiterhin
spezifiziert TS 102 809 die Übertragung
von Applikationen über den DVB-Rundfunkkanal. Diese Option ist interessant für
Geräte, die zwar über einen Browser verfügen, vom Endkunden aber nicht an einen
Internetzugang angeschlossen werden. Die
Datenmenge, die über den Rundfunkkanal
übertragen werden kann, ist zwar insgesamt sehr limitiert, für einfache Dienste
wie einen verbesserten Teletext jedoch ausreichend.
Ebenfalls ist die Übertragung der Applikationen über den Rundfunkkanal möglich; hierfür wird der DSM-CC-Standard
verwendet.
Ebenso Teil des DSM-CC-Standards sind
die „stream events”, mit denen kleine Datenpakete synchron zum TV-Programm im
Rundfunkkanal mitgesendet werden können. Damit lassen sich zum Beispiel für
interaktive Quizshows zeitgenau Fragen
oder Antworten übertragen.
Mit diesen technischen Rahmenbedingungen lassen sich nun eine Fülle verschiedener Konzepte für programmbegleitende Applikationen realisieren und es
sind vielfältige Funktionen hinsichtlich
der Interaktion zwischen Rundfunk und
Applikationen möglich, wie die nachfolgenden Beispiele zeigen:
Seit der IFA 2010 bieten alle vier großen
Free-TV-Anbietergruppen ARD, ZDF, RTL
und Pro7Sat1 HbbTV-Dienste an. Schwerpunkte bei den öffentlich-rechtlichen Anbietern sind vor allem die Mediatheken,
sowie verschiedene Teletext-Angebote und
ein EPG. Auch eine neue, flexiblere Untertitelfunktion mittels DSM-CC Stream
Events ist bereits in Betrieb. Bei den privaten Anbietern stehen bunt und multimedial überarbeitete Teletext-Varianten mit
Fotos, Videoclips und interaktiver Werbung im Vordergrund; Pro7 und Sat.1 bieten auch bereits Spiele und Voting an.
Auch zu TV-Werbespots werden seit längerem begleitende interaktive Applikationen
angeboten. Für Pay-Applikationen wurde
bereits eine Integration mit PayPal realisiert. Ein herausragendes Beispiel für die
Leistungsfähigkeit von HbbTV zeigte sich
bei den Olympischen Winterspielen 2014
in Sotschi mit der Integration von vier
Live-Streams in eine Olympia-App bei den
HbbTV-Angeboten von ARD und ZDF.
Aber auch bei kleineren Programmveranstaltern wird HbbTV als eine wertvolle
Ergänzungsmöglichkeit der programmlichen Aktivitäten gesehen: So sind mittlerweile u.a. Sport1, HSE24, QVC, Sonnenklar TV und Astro TV mit HbbTV-Angeboten präsent, die mehrheitlich auch
Shopping-Funktionen beinhalten. Auffallend ist auch die wachsende Zahl von
Lokal-TV-Sendern mit HbbTV-Angeboten.
Insgesamt bieten über 70 Programmveranstalter in Deutschland HbbTV-Dienste an
(Stand: September 2013). In Betrieb sind
dabei auch Applikationen, mit denen
Transaktionen, wie Buchungen oder Einkäufe, durchgeführt werden können. Fraglos werden solche Anwendungen in Zukunft vermehrt von Anbietern genutzt
werden.
Mittlerweile haben praktisch alle namhaften Hersteller Geräte mit HbbTV bereits
im Markt – derzeit sind von über 50 Herstellern entsprechende Geräte verfügbar.
Aufgrund dieser umfassenden Unterstützung von HbbTV seitens der Geräteindustrie ist bereits der überwiegende Teil der
neu verkauften Fernsehgeräte mit HbbTV
ausgestattet, sodass dieses System in den
deutschen Haushalten zunehmend vertreten ist.
2.3.3 Internet-Browser
Browser sind spezielle Programme zur Darstellung von Websites im World Wide Web
(WWW) oder allgemein von Dokumenten
und Daten. Neben HTML-Seiten können
Browser verschiedene andere Arten von
Dokumenten, wie zum Beispiel Bilder und
PDF-Dokumente, anzeigen. Webbrowser
stellen die Bedienoberfläche für Webanwendungen dar.
Ursprünglich bezeichnete der aus dem
Englischen entlehnte Begriff browsen am
Computer lediglich das Nutzen von Navigationselementen (Vor, Zurück, Index etc.)
zum Lesen von Texten bzw. Textdateien.
Erweitert wurde dieser Begriff später durch
das Aufkommen von Hypertext, bei dem
man bestimmte als Querverweis (auch
„Hyperlinks” genannt) wirkende Wörter
auswählen kann, um zu einem anderen
Text zu gelangen. Danach kamen dann
Funktionen zur Anzeige von Bildern dazu
und auch sogenannte verweis-sensitive
Grafiken, bei denen man auf einer Computergrafik einen Bereich (zum Beispiel bei
einer Weltkarte) anklickt und dadurch zu
einer verlinkten Textseite (zum Beispiel
über ein bestimmtes Land) gelangt. Des
Weiteren existieren PDF-Browser zur Navigation und Recherche in PDF-Büchern,
-Magazinen, -Abhandlungen etc., die auch
Hyperlinks und audiovisuelle Medien enthalten können. Programme zum Verwalten von Inhalten auf Dateisystemen werden als Dateimanager bezeichnet.
Der Großteil der Bedienoberfläche eines
heutigen Webbrowsers wird in der Regel
zur Anzeige von Inhalten genutzt. Diese
können durch Eingabe in eine Adressleiste
erreicht werden. Zudem besitzen Browser
eine definierte Startseite, die beim Öffnen
angezeigt wird und bei der es sich z. B. um
ein Internetportal oder eine Internetsuchmaschine handeln kann.
Daneben verfügen Browser über Schaltflächen, mit denen der Nutzer zu vorher
besuchten Seiten sowie zur Startseite navigieren kann. Die URL einer Website kann
als Lesezeichen gespeichert werden, um
weitere Besuche dieser Webseite zu vereinfachen.
Neuere Browser unterstützen meist Tabbed Browsing, was es ermöglicht, mehrere
Seiten in verschiedenen Registerkarten zu
öffnen. Neben diesen Basisfunktionen las-
Seite
sen sich Browser über Plug-ins häufig mit
weiteren Funktionen ausstatten. Browser
werden hauptsächlich auf Computern eingesetzt. Aber auch portable/mobile Endgeräte (Tablets, Smartphones) verfügen über
Browsersoftware für den Zugriff auf das
World Wide Web (WWW).
Webbrowser beherrschen neben HTTP
weitere Protokolle der Anwendungsschicht
TCP/IP, zum Beispiel FTP. Einige Webbrowser haben auch Funktionen für
E-Mail, Usenet oder BitTorrent. Andere
decken diese Funktionen durch externe
Programme ab. So werden heute manche
Browser (wie Mozilla oder Opera) als
Browser-Garnitur mit integrierten Funktionen für zum Beispiel E-Mail und Usenet
ausgeliefert. Andere, wie Internet Explorer
und Konqueror, sind kombinierte Browser
und Dateimanager.
In den letzten Jahren hat eine Gegenbewegung eingesetzt, die sich für Browser
ohne solche Zusatzfunktionen einsetzt,
wie zum Beispiel Galeon und Firefox.
Diese können jedoch durch installierbare
Erweiterungen angepasst werden, so dass
weitere Funktionen mit dem Browser ausgeführt werden können. Beispielsweise
kann Firefox nach Installation von ChatZilla am Internet Relay Chat teilnehmen.
Es folgen Kurzbeschreibungen einiger
marktrelevanter Browser, deren Auflistung
jedoch keinen Anspruch auf Vollständigkeit erhebt.
51
Google Chrome ist ein Webbrowser, der
vom Unternehmen Google Inc. entwickelt
wird und seit 2008 verfügbar ist. Zentrales
Konzept ist die Aufteilung des Browsers in
optische und auf Prozessebene getrennte
Browser-Tabs. Google Chrome baut auf der
HTML-Rendering-Engine WebKit auf, seit
Version 28 kommt die WebKit-Abspaltung
Blink zum Einsatz. Google Chrome ist ein
integraler Bestandteil des Google Chrome
OS, Googles auf Linux basierendem Betriebssystem für Netbooks.
Zu Beginn gab es den Browser nur für
Windows XP (ab SP2) und Windows Vista
sowie später Windows 7. Seit Dezember
2009 waren Betaversionen für Linux und
Mac OS X verfügbar, seit Version 5 (Mai
2010) gibt es auch stabile Versionen für
diese Betriebssysteme. Am 7. Februar 2012
stellte Google die erste auf der Version 16.0
basierende Beta-Version von Chrome
für Android zum Download bereit. Am
28. Juni 2012 folgte eine Version für iOSGeräte
Chrome besteht aus drei Teilen. Der
Browser selbst ist für die Steuerung der
Software zuständig, der Renderer ist im
Browser implementiert und stellt einen
Subprozess wie zum Beispiel einen Reiter
dar. Innerhalb des Renderers befindet sich
WebKit. Chrome ist komponentenbasiert
aufgebaut. Die Interprozesskommunikation arbeitet nachrichtenorientiert und
benutzt Channeling.
Der Internet Explorer ist ein Webbrowser
des Softwareherstellers Microsoft für dessen Betriebssystem Windows. Seit Windows 95B ist der Internet Explorer fester
Bestandteil dieser Betriebssysteme. Die aktuelle Version ist Internet Explorer 11.
Der Internet Explorer 11 wurde auf der
Entwicklerkonferenz Build 2013 erstmals
vorgestellt und ist in Windows 8.1 verfügbar. Als neue Funktionen wurden aktualisierte Video-Streaming-Fähigkeiten sowie
die Unterstützung von WebGL genannt.
Am 6. November 2013 wurde Version 11
auch für Windows 7 und Windows Server
2008 R2 veröffentlicht.
Des Weiteren besitzt er nun eine Leseansicht, die den Haupttext einer Internetseite
vergleichbar einer eBook-Seite frei von Navigationselementen und Werbung separat
anzeigen lässt. Hintergrund und Schriftgröße lassen sich für diese Ansicht gesondert definieren.
Seite
Im Oktober 2012 hat Microsoft gemeinsam mit Xbox Music auch eine spezielle
Variante des Internet Explorers für die
Spielekonsole Xbox 360 vorgestellt. Er
kann nicht nur per Controller oder Tastatur, sondern auch durch Gesten über Kinect bedient werden. Die erste Version des
Internet Explorer für Xbox 360 basiert auf
der Desktop-Version 9.
Mozilla Firefox ist ein freier Webbrowser
des Mozilla-Projektes. Er wurde im September 2002 veröffentlicht und gehörte
im September 2013 mit einem weltweiten
Marktanteil von etwa 18 Prozent zu den
drei am häufigsten genutzten Webbrowsern.
Ebenso wie die Mozilla Application Suite
verwendet Firefox den Gecko-Renderer,
ein programmübergreifendes Modul zur
Darstellung von HTML-Seiten und die
XML-basierte Beschreibungssprache XUL
zur Gestaltung der grafischen Bedienoberfläche.
Firefox kann durch Motive, welche die
komplette Nutzerschnittstelle verändern
können und durch Personas, die zwar gegenüber den Motiven in ihrem Funktionsumfang beschränkt, aber besonders leicht
zu installieren und verwenden sind, optisch an den Geschmack des Nutzers angepasst werden. Mit Erweiterungen lassen
sich zudem zahlreiche Funktionen, etwa
Mausgesten, Werbeblocker oder Webentwickler-Werkzeuge, hinzugefügen.
Seit Version 0.9 enthält Firefox ein
neues Standardmotiv namens „Winstripe”, das „Qute” als Standardmotiv ersetzt, um so allen Versionen von Firefox
ein einheitliches, allenfalls an die Gegebenheiten der jeweiligen Plattform angepasstes Erscheinungsbild zu verleihen.
„Winstripe” basiert auf dem seit Version
0.8 unter Mac OS X eingesetztem „Pinstripe”-Motiv, das von Kevin Gerich und
Stephen Horlander im Hinblick auf Vorgaben zur Nutzerschnittstelle Apple Human
Interface Guidelines entwickelt wurde.
Firefox unterstützt Tabbed Browsing,
worunter man die Darstellung von mehreren, jeweils mit Tabs versehenen Webseiten innerhalb eines einzelnen Anwendungsfensters versteht. Außerdem ist es ab
Firefox 4 möglich, über die Funktion Panorama Tabs zu gruppieren und diese
Gruppen visuell darzustellen.
52
Des Weiteren wird RSS in Form von dynamischen Lesezeichen unterstützt. Diese aktualisieren sich beim Start des Browsers
und verkörpern eine sich selbst aktualisierende Linkliste, die in einzelnen Ordnern
organisiert wird. So sieht der Nutzer
immer auf einen Blick aktuelle Einträge
einer Nachrichtenseite oder eines Weblogs. Eine Anzeige der RSS-Daten in Form
einer lesbaren Webseite ist seit Version 2.0
auch ohne zusätzliche Plug-ins möglich.
Firefox wird gegenwärtig in 86 Sprachen
angeboten, darunter auch Deutsch. Das
Programm ist freie Software und wird
unter GNU [general public license (GPL)]
veröffentlicht. Für die kompilierten Installationspakete gilt die GPL jedoch aus Sicht
der Mozilla Foundation nur eingeschränkt.
Ab Version 3 wurde bei der Installation des
Browsers der Nutzer aufgefordert, einer
Nutzer-Lizenzvereinbarung (EULA) zuzustimmen. Nach massiver Kritik an diesem Vorgehen, insbesondere aus dem
Linux-Lager, wurde die EULA durch eine
„Lernen Sie Ihre Rechte kennen”-Informationsleiste ersetzt, die bei der ersten Installation eingeblendet wird. Diese kann auch
über die Adresszeile durch Eingabe von
about:rights aufgerufen werden.
Um Suchvorgänge vereinfacht über die
Adressleiste abzuwickeln, kann man
Schlüsselwörter (Shortcuts) für das Suchen
definieren. Die Schlüsselwortsuche ist eine
leichte Abwandlung der Möglichkeit, Lesezeichen Shortcuts/Schlüsselworte zuzuweisen.
Opera ist ein kostenloser Browser der norwegischen Firma Opera Software ASA. Er
zeichnet sich durch die Vielzahl seiner
Funktionen aus: Neben den eigentlichen
Internetfunktionen bietet er ein integriertes E-Mail-Programm, Chatmodule, BitTorrent-Unterstützung und viele, oft einzigartige Funktionen an. Opera ist für eine
Vielzahl von Betriebssystemen und Programmiersprachen verfügbar. Opera war
einer der ersten Browser, die Tabs und
einen Pop-up-Blocker fest integriert hatten. Nintendos Spielkonsole Wii und der
Nintendo DS verwenden den OperaBrowser, um Internetdienstleistungen anzubieten. Ebenso setzen Sony, Loewe und
bald auch Samsung bei der aufkommenden Verschmelzung von TV und Internet
auf Opera.
Safari ist ein Browser des Unternehmens
Apple. Er wurde im Januar 2003 veröffentlicht und ist seit Mac OS X Panther (10.3)
der Standardbrowser, der den bis dahin genutzten Internet Explorer ersetzte. Der
HTML-Rendering-Engine WebKit liegt die
KHTML-Bibliothek des KDE-Projekts zugrunde, die von Apple an eigene Bedürfnisse angepasst und freien Entwicklern
wieder als Open Source zur Verfügung gestellt wurde. Seit Juni 2007 ist mit Safari
3.0 auch eine Version für Windows verfügbar. Safari erfüllte als erster Browser den
Acid3-Test. Mittlerweile liegt der Browser
in der 6. Version vor. Diese erschien nicht
mehr für Windows. Safari wird auch in
einer mobilen Version unter iOS als
Browser verwendet.
Die nachfolgende Zusammenstellung zeigt
die aktuellen Marktanteile der Browser in
Deutschland:
Chrome:
Internet Explorer:
Mozilla:
Opera:
Safari:
21,5 %
11,0 %
30,5 %
2,0 %
30,1 %
2.3.4 Second Screen
Verstärkt werden auch weitere Bildschirmgeräte wie Tablets oder Smartphones mit
dem TV-Bildschirm vernetzt – zumeist via
Internetverbindung und installierter Apps.
Sie übernehmen die Steuerung des TV-Geräts und auch PCs sowie Laptops können
angeschlossen werden. Spezielle Apps der
Inhalteanbieter und Applikationen Dritter
nutzen den Rückkanal, um den Nutzer auf
verschiedene Art einzubinden (Social TV).
Neben der Gerätesteuerung über das
zweite, portable Bildschirmgerät werden
auch der Austausch und die Darstellung
von Inhalten zwischen beiden Bildschirmen möglich. Der Abruf von Zusatzinformationen zum laufenden Programm, von
Bewegtbild aus anderen Quellen oder des
EPGs ist nicht mehr nur auf den großen
TV-Bildschirm beschränkt, sondern auch
über den vernetzten Zweit-Bildschirm
möglich, der zudem unterwegs genutzt
werden kann. Die weiterführenden Informationen sind dadurch nicht mehr an das
TV-Gerät gebunden. Hierfür gibt es spe-
zielle Apps der einzelnen TV-Sender oder
direkt zu einzelnen TV-Sendungen. Hinzu
kommt, dass Smartphone oder Tablet zur
Programmierung des TV-Gerätes – auch
von unterwegs – genutzt werden kann. Die
Vernetzung der einzelnen Geräte untereinander führt zur Möglichkeit, dass die Bewegtbildinhalte über verschiedene Geräte
verteilt und somit an unterschiedlichen
Orten und in verschiedenen Situationen
genutzt werden können. Diese Entwicklung zum „Multiroom-Viewing” führt
auch zur Möglichkeit, dass der Nutzer an
seinem TV-Gerät im Wohnzimmer die TVNutzung pausiert und an einem anderen
Gerät im Haus zeitversetzt fortsetzt – ohne
etwas zu verpassen. Aufgrund der Vernetzung der einzelnen Geräte über das Internet können Inhalte über verschiedene Geräte und somit an unterschiedlichen Orten
und in verschiedenen Situationen auch
unterwegs genutzt werden. Diese Entwicklung erweitert das „Multiroom-Viewing”
zum „viewing everywhere” – dank CloudLösungen. In der Cloud („Wolke”) können
Nutzer nicht nur ihre Programmpräferenzen hinterlegen und Aufzeichnung sowie
Wiedergabe von TV-Inhalten außerhalb
des eigenen Haushalts steuern. Hochladbar und damit unterwegs nutzbar sind
auch eigene Fotos, Videos etc. Neu ist die
von einigen Infrastrukturbetreibern und
Geräteherstellern angebotene Steuerung
und Programmierung der häuslichen TVGeräte über Cloud-Zugänge.
2.3.5 Recording
Neben dem direkt empfangbaren Fernsehen [live television] spielt für die Nutzer
das zeitversetzte Fernsehen [timeshift television] eine zunehmende Rolle. Dafür ist
die Aufzeichnung [recording] der Inhalte
[content] mit einem geeigneten Aufzeichnungsgerät [recorder] erforderlich. Es handelt sich dabei in der Praxis üblicherweise
um Festplattenrecorder als Speichereinheiten. Diese können im TV-Gerät oder der
Set-Top-Box (STB) integriert sein, aber
ebenso als externe Geräte zur Verfügung
stehen. Im Rahmen der immer stärkeren
Vernetzung kann die Funktion auch von
Servern im Heimnetz [home network]
wahrgenommen werden. Außerdem ist
der Trend erkennbar, für solche Speiche-
Seite
rung die Cloud zu nutzen, weil dann keine
Beschränkungen für den Zugriff auf die Inhalte auftreten.
Die Aufzeichnung gewünschter Programme erfordert primär eine richtige Vorgehensweise für den Start und den Stopp
der Maßnahme. Den einfachsten Weg
stellt dafür die unmittelbare Eingabe am
Recorder dar. Dies kann manuell erfolgen,
mit der üblichen Fernbedienung, aber
ebenso mit dem Smartphone oder Tablet.
Um diese Bedienvorgänge durchführen zu
können, muss allerdings der Nutzer zu den
entsprechenden Zeiten verfügbar sein und
aktiv werden, was in der Regel wenig komfortabel ist.
Die Programmierung der Start- und
Stoppzeiten kann allerdings auch aus dem
DVB-Signal generiert werden und zwar aus
der EIT [event information table], weil
diese im DVB-Signal mitübertragene Tabelle gemäß Standard auch die Start- und
Stoppzeiten der Programme enthält. Diese
Vorgabe wird allerdings in der Praxis nicht
immer von allen Programmanbietern unterstützt, weshalb die Verwendung der EIT
eine gewisse Unsicherheit aufweist.
Die beste Lösung für die Programmierung stellt die Nutzung eines elektronischen Programmführers [electronic programme guide (EPG)] dar. Dieser kann vom
Netzbetreiber stammen oder von Dritten
über das Internet verfügbar gemacht werden. Im günstigsten Fall ist bei EPGs die
automatische Aktualisierung der Start- und
Stoppzeiten für die Programmbeiträge obligatorisch, so dass sich eine programmierte Aufzeichnung stets an den tatsächlichen Sendezeiten orientiert.
Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass Aufnahmeeinrichtungen [recorder] typischerweise auch als Wiedergabeeinrichtungen [player] fungieren.
53
Bild 2.3.6-1: Beispiel für eine Remote App für einen iDTV von Toshiba
2.3.6 Remote Control
Remote-Apps sind Applikationen, die primär auf Tablets und Smartphones laufen
und der Steuerung von anderen CE-Endgeräten dienen. Hier stehen IDTVs und
Hard Disk Recorder im Vordergrund. Bild
2.3.6 (1) zeigt eine Remote App auf einem
Tablet für einen Thoshiba-IDTV. Man sieht
die grafische Nachbildung des Tastenfeldes. Die Bedienung erfolgt mit der Touch
Screen-Technologie.
2.3.7 Distribution
Management
Distribution Apps leiten in der Regel Inhalte von stationären Geräten auf mobile
Geräte weiter. Dadurch kann der Nutzer
Programme weiter verfolgen, auch wenn
er den unmittelbaren Bereich des stationären Endgerätes verlässt. Diese Applikationen können vom Inhalteanbieter abhängig oder unabhängig sein. Sind stationäre
Empfangsgeräte mit einer WiFi-Funktion
ausgestattet, dann können empfangene
oder aufgezeichnete Inhalte an Tablets,
Smartphones oder Notebooks weitergeleitet werden. Der Aktionsradius ist jedoch
auf die Reichweite der WLAN-Verbindung
beschränkt. Bei einigen Remote Apps ist
diese Funktionalität bereits integriert.
Im Folgenden sollen exemplarisch zwei
Applikationen angegeben werden, die abhängig vom jeweiligen Plattformbetreiber
sind. Die Darstellung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Mit SKY GO
von SKY Deutschland/Österreich werden
die entsprechenden Inhalte additiv über
private WLAN-Netze und 3G-Mobilfunknetze zur Verfügung gestellt. Zurzeit werden die folgenden mobilen Endgeräte unterstützt:
• Laptop / PC
• iPad / Tablets
• iPhone / Smartphone
• iPod touch
• Xbox 360
2.3.6-1 Übersicht Remote Control Apps
Anbieter
Grundig
LG
Loewe
Panasonic
Name der App
TV Remote
LG TV Remote
Assist Media
VIERA remote
Größe in MByte
4,5
18,6 (iOS)
36,6
16,7
iOS
ja
ja
ja
ja
Android
ja
ja (ab OS 2.2)
nein
ja
Andere Betriebssysteme
nein
nein
nein
nein
• Empfang und Anzeige von EPG-Daten
• Empfang von TV-Streams oder TV-Aufnahmen
• Streamen von Inhalten auf das TVGerät
Optimiert für Tablet-PC
nein
ja
ja
ja
Optimiert für Smartphone ja
ja
nein (geplant)
ja
Simuliert Fernbedienung
ja
ja
ja
ja
Die nebenstehende Tabelle gibt einen
exemplarischen Überblick bezüglich der
Vielfalt der Funktionsumfänge. Die Tabelle
erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.
Empfängt TV-Stream
nein
ja
nein
ja
Empfängt TV-Aufnahmen
nein
nein
nein
ja
Zeigt EPG-Daten an
nein
nein
ja
nein
Streamt auf TV
nein
nein
ja
ja
Der Funktionsumfang von Remote Apps
ist weit gefächert. Er reicht von der simplen Nachbildung der Fernbedienung bis
hin zu Realisierungen einer bidirektionalen Daten- und Inhalteübertragung. Einige
Remote Apps sind in der Lage, die folgenden Zusatzfunktionen zu realisieren, wenn
das zu steuernde Gerät über die dazu notwendige Funktionalität verfügt:
Seite
54
Durch die Inhalteverbreitung in den entsprechenden Mobilfunknetzen ergibt sich
ein komfortabler Aktionsradius. Inzwischen gibt es auch eine eine App-Version
für Andriod-Geräte.
Die Applikation „Entertainment to go”
der Deutschen Telekom basiert auf einer
vergleichbaren Strategie. Die Inhalte von
40 TV-Sendern werden dabei über WLAN
und mobil über 3G/LTE-Netze zur Verfügung gestellt. Dadurch ergibt sich der
gleiche Aktionsradius wie bei SKY GO.
2.3.8 Home Automation
(Smart Home)
Smart Home dient als Oberbegriff für technische Verfahren und Systeme in Wohnungen und Häusern, in deren Mittelpunkt eine Erhöhung von Wohn- und Lebensqualität, Sicherheit und effizienter
Energienutzung auf Basis vernetzter und
fernsteuerbarer Geräte und Installationen
sowie automatisierbarer Abläufe steht.
Unter diesen Begriff fällt sowohl die Vernetzung von Haustechnik und Haushaltsgeräten (zum Beispiel Lampen, Jalousien,
Heizung, aber auch Herd, Kühlschrank
und Waschmaschine), als auch die Vernetzung von Komponenten der Unterhaltungselektronik (etwa die zentrale Speicherung und wohnungsweite, bzw. hausweite
Nutzung von Video- und Audio-Inhalten).
Die gesamte Thematik kann dabei in die
folgenden Teilbereiche gegliedert werden:
•
•
•
•
Hausautomation
Smart Metering
Haushaltsgeräte-Automation
Vernetzte Unterhaltungselektronik
Hausautomation
Unter den Begriff Hausautomation fällt die
Gesamtheit von Überwachungs-, Steuerungs-, Regel- und Optimierungseinrichtungen in privat genutzten Wohnungen
und Häusern. Insbesondere bezieht sich
der Begriff auf die Steuerung direkt mit
dem Haus verbundener Einrichtungen,
wie einer Alarmanlage, der Beleuchtung,
der Jalousien, der Heizung und ähnlicher
Komponenten.
Mittels der Hausautomation ist es unter
anderem möglich, Licht und Heizung zeitund bedarfsgerecht zu steuern, die Jalou-
sien abhängig vom Lichteinfall heraufoder herunter zu fahren und komplexe Abläufe in programmierbare Szenarien zusammen zu fassen: So kann mittels Hausautomation beispielsweise Anwesenheit simuliert werden, indem die Steuerung
nacheinander in mehreren Räumen das
Licht, den Fernseher und andere von
außen sicht- und hörbare Einrichtungen
ein- und später wieder ausschaltet.
Zur Hausautomation gehört auch die
Fernsteuerbarkeit dieser Komponenten,
entweder via Internet oder über das Telefonnetz. Als beispielhaftes Szenario sei das
Einschalten der Heizung via Smartphone
eine Stunde vor der Heimkehr genannt,
sodass die bis dahin kalte Wohnung bei
der Ankunft bereits angenehm warm ist,
ohne dass während der Abwesenheit Energie verschwendet wurde.
Tabelle 2.3.8-1 listet die Vielzahl der verwendeten Basistechnologien für die HausAutomation auf, die zum großen Teil inkompatibel zueinander sind.
Die Tabelle 2.3.8-2 listet einige Anbieter
mit den entsprechenden Produkten auf.
Philips
Samsung
Sony
TechniSat
Toshiba
MyRemote HD
Samsung Smart View
MediaRemote
MyTechniSat-App
TV Remote
31,3
41 (Android), 32,7 (iOS)
27,8
5,45
4,6
ja
ja (ab OS 4.2)
ja (4.0)
ja
ja
ja
ja (ab OS 2.2)
ja
ja
ja
nein
nein
nein
nein
nein
ja
Galaxy Tab 1/2, iPad
nein
ja
ja
ja
Galaxy S2 / Note 10.1
ja
ja
ja
ja
ja
ja
ja
ja
ja, nur iOS
ja (Dual View)
nein
ja (TechniPlus ISIO)
nein
nein
nein
nein
ja (TechniPlus ISIO)
nein
ja, nur auf Tablet
ja
nein (nur als TV-App)
ja
nein
ja
ja
ja
geplant
(MyTechniSat MultiPlay)
nein
Seite
55
Tabelle 2.3.8-1 Übersicht zu Standards für die Hausautomation
Technologie
Übertragungsart
Frequenzbereich (nur Funk)
Verschlüsselung
Proprietär
ZigBee Pro
Funk
2,4 GHz, 868 MHz (je nach Umsetzung)
AES-128
Nein
DigitalSTROM
Stromleitung
Keine
Nein
Z-Wave
Funk
868 MHz
Keine
Nein
EnOcean
Funk
868 MHz
Keine
Nein
HomeMatic
Funk / Datenleitung
868 MHz
Keine
Ja
KNX-RF
Funk
868 MHz
Keine
Nein
KNX-PL
Stromleitung
Keine
Nein
KNX-TP
Datenleitung
Keine
Nein
WLAN
Funk
2,4 GHz, auch 5 GHz
WPA, WPA2,
WEP u. ä.
Nein
Bluetooth
Funk
2,4 GHz
AES-128
Nein
io-homecontrol
Funk
868 MHz bis 870 MHz
AES-128
Ja
Smart Metering
Haushaltsgeräte-Automation
Eng verwandt mit der Hausautomation ist
das Smart Metering. Gemeint ist ein System, das über einen „intelligenten Zähler”
verfügt, der den tatsächlichen Verbrauch
von Strom, Wasser und oder Gas und die
tatsächliche Nutzungszeit misst und in ein
Kommunikationsnetz eingebunden ist.
Aufgrund dieser Möglichkeit sollen dem
Nutzer von der Tageszeit abhängige und
ggf. günstigere Energiekosten angeboten
werden, um damit dem Energieversorger
im Gegenzug die Möglichkeit zu geben,
die vorhandene Kraftwerkinfrastruktur
besser nutzen zu können, sowie Investitionen für Spitzenlastausbau vermeiden oder
zurückstellen zu können. Zugleich erhöht
Smart Metering für den Nutzer die Transparenz, was den Energie- und Ressourceverbrauch betrifft und hilft ihm, verbrauchssenkende Maßnahmen zu ergreifen.
Schon vor etwa zehn Jahren wagten einige
Hersteller von Haushaltsgeräten den Versuch, ihre Produkte mit High-Tech auszustatten. So präsentierte Bosch bereits 2004
mit Cool Media einen Kühlschrank mit
eingebautem LCD-TV. Ebenfalls in diesem
Jahr prophezeite Siemens die Vernetzung
von Geräten über das Internet und das
Handy sowie die Steuerung mittels eines
Tablets und war damit seiner Zeit weit voraus.
Die Reaktion der Verbraucher war jedoch eher verhalten. Haushaltsroboter,
deren erste Modelle ungefähr zur selben
Zeit auf den Markt kamen, setzten sich
dagegen langsam aber sicher durch und
sind jetzt in vielen Variationen erhältlich.
Im Zeitalter der Vernetzung sind intelligente Haushaltsgeräte nun wieder gefragt,
wie einige Innovationen zeigen.
Zwei der größten Hersteller weißer Ware
waren mit dem Thema Smart Home auf
der IFA 2013 präsent: Samsung und Miele.
Samsung stellte eine vernetzte Küche
vor, bei der alle Geräte über WLAN und
diverse Apps steuerbar sind. Auch der Samsung Smart-TV kann zur Bedienung ge-
Seite
56
nutzt werden. Ein Beispiel ist der Kühlschrank: Über einen eingebauten Touchscreen können alle eingekauften Speisen
mit ihren Haltbarkeitsdaten eingegeben
werden. So ist auf dem Bildschirm und
über die App auch auf Smartphone und
Tablet erkennbar, ob die Produkte noch
verwertbar sind. Darüber hinaus kann
man sich einen Einkaufszettel zusammenstellen, der sich ebenfalls an Smartphone
und Co. senden lässt.
In Deutschland dominiert Miele den
Haushaltsgeräte-Markt. Schon seit 2011
bietet das Unternehmen unter dem Namen „Miele@home” vernetzte Funktionen
bei seinen Geräten an. Auch hier gibt es
Apps für das Smartphone. Mit InfoControlPlus kann man beispielsweise den
Status seiner Geräte abrufen. Und mit
Smart-Start aktivieren sich Geräte dann,
wenn der Strompreis im Smart Grid gerade
am günstigsten ist. Damit das Ganze funktioniert, muss entweder ein Gateway in bereits bestehende Hausbussysteme (etwa
das KNX-System von Busch-Jaeger) installiert werden, der die Befehle weitergibt.
Alternativ funktioniert auch ein Kommunikationsmodul, das ein Powerline unterstützt.
Tabelle 2.3.8-2 Anbieter und deren Produkte zur Hausautomation
Anbieter, Produktname
Produkte
EUROiSTYLE, tapHOME
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Smart-App „eSaver Cloud”
Seite
Neben Miele sind auch andere Hersteller
wie Siemens, Bosch oder Elektrolux im europäischen Branchenverband CECED
[Conseil Européen de la Construction
d’appareils Domestiques] vertreten. Sie einigten sich bereits vor zehn Jahren auf den
Kommunikationsstandard für Haushaltsgeräte CHAIN, der auf KNX basiert. Allerdings war Miele lange Zeit der einzige Hersteller, der überhaupt vernetzte Geräte
anbot.
Vielleicht überraschte auch deshalb
Miele auf der IFA 2013 mit einer Kehrtwende bei seiner Smart-Home-Politik.
Künftig sollen die Geräte nicht mehr über
Powerline, sondern über den offenen
Funkstandard ZigBee miteinander kommunizieren. Der Grund für den Wechsel
ist QIVICON, das mit diesem Standard arbeitet. Denn wie Samsung ist auch Miele
Partner der Deutschen Telekom bei ihrer
Smart-Home-Lösung.
Die Vernetzung verschiedener Haushaltsgeräte untereinander ist auch das Ziel
der EEBus Initiative. Sie ist hervorgegangen aus dem Förderprogramm „EEnergy”
des Bundesministeriums für Wirtschaft
und Technologie. Primär arbeitet sie an
einer Lösung, Stromverbraucher und -erzeuger intelligent zu vernetzen, um die
Herausforderungen des Smart Grids zu
meistern. So könnte etwa der Kühlschrank
einen Kältespeicher aufbauen, wenn die
Solaranlage meldet, dass Strom produziert
wird. Dadurch würde das Stromnetz insgesamt entlastet und die produzierte Energie
gleich wieder verbraucht. Als praktischer
Nebeneffekt würden sich auch die Geräte
untereinander vernetzen, und das über
Herstellergrenzen hinweg.
Um beim Beispiel des Herds und der Tür
zu bleiben: Statt einfach alle Geräte auszuschalten, würde eine intelligente Tür
automatisch registrieren, wenn der Herd
beim Verlassen der Wohnung angelassen
wurde, und sich etwa mit einer SMS auf
das Smartphone melden. Ob der Herd angeschaltet bleibt oder nicht, entscheidet
dann der Nutzer. Um das zu erreichen, arbeitet EEBus an einer „Middleware für Universal-Übersetzer zwischen existierenden
Feldbus-Systemen”. Der Nachteil daran ist,
dass es sich somit wieder um kabelbasierte
Informationsübertragung handelt. Ein
drahtloses System wie QIVICON könnte
nur indirekt – über ein Funkbus-Gateway
– eingebunden werden.
57
Generell wäre die EEBus-Lösung eher für
Neubauten interessant, weniger für die
Nachrüstung in Mietwohnungen. Primär
geht es EEBUS aber vor allem um effiziente
Energienutzung. Auch hier gibt es bereits
passende Haushaltsgeräte. Diese erkennt
man am „SG ready”-Zeichen. Es zeigt an,
dass sich diese Geräte mit einem Smart
Grid vernetzen lassen. Das heißt, dass sie
sich automatisch anschalten, wenn der
Strompreis im Tagesverlauf am günstigsten
ist. Auch LG-Geräte mit Smart ThinQ sind
schon bereit für Smart Grid. Doch es gibt
sie bisher nur als Importe in Deutschland.
2.3.9 Plattformunabhängige
Rechteverwaltung
Eine plattformunabhängige Rechteverwaltung ist vergleichbar mit einer zentralen
Datenbank, welche eine Rechteliste der
erworbenen Medieninhalte verwaltet und
auf den eigentlichen Speicherort beim
Portalbetreiber verweist. Durch diese
Trennung zwischen Rechteerwerb und
dem eigentlichen Inhalt kann der Kunde
sehr flexibel mit seinen gekauften Inhalten
umgehen. Zukünftige Entwicklungen, wie
ein neuer Rechteschutzmechanismus,
verbesserte Videocodecs oder kommende
interaktive Möglichkeiten, sind vom eigentlichen Rechteerwerb entkoppelt und
können kontinuierlich automatisch angepasst werden.
UltraViolet
UltraViolet wurde von einem über 85 Mitgliedsfirmen starken Konsortium namens
Digital Entertainment Content Ecosystem
(DECE) Ende 2013 in Deutschland gestartet. Es soll den Kunden beim Erwerb eines
Download- bzw. Streaming-Produktes oder
eines physikalischen Datenträgers (Blu-ray
oder DVD) die Möglichkeit bieten, seinen
legal erworbenen Medieninhalt zukunftssicher zu konsumieren. UltraViolet hat das
Ziel, trotz aufwendiger DRM-Maßnahmen
den Kunden bei der Nutzung so wenig Beschränkungen wie möglich aufzuerlegen.
Jeder legal erworbene UltraViolet-Inhalt
kann ungebunden offline/ online konsumiert werden. Grundgedanke bei UltraViolet ist, dass der Nutzer seine Rechte auf
jedes Medium übertragen und entsprechend anpassen kann, z. B. seinen gekauften Blu-ray-Film auf ein Smartphone übertragen.
Folgende Merkmale stehen dem Nutzer
zur Verfügung:
• Der Inhalt kann auf bis zu 12 registrierten Geräten angeschaut werden.
(Über Softwareplayer auf Smartphone
und PC sowie lizensierte Playerlösungen
bei Smart-TV, Blu-ray Player und Streamingboxen)
• Der Nutzer hat die Möglichkeit, seine Inhalte an 5 registrierte Familienmitglieder
oder Freunde zu verleihen.
• Jeder Inhalt kann auf 3 Geräten zeitgleich angezeigt werden.
• Das Common File Format (CFF), welches eine Vielzahl an DRM-Lösungen
(Google Widevine DRM, Marlin DRM,
OMA CMLA-OMA v2, Microsoft PlayReady, Adobe Flash Access 2.0) beinhaltet, garantiert ein Abspielen aller heruntergeladenen Titel auf allen UltraVioletkompatiblen Geräten/Playern.
• Inhalte können mindestens dreimal in
festgelegten Qualitäten (SD in 854 x
640, HD in 1.920 x 1.080 Pixel) heruntergeladen werden.
Seite
58
• Das Streamen der Inhalte ist im ersten
Jahr der Registrierung kostenlos und
kann unbeschränkt oft verwendet werden. Allerdings beschränkt sich dieser
Dienst nur auf den eigentlichen Film.
Zusatzdienste wie Mehrkanalton, Untertitel, Kommentare usw. werden nicht
übertragen. Servicekosten sind nach
dem ersten Jahr möglich.
• Disc to Digital. Mit diesem bisher noch
nicht sehr verbreiteten Dienst soll der
Kunde die Möglichkeit haben, seine
bereits gekauften DVD- oder Blu-rayInhalte in das Ultraviolet-Konto hinzuzufügen, um legale digitale Kopien für
seine weiteren Geräte erstellen zu können.
Durch das plattformübergreifende, zentrale UltraViolet-Benutzerkonto, welches
nur die digitalen Rechte verwaltet (digital
rights locker) und gewissermaßen mit
einem Karteikartensystem verglichen werden kann, entsteht sowohl auf UltraVioletwie auf der Marktteilnehmer-Seite eine
doppelte Struktur. So muss der Kunde
seine gekauften Blu-ray-, DVD- oder
Download-Produkte sowohl auf dem UltraViolet-Portal als auch auf dem Anbieterportal registrieren. Da der Kunde bisher
von Konkurrenzprodukten gewohnt war,
den ganzen Dienst und teilweise auch die
Hardware von einem einzigen Anbieter zu
bekommen, ist diese zweistufige Registrierung eine hohe Eintrittshürde.
UltraViolet bietet auch keinen zentralen
Player an, auf welchem der Kunde sämtliche gekaufte Inhalte anschauen kann. Da
das UltraViolet-Portal die Rechte der Inhalte „nur” pflegt, verweist es beim eigentlichen Medienkonsum auf den jeweiligen
Anbieter (digital media locker). Hat der
Kunde zum Beispiel einen Titel bei Sony
Pictures gekauft, wird er im UltraVioletPortal auf das Sony Pictures Portal verwiesen. Möchte er danach ein Produkt von
Warner anschauen, muss er zurück ins
UltaViolet-Portal und wird von dort auf
Flixter verwiesen. Allerdings besteht die
Möglichkeit, dass dank des plattformunabhängigen Modells die teilnehmenden Portale untereinander die Rechte austauschen
können. Dieser entscheidende Mehrwert
ist allerdings für alle Marktteilnehmer optional und wird bisher kaum unterstützt.
Weitere „Digital Copy”-Lösungen
Neben UltraViolet gibt es für Kunden auch
weitere Lösungen, seine legal erworbenen
Inhalte als digitale Kopie auf den verschiedensten Geräten abzuspielen. Diese Lösungen werden jedoch von einzelnen Firmen
angeboten und sind größtenteils nicht
plattformübergreifend.
a) iTunes Digital Copy
Die zurzeit meist verwendete Lösung für
legale digitale Kopien ist das System der
Firma Apple:
• iTunes Digital Copy Disc: Hier kann der
Nutzer mit einem physikalischen Datenträger und einem Einlösecode den Inhalt von DVD oder Blu-ray, auch mehrmals, dem eigenen iTunes-Konto hinzufügen.
• iTunes Digital Copy: Hier liegt nur ein
Einlösecode bei, welcher den Inhalt einmalig in das iTunes-Konto importiert.
Um die Inhalte abspielen zu können,
benötigt der Kunde Zugriff auf die Apple
eigene iTunes-Software und / oder ein
iTunes-kompatibles Gerät.
b) Disney Digital Copy
Disney ist einer der letzten großen Medienkonzerne, welches sich für die Möglichkeit einer legalen Erstellung von digitalen Kopien entschloss. Allerdings trat
Disney keines der oben vorgestellten Lösungen (UltraViolet oder Apple) bei, sondern entwickelte ein eigenes System
namens Disney Digital Copy bzw. Disney
Digital Copy+.
Disney Digital Copy ist von der Anwendung vergleichbar mit dem Apple System und ermöglicht digitale Kopien durch
die Kombination eines physikalischen
Datenträgers sowie eines Einlösecodes für
iTunes- oder Windows Media Video-Konten.
Disney Digital Copy+ indes erlaubt das
Streamen und Herunterladen des gekauften Inhaltes von Partnerplattformen durch
einmalige Eingabe des Einlösecodes. Dieser
Service hat pro Inhalt ein festes Verfallsdatum.
2.3.10
Plattformunabhängige
Navigation
Neue Formen der Navigation, also das Suchen und Finden von Inhalten, haben in
den letzten Jahren bei CE-Geräten verstärkt Einzug gehalten – parallel zur Vernetzung der klassischen TV-Geräte. Reichten bisher externe Mittel wie Programmzeitschriften oder ein Tipp von Bekannten
und geräteinterne Verfahren wie der Teletext von Sendern oder die Sender-/Favoritenlisten, sieht das mit dem Siegeszug von
smartem Fernsehen ganz anders aus.
Durch den hybriden Ansatz, dass diese
TV-Flachbildschirme, DVD- bzw. Blu-rayPlayer/Recorder und Receiver neben dem
Empfang von Rundfunksignalen auf den
klassischen Wegen (Satellit, Kabel, Antenne oder DSL) auch mit dem Internet
(per LAN oder WLAN) verbunden sind,
erhöht sich die Vielfalt der nutzbaren TVProgramme und anderer Bewegtbildinhalte.
Zur „Steuerung” der Zuschauer nutzen
die Sender als Programmveranstalter nicht
nur modernen Videotext im Standard
„Hybrid Broadcast Broadband TV (HbbTV)”, in dem ihre sender- oder gruppenspezifischen elektronischen Programmführer (EPG) integriert sind.
Auch Infrastrukturanbieter wie etwa
Kabelnetzbetreiber und Pay-TV-Veranstalter wie Sky offerieren den TV-Zuschauern
auf ihren Plattformen bestimmte Programmpakete und eine übergreifende
Navigation die oft mit Empfehlungen
verbunden ist. Zumeist sind die Programm-/Sendungslisten (auf SI-Datenbasis
des DVB-Signals), angereichert mit redaktionell erstellten Tipps des jeweiligen Plattformbetreibers bzw. Programmveranstalters. Auch eine Vorsortierung von TVSendungen zusätzlich zu Datum / Zeit im
jeweiligen Sendeschema nach formal-inhaltlichen Kriterien (Sport, Unterhaltung,
Serie, Spielfilm) ist in EPGs und besonders
in Mediatheken beim nicht-linearen TVKonsum üblich.
Jenseits dieser Navigation innerhalb von
Plattformen entwickelt sich aber immer
stärker eine plattformunabhängige Steuerung. Selbst bislang „neutrale” Gerätehersteller haben ihre EPGs als Basisnavigation
(basierend auf SI-Daten der TV-Programmveranstalter) inzwischen auf andere Be-
Seite
wegtbildinhalte (über den Web-Anschluss)
ausgedehnt und oft auch mit Recommendation Engines (Empfehlungssystemen) in
ihren smarten Geräte ergänzt. Rovi (Total
Guide), watchmi, myTVLink und tvtv stehen als erfolgreiche Beispiele für diese Entwicklung. Dabei kommen verschiedene
aus dem Internet und besonders bei ECommerce bekannte Verfahren zum Einsatz, wobei es auch Mischformen gibt.
Inhaltebasiert: Kern der inhaltebasierten
Filterung bei Medien-Empfehlungssystemen sind Metadaten und die Verschlagwortung aller Bewegtbildinhalte, so dass
der Nutzer selbst Begriffe eingeben oder
aus vorgegebenen Begriffen auswählen
kann.
Kollaborativ: Diese Art der Medien-Filterung funktioniert wie beim E-Commerce:
Wer dieses gesehen hat, interessierte sich
auch für jenes. Zum Teil automatisierterfolgt die Gruppenbildung über Social
Networks – etwa durch Abgleich mit den
Facebook-Gruppen oder Twitter-Followern
des Nutzers.
Verhaltensbasiert: Die Häufigkeit der Nutzung von bestimmten Bewegtbildinhalten
bzw. TV-Sendungen durch einen Nutzer
wird zur Grundlage für gefilterte Programmempfehlungen. Zum Teil kommen
auch Bewertungsverfahren zum Einsatz,
bei denen der Nutzer selbst Punkte vergeben oder Präferenzen angeben muss.
Noch stärker als die Plattform-Navigation
setzt die plattformunabhängige vielfältige
Formen der Vernetzung voraus. Immer
mehr Smart-TVs bieten ebenfalls Multiscreen-Verbindungen (etwa via Cloud)
bzw. die Kopplung von First und Second
Screen. Dabei kommen vereinzelt auch
Vernetzungsverfahren wie Watermarking
(unsichtbare Kennung von Inhalten) und
Fingerprinting (Abgleich anhand von Inhalte-Teilen) zum Einsatz (vgl. 21. DTVPSymposium 2012). Zusammen mit Gesichts- und Spracherkennung sowie Gestensteuerung von Smart-TVs verstärkt das
den Trend zur personalisierten Navigation
(vgl. Broschüre „TV in der Zukunft”, Deutsche TV-Plattform 2013). Mitdenkende
EPGs und lernende Suchmaschinen mit
intuitiver Navigation sind wichtige Kriterien einer erfolgreichen TV-Zukunft.
59
3. Nutzungsmöglichkeiten und
Empfehlungen
Die Art und der Umfang von Vernetzungsstrukturen hängen von den Empfangswegen, den vorhandenen Infrastrukturen und der Anzahl der eingebundenen Endgeräte ab.
In Folgenden werden drei mögliche Szenarien dargestellt und Empfehlungen für die Realisierung gegeben.
Diese drei Szenarien erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit.
3.1 Klassische DVB-orientierte
Vernetzungsstruktur
IDTV
Blu-ray Player
Diese Vernetzungsstruktur ist zu empfehlen, wenn:
• die Vernetzung der Endgeräte nur in
einem Raum erfolgen soll,
• keine Breitbandanbindung mit deutlich
mehr als 16 Mbit/s vorhanden ist und
STB/PVR
• die Zahl der zu vernetzenden Geräte
klein ist
Die Vernetzungsstruktur besitzt folgende
Eigenschaften:
Note Book
Tablet
Smart Phone
Bild 3.1-1: Klassische DVB-orientierte
Vernetzungsstruktur
Seite
DVB-S/S2/C/T
WiFi
HDMI
USB
Das Bild 3.1-1 zeigt eine klassische Struktur
mit einem Empfang der Inhalte über
Broadcastnetze (Satellit, Kabel, Terrestrik).
Das räumliche Ausmaß der Vernetzung
ist hier relativ gering und beschränkt sich
meist auf einen Raum der Wohnung (z. B.
Wohnzimmer). Der IDTV stellt die Zentraleinheit dar. Die mobilen Endgeräte (Tablet,
Smartphone oder Notebook erfüllen Second Screen- Aufgaben oder tauschen
Foto- und Videoinhalte aus.
60
• Für die Vernetzung ist kein Installationsaufwand erforderlich. DVB-S/S2-Signale
oder DVB-C-Signale sind in der Regel im
Wohnzimmer vorhanden. Im Falle einer
terrestrischen In-Haus-Nutzung entfällt
sogar die Antennenleitung.
• Diese Vernetzung ist auch in ländlichen
Gebieten realisierbar, wo keine breitbandigen IP-Netze zur Verfügung stehen.
• Die Vernetzungsstruktur ist relativ einfach und damit auch kostengünstig.
3.2 SAT>IP orientierte Vernetzungsstruktur
Das Bild 3.2-1 stellt ein Szenario mit einer
komplett IP-basierten Heimvernetzung
dar. Die linearen (nicht IP-basierten) Inhalte werden dabei über den Satelliten zugeführt und in einen IP-Datenstrom konvertiert. Weitere (IP-basierte) Inhalte werden aus dem Internet dazu gefügt. Im
Gegensatz zu der Struktur aus 3.1 ergibt
sich jetzt ein Netzwerk, das sich über die
ganze Wohnung erstrecken kann. Für die
Verteilung der IP-Datenströme können folgenden Übertragungstechniken eingesetzt
werden:
•
•
•
•
•
•
Ethernet
Power Line
Twisted Pair
WLAN
Glasfaser
Koax
Diese Vernetzung ist zu empfehlen, wenn:
• die Vernetzung der Endgeräte in der gesamten Wohnung erfolgen soll,
• keine Breitbandanbindung mit deutlich
mehr als 16 Mbit/sec. vorhanden ist und
groß ist
Bild 3.2-1: IP-basierte Heimvernetzung
Antenne
IP NETWORK
IP STB
SAT>IP Server
Smartphone
WLAN Router
Laptop
PC
Internet
TV
Die Vernetzungsstruktur besitzt die folgenden Eigenschaften:
• Sie erfordert die Möglichkeit des Satellitenempfangs, was nicht in allen Wohnstrukturen gegeben ist.
• Sie ist auch in ländlichen Gebieten realisierbar, in denen keine breitbandigen
IP-Netze zur Verfügung stehen.
• Das IP-basierte Netzwerk im Heimbereich muss in den meisten Fällen erst
noch realisiert werden. Power Line und
WLAN erfordern dabei zwar den geringsten Aufwand, jedoch sind in einigen Fällen die Nutzungsmöglichkeiten eingeschränkt. In den Kapiteln 3.4 und 3.5
wird darauf näher eingegangen.
• Die Endgeräte müssen IP-fähig sein.
• Lineare Broadcastangebote und Internetinhalte sind über den gleichen Transportweg verfügbar.
Seite
61
Tablet
3.3 DSL-orientierte Vernetzungsstruktur
POTS Telefon
TelekommunikationsAnschluss-Einheit (TAE)
IGMP-fähige
IEEE 802.11n Bridge
HD-fähiger
Festplattenrekorder
Splitter
Router/
Home Gateway
Femto Router
(UMTS)
Powerline
Adapter
WLAN
VoIP Telefon
Legende
OptoLAN
Adapter
Kabel/LAN
Kabellos
Powerline
Zweitbox ohne Festplatte
POF
Bild 3.3-1:
DSL-orientierte Vernetzungsstruktur
Bild 3.3-1 zeigt eine DSL-orientierte Vernetzungsstruktur. Dabei werden sämtliche
Inhalte (inklusive Telefondienste) über
einen Netzanschluss zum Wohnbereich
geführt. Sie stammen in der Regel von
einem Festnetzanbieter (z. B. Deutsche Telekom). Es ist eine VDSL-Anbindung mit
mindestens 50 Mbit/sec. erforderlich.
Für die Realisierung des Heimnetzwerkes
kommen folgenden Basistechnologien in
Betracht:
•
•
•
•
•
Seite
Ethernet
Power Line
Twisted Pair
WLAN
Glasfaser
62
Diese Vernetzungsstruktur ist zu empfehlen, wenn:
• die Vernetzung der Endgeräte im gesamten Wohnbereich erfolgen soll,
• eine Breitbandanbindung mit hoher
Datenrate vorhanden ist (mindestens 50
Mbit/sec.),
groß ist und
• die Einbindung von Telefondiensten erfolgen soll
Die Vernetzungsstruktur weist folgende
Eigenschaften auf:
• Sie erfordert die klassischen DVB-Transportwege (Satellit, Kabel, Terrestrik) nicht.
• Sie ist in ländlichen Gebieten nicht
realisierbar, da in der Regel dort breitbandigen IP-Netze nicht zur Verfügung
stehen.
• Das IP-basierte Netzwerk im Heimbereich muss in den meisten Fällen erst
noch realisiert werden. Power Line und
WLAN erfordern dabei zwar den geringsten Aufwand, jedoch sind in einigen
Fällen die Nutzungsmöglichkeiten eingeschränkt. In den Kapiteln 3.4 und 3.5
wird darauf näher eingegangen.
• Die Endgeräte mit Ausnahme des ISDNTelefons) müssen IP-fähig sein.
• Lineare Broadcastangebote und Internetinhalte sind über den gleichen Transportweg verfügbar.
3.4 Empfehlungen
bei der Nutzung von WLAN
Funkgestützte Verbindungen haben den
Vorteil eines relativ geringen Installationsaufwandes, denn es brauchen nur an den
Endpunkten einer Übertragungsstrecke
entsprechende Modems installiert zu werden. Gegenüber leitungsgebundenen
Übertragungstechniken können jedoch
die folgenden Probleme auftreten:
• Das 5,8-GHz-Band bietet zwar ausreichende Frequenzressource, jedoch erlaubt die hohe Wanddämpfung ohne
zusätzliche Maßnahmen meist nur eine
Übertragung im gleichen Raum.
• Das 2,4-GHz-Band eignet sich aufgrund
seiner Ausbreitungsbedingungen für die
Übertragung durch Wände und Decken,
doch können folgende Probleme auftreten:
· Störungen durch Mikrowellengeräte
und medizinische Geräte
· Störungen durch industrielle und
private Funkfernsteuerungen
· Störungen durch analoge Videomodems
· Kanalkapazitätsprobleme durch die
Anhäufung von WLAN-Modems,
Smartphones, Notebooks und Tablets
• Diese Effekte können dazu führen, dass:
· kein Verbindungsaufbau zustande
kommt
· die Verbindung zeitweise unterbrochen
ist
· die Netto-Datenrate signifikant sinkt
Wo immer es möglich ist, sollte deshalb
auf eine leitungsgebundene Übertragung
(mit Ausnahme PLC) zurückgegriffen werden. Kommt aus verschiedenen Gründen
nur eine WLAN-Lösung in Betracht, dann
können folgenden Empfehlungen zur Lösung möglicher Probleme beitragen:
Seite
Im gleichen Raum
Da in diesem Fall keine Dämpfung durch
Wände auftritt, empfiehlt sich die WLANVerbindung im 5,8-GHz-Bereich. Dieses
Band stellt einen Frequenzbereich von ca.
200 MHz zur Verfügung und ist bisher nur
wenig belegt. Es ist daher mit stabilen und
ungestörten Verbindungen zu rechnen
und die übertragbaren Netto-Datenraten
sind entsprechen hoch.
Im Einfamilienhaus / Reihenhaus
In Einfamilienhäusern oder Reihenhäusern sind oftmals Verbindungen über
mehrere Zimmer zu realisieren. Hierbei
stellt die Wanddämpfung oftmals ein Problem dar, so dass kein Verbindungsaufbau
entsteht. Der 2,4-GHz-Bereich hat hier den
Vorteil der geringeren Wanddämpfung, so
dass ein Verbindungsaufbau auch über ein
bis zwei Stockwerke möglich ist. Im 2,4GHz-Bereich ist jedoch mit einer hohen
Kanalbelegung durch benachbarte Nutzer
zu rechnen, so dass Übertragungskanäle
für die eigenen Daten nicht immer zur
Verfügung stehen. Sind die Modems mit
adaptiven Techniken (z. B. listening before
talk) ausgestattet, dann kann zwar eine
Datenübertragung stattfinden, jedoch reduziert sich die Netto-Datenrate. Dies
kann beim Streaming von HD-Inhalten zu
Problemen führen (Ruckeln, Bildausfall).
In einem solchen Fall muss ein Wechsel in
das 5,8-GHz-Band erfolgen. Die dabei
möglicherweise auftretenden Probleme
wegen der Wanddämpfungen können mit
Repeatern gelöst werden. Dadurch erhöht
sich allerdings der Bandbreitenbedarf.
In großen Mietshäusern
In diesem Fall ist mit einer großen Zahl
von 2,4-GHz-Modems zu rechnen, da die
Dämpfung über Stockwerke hinweg nicht
ausreichend ist. Hier wird die Nutzung des
5,8-GHz-Bandes empfohlen. Probleme mit
Wanddämpfungen müssen dann mit Repeatern kompensiert werden. Bei Nutzung
dieses Bandes ist eine Entkoppelung über
Stockwerke hinweg sichergestellt.
63
3.5 Empfehlungen bei der
Nutzung von PLC
Ein zufriedenstellender Betrieb eines PLCNetzwerkes kann nicht in jedem Fall garantiert werden. Im Folgenden sind einige
Empfehlungen für die Behebung möglicher Probleme aufgelistet.
Empfehlungen für Laien oder bei
unbekannter Netztopolopie
• PLC-Adapter direkt in der Wandsteckdose, ohne andere Verbraucher, betreiben.
• Verlängerungskabel vermeiden.
Empfehlungen für Fachkräfte
• Bei wechselnder Phasenführung im Netz
Phasenkoppler einbauen.
• Bei Störungen durch benachbarte PLCStrukturen am Stromübergabepunkt
Filter einbauen.
• Festinstallierte Geräte mit Schaltnetzteilen oder Dimmern durch Filter entkoppeln.
• Induktive Verbraucher durch Filter entkoppeln.
• Möglichst wenige billige Ladegeräte
oder Netzteile betreiben. Falls dies nicht
vermeidbar ist, diese über aufsteckbare
Filter betreiben.
• Dimmer von portablen Geräten (z. B.
Stehlampen) über aufsteckbare Filter betreiben.
• Geräte mit Schaltnetzteilen (z. B. Monitore; TVs) über aufsteckbare Filter betreiben.
Führen diese Maßnahmen zu keinem befriedigenden Ergebnis, dann ist auf eine
andere Infrastruktur zu wechseln.
3.6 Empfehlungen für
Netzstrukturen in Neubauten
Bei Neubauten besteht von Anfang an die
Möglichkeit, die „richtige” Verkabelung
vorzusehen. Die vorangestellten Abschnitte zeigen jedoch eine Vielfalt von
möglichen Varianten, die es einem schwer
macht, das „richtige” Netz zu wählen.
Auch werden sich die Techniken im Laufe
der Jahre immer wieder ändern, so dass ein
Hauptaugenmerk auf mögliche Anpassung
und maximale Flexibilität bei den zu wählenden Netzstrukturen zu legen ist.
Seite
64
Durch die Verschmelzung von Haus- und
Mobildaten muss man bei den Neubauten
auch die Garage in die Überlegungen mit
einbeziehen. Der künftige Datenaustausch
und das veränderte Nutzungsverhalten
machen es notwendig, dass ein Heimnetz
mit dem Fahrzeug eine Daten-verbindung
aufbauen kann.
3.6.1. Politische Zielsetzungen für Deutschland
Gemäß der „Breitbandstrategie der Bundesregierung” von 2009 sollten bis spätestens Ende 2010 flächendeckend leistungsfähige Breitbandanschlüsse verfügbar sein.
Später wurde dieses allgemeine Ziel konkretisiert: Bis 2014 sollten bereits für 75
Prozent der Haushalte Anschlüsse mit
Übertragungsraten von mindestens 50
Mbit/s zur Verfügung stehen. Da dieses
Ziel voraussichtlich nicht erreicht wird,
legten CDU/CSU und SPD als Koalitionspartner der neuen Bundesregierung in
ihrem Regierungsvertrag Ende 2013 fest,
dass eine flächendeckende Grundversorgung mit mindestens 50 Mbit/s schnellen
Internetzugängen für jeden Haushalt bis
2018 zu erreichen ist.
Zur Umsetzung ist für Herbst 2014 eine
Digitale Agenda als ressortübergreifendes
Projekt der Bundesregierung geplant. Gemeinsam federführend sind das Bundes-
3.6.2. Möglichkeiten der
Umsetzung
ministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI), das Bundesministerium
des Innern (BMI) sowie das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi).
Außerdem gibt es die „Netzallianz Digitales Deutschland” des BMVI.
Diese Datenrate ist nach Einschätzung
von Experten perspektivisch und planerisch für Neubauten jedoch nicht ausreichend.
Für Datenraten größer 50 Mbit/s stehen
derzeit nur zwei Zubringertechnologien
zur Verfügung, das Breitbandkabel (siehe
Kap. 1.1.1) und die Glasfasertechnologie
(siehe Kap.1.1.3).
Bei der Planung von Neubauten im Bereich der Einfamilienhäuser können diese
beiden Technologien in Betracht gezogen
werden. Für Mehrfamilienhäuser ist die
Glasfaser als Schnittstelle im Haus klar zu
präferieren.
Bild 3.6.1-1: Technologien für den Breitbandausbau
HFC-Netze
FTTC
DOCSIS
Datenrate
DOCSIS 2.0
50 Mbit/s
DOCSIS 3.0
bis 200 Mbit/s
DOCSIS 3.1
bis 1 Gbit/s und mehr
Opt. Node
FTTB
Opt. Node
FTTH
1 Gbit/s
und mehr
Glasfaser
Empfehlungen gehen in Richtung strukturierter Verkabelung, die auf Grundlage der
Norm EN 50173-4 („Anwendungsneutrale
Kommunikationskabelanlagen – Teil 4:
Wohnungen”) auszuführen ist. Ein Ausführungsbeispiel zeigt Bild 3.6.2-1.
Die strukturierte universelle Verkabelung
nach EN 50173-4 basiert auf einem zentralen Verteiler pro Wohneinheit und einer
sternförmigen Verkabelung zu den Teilnehmeranschlüssen. Dabei wird in jedem
Raum mindestens eine Multimedia-Anschlussdose installiert (TARA = Telekommunikations-Anschluss+Rundfunk-Anschluss). Dies bedingt eine hybride Verkabelung mit Koaxialkabel (TV/Radio) und
mindestens Cat 5e Twisted Pair Kupferkabel (LAN, Telefonie). Ferner berücksichtigt
die EN 50173-4 auch die Kommunikation
zur Steuerung, Regelung und Überwachung von Geräten im Haushalt und in
der Hausinstallation. Außerdem werden
auch Infrastrukturen mit Glasfaserkabel
durch die EN 50173-4 abgedeckt.
Der Wohnungssternpunkt ist der Knotenpunkt, an dem sämtliche Installationen
für Radio, TV, Daten, Telefonie und Heimnetz zusammengeführt werden. Aus Gründen der Flexibilität und Zukunftssicherheit
wird die Verlegung der Leitungen in Leerrohren mit ausreichendem Querschnitt
empfohlen. In der EN 50173-4 wird auch
auf zusätzlich erforderliche Normen verwiesen, wie beispielsweise die EN 50173-1
(Allgemeine Anforderungen zur anwendungsneutralen Verkabelung) oder die EN
50174 (Installation, Ausführung und Betrieb). Weiterhin sei für die Koaxialkabelinstallation noch auf die EN 60728-1 verwiesen (Schnittstellenwerte am Teilnehmeranschluss).
Koaxialkabel mit DOCSIS
Seite
65
Leerohr
TARA
TV,
Rundfunk
WIFI
DVB-S/S2/T/T2/C/C2
Zentrale
Hausverwaltung
TV-,
Rundfunk-Verteilung,
Internet, Router,
Switch, Patchfeld …
DOCSIS, LTE. DSL
Bild 3.6.2-1 Anwendungsneutrale Verkabelung nach EN 50173-4 (Beispiel)
Nachstehend sind einige praktische Hinweise zur anwendungsneutralen Verkabelung angeführt:
• Bezüglich Sternverkabelung ist zumindest für größere Mehrfamilienhäuser eine
differenzierte Betrachtung erforderlich,
weil speziell dort die Verteilung von Rundfunksignalen aus dem Zubringerbereich
(SAT, Kabel, Hausempfangsanlagen) in
Baumstruktur vorteilhaft sein kann, um zu
hohen Installationsaufwand zu vermeiden. Der Ausgangspunkt für eine Sternverkabelung einschließlich zentralem Verteiler ist dann erst in jeder einzelnen Wohnung.
• Auf Glasfaserkabel basierende Heimvernetzungen konnten sich aus technischen
und insbesondere wirtschaftlichen Gründen noch nicht im Markt durchsetzen.
Hier ist auch mittelfristig noch kein Technologiewechsel absehbar.
• Die bereits in Kap. 1.1.1.5 erwähnten
Standards zur IP-Übertragung über Koaxialkabel (MoCA, Homeplug AV, IEEE 1901,
G.hn...) ermöglichen Netto-Datenraten im
Heimnetz von mindestens 200 Mbit/s
(MoCA 2.0, IEEE1901 und G.hn). Damit
sind auch Anwendungen mit sehr hohen
Anforderungen an die erforderliche Über-
Seite
tragungskapazität im Heimnetz (wie z.B.
Videostreaming) realisierbar, wenn auch
Ethernet natürlich deutlich größere Datenraten unterstützt* (Zudem kann eine Koaxialverkabelung bei Verwendung von
Klasse-A-Material als störungsfrei angesehen werden). Bild 3.6.2-2. zeigt ein Beispiel für eine Koax-Heimnetzlösung. Hier
wird der Internet Router an den EthernetAnschluss eines SAT-Multischalters angeschlossen, welcher zusätzlich ein IP/KoaxModem enthält. Über IP/Koax Modems an
den Teilnehmeranschlüssen stehen dann
für IP-fähige Endgeräte, Internetdienste,
sowie Inhalte von anderen Geräten aus
dem Heimnetz (z.B. DLNA-Server für Medien) zur Verfügung. Trotz Zusatzkosten
für IP/Koax-Modems kann die Gesamtinvestition deutlich unter der Investition
einer komplett ausgeführte strukturierte
Verkabelung liegen, was auch für die Planung von Heimnetzen in Neubauten berücksichtigt werden sollte.
* heute kommerziell relevante Gigabit Ethernet
Verbindungen stellen eine maximale Nettodatenrate
von 800 Mbit/s zur Verfügung
66
• Heimvernetzung über WiFi oder das
Stromnetz stellt trotz aktueller und künftig
zu erwartender Fortschritte noch keine
vollwertige Alternative zu Ethernet oder
Koaxialverkabelung dar. WLAN und PLC
können funktionsbedingt keine Mindestdatenrate im Heimnetz garantieren.
Gründe hierfür sind beispielsweise Störsignale auf dem Stromnetz durch Schaltnetzteile und Dämpfungen zwischen verschiedenen Stromkreisen (Powerline). Außerdem spielen Dämpfungen durch Wände
(z. B. beim WLAN im 5-GHz-Bereich)
sowie das relativ schmale Spektrum im
2,4-GHz-Band, welches sich verschiedene
Teilnehmer teilen müssen eine wichtige
Rolle. Für Steuerung und Regelung von
Haushaltsgeräten und Haustechnik wurden bislang überwiegend separate Bussysteme, wie z.B. KNX (EN 50090), verwendet. Solche Systeme sind sehr komplex
und kostspielig – auch aufgrund des sehr
hohen Installationsaufwands.
Bei Sternverteilung entsprechend EN
50173-4 ist ausreichende Lehrrohrkapazität für diese Installation vorzuhalten.
Bild 3.6.2-2 Multimedia-Installationen
in Koaxnetzen
Leerrohr
TARA
TV,
Rundfunk
WIFI
DVB-S/S2/T/T2/C/C2
Zentrale
Hausverwaltung
TV-,
Rundfunk-Verteilung,
Internet, Router,
Switch, Patchfeld …
DOCSIS, LTE. DSL
Bild 3.6.2-3 Hausinstallation mit Steuerung und Überwachung von Geräten im Haushalt
und in der Haustechnik durch Funksignale
Zudem muss jedes zu steuernde oder zu
überwachende Gerät in der Haustechnik
(Schaltaktoren, Sensoren, ...) schon im Detail von vornherein mit eingeplant werden. Künftig werden jedoch vermehrt
funkbasierte Verfahren für derartige Steuerungsaufgaben, sowohl in Bestands- als
auch in Neubauten, zum Einsatz kommen
(z. B. Z-Wave, EnOcean, Zigbee, DECT ULE
und 6LoWPAN). Aktuell wird auch erwartet, dass der Durchbruch zu massenmarktfähigen Smart-Home-Lösungen erst mit
solchen funkbasierten Verfahren erreicht
werden kann. Die Reichweite solcher
Funklösungen deckt bereits in den meisten
Fällen typische Einfamilienhausszenarien
ab, zur Reichweitensteigerung außerdem
stehen preiswerte Repeater zur Verfügung.
Zudem ermöglichen einige Standards (Zigbee, Z-Wave) Vernetzung zwischen Sensoren und Aktoren (Mesh-Technologie), was
ebenfalls die Reichweite bei Bedarf erhöht.
3.6.3. Fazit der Vorgehensweise bei Neubauten
Der wirtschaftliche Aufwand für eine vollständig strukturierte Verkabelung nach EN
50173-4 ist auch bei Neubauten je nach
Architektur und Wohnungsgrundriss technisch oft nicht begründbar. Daher kann in
vielen Fällen wie folgt vorgegangen werden:
1) Eine mögliche Installation konform zur
EN 50173-4 sollte vorgehalten werden
(Leerohrquerschnitte, Platz im zentralen
Verteilerkasten für nachzurüstende Switche, Patchfelder, ... ). Die Installation einer
vollständig strukturierten Verkabelung
(Koaxkabel+Twisted Pair-Kabel, ... ) ist jedoch in vielen Fällen nicht erforderlich.
2) Stets vorzusehen ist eine Koaxialverkabelung, welche wie bereits vorstehend aufgezeigt bei entsprechender Güteklasse der
verwendeten Materialen (z.B. Klasse A),
ausreichend Bandbreite auch für interaktive Anwendungen im Heimnetz zur
Verfügung stellt. Damit ist eine Koaxialverkabelung auch bei Neubauten in vielen
Fällen ausreichend.
3) Für Geräte der Haustechnik und der
Hausinstallation ist auch für Neubauten
eine Anbindung über Funk nach Möglichkeit vorzuziehen. Dies bietet mehr Flexibilität bei Planung und späterer Erweiterung.
4) Weiter soll zukünftig die Garage mit
einer Datenanbindung versorgt werden,
die zusätzlich generisch realisiert sein
sollte, um für alle zukünftigen Schnittstellen im Auto vorbereitet zu sein.
Seite
67
Glossar
ADSL
[asymmetrical digital subscriber line]
CMTS
[cable modem termination system]
DSL-Anschluss mit unterschiedlichen Werten für den Downstream und Upstream
In der Regel beträgt die Bitrate für den Upstream nur bis zu
zwanzig Prozent des Wertes für den Downstream
Auf der Sendeseite von Breitband-Kabelnetzen für die Realisierung bidirektionaler Datenübertragung erforderliche Funktionseinheit
Crossover-Kabel
Apple Airplay
Anschlussleitung, bei der das sendende Adernpaar an einem
Ende des Kabels mit dem empfangenden Adernpaar am anderen Ende des Kabels gekreuzt ist und umgekehrt
Proprietäres System der Firma Apple für die Vernetzung und
das Zusammenspiel von Elektronikgeräten.
Für die Geräte ist eine Zertifizierung erforderlich
Distribution Management
Bluetooth
Durch Applikationen mögliche Weiterleitung beliebiger Inhalte von stationären an mobile Geräte
Durch IEEE 802.15.1 standardisiertes System für Datenkommunikation über kurze Distanzen per Funktechnik
DLNA
[Digital Living Network Alliance]
Breitbandkabel
Elektrisches Kabel, das eine große obere Grenzfrequenz aufweist. Ein typisches Beispiel dafür, ist das Koaxialkabel
Standardisiertes System für die Vernetzung und das Zusammenspiel von Elektronikgeräten
Es wird von mehr als 250 Firmen unterstützt
Für die Geräte ist eine Zertifizierung erforderlich
Browser
Spezielle Programme zur Darstellung von Dokumenten, Daten
oder Websites im Internet
DOCSIS
[data over cable service interface specification]
Chrome
Von der Firma Google entwickelter Webbrowser
Standard für die bidirektionale Datenübertragung über Breitband-Kabelnetze
CI
[common interface]
Downlink
Abwärtsstrecke
Standardisierte Schnittstelle bei DVB-Empfangsgeräten, mit
der unterschiedliche CA-Module zum Einsatz kommen können
Übertragungsstrecke aus dem Netz zum Nutzeranschluss
Downstream
Abwärts-Datenstrom
CI+
[common interface plus]
Datenübertragung aus dem Netz zum Nutzeranschluss
Weiterentwicklung der Schnittstelle CI, bei der das im CAModul entschlüsselte Signal für den Weg in das Empfangsgerät
wieder lokal verschlüsselt wird und damit Piraterie verhindert
DSL
[digital subscriber line]
Cloud
Es handelt sich um die Nutzung des Telefonnetzes für zusätzliche Datenübertragung neben der Grundfunktion Sprachkommunikation
Speichermöglichkeit für Inhalte auf dezentralen Servern, auf
die der Nutzer jederzeit und überall Zugriff hat
Seite
68
DSLAM
[digital subscriber line access multiplexer]
FTTH
[fibre to the home]
In der Vermittlungsstelle (Netzknoten) des Telefonnetzes für
die Realisierung bidirektionaler Datenübertragung erforderliche Funktionseinheit
Glasfaserverbindung bis zum Wohnungsübergabepunkt
Die Übertragung zu den angeschlossenen Geräten erfolgt in
der Wohnung über elektrische Leitungen
DSL-Modem
Gateway
Auf der Teilnehmerseite des Telefonnetzes für die Realisierung
bidirektionaler Datenübertragung erforderliche Funktionseinheit
Technische Funktionseinheit, die unterschiedliche Netze miteinander verbinden und die dafür erforderlichen Anpassungen realisieren kann
DTH
[direct to home]
G.hn
Verfahren für IP-basierte Übertragung über Koaxialtechnik
gemäß ITU Rec. G.9960
Direktempfang beim Nutzer (z. B. Satellitenprogramme)
DVB-C
[digital video broadcasting via cable]
Gigabit Ethernet
Variante des Ethernet für Datenraten bis 1 Gbit/s
Digitales Kabelfernsehen
Gigabit-Powerline
DVB-S
[digital video broadcasting via satellite]
Proprietäres PLC-Konzept des Chipentwicklers Gigle
Digitales Satellitenfernsehen
Google Chromcast
DVB-T
[digital video broadcasting via terrestrial transmitters]
Proprietäres System der Firma Google, mit dem über einen
speziellen Adapter Audio- und Videoinhalte aus dem Internet
zum Fernseher oder anderen Geräten gestreamt werden können
Digitales Antennenfernsehen
Ethernet
GPON
[gigabit passive optical network]
Übertragungsstandard für lokale Datennetze (LAN) gemäß
IEEE-802.3
Optisches Netz für Datenraten im Gbit/s-Bereich, deren Splitter keine Stromversorgung benötigen
EuroDOCSIS
Hausautomation
An die technische Spezifikation europäischer Kabelnetze (z. B.
Kanalraster, Pegel, ...) angepasster Standard DOCSIS
Gesamtheit von Überwachungs-, Steuerungs-, Regel- und
Optimierungseinrichtungen in privat genutzten Wohnungen
Fast Ethernet
Hausverteilung
Variante des Ethernet für Datenraten bis 100 Mbit/s
Netz zwischen dem Hausübergabepunkt und den TeilnehmerAnschlussdosen bei Breitband-Kabelnetzen
FTP
[file transfer protocol]
HbbTV
[hybrid broadcast broadband television]
Internetprotokoll, das den unmittelbaren Datenaustausch zwischen zwei Computern, Servern ermöglicht
FTTB
[fibre to the building]
Gemäß ETSI TS 102 796 standardisiertes System, mit dem Programmveranstalter neben ihren Programmen zusätzlich auch
Anwendungen (Applikationen) aus dem Internet anbieten
können
Glasfaserverbindung bis zum Übergabepunkt im Haus/
Gebäude
Danach erfolgt die Übertragung über Kupfer-Doppeladern
HDCP
[high bandwidth digital content protection]
Schutzmechanismus, um das Abgreifen der durch das CAModul entschlüsselten Audio- und Videosignale zu verhindern
FTTC
[fibre to the curb]
HDMI
[high definition multimedia interface]
Glasfaserverbindung bis zum letzten nutzerseitigen Kabelverzweiger
Danach erfolgt die Übertragung über Kupfer-Doppeladern
Standardisierte Schnittstelle für die Übertragung digitaler
Audio- und Videodaten, insbesondere aus der Unterhaltungselektronik
Seite
69
HD-PLC
IPv6
Auf IEEE 1901 basierendes PLC-Konzept, bei dem WaveletOFDM verwendet wird
Aus 128 bit bestehende Internetadresse
ISM-Band
[industrial, scientific, medical]
HDTV
[high definition television]
Frequenzbereiche, die ohne gesonderte Zulassung für funktechnische Anwendungen im industriellen, wissenschaftlichen, medizinischen und haushaltsnahen Umfeld genutzt
werden dürfen
Typische ISM-Bänder sind das 2,4-GHz-Band und das 5-GHzBand
Digitales Fernsehen mit hoher Bildauflösung
Home Automation
Management technischer Anwendungen im Haushalt
Home Gateway
Kabelmodem
Übergangspunkt zwischen dem Heimnetz und der außerhalb
der Wohnung oder des Hauses liegenden Netze
Auf der Empfängerseite von Breitband-Kabelnetzen beim Nutzer für die Realisierung bidirektionaler Datenübertragung erforderliche Funktionseinheit
Das Gegenstück auf der Sendeseite ist die CMTS
HomePlug AV
Von der HomePlug-Powerline-Alliance auf Basis der Standards
IEEE 1901 und IEEE 1905.1 entwickeltes PLC-Verfahren
LAN
[local area network]
Home Server
Stellen unterschiedliche Dienste in einem Heimnetz zur Verfügung
Lokal begrenztes leitungsgebundenes Datennetz, das die Kommunikation der angeschlossenen Geräte untereinander ermöglicht, aber auch den Zugriff auf gemeinsame Ressourcen
(z. B. Drucker)
HSDPA
[high speed downlink packet access]
Erweiterung von UMTS auf eine Datenrate bis zu 14,6 Mbit/s
beim Downlink
LTE
[long term evolution]
HSUPA
[high speed uplink packet access]
Mobilfunksystem der 4. Generation
Es arbeitet völlig IP-basiert und ermöglicht breitbandige Internetanschlüsse bis zu 100 Mbit/s
Erweiterung von UMTS auf eine Datenrate bis zu 5,8 Mbit/s
beim Uplink
LTE-A
[long term evolution-advanced]
HTTP
[hypertext transfer protocol]
Weiterentwicklung von LTE für Dateraten bis zu 1 Gbit/s pro
Funkzelle, geringe Latenzzeit und höhere spektrale Effizienz
Internetprotokoll, das die Kommunikation zwischen Browsern
und Servern im Internet sicherstellt
Miracast
Funkgestützte Schnittstelle, mit der Audio- und Videosignale
von mobilen Geräten auf stationäre HD-Endgeräte übertragen
werden können
Die Reichweite beträgt bis zu 10 m, ein Sichtkontakt zwischen
den Geräten ist nicht erforderlich
Internet
[interconnected networks]
Zusammenwirken einer sehr großen Zahl von Computern in
einem weltumspannenden Netz
Internet Explorer
MoCA
[multimedia over coax]
Von der Firma Microsoft entwickelter Webbrowser
Verfahren für IP-basierte Übertragung über Netze in Koaxialtechnik
IP
[internet protocol]
Mozilla Firefox
Transportprotokoll für Verbindungen im Internet
Vom Mozilla-Projekt entwickelter freier Webbrowser
IPTV
[internet protocol television]
Multicast
Über DSL-Netze verteiltes digitales Fernsehen
Datenübertragung von einer zentralen Stelle an eine definierte
Gruppe von Nutzern, wird auch als Punkt-zu-Multipunkt bezeichnet
IPv4
Aus 32 bit bestehende Internetadresse
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70
NAS
[network attached server]
RTCP
[realtime control protocol]
Zentrale Speichereinheit in einem Heimnetz
Internetprotokoll, das in Verbindung mit RTP den Datentransport steuert
NFC
[near field communication]
RTP
[realtime transfer protocol]
Standardisiertes System für kontaktlose Datenkommunikation
über Entfernungen bis maximal 10 cm
Die maximale Datenrate beträgt 424 kbit/s
Internetprotokoll, das Echtzeitübertragungen absichert und
im Bedarfsfall Korrekturmaßnahmen einleitet
OFDM
[orthogonal frequency division multiplex]
Safari
Von der Firma Apple entwickelter Webbrowser
Mehr-Träger-Übertragungsverfahren, bei denen die Träger
orthogonal zueinander sind und deshalb bei der jeweiligen
Trägerfrequenz keine Anteile von den benachbarten Trägern
auftreten
Sat > IP
[satellite over IP]
Unmittelbare Konvertierung empfangener DVB-S/S2-Signale
in IP-Datenströme
Opera
Von der norwegischen Firma Opera Software ARA entwickelter
freier Webbrowser
SDSL
[symmetrical digital subscriber line]
Phasenkoppler
DSL-Anschluss mit gleichen Werten für den Downstream und
Upstream
Technische Funktionseinheiten in Stromnetzen, mit denen
die drei Phasen derart miteinander verkoppelt werden, dass
beliebige PLC-Anwendungen realisierbar sind
SDTV
[standard definition television]
Digitales Fernsehen mit einfacher Bildauflösung
PLC
[powerline communications]
Second Screen
(Zweiter Bildschirm)
Verfahren zur Nutzung des Stromnetzes in Wohnungen, Häusern und Gebäuden für Datenkommunikation
Port
Nutzung eines mobilen/portablen Gerätes mit Bildschirm für
zusätzliche Informationen und interaktive Kommunikation
bezogen auf das stationäre Endgerät
Anschlussstelle bei optischen Splittern oder elektrischen Verteilern
Smart Home
Technische Verfahren und Systeme in Wohnungen, Häusern
und Gebäuden zur komfortablen Steuerung dort eingesetzter
Geräte
Ziel ist es, die Wohn- und Lebensqualität zu erhöhen, die Effizienz der Energienutzung zu verbessern und mehr Sicherheit
zu ermöglichen
QAM
Quadratur-Amplitudenmodulation
QAM ist ein digitales Modulationsverfahren, realisiert durch
eine Kombination aus Phasenumtastung und Amplitudenumtastung. Dadurch lassen sich vielfältige Zustände im Konstellationsdiagramm erreichen. Die Zahl vor der Bezeichnung
QAM (z. B. 64-QAM) gibt an, wie viele unterschiedliche Zustände möglich sind.
SmartLNB
LNB als Kombination für Satelliten-Direktempfang im KuBand und Rückkanal zum Satelliten im Ka-Band
Recording
Aufzeichnung von Inhalten auf geeignete Speichereinheiten
Smart Metering
Remote Control
Einsatz „intelligenter” Zähler für Strom, Wasser und/oder Gas,
um den Energieverbrauch optimieren zu können
Steuerung von CE-Geräten über Applikationen auf Tablets und
Smartphones
SMTP
[simple mail transfer protocol]
Routing
Internetprotokoll, das die Übermittlung von e-Mails ermöglicht
Festlegung des Übertragungsweges von Datenpaketen in
Datennetzen (z. B. Internet)
Seite
71
Spektrumseffizienz
VDSL
[very high bitrate DSL]
Angabe der pro Hertz Bandbreite übertragbare Bitrat
Je größer dieser Wert, desto besser ist die Spektrumseffizienz
Digitaler Teilnehmeranschluss im Telefonnetz mit bis zu
50 Mbit/s
TARA
[Telekommunikations-Anschluss/Rundfunk-Anschluss]
Vectoring
Multimedia-Anschlussdose für Telekommunikation und Rundfunk
Technologie zur Erhöhung der Bitrate beim digitalen Teilnehmeranschluss im Telefonnetz bis zu 100 Mbit/s
TCP
[transmission control protocol]
Vollduplex-Modus
Gleichzeitiges Senden und Empfangen von Daten
Internetprotokoll, das Punkt-zu-Punkt-Verbindungen mit Datensicherung ermöglicht, wenn keine Übertragung in Echtzeit
vorgesehen ist
Webbrowser
Spezielle Programme zur Darstellung von Inhalten aus dem
Internet
Twisted Pair (TP)
Verdrillte Zweidrahtleitung
WHDI
[wireless home digital interface]
UDP
[user datagram protocol]
Funkgestützte Schnittstelle, mit der HD-Inhalte von beliebigen Geräten auf große Flachbildschirme gebracht werden
können
Internetprotokoll, das ungesicherte Datenübertragung in
Echtzeit ermöglicht
WiDi
[wireless display]
UltraViolet
Plattformunabhängige Rechteverwaltung für vom Nutzer legal
erworbener Inhalte, bei der eine Trennung zwischen Rechteerwerb und dem eigentlichen Inhalt gegeben ist
Der Nutzer kann dabei seine Rechte auf jedes Medium übertragen
Von der Firma Intel entwickelte kabellose HDMI-Verbindung
Die Reichweite beträgt bis zu 10 m, ein Sichtkontakt ist nicht
erforderlich
Unicast
Funkgestützte Schnittstelle für Audio- und Videoanwendungen gemäß Standard IEEE 802.11ad, die im 60-GHz-Band
arbeitet und Datenraten bis 7 Gbit/s ermöglicht
Es muss Sichtverbindung zwischen den beteiligten Geräten
bestehen
WiGig
[wireless gigabit]
Datenübertragung zwischen zwei Stellen, wird auch als Punktzu-Punkt-Verbindung bezeichnet
Uplink
Aufwärtsstrecke
Übertragungsstrecke vom Nutzer in das Netz
WLAN
[wireless local area network]
Upstream
Aufwärts-Datenstrom
Lokal begrenztes funkgestütztes Datennetz, in dem für WLAN
ausgestattete Geräte miteinander kommunizieren können
WLAN wird im angelsächsischen Sprachraum üblicherweise
als WiFi [wireless fidelity] bezeichnet
Datenübertragung vom Nutzeranschluss in das Netz
URL
[universal ressource locator]
Zigbee
Zugangsadresse für ein Internetportal
Funkgestütztes Verfahren für die Vernetzung von Geräten,
primär erfolgte die Entwicklung für Haushaltsgeräte
USB
[universal serial bus]
2,4-GHz-Band
Serielles Bussystem zur Verbindung datentechnischer Geräte
Mit der neuesten Version USB 3.0 sind Brutto-Datenraten bis
zu 4 Gbit/s realisierbar
Im Bereich 2,402 GHz und 2,480 GHz liegendes ISM-Band, das
bei einem 1-MHz-Kanalraster 79 Kanäle aufweist
10-Gigabit-Ethernet
Übersprechen
Variante des Ethernet für Datenraten bis 10 Gbit/s
Gegenseitige Beeinflussung von zwei oder mehr Leitungen in
einem Kabelbündel
Seite
72
IMPRESSUM
Herausgeber:
Deutsche TV-Plattform e.V.
www.tv-plattform.de
Kontakt:
Lyoner Str. 9, c/o ZVEI
60528 Frankfurt am Main
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Tel.: 0049-69-6302-311
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Über uns – Deutsche TV-Plattform
Die Deutsche TV-Plattform ist ein Zusammenschluss von privaten und
öffentlich-rechtlichen Sendern, Geräteherstellern, Infrastrukturbetreibern, Service- und Technik-Providern, Forschungsinstituten und Universitäten, Bundes- und Landesbehörden sowie anderen, mit den
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In den Arbeits- und Projektgruppen der Deutschen TV-Plattform
engagieren sich Vertreter aus nahezu allen Bereichen der Medienbranche und der Unterhaltungselektronik für wichtige Weichenstellungen
bei Schwerpunktthemen des digitalen Rundfunks.
Gestaltung, Fotos, Druck:
Grafik: Petra Dreßler, Berlin
Fotos: Fotolia (arsdigital, Wissmann Design, hywards)
Diagramme: Deutsche TV-Plattform und Mitglieder
Druck: Das Druckteam Berlin, August 2014
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73

Kompendium Vernetzung - Deutsche TV

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