Danksagung
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Listings
Abkürzungsverzeichnis
I Thematische hinführung
1 Einleitung
1.1 Verwandte Arbeiten
1.2 Aufbau der Arbeit
1.3 Begrifflichkeiten
II theoretische Betrachtungen
2 Grundlagen
2.1 Mobile Business
2.1.1 Zentrale Definitionen und Abgrenzung
2.1.2 Netzwerke und Infrastrukturen
2.1.2.1 GSM
2.1.2.2 UMTS
2.1.2.3 WLAN
2.1.3 Mobile Endgeräte
2.1.4 Mobile Plattformen (Betriebssysteme)
2.1.4.1 Symbian OS
2.1.4.2 iPhone OS X
2.1.4.3 BlackBerry OS
2.1.4.4 Android
2.1.5 Mobile Applikationen
2.1.6 Vertrieb mobiler Anwendungen über SwSmP
2.1.6.1 Geschäftsmodell
2.1.6.2 Wertschöpfungskette
2.1.6.3 Software-Shops für mobile Plattformen (SwSmP)
2.2 Recommendersysteme
2.2.1 Einführung und Begriffsklärung
2.2.2 Grundlegende Architektur
2.2.3 Datenstruktur
2.2.4 Grundarten
2.2.4.1 Inhaltsbasierter Ansatz (content-based)
2.2.4.2 Empfehlungsbasierter Ansatz (Collaborative Filtering)
2.2.4.3 Wissensbasierter Ansatz
2.2.4.4 Nutzenbasierter Ansatz
2.2.4.5 Demographischer Ansatz
2.2.4.6 Hybrider Ansatz
2.3 Kontext
2.3.1 Begriffsbestimmung und Definitionen
2.3.1.1 Kontext
2.3.1.2 Kontextsensitive Dienste und Anwendungen
2.3.2 Kontextarten und ihre Darstellung
2.3.3 Kontexterfassung und -quellen
III technische Umsetzung
3 prototypische integration eines cars in einen swsmp
3.1 Rahmenbedingungen der Kontext-Integration
3.1.1 Multidimensionales Recommendation-Modell
3.1.2 Multidimensional-reduzierender Ansatz
3.1.3 Gestaltungsrahmen („design space") für CaRS
3.2 Anwendungsentwicklung unter Android
3.2.1 Statistiken und Schlagzeilen rund um Android
3.2.2 Android-Systemarchitektur
3.2.3 Struktur und Komponenten einer Applikation
3.3 Technische Rahmenbedingungen
3.4 Implementierung des Prototypen
3.4.1 Datenmodell
3.4.2 Programmstruktur/ -komponenten
3.4.3 Programmablauf
IV praktische Versuchsreihen
4 Untersuchung des Einflusses der kontext - aggregation auf die Empfehlungen
4.1 Beschreibung und Analyse der verwendeten Testdaten
4.2 Aufbau und Durchführung der Versuchsreihen
4.3 Auswertung der Ergebnisse
V abschliessende Betrachtungen
5 Zusammenfassung und Ausblick
5.1 Schlussbemerkungen zur Konzeption
5.2 Schlussbemerkungen zur technischen Realisierung
5.3 Ausblick
Literaturverzeichnis
Zunächst möchte ich mich bei Prof. Dr. Johann Schlichter und Dr. Wolfgang Wörndl vom Lehrstuhl für Angewandte Informatik / Kooperative Systeme der Technische Universität München bedanken. Durch die Übernahme der Betreuung und die sehr gute Kooperation haben sie zum erfolgreichen Abschluss dieser Arbeit maßgeblich beigetragen.
Mein besonderer Dank gilt auch Maike Häger, ihrem Vater, meinen Eltern sowie meinen Freunden und Bekannten für das Korrekturlesen und das mir entgegengebrachte Verständnis während der Entstehung dieser Arbeit.
München, 15. Januar 2011
ZUSAMMENFASSUNG
Die fortschreitende Entwicklung von mobilen Endgeräten wie PDAs und Smartphones ermöglicht einen immer weiter gehenden Einsatz für Aufgaben im beruflichen und privaten Umfeld von Benutzern. (Kleine) Anwendungen für diese mobilen Endgeräte werden kurz auch als „App" bezeichnet und können über Software Shops der verschiedenen Plattformen - kurz: SwSmP - einfach erworben, installiert und genutzt werden.
Allerdings bieten SwSmP mittlerweile eine Vielzahl von Apps (z.T. mehr als ioo.ooo) an. Für die Shop-Nutzer ist es daher schwierig aus dieser unüberschaubar großen Produktmenge die für ihre aktuelle (Kontext-)Situation empfehlenswerten Applikationen zu finden. Mittels computergenerierter Empfehlungen können die im E-Business bereits vielfach eingesetzten Recommendersysteme (RCS) hier Abhilfe schaffen. Gerade in einem mobilen Umfeld erscheint dies auch sinnvoll. Dies liegt zum einen an der beschränkten Benutzerschnittstelle der Mobilgeräte - Benutzer können hier nicht so leicht sehr viele Suchergebnisse auswerten, sondern die ersten Treffer einer Suche nach Anwendungen sollten gleich brauchbare Ergebnisse (App- Empfehlungen) liefern. Zum anderen ist im mobilen Umfeld eine Anpassung an den aktuellen Kontext wie Ort und Zeit wichtig.
In dieser Abschlussarbeit soll nun genauer untersucht werden, wie man ein kontextsensitives Recommendersystem für SwSmP konzipieren und umsetzen kann. Dazu sollen zunächst in einem Grundlagen-Teil existierende SwSmP, in Frage kommende Kontextarten und grundlegende Recommenderalgorithmen betrachtet werden. Darauf aufbauend soll ein eigenes kontext-sensitives Konzept zur Empfehlung von Apps in SwSmP entwickelt werden. Neben Ort und Zeit erscheint u.a. auch eine Anpassung der Empfehlungen an das aktuell vom Endgerät verwendete Betriebssystem sinnvoll. Das entwickelte Verfahren soll dann in einer prototypischen entwickler-zentrierten Implementierung realisiert werden. Der Schwerpunkt dabei liegt auf der mobilen Schnittstelle zum Recommendersystem.
Ähnlich wie bei vielen bekannten RCS liegt auch dem hier programmierten Prototypen eine - wenn auch SwSmP-spezifische - zwei- bzw. drei-dimensionale Bewertungsmatrix zugrunde. Im Zuge der Kontext-Integration und des verwendeten multidimensional-reduzierenden Ansatzes fließen daraus nur Bewertungen in die Empfehlungsgenerierung ein, die in einem gleichen bzw. ähnlichen Kontext abgegeben wurden. Dies erfordert Ähnlichkeitsberechnungen im Vektorraum. Zusätzlich muss der Recommender Komponente ein (prozentualer) Schwellenwert vorgegeben werden, bis zu dem Kontext-Situationen als gleich oder als noch ähnlich anzusehen sind. Im abschließenden Teil der Thesis wird in Versuchsreihen untersucht, wie dieser frei definierbare Ähnlichkeitswert das Ergebnis der Rating-Berechnungen beeinflusst und welche Bedeutung er damit für den kontext-sensitiven Empfehlungsprozess gewinnt.
ABSTRACT
Mobile devices - such as PDAs or smartphones - have flourished in the past months. They now can be used for more and more tasks in the user's private and professional live. (Small) Applications (in short: „Apps") can easily be purchased, installed and used via software shops of the various mobile platforms (in short: SwSmP).
However SwSmP offer incredible large amounts of apps (to some extent more than ioo.ooo) by now. For shop-users it can be extremely difficult to find applications related to their current (context-)situation in this unmanageably large number of products. In this case computer-generated recommendations can be of great benefit. Recommender systems are already widely used in E-Business. Especially in a mobile environment, this seems reasonable. This is because on the one hand user interfaces of mobile devices are limited (users may not easily evaluate thousands of search results on a smartphone) and so the first results of an application search in a SwSmP should provide highly recommended apps. On the other hand an adaption to the current context (such as location and time) is important in mobile surroundings.
This thesis will now examine the design and implementation of a context-sensitive recommender system for SwSmP in detail. Initially a fundamental part will look at existing SwSmP, possible kinds of context and basic recommendation algorithms. Based on this, an own approach to the context-sensitive recommendation of apps in a SwSmP will be developed. In this connection among other things adapting recommendations to the current place, time and operating system of the mobile device makes sense. The educed technique should be implemented in a prototype app with the programme designer placed in the middle. The core theme here is the mobile interface to the recommender system.
As many of the well-known RCS the here programmed app prototype is also based on a two-dimensional item-user matrix respectively a three-dimensional item-user-context matrix - specially adapted for SwSmP. Due to the integration of context and the consequential use of the reduction-based approach in this thesis, ratings given in the same or similar context can only be used to generate computerized recommendations. This of course requires similarity calculations in vector space. Additionally a (percentage) threshold value has to be predefined in the recommender component, until which context situations are seen as equal or similar. The final part of the thesis examines via a series of tests how this definable similarity value influences the rating calculation and gains weight for the context-sensitive recommendation process.
Abbildung 1 Aufbau der Arbeit
Abbildung 2 Verhältnis der Fachbegriffe zueinander io
Abbildung 3 mögliche Beziehungsformen im E-Commerce
Abbildung 4 Generationenfortschritt der Mobilfunk-Standards
Abbildung 5 Übertragungsdauer im Vergleich (bei 4 MB-Download)
Abbildung 6 Verfügbarkeit des GSM- und UMTS-Netz in Deutschland
Abbildung 7 WLAN mit mobilen Endgeräten
Abbildung 8 Klassifizierung mobiler Endgeräte
Abbildung 9 Übersicht über Schichten im mobilen Ökosystem
Abbildung 10 Integrationsansätze bei Plattform-Entwicklern
Abbildung 11 Smartphone-Marktanteile nach mobilen Betriebssystemen
Abbildung 12 Mobiles Datenaufkommen nach Betriebssystemen
Abbildung 13 Webapps vs. native Applikationen
Abbildung 14 Geschäftsmodell für den Vertrieb mobiler Applikationen über SwSmP
Abbildung 15 E-Business Wertschöpfungskette
Abbildung 16 RCS-Architektur
Abbildung 17 Einordnung RCS-Grundarten
Abbildung 18 Vereinbarkeit von Artikel- und Benutzer-Profil
Abbildung 19 Subarten des empfehlungsbasierten Ansatzesg
Abbildung 20 Prozessschritte beim Collaborative Filtering (1)
Abbildung 21 Prozessschritte beim Collaborative Filtering (2)
Abbildung 22 Demographische Clusterung
Abbildung 23 Kontext als impliziter Programm-Input
Abbildung 24 Klassifizierung der Kontextarten
Abbildung 25 Kontext-Vektorraum-Modell
Abbildung 26 Kontext-Pyramide
Abbildung 27 User-Item-Context Matrix
Abbildung 28 Gestaltungsrahmen
Abbildung 29 Android Systemarchitektur
Abbildung 30 Entwicklungsumgebung Eclipse
Abbildung 31 Datenmodell
Abbildung 32 Komponentendiagramm
Abbildung 33 Sequenzdiagramm
Abbildung 34 Ausschnitt 1 aus Sequenzdiagramm
Abbildung 35 Ausgabe 1 auf dem Smartphone
Abbildung 36 Zauberwürfel
Abbildung 37 Ausschnitt 2 aus Sequenzdiagramm
Abbildung 38 Ausgabe 2 auf dem Smartphone
Abbildung 39 Ausschnitt 3 aus Sequenzdiagramm
Abbildung 40 Ausgabe 3 auf dem Smartphone
Abbildung 41 Ausschnitt 4 aus Sequenzdiagramm
Abbildung 42 Ausgabe 4 auf dem Smartphone
Abbildung 43 Ausschnitt 5 aus Sequenzdiagramm
Abbildung 44 Slice-Operation
Abbildung 45 Ausgabe 5 auf dem Smartphone
Abbildung 46 Ausschnitt 6 aus Sequenzdiagramm
Abbildung 47 Ausgabe 6 auf dem Smartphone
Abbildung 48 Ausschnitt 7 aus Sequenzdiagramm
Abbildung 49 Ausgabe 7 auf dem Smartphone
Abbildung 50 Ausschnitt 8 aus Sequenzdiagramm
Abbildung 51 Ausgabe 8 auf dem Smartphone
Abbildung 52 Ausschnitt 9 aus Sequenzdiagramm
Abbildung 53 Ausgabe 9 auf dem Smartphone
Abbildung 54 Verteilung der Ratings hinsichtlich Standort und Betriebssystem
Tabelle 1 Anwendungsbereiche im Mobile Commerce
Tabelle 2 RCS-Arten
Tabelle 3 Statistiken rund um Android
Tabelle 4 Testgeräte
Tabelle 5 grundlegende „drei-dimensionale" Bewertungsmatrix
Tabelle 6 Testreihen zur Kontext-Aggregation
Tabelle 6 Testreihen zur Kontext-Aggregation LISTINGS
3.1 Selektion aller Ähnlichkeitswerte eines Users (hier: Nutzer 1) zu anderen Usern
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Der rasante technologische Fortschritt hat bei Telekommunikation, Datenverarbeitung und Internet zu einem Zusammenwachsen der ehemals getrennten Technologiebereiche geführt. Sichtbar wird diese Tatsache in der enormen Leistungssteigerung und Miniaturisierung bei mobilen Endgeräten - den so genannten Smartphones und PDAs (Kapitel 2.1.3).
Die Funk-Übertragungsgeschwindigkeit zwischen mobilen Endgeräten und den Telekommunikationsnetzen ist mittlerweile so hoch, dass der Zugriffe auf das Internet auch von entsprechend leistungsstarken Mobiltelefonen möglich geworden ist: man spricht vom mobilen Internet (Kapitel 2.1.2). Die Endgeräte werden ebenfalls immer leistungsfähiger und können - seit dem Markteintritt von Apples iPhone - vom Besitzer durch kleine Anwendungsprogramme (mobile Applikationen, (Kapitel 2.1.5), für vielfältigste Anwendungsbereiche aufgerüstet werden.
Diese Zusatz-Programme können sowohl kostenpflichtig als auch kostenfrei z.B. aus dem Internet auf das Handy geladen und dort genutzt werden. Innerhalb kürzester Zeit sind zu diesem Zweck so genannte „App-Stores"- also Software Shops für mobile Plattformen (kurz: SwSmP, Kapitel 2.1.6) - aus dem Boden geschossen. Sie bieten mittlerweile ein schier unüberschaubares Angebot an Apps zur Erweiterung und lndividualisierung der Smartphones. Die App-Stores haben mittlerweile z.T. mehr als ioo.ooo Anwendungsprogramme im Sortiment (Tabelle 3), was natürlich jeden Kunden bei der Produktauswahl überfordert.
Um im bisherigen Electronic Business (Kapitel 2.1.1) einem Konsumenten bei der Auswahl aus dem fast unbegrenzten Produktangebot behilflich zu sein, hat man Empfehlungssysteme bzw. Recommendersysteme (kurz: RCS, Kapitel 2.2) entwickelt. Ein weit bekanntes Beispiel dafür ist der Online-Buchhändler Amazon. Hier werden dem Webseiten-Besucher personalisierte (Produkt-)Empfehlungen (Kapitel 1.3) aus Amazons riesigem Medienangebot präsentiert. Da nun auch im Mobile Business (Kapitel 2.1) - etwa in SwSmP - das Produktangebot kontinuierlich wächst, liegt es nahe, dass auch dort Recommendersysteme neue Einsatzgebiete finden.
Durch die neuen Leistungsmerkmale mobiler Endgeräte kann im Vergleich zum E-Business die Qualität der Empfehlungen noch gesteigert werden. (Mobile) Empfehlungssysteme, die z.B. in einen SwSmP integriert sind und somit auf einem Smartphone in einem ständig wechselnden Umfeld ausgeführt werden, können nicht nur Verkaufszahlen oder explizit geäußerte Nutzerinteressen berücksichtigen. Sie können stattdessen zusätzlich auch Kontext-Informationen (Kapitel 2.3 - wie etwa den Standort des Benutzers (Stichwort: Location based services, Kapitel 2.1.1) oder das verwendete mobile Betriebssystem (Kapitel 2.1.4) - zur Empfehlungsgenerierung heranziehen.
Die Übertragung von Recommendersystemen aus dem E-Business ins M-Business ist also nur eine logische Konsequenz. Im Englischen spricht man dann auch von so genannten kontext-sensitiven Empfehlungssystemen (kurz: CaRS). Neuesten Meldungen zufolge (vgl. Wölbert ilio) plant mit Amazon der prominenteste Anwender von Recommender Komponenten nun auch den Aufbau eines SwSmP für das (mobile) Betriebssystem Android (Kapitel 2.1.4.4 bzw. 3.2).
Ziel ist dabei sicherlich auch die Integration bzw. Erweiterung der von Amazons Webseite bekannten RCS-Komponente in den neuen SwSmP. An dieser Stelle setzt die vorliegende Master-Arbeit an. Neben einer Zusammenstellung der theoretisch-fachlichen Grundlagen (Kapitel 2) soll im Rahmen einer prototypischen App-Entwicklung (Kapitel 3) aufgezeigt werden wie die angesprochene Einbindung eines CaRS (Kapitel 2.3.1.2) in einen App-Shop aussehen könnte. Der Prototyp soll dabei in erster Linie die Möglichkeit zur transparenten Nachvollziehbarkeit der Empfehlungsberechnungen unter Einbezug von Kontext-Informationen bieten (Kapitel 3.4) und ist somit eher aus Entwickler- denn aus Endanwender-Perspektive zu sehen.
Das in der entwickelten App verwendete multidimensionale RecommendationModell zur Kontext-Einbindung (Kapitel 3.1.1 bzw. 3.1.2) basiert auf einer erweiterten Bewertungsmatrix (Kapitel 2.2.2 bzw. 2.2.3). D.h. Empfehlungen werden auf Grundlage von Produktbewertungen ähnlicher Nutzer aus einem ähnlichen Umfeld generiert (Kapitel 2.24.2). Es liegt also auch die Notwendigkeit vor Ähnlichkeitsberechnungen zwischen aktuellem User-Kontext und den Kontext-Situationen durchzuführen, die bei den bekannten Produktbewertungen vorlagen. Hierbei stellt sich die Frage wann zwei Kontext-Vektoren (Abbildung 25 in Kapitel 2.3.2) als gleich oder ähnlich anzusehen sind. Hintergrund ist, dass im Zuge des darauf folgenden multidimensional-reduzierenden Ansatzes (Kapitel 3.1.2) nur Bewertungen zur Empfehlungsgenerierung herangezogen werden, die in einem gleichen bzw. ähnlichen Kontext abgegeben wurden.
Die Folge daraus ist, dass eine RCS-Software (wie z.B. die entwickelte App, Kapitel 3.4.3), welche mit diesen beiden multidimensionalen Modellen den aktuellen bzw. Bewertungs-Kontext berücksichtigt, einen Schwellenwert im Voraus festlegen sollte. Bis zu diesem Prozentwert werden Kontext-Situationen von bekannten Bewertungen dann als gleich oder ähnlich zur Kontext-Situation des aktuellen SwSmP-Nutzers angesehen. Dieser Schwellenwert bzgl. der Kontext-Ähnlichkeit entscheidet also, ob ein bekanntes Rating zur Empfehlungs-Bestimmung für den aktuellen User herangezogen werden darf oder nicht. Welchen entscheidenden Einfluss ein solcher Ähnlichkeits-Schwellenwert auf die errechneten Empfehlungen hat, wird in der Thesis abschließend mittels verschiedenen praktischen Testreihen verdeutlicht (Kapitel 4).
Eine Vielzahl von wissenschaftlichen Publikationen beschäftigt sich mit unterschiedlichen Aspekten von Empfehlungssystemen. Gerade ihre Anwendung im E-Business wird vielfach thematisiert. So setzten sich beispielsweise Goy et al. (2007) allgemein mit der Personalisierung (Kapitel 1.3) von Webseiten u.a. durch den Einsatz von Re- commendern auseinander. Der Online-Buchhändler Amazon.com wird hier häufig als Beispiel genannt. Mit welchen RCS-Verfahren bzw. -Algorithmen (Kapitel 2.2.4) dort konkret user-spezifische Produkt-Empfehlungen generiert werden, erklären u.a. Linden et al. (2003).
Mit dem Aufkommen des Mobile Business (Kapitel 2.1) und seiner neuen Möglichkeiten werden Empfehlungssysteme auch dort verstärkt eingesetzt. Ein interessantes Beispiel dafür schildert Brocco et al. (2008). Hier wird erläutert, wie Empfehlungssysteme sinnvoll in Fahrzeugen zum Einsatz kommen können. So ändert sich bei fahrenden PKWs ständig die aktuelle Kontext-Situation (vgl. Kapitel 2.3) - z.B. Wetter, Tankstand. Dieser dynamischen Umgebung muss bei der EmpfehlungsGenerierung natürlich Rechnung getragen werden.
Mit der Theorie zur Einbeziehung von Kontext in Empfehlungssysteme (= CaRS) befassen sich u.a. Shepitsen et al. (2008). Sie präsentieren einen Ansatz, um Kontext in Form von ausgewählten Tags eines Benutzers auszunutzen. Kim und Kwon (2007) entwickelten hierzu ein inhaltsbasiertes Modell (vgl. Kapitel 2.2.4.1) für kontextadaptive Empfehlungen. Adomavicius et al. (2005) nähern sich diesem Aspekt im Rahmen des multidimensionalen Recommendation-Modells (Kapitel 3.1.1). Ebenso verdeutlichen sie, wie darauf dann in einem nächsten Schritt wieder klassische RCS -Algorithmen zur Empfehlungs-Ermittlung angewandt werden können (multidimensional-reduzierender Ansatz, Kapitel 3.1.2). Neben „harten" KontextSensor-Informationen (wie z.B. den GPS-Koordinaten des aktuellen Nutzers) können auch „weiche'' Kontext-Daten (wie z.B. das soziale Netzwerk eines Users) den Re- commender Prozess verbessern. Diesem Aspekt widmen sich beispielsweise Wörndl und Groh (2007).
Wie bereits erwähnt, werden Recommender Komponenten meist dann eingesetzt, wenn eine große - für den Konsumenten nahezu unüberschaubare - Datenmenge vorliegt. Mit der Integration einer Kontext-Domäne in RCS erhöht sich nochmals der Rechenaufwand und das Datenvolumen. Das MapReduce-Programmier- bzw. Rechenmodell von Dean und Ghemawat (0612) untersucht die Möglichkeiten der Verteilung (Parallelisierung) des Rechenaufwands - der z.B. bei daten-intensiven Empfehlungssystemen entsteht - auf mehrere Geräte.
Mit dem wachsenden Vertrieb mobiler Applikation (Kapitel 2.1.5) über so genannte App-Shops oder SwSmP (Kapitel 2.1.6) kristallisiert sich dort ein neues Anwendungsgebiet für RCS heraus (vgl. steigende Angebots- bzw. Nutzer-Zahlen z.B. bei Android Market, Tabelle 3 in Kapitel 3.2.1). Als einer der ersten legen Böhmer et al. (2609) hier ihren Fokus. Sie schlagen einen Gestaltungsrahmen für (daten-intensive) CaRS vor (Kapitel 3.1.3). Außerdem wird dort ein erster Prototyp zur Personalisie- rung von SwSmP entwickelt.
Welche Bedeutung dabei die Ähnlichkeit zwischen der Kontext-Situation zum Zeitpunkt der Produkt- bzw. App-Bewertung und der aktuellen Nutzer-KontextSituation für die personalisierte Empfehlungs-Generierung hat, wird hier noch nicht näher beleuchtet. An dieser Stelle setzt die vorliegende Masterarbeit und der erarbeitete App-Prototyp (Kapitel 3.4) an.
Mit nachfolgender Abbildung 1 wird der Aufbau der vorliegenden Master-Thesis verdeutlicht.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 1: Aufbau der Arbeit
Wie hier zu sehen ist, untergliedert sich die Arbeit in fünf umfangreichere Einzelteile (I - V). Mit Teil I wird der Leser an die Thematik der Thesis herangeführt. Das darin enthaltene Kapitel 1 enthält Ausführungen zur Zielsetzung der Arbeit (Einleitung), zur themen-verwandten Literatur (Kapitel 1.1) und zu häufig auftauchenden Begrifflichkeiten bzw. Schlagwörtern (Kapitel 1.3) in diesem Zusammenhang.
Der zweite Teil beschäftigt sich mit den theoretischen Grundlagen eines kontextsensitiven Empfehlungssystems - kurz: CaRS. Diese basieren auf den drei Säulen Mobile Business (Kapitel 2.1), Recommendersysteme (Kapitel 2.2) und Kontext (Kapitel 2.3). Für die praktische bzw. technische Umsetzung eines mobilen App- Recommendersystems auf Android-Basis (Kapitel 2.1.4.4) ist es notwendig die drei Säulen aus Kapitel 2 sinnvoll miteinander zu kombinieren. Ansätze und Rahmenbedingungen dafür werden in Kapitel 3.1 von Teil III erläutert.
In Teil III gehen Kapitel 3.2 und 3.3 dann einen Schritt weiter Richtung Praxis. Sie skizzieren die Besonderheiten der Android-Plattform bzw. die technischen Rahmenbedingungen der Prototyp-Entwicklung. Teil III wird abgeschlossen mit einer detaillierten Visualisierung bzw. Beschreibung von Aufbau und Ablauf der entwickelten App (Kapitel 3.4).
In Teil IV werden nun praktische Versuchsreihen mit der eben vorgestellten mobilen Anwendung durchgeführt (Kapitel 4). Für die Berechnung personalisierter Empfehlungen können App-Bewertungen anderer Nutzer aus gleichen oder ähnlichen Kontext-Situationen (vgl. Kapitel 2.3 bzw. 2.2.4.2) herangezogen werden. In welchem Maße Kontext-Situationen von bekannten Bewertungen als gleich oder ähnlich zu der des aktuellen Nutzers angesehen werden, ist hierbei eine entscheidende Frage. Ziel der Versuchsreihen ist es, anschaulich zu verdeutlichen, welch großen Einfluss die Ähnlichkeit der Kontext-Situationen von Nutzer und Bewertungen auf die daraus generierten Empfehlungen hat und klar zu machen, welche zentrale Rolle die Festlegung eines Ähnlichkeits-Schwellenwerts dafür spielt. Dazu werden die verwendeten Testdaten beleuchtet (Kapitel 4.1), die Durchführung der Versuchsreihen erklärt (Kapitel 4.2) und die Ergebnisse ausgewertet (Kapitel 4.3).
Abgerundet wird die Thesis durch die in Teil V gegebene Zusammenfassung und den Ausblick (Kapitel 3).
Wie schon in der Zielsetzung zu Beginn von Kapitel 1 deutlich wird, behandelt diese Arbeit ein noch recht junges Themengebiet der IT. Demzufolge tauchen in diesem Zusammenhang in den Medien und in der (Fach-)Literatur einige z.T. neue Schlagwörter (englisch: „buzzwords") auf. Da diese Begrifflichkeiten zwangsläufig im späteren Verlauf dieser Thesis auch auftauchen können, werden sie in diesem Unterkapitel kurz fachlich beleuchtet.
- Information Retrieval Systeme (IR):
„Information Retrieval Systeme dienen der Informationsgewinnung aus Texten, multimedialen Dokumenten, Fakten usw. Sie operieren in der Regel auf unstrukturierten Daten" (siehe Schneider und Werner 2007, S. 474, 473). Verfahren des Information Retrieval können z.B. bei inhaltsbasierten Recommendern Anwendung finden (Kapitel 2.2.4.1).
- Personalisierung:
„Komplexe Personalisierung [auch One-to-One Marketing genannt] bedeutet die Lieferung von individualisierten Inhalten an die Empfänger" (siehe Lammenett 2009, S. 82, 83). D.h. Empfehlungen für Applikationen, die dem Nutzer eines SwSmP ausgesprochen werden, sollten eben individuell auf die persönlichen Bedürfnisse und Anforderungen des aktuellen Users angepasst sein.
- Customer Relationship Management (CRM):
Unter CRM versteht man „[...] eine kundenorientierte Unternehmensstrategie, die mit Hilfe moderner Informations- und Kommunikationstechnologien versucht auf lange Sicht profitable Kundenbeziehungen durch ganzheitliche und differenzierte
Marketing-, Vertriebs- und Servicekonzepte aufzubauen und zu festigen" (siehe Hippner und Wilde 2006, S. i6). Auch das Benutzerprofil eines SwSmP-Nutzer (Kapitel 2.2.2) mit seinen Interessensgebieten (z.B. welche Apps findet er gut) kann hier also Teil eines CRM-Konzepts sein.
- Mass-Customization:
Ähnlich wie der verwandte Begriff Personalisierung zielt auch das Oxymoron Mass Customization auf die zunehmende Individualisierung der Nachfrage ab. Er verbindet die „an sich gegensätzlichen Begriffe Mass Production und Customization" (siehe Reichwald 2009, S. 225). Im Deutschen hat sich die Übersetzung kundenindividuelle Massenproduktion durchgesetzt. Tseng und Jiao (2001) bringen es auf eine kurze Formel: Für sie bedeutet Mass Customization „producing goods and services to meet individual customer's needs with near mass production efficiency". In unserem Fall entsprechen die App-Empfehlungen der Software Shops den Produkten in dieser Definition.
Mit den vorherigen Kapiteln wurde das Thema der vorliegenden Arbeit eingeführt. Nun folgt eine Auseinandersetzung mit den nötigen theoretischen Grundlagen. Diese basieren auf drei Säulen (vgl. Abbildung 1):
- Das Electronic Business und seine Anwendungen - wie z.B. Empfehlungssysteme (Kapitel 2.2) - ist eine sehr bekanntes und gut erforschtes Fachgebiet der Wirtschaftsinformatik. Durch die Verbreitung mobiler Datenübertraguns- techniken und mobiler Endgeräte entstand daraus das recht junge Teilgebiet Mobile Business. So beschäftigt sich Kapitel 2.1 mit den dafür notwendigen fachlichen und technischen Fundamenten.
- Wie bereits unter 1.1 erwähnt, werden nun mehr und mehr bekannte E- Business-Anwendungen auch für den Betrieb auf mobilen Endgeräten adaptiert. Darunter befinden sich u.a. auch die im Electronic Business weit verbreiteten Recommendersysteme. Kapitel 2.2 liefert dazu den fachlichen Hintergrund.
- Die folgende Abbildung 2 zeigt aber auch, dass Mobile Business nicht nur eine „PC-unabhängige Form des Electronic Business" (siehe Wirtz 2001, Seite 43) ist. Tatsächlich sind im M-Business zusätzliche Dienste und Inhalte möglich, welche im E-Business noch nicht denkbar bzw. technisch nicht verfügbar waren. So können E-Business-Anwendungen - wie etwa RCS - im Mobile Business auf zusätzliche Eigenschaften - wie z.B. den Nutzer-Kontext - zurückgreifen. Kapitel 2.3 beleuchtet abschließend was sich genau hinter dem Begriff Kontext verbirgt.
Die erste grundlegende Säule dieser Arbeit beschäftigt sich mit dem Gebiet des Mobile Business (Abbildung 1 aus Kapitel 1.2). Aufgrund der großen Leistungssprünge bei den kabellosen Datenübertragungstechniken (Kapitel 2.1.2) und bei den mobilen Endgeräten (Kapitel 2.1.3) in den letzten Jahren gewinnt diese Thematik mehr und mehr an Bedeutung. Eine Vielzahl der aus dem „stationären" Internet bekannten Anwendungen - wie die in Kapitel 2.2 thematisierten Recommendersysteme - finden nun auch verstärkt ihren Weg in Form von SwSmP bzw. Apps auf die Smartphones bzw. ins mobile Internet.
Im Folgenden (Kapitel 2.1.1) sollen zentrale Begriffe des Mobile Business geklärt und von einander abgegrenzt werden. Die für das Mobile Business nötigen technischen Grundlagen - wie z.B. Netzwerke und mobile Endgeräte - stehen zunächst im Mittelpunkt der Kapitel 2.1.2 und 2.1.3. Diese werden von einem Betriebssystem gesteuert bzw. verwaltet. Kapitel 2.1.4 gibt einen Überblick über vier bekannte mobilen Plattformen. Das führt dann zu den für ein solches mobiles Betriebssystem
konzipierten (mobilen) Applikationen (Kapitel 2.1.5) und den Vertrieb über die so genannten Software-Shops für mobile Plattformen - kurz SwSmP (Kapitel 2.1.6).
Als Einstieg in dieses Grundlagen-Thema sollen die theoretischen, wissenschaftlichen Fundamente verständlich gemacht werden. Im Gegensatz zu den einleitend in Kapitel 1.3 erwähnten Fach-Termini werden im Folgenden übergeordnete Sammel- bzw. Grundbegriffe wie Electronic Business, Electronic Commerce, Mobile Business, und Mobile Commerce erläutert und zur besseren Themeneinordnung voneinander abgegrenzt (Abbildung 2).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 2: Verhältnis der Fachbegriffe im Electronic Business zueinander (entnommen von Buse 2008a, S. 36)
electronic business Wirtz versteht unter Electronic Business die „Anbahnung sowie die teilweise respektive vollständige Unterstützung, Abwicklung und Aufrechterhaltung von Leistungsaustauschprozessen mittels elektronischer Netze" (siehe Wirtz 2001, Seite 34). Oder kürzer: Electronic Business ist „jeder Prozess, der seitens einer geschäftlichen Organisation über computervermittelte Netzwerke vorgenommen wird" (siehe Buse 2008a, S. 26). Dazu gehören u. a. folgende Vorgänge:
- Aufbau und Unterhaltung von Kundenbeziehungen,
- Electronic Commerce,
- Auftragsabwicklung,
- Sendungsverfolgung,
- Eingangs- und Ausgangslogistik,
- Lagerhaltungskontrolle,
- Finanz-, Budget- und Kontenbuchführung,
- Personalwesen,
- Kundendienst,
- Reparaturservice,
- Forschung und Entwicklung sowie
- Wissensmanagement
electronic commerce Die beiden Begriffe Electronic Business (im Folgenden nur noch kurz E-Business genannt) und Electronic Commerce (kurz E-Commerce) werden häufig gleichbedeutend verwendet. Während E-Business alle Geschäftsprozesse , „die über das Internet oder über ein firmeneigenes Netzwerk - das Intranet - abgewickelt werden" (siehe Kirn 2002, Seite 11-12), umfasst, versteht man unter E-Commerce lediglich Präsentation und Absatz von Waren oder Dienstleistungen samt Abwicklung der Transaktion und Zahlung. „Auch der Austausch weitergehender Informationen für einen umfassenden Kundennutzen und Service sind mit eingeschlossen. E-Commerce ist folglich eine Teilmenge [Abbildung 2] von E-Business" (siehe Kirn 2002, S. 11-12).
Im E-Business sieht Wirtz neben dem E-Commerce u. a. noch die Aktivitäten E-Information / E-Entertainment, E-Education, E-Communication und E-Collaboration (siehe Wirtz 2001, S. 39). Auf diese Teilbereiche wird in der vorliegenden Arbeit nicht näher eingegangen.
Am Electronic bzw. Mobile Commerce sind Leistungsanbieter (Händler) und Leistungsnachfrager (Konsumenten, Kunden, Käufer) beteiligt. Beide Geschäftspartner sind juristische Personen und gehören immer zu einer der folgenden Kategorien (vgl. Merz 2002, S. 22):
- natürliche Personen (Consumer)
- Organisationen (Business) - z.B. Unternehmen, Vereine
- staatliche Körperschaften (Administration) - z.B. Behörden, Ministerien
Je nachdem, zu welcher dieser Ausprägungen die beiden Beteiligten gehören, kann es zu unterschiedlichen Formen einer solchen Zweierbeziehung kommen. Abbildung 3 zeigt die dabei möglichen Beziehungsformen.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 3: mögliche Beziehungsformen im E-Commerce (entnommen von Meier und Stormer 2008, S. 3)
Mit dieser Arbeit befinden wir uns größtenteils in der Beziehungsform des Business-to-Consumer (B2C) - private Endnutzer erwerben über einen SwSmP mobile Applikationen für den privaten Gebrauch (siehe Kapitel 2.1.6). Da Apps aber auch mehr und mehr im geschäftlichen Umfeld zum Einsatz kommen (z.B. für die mobile Zeiterfassung oder als Navigationshilfe für Geschäftstermine), ist auch der Bereich Business-to-Business (B2B) möglich. In diesem Fall tritt die Firma als Kunde eines App-Entwicklers oder eines SwSmP auf und erwirbt dort passende Software für die Mobiltelefone der Mitarbeiter. mobile business „Der Begriff Mobile Business oder M-Business umfasst alle Aktivitäten, Prozesse und Applikationen, welche mit mobilen Technologien realisiert werden können. Beim M-Business finden die Geschäftsbeziehungen mittels mobiler Geräte statt. M-Business kann als Untermenge des E-Business [siehe Abbildung 2] verstanden werden, wobei Informationen beim M-Business zeitunabhängig und ortsunabhängig zur Verfügung stehen" (siehe Meier und Stormer 2008, S. 211). Oder kurz und prägnant: M-Business ist die „PC-unabhängige Form des Electronic Business" (siehe Wirtz 2001, S. 43).
Lehner et al. (2008) rechtfertigen aufgrund der unterschiedlichen Technologien und unterschiedlicher Geschäftsmodelle aber eine Unterscheidung zwischen E-Business und M-Business. „Mobile Endgeräte besitzen eine Reihe spezifischer Eigenschaften, die eine Differenzierung der Geschäftsmodelle notwendig und möglich machen:
- Mobilität - die Benutzer haben an jedem Ort und zu jeder Zeit Zugang zu mobilen Netzen.
- Erreichbarkeit - die Benutzer sind jederzeit erreichbar.
- Lokalisierung - mobile Geräte können lokalisiert werden.
- Identifikation - mobile Geräte sind einzelnen Benutzern eindeutig zugeordnet" (siehe Lehner et al. 20o8, S. 312).
Aufgrund dieser speziellen Eigenschaften der mobilen Endgeräte (siehe auch Abbildung 8) ist Mobile Business nicht nur - wie oben angesprochen - als Teilmenge oder Erweiterung des Electronic Business anzusehen. Tatsächlich bietet es „zusätzlich einige neue, einzigartige Dienste wie orts- und situationsabhängige Inhalte " (siehe Buse 2008a, S. 32) - z.B. location-based Services. In Abbildung 2 wird dieser Sachverhalt durch eine nicht exakte Überlappung des M-Business durch das E-Business Rechnung getragen.
mobile commerce Ähnlich wie die Begriffe E-Business und E-Commerce werden auch Mobile Business und Mobile Commerce in Wissenschaft und Praxis gerne synonym verwendet. Inhaltliche Übereinstimmung besteht dahingehend, dass bei beiden Fachtermini mobile Endgeräte und Mobilfunk- bzw. andere drahtlose Netze zum Einsatz kommen. Man sieht im Mobile Commerce streng genommen eine konsumentenorientierte Teilmenge (z.B. Handelstransaktionen; Abbildung 2) des Mobile Business (vgl. Reichardt 2008, S. 129,130). Das M-Commerce umfasst demnach „jede Transaktion, die mit einer Übertragung von Eigentums- oder Nutzungsrechten verbunden ist und über die Nutzung eines mobilen Zugangs zu computervermittelten Netzwerken per elektronischem Endgerät angebahnt und/oder beendet wird" (siehe Buse 2008a, S. 34).
Das Verhältnis zum korrespondierenden Begriff E-Commerce ist ähnlich wie das Verhältnis der Begriffe E- und M-Business untereinander (vgl. Abb. 2). Auch hier gibt es Dienste, die sowohl im E- als auch im M-Commerce einsetzbar sind. Darüberhinaus gibt es aber auch reine M-Commerce-Anwendungen (-> keine exakte Überlappung von E- und M-Commerce in Abbildung 2). Das Fachgebiet Mobile Commerce ist demzufolge sehr vielschichtig und bietet eine Vielzahl von Anwendungen. Tabelle 1 stellt einige der möglichen Dienste im M-Commerce dar. Die in mobilen Applikationen (Kapitel 2.1.5) und ihr Vertrieb via App Stores/ (Kapitel 2.1.6) fallen hier unter die M-Commerce-- Anwendung Mobile Shopping.
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Tabelle 1: Anwendungsbereiche und Dienste im Mobile Commerce (entnommen von Buse 2008b, S. 69)
„Die Verfügbarkeit leistungsfähiger Übertragungstechniken" (siehe Gläßer 2003, S. 195) stellt eine der wesentlichen Grundlagen für den großen Erfolg mobiler Anwendungen (Kapitel 2.1.5) dar. Im Laufe der Zeit haben sich die Mobilfunk-Standards[1] immer weiter entwickelt. Häufig wird dabei von den Generationen 1G bis 4G gesprochen - schematisch charakterisiert in Abbildung 4.
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Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 4: Generationenfortschritt der Mobilfunk-Standards (siehe Turowski und Pousttchi 2004, S. 36)
Von Generation zu Generation kam es zu erheblichen Fortschritten bei den Übertragungsraten. Dies zeigt auch Abbildung 5 - bei der die benötigte Zeit für den Download eines vier Megabyte (MB) großen Datenpakets in der jeweiligen Technologie dargestellt ist.
Anfänge des Mobilfunks
Die Anfänge des Mobilfunks (iG) beruhten noch auf einer „analogen Netztechnologie und nutzten das Prinzip der Leitungsvermittlung, wie man es auch aus dem analogen Festnetz kennt" (siehe Bieh 2008, S. 18,19). Der Einstieg in den digitalen Mobilfunk (2G) gelang über den Standard GSM (Global System for Mobile Communications) im Jahr 1993 (vgl. Alby 2008, S. 7, 8). Durch die Digitalisierung des Signals ermöglicht GSM neben der Sprach- auch die Datenübertragung. Mittlerweile hat sich GSM zum führenden Mobilfunk-Standard weltweit entwickelt: 82% der heutigen Mobilfunktelefone unterstützen diese Technologie (vgl. Alby 2008, S. 7, 8).
Technische Grundlagen von GSM
Ein GSM-Netz ist in Felder - so genannte Zellen - eingeteilt. Jede Zelle ist einer Basisstation zugeordnet. Ein mobiles Gerät verbindet sich immer mit der Basisstation - auch Base Transceiver Station oder kurz BTS (siehe Alby 2008, S. 196, 197) genannt - die den besten Funkkontakt ermöglicht (Koordinatenübertragung). Beim Telefonieren werden - im Gegensatz zum Radio - Daten in beide Richtungen übertragen (Sprechen und Hören). Aus diesem Grund trennt GSM die Frequenzen in Hin- und Rückrichtung (Uplink und Downlink). So verwendet beispielsweise das GSM900-Netzwerk das Frequenzband zwischen 890 und 915 MHz für die Kommunikation vom mobilen Gerät zur BTS und das Band von 935 bis 960 MHz für die Kommunikation von der Basisstation zum mobilen Gerät. Darüber hinaus arbeitet GSM noch in den Frequenzbereichen 1800 und 1900 MHz (vgl. Grob et al. 2004, S. 117). Damit ist auch gesichert, dass es zu keiner Überschneidung (Kollision) mit anderen Diensten kommt, denn UKW (Radio) beispielsweise nutzt den Frequenzbereich von 87 bis 107 MHz (vgl. Meier und Stormer 2008, S. 214, 215).
Eigenschaften von GSM
Das GSM-Netz gilt als relativ sicher gegenüber Hacker-Angriffen. Dies wird durch eine verschlüsselte Datenübertragung ermöglicht. Zur Authentifizierung und Verschlüsselung verwendet GSM den geheimen Schlüssel auf der SIM-Karte eines jeden
Nutzers. Dieser Schlüssel kann nicht ausgelesen werden (vgl. Meier und Stormer 20o8, S. 2i6). Neben den eigentlichen Daten (z.B. gesprochene Worte) werden auch immer die Koordinaten der Zelle (siehe oben Koordinatenübertragung) übertragen in denen sich das mobile Endgerät befindet. Damit können mit dem GSM-Netz so genannte Location Based Services realisiert werden (vgl. Breymann und Mosemann 2008, S. 12). So könnte das Mobiltelefon beispielsweise den Standort der nächstgelegenen Tankstelle anzeigen.
Weiterentwicklungen von GSM
Hinsichtlich der Übertragungsraten wurde GSM weiterentwickelt (siehe Abbildung 5). „Zu den weiteren wichtigen GSM-Diensten zählen High Speed Circuit Switched Data (HSCSD), General Packet Radio Service (GPRS), und Enhanced Data Rate for GSM Evolution (EDGE). Sie erlauben, ein mobiles Gerät mit dem Internet zu verbinden" (siehe Meier und Stormer 2008, S. 216).
GSM GPRS
Mit der 2,5G-Mobilfunkgeneration GPRS (vgl. Abbildung 4) wurde der Wandel von einem rein auf Sprachübertragung optimierten Mobilfunknetz (GSM) hin zu einem ersten Datennetz vollzogen (vgl. Seitz 2007, S. 5). „GPRS basiert auf GSM und ermöglicht durch neue Kodierungsverfahren und Kanalbündelung Datenübertragungen im Mobilfunknetz mit höherer Geschwindigkeit [...]. GPRS basiert auf paketvermittelter Datenübertragung und erlaubt eine maximale Datenübertragungsrate von 160 kBit/s" (siehe Welfens 2005, S. 127). Aktuell ist GPRS auch noch der „meistgenutzte Übertragungsdienst für Daten im Mobilfunk" (siehe Bieh 2008, S. 19).
Diese direkte Vorgängertechnologie von UMTS (Kapitel 2.1.2.2) überträgt, wie im Internet üblich, einzelne Datenpakete. Eine dauerhafte Verbindung zwischen Sender und Empfänger - wie bei der verbindungsorientierten Datenübertragung mit GSM - existiert hier nicht. Damit ist gerade bei Internet-typischem stark unregelmäßigem Datenaufkommen eine effizientere Ausnutzung des Frequenzspektrums gewährleistet. Das GPRS-Telefon kann immer im Netz eingeloggt - d.h. always on - sein. Dabei wird nicht wie bisher die Verbindungszeit, sondern das Volumen der übertragenen Datenpakete bezahlt (vgl. Wirtz 2001, S. 48).
Mobilitätsmanagement (Handover)
Einige Besonderheiten sind bei der mobilen Nutzung des Internets über ein Smartphone (Kapitel 2.1.3) zu beachten (= Mobilitätsmanagement). „Bewegt sich ein mobiler Nutzer von einer Zelle in eine benachbarte Zelle, wird die Basisstation gewechselt [siehe Technische Grundlagen von GSM, S. 15]. Dies geschieht dynamisch, ohne Wissen des mobilen Nutzers" (siehe Meier und Stormer 2008, S. 215). Befindet sich der Nutzer dabei in einem Gespräch oder nutzt gerade das Internet (z.B. mittels GPRS- Datenübertragung), erfolgt der Wechsel ohne Unterbrechung der Dienstnutzung. Dieser Wechsel der BTS innerhalb der gleichen Technologie (z.B. von GPRS zu GPRS) wird als horizontaler Handover bezeichnet (vgl. Tabery 2007, S. 12).
Beim Einbuchen zu einer BTS wird dem Smartphone eine temporäre Kennung und danach eine dem verwendeten Vermittlungsprotokoll entsprechende Adresse (z.B. IP-Adresse) zugewiesen. Das mobile Endgerät und die BTS-Komponenten verfügen dann „über einen so genannten Packet Data Protocol-Kontext, in dem das verwendete Protokoll (z. B. IP), die dazu gehörende Adresse (z. B. 129.187.111.13), die gewünschte Dienstgüteklasse und die Adresse des GGSN2 vermerkt sind" (siehe Seitz 2007, S. 285, 286). Beim bewegungsbedingten Wechsel der BTS ändert sich dieser Kontext. Die IP-Adresse muss sich dabei nur dann ändern, „wenn diese Basisstationen in unterschiedlichen IP-Netzen liegen. Findet der Handover zwischen zwei Basisstationen des selben Anbieters statt, sind diese meist auch im Sinne der Netztopologie nicht weit voneinander entfernt [...]. Wechselt der Teilnehmer zwischen IP-Netzen mit verschiedenen Zugangstechnologien [z.B. von GPRS zu UMTS], bezeichnet man das als vertikalen Handover" (siehe Tabery 2007, S. 12).
UMTS als Wegbereiter des Mobile Business
Der Nachfolger von GSM (Kapitel 2.1.2.1) ist der UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) Standard (3G). Sein Vorgänger erreichte bei der Übertragung von Daten nur eine Geschwindigkeit von 9.600 Bit/s - mit UMTS sind bis zu 2 MBit/s (bei stationärem Betrieb) möglich (siehe Grob et al. 2004, S. 117). Dem Mobile Business werden damit vielfältigere und höherwertigere Anwendungen ermöglicht (z.B. effizientere Verarbeitung von Daten und/oder Übertragung von Audio- oder Video-Daten - vgl. auch Tabelle 1).
Verfügbarkeit von UMTS
Der UMTS-Standard baut nicht auf dem GSM-Netz auf (u.a. anderer Frequenzbereich), „sondern benötigt eine völlig neue Infrastruktur und kann aus diesem Grund nur auf entsprechenden Geräten mit UMTS-Unterstützung benutzt werden" (siehe Bieh 2008, S. 20). Aus Abbildung 6 wird des Weiteren deutlich, dass in Deutschland die Verfügbarkeit des UMTS-Netzes noch nicht so groß ist, wie die des GSM-Netzes. Aufgrund dieser beiden Tatsachen werden beide Netze momentan noch parallel betrieben (vgl. Meier und Stormer 2008, S. 216).[2]
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 6: Verbreitung/Verfügbarkeit des GSM- und UMTS-Netz in Deutschland (entnommen von Autor 2010a) - Stand: 17.11.2010
Optimierung bzw. Nachfolge von UMTS
„UMTS erreicht den Geschwindigkeitszuwachs im Vergleich zu GSM durch einen breiteren Frequenzabstand. Dieser beträgt bei GSM 200 KHz und bei UMTS 5 MHz, also das 25-fache" (siehe Meier und Stormer 2008, S. 217). Durch das HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) Verfahren erfährt der UMTS-Standard weitere Optimierungsansätze und Geschwindigkeitsverbesserungen.
Auch steht mit LTE (Long Term Evolution) bereits ein neuer Mobilfunk-Standard in den Startlöchern (vgl. im Folgenden Bremmer 1211). Mit dieser 3,9G-Technik (Abbildung 4) sollen Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 300 Mbit/s (Downlink) bzw. 75 Mbit/s (Uplink) möglich werden. Experten gehen davon aus, dass in Deutschland bereits im zweiten Halbjahr 2010 erste Netze dieser neuen Mobilfunktechnik nutzbar sein könnten[3]. Die passenden Endgeräte (Hardware) dafür werden auch schnell auf den Markt kommen.
Eine weitere Möglichkeit mit dem Handy Zugang zum Internet zu erhalten, ist die Nutzung eines Wireless Local Area Network (kurz: WLAN). Dafür muss das mobile Endgerät hardware-seitig mit einem WLAN-Modul (Netzwerkkarte) ausgestattet sein. Ist dies gewährleistet, so kann sich das Handy - wie von Notebooks und PCs bekannt - mit einem lokalen Zugangsknoten (Access Point) verbinden (erfordert meist eine Authentifizierung) und somit Zugriff auf ein Funknetz (z.B. Internet oder Intranet) erhalten (siehe Abbildung 7). Dies setzt voraus, dass sich der Nutzer mit dem mobilen Endgerät in Reichweite eines dieser Zugangsknoten befindet. Die typische Reichweite eines kabellosen Funknetzes vom Access Point aus beträgt bis zu 30 Meter innerhalb und 300 Meter außerhalb von Gebäuden - abhängig von den räumlichen Verhältnissen (vgl. Turowski und Pousttchi 2004, S. 49). Die WLAN- Technologie ist also unabhängig von den vorher beschriebenen Mobilfunknetzen (Kapitel 2.1.2.1 bzw. 2.1.2.2).
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Abbildung 7: WLAN mit mobilen Endgeräten (entnommen von Turowski und Pousttchi 2004, S. 50)
Personal Digital Assistants (kurz: PDAs) und Smartphones liefern die technologischhardwaremäßige Grundlage (siehe auch Komponente „Devices" im mobilen Ökosystem in Abbildung 9) für die in dieser Arbeit schwerpunktmäßig thematisierten mobilen Applikationen (Kapitel 2.1.5) und ihre SwSmP (Kapitel 2.1.6). Es handelt sich dabei um eine besondere Form mobiler Endgeräte. Abbildung 8 stellt Smartphones und PDAs anderen mobilen Endgeräten hinsichtlich ihrer Lokalisierbarkeit, Erreichbarkeit und Ortsunabhängigkeit gegenüber.
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Abbildung 8: Klassifizierung mobiler Endgeräte hinsichtlich der Dimensionen Lokalisierbarkeit, Erreichbarkeit und Ortsunabhängigkeit (entnommen von Tschersich 0903)
Personal Digital Assistants (kurz PDAs)
PDAs sind kleine handgroße Computer (z.T. noch ohne Telefon-Funktion), welche Organisationsapplikationen (wie z.B. Kalender, Adressbuch, Textverarbeitung, Tabellenkalkulation, etc.) sowie zum Teil auch Internetzugang zur Verfügung stellen (vgl. Alby 2008, S. 203).
Smartphones
Die Smartphones werden als Weiterentwicklung der PDAs charakterisiert - als „PDAs mit erweiterter (Telefon-)Funktionalität" (siehe Bieh 2008, S. 21 - 23). Diese waren zunächst im Geschäftsleben verbreitetet, finden jetzt aber auch bei Privatpersonen großen Anklang (vgl. auch Statistik-Tabelle 3 in Kapitel 3.2.1). Die Geräte bieten meist ein größeres Display und bessere Eingabemöglichkeiten (wie etwa QWERTZ-Tastatur oder Touchscreen- /Stifteingabe) im Vergleich zu herkömmlichen Mobiltelefonen. Der Hauptunterschied besteht aber darin, dass Smartphones „über ein echtes Betriebssystem (siehe Kapitel 2.1.4) und eine standardisierte Programmierschnittstelle verfügen" (siehe Fuchß 2009, S. 20).
Eingebettete Systeme (wie z.B. mobile Endgeräte, siehe Kapitel 2.1.3) und ihre (mobilen) Betriebssysteme sind meist „in öffentlichen Diskussionen unterrepräsentiert" (siehe Marwedel 2008, S. 3). Dieses Schattendasein führen sie jedoch zu unrecht. So konstatiert Tanenbaum (2009), dass „mehr als 90 Prozent der CPUs weltweit [...] sich nicht in Desktops oder Notebooks, sondern in eingebetteten Systemen (vgl. Kapitel 2.1.3) wie
Mobiltelefonen, PDAs, Digitalkameras, Camcordern, Spielautomaten, iPods, MP^-Playern, CD-Spielern, DVD-Rekordern, kabellosen Routern, Fernsehgeräten, GPS-Empfängern, Laserdruckern, Autos und vielen weiteren Konsumartikeln" befinden (siehe Tanenbaum 2009, S. io66). „Die meisten dieser Geräte benutzen moderne 32-Bit- oder 64-Bit-Chips und fast alle führen ein vollständig ausgebildetes Betriebssystem aus" (siehe Tanenbaum 2009, S. io66).
Mobile Betriebssysteme im Schichtenmodell des mobilen Ökosystems Der im folgenden Kapitel 2.1.5 noch auführlicher beleuchtete Wandel von eingebetteten Systemen hin zur strikten Hard- und Software-Trennung zeigt sich im Schichtenmodell des mobilen Ökosystems nach Fling (2009): Abbildung 9 macht deutlich, welche Komponenten - neben den mobilen Betriebssystemen (Operating systems) - daran beteiligt sind.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 9: Übersicht über Schichten im mobilen Ökosystem (entnommen von Fling 2009, S. 14)
Als Basisschicht dienen dabei die Telefongesellschaften (Operators), die ein funktionierendes Mobilfunknetz bereitstellen (vgl. Fling 2009, S. 14). In Deutschland wären dies z.B. T-Mobile, O2, Vodafone oder E-Plus. Die nächste Schicht sind für ihn die Netzwerke (Networks). So kann eine Telefongesellschaft z.B. GSM-, GPRS- oder UMTS-Netze anbieten (Kapitel 2.1.2). Auch können zwischen Endkunden und Telefongesellschaften so genannte Zwischenhändler (Aggregators) agieren. Ein Beispiel aus dem deutschen Markt wäre hier Aldi Talk. Hinter dem MobilfunkEngagement des Lebensmittel-Discounters Aldi verbirgt sich z.B. Eplus (siehe CHIP Xonio Online GmbH 2406).
Die bisherigen Stufen haben sich eher mit der anbieterseitigen Hardware befasst. Ab der Stufe Endgeräte (Devices) wird der Fokus auf die Hardware bei den Endkunden, also auf mobile Endgeräte (Kapitel 2.1.3) gelegt. Dabei wird darauf geachtet von welchem Hersteller (z.B. Nokia, Apple,...) und welchem Typ das Smartphone ist. Einen Detaillierungsgrad weiter gehen die Ebenen Plattformen bzw. Betriebssysteme (Platforms/Operating Systems). Dort werden die Besonderheiten der Betriebssysteme bei den mobilen Endgeräten (Kapitel 2.1.4.1, 2.1.4.2, 2.1.4.3 und 2.1.4.4), beleuchtet.
Für Anwendungs-Entwickler ist die Application Framework Schicht in Abbildung 9 relevant. Beispiele für solche Programmiergerüste bzw. SDKs für bestimmte Anwendungen (z.B. mobile Applikationen - Kapitel 2.1.5) sind das Android SDK (Kapitel 3.2), Java ME oder .Net mit ihren speziellen Funktionen und Bibliotheken. Die mit Hilfe der Application Frameworks erstellten Systeme und Anwendungen finden sich dann auf den abschließenden Ebenen Applications bzw. Services.
Unterteilung mobiler Betriebssysteme
Mobile Betriebssysteme lassen sich nach ihrem Vertriebsmodell unterscheiden (vgl. im Folgenden Fling 2009, S. 20, 21):
- Proprietäre Betriebssysteme (wie z.B. iPhone OS oder BlackBerry OS - Kapitel 2.1.4.2, 2.1.4.3) sind nur auf Endgeräten bestimmter Hersteller lauffähig. Zumeist wurden diese Betriebssysteme auch vom Hardware-Hersteller selbst entwickelt und halten sich somit auch nicht unbedingt an Standards. Ebenso gewähren die Hersteller proprietärer Betriebssysteme den ApplikationsEntwicklern meist nur sehr begrenzte Zugriffe auf die System- bzw. GeräteRessourcen - wie z.B. auf den Betriebssystem-Quellcode - (vgl. Holzer 2009, S. 57).
- Open Source Betriebssysteme (wie z.B. Android - Kapitel 2.1.4.4) gewinnen für die Mobilfunkgeräte-Produzenten mehr und mehr an Bedeutung. Diese sind ohne Lizenzkosten frei verfügbar und deren Quellcode ist für jedermann einsehbar.
- Lizensierte Betriebssysteme (wie z.B. Symbian - Kapitel 2.1.4.1) werden von (unabhängigen) Software-Unternehmen entwickelt und gegen eine Lizenzgebühr an einen Hardware-Hersteller zur Verwendung auf den Endgeräten verkauft. Diese Betriebssysteme werden zumeist mit Modifikationen an der Benutzeroberfläche auf unterschiedlichen Hardware-Plattformen eingesetzt.
Integrationsansätze der Plattform-Hersteller
Ein weiteres Klassifizierungsmerkmal mobiler Betriebssysteme ist ihr verfolgter Integrationsansatz. Einige Plattform-Hersteller konzentrieren sich voll und ganz auf ihre Kernaufgabe - nämlich die Bereitstellung eines mobilen Betriebssystems (inkl. Programmiergerüst für Entwickler = APIs) - während andere zusätzlich weitere Aufgaben aus der E-Business-Wertschöpfungskette übernehmen (vgl. Holzer 2009, S. 58, 59).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung io: Integrationsansätze bei Plattform-Entwicklern (entnommen von Holzer 2009)
Je nach dem wie stark hier der Integrationsansatz ist (Abbildung io), spricht man (im Englischen) von:
- Full Integration - neben dem Betriebssystem stellt das Unternehmen (z.B. Apple oder Nokia - Kapitel 2.1.4.2 oder 2.1.4.1) hier die passenden mobilen Endgeräte, einen SwSmP (Kapitel 2.1.6.3) und auch mobilen Content (z.B. Applikationen oder Services) zur Verfügung.
- Portal Integration - in diesem Fall konzentriert sich das Unternehmen (z.B. Google - Kapitel 2.1.4.4) nicht auf die Endgeräte-Produktion, sondern auf die Betriebssystemsentwicklung und den Anwendungsvertrieb (z.B. durch einen SwSmP).
- Device Integration - dies wäre der Fall, wenn das Unternehmen den Fokus nur auf die Endgeräte-Produktion und die Betriebssystem-Entwicklung und nicht auf den Applikationsvertrieb legen würde.
- No integration - dabei steht für das Unternehmen lediglich das oben angesprochene Kerngeschäft im Vordergrund. Sowohl auf die Produktion von Endgeräten als auch auf den Vertrieb von Applikationen wird hierbei gänzlich verzichtet.
Marktüberblick
Abschließend geben die Analysten von Gartner mit Abbildung 11 für das dritte Quartal 2010 einen Überblick über die Marktanteile im Smartphone-Sektor gemessen nach Betriebssystemen. Demnach teilen sich die im Folgenden vorgestellten vier Betriebssysteme (Kapitel 2.1.4.1, 2.1.4.2, 2.1.4.3 und 2.1.4.4) bereits fast 95 Prozent des Marktes.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 11: Smartphone-Marktanteile nach mobilen Betriebssystemen (vgl. Gettey und Tudor ioli)
Trotz zuletzt schrumpfender Marktanteile ist Symbian OS aktuell immer noch der Primus unter den mobilen Betriebssystemen (siehe Abbildung 11). So wurden 20o8 alleine 8o Millionen Lizenzen für das Symbian-Betriebssystem verkauft - 6o Millionen davon für mobile Endgeräte der Firma Nokia (vgl. Winkelhage 2406). Diese enge Bindung zum finnischen Hardware-Hersteller spiegelt sich auch in der Unternehmensgeschichte von Symbian wieder. Die oben erwähnte „Full Integration" wird durch den Nokia-eigenen SwSmP namens Ovi Store komplettiert - welcher Applikationen auf Symbian-Basis vertreibt (Kapitel 2.1.6.3).
Geschichte
Die Symbian-Plattform hat ihren Ursprung in den PDA-Betriebssystemen der Firma Psion (z.B. EPOC). Im Zuge der Verschmelzung der Handhelds mit Mobiltelefonen zu Smartphones (siehe Kapitel 2.1.3) gründete Psion im Jahre 2000 gemeinsam mit den führenden Herstellern in der Mobiltelefonindustrie - Nokia, Ericsson, Motorola und Matsushita (Panasonic) - das Joint-Venture Symbian (vgl. Tanenbaum 2009, S. 1068). Das Ziel war damals ein Betriebssystem zu schaffen, welches speziell auf die Besonderheiten von Smartphones (z.B. begrenzter Arbeitsspeicher, siehe Randbedingungen für mobile Applikationen in Kapitel 2.1.5) zugeschnitten ist und „Basis für eine Vielzahl von Smartphones unterschiedlicher Hersteller" ist (siehe Tanenbaum 2009, S.1066). Im Jahre 2001 startete das Gemeinschafts-Unternehmen mit Symbian OS Version 6. 2008 übernahm der finnische Handy-Produzent dann 100 Prozent der Anteile an Symbian (vgl. Winkelhage 2406).
Eigenschaften
Zu den hervorstechendsten Eigenschaften von Symbian OS gehören (vgl. im Folgenden Tanenbaum 2009; Winkelhage 2406):
- Mit Funktionen - wie Multitasking, Multithreading und einem erweiterbaren Speichersystem - konnte Symbian OS einige Funktionen von Desktop- Betriebssystemen übernehmen.
- Für den Zugriff auf Systemressourcen verwendet Symbian OS ein ClientServer-Modell. Als Clients werden dabei Anwendungen verstanden, die auf Systemressourcen zugreifen müssen. Server dagegen sind Programme, die das Betriebssystem laufen lässt, um den Zugriff auf diese Ressourcen zu koordinieren.
- Von seinen Vorgänger-Systemen (wie z.B. EPOC) konnte Symbian OS den objektorientierten Ansatz[4] [5] adaptieren.
- „Ebenso wie sein Vorfahre EPOC läuft Symbian nur auf ARM-Prozessoren5" (siehe Alby 2oo8, S.io9 ).
- Wie eingangs erwähnt (siehe Abbildung 11), setzen viele Mobiltelefonhersteller auf diese Plattform. Durch unterschiedliche Benutzeroberflächen (z.B. S6o, UIQ) können sie sich - trotz gleichem Betriebssystem - voneinander abgrenzen.
- Durch die Übernahme von Symbian durch seinen größten Kunden (vgl. Symbian-Lizenz-Verkäufe), erhält Nokia zukünftig ein lizenzkostenfreies Betriebssystem (in diesem Fall vergleichbar mit einem Open Source Betriebssystem wie Android, Kapitel 2.1.4.4).
- Für die Software-Entwicklung existieren für Symbian mehrere SDKs. Die Standardsprache ist jedoch C++ (vgl. Alby 2008, S. 109).
- „Nokia bringt die Symbian-Software vollständig in eine unabhängige Stiftung ein - und diese wird das Betriebssystem ihren Mitgliedern künftig kostenlos zur Verfügung stellen"(siehe Winkelhage 2406) (= open-source-ähnlicher Charakter, vgl. auch Ausführungen dazu auf S. 29).
In der Verbreitung liegt Apples Betriebssystem iPhone OS aktuell nur auf Platz drei (Abbildung 11), als Plattform für die Nutzung des mobilen Internets ist es jedoch führend. Gemäß einer Studie des Werbe-Dienstleisters AdMob erfolgen fast 50% der mobilen Internet-Aufrufe (Abbildung 12) von einem iPhone OS betriebenen Endgerät. Mit ein Grund dafür sind sicherlich auch die hohen Download-Raten aufgrund des breiten Software-Angebot in Apples eigenem SwSmP (Stichwort „Full Integration", Abbildung io) - dem App Store.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 12: Mobiles Datenaufkommen nach Betriebssystemen (Darstellung gemäß AdMob, Inc. 1004)
Geschichte
Der historische Werdegang der mobilen Plattform iPhone OS ist natürlich eng an die des iPhone Smartphones gekoppelt. Apple setzte Ende Juni 2007 mit der ersten Version des iPhones hinsichtlich der Benutzerfreundlichkeit Maßstäbe. Allerdings beschränkte man sich beim ersten Modell „auf die Grundfunktionen eines Smartphones und bot noch keine Möglichkeit, weitere Programme zu installieren" (siehe Damaschke 2010, S. 9). Stattdessen wurde verstärkt auf die so genannten Webapps (in Abgrenzung zu nativen Apps in Kapitel 2.1.5) gesetzt. Die Online-Verbindung dafür basierte zu meist auf dem UMTS-Vorgänger EDGE (Abbildung 4 bzw. Kapitel 2.1.2.1 und 2.1.2.2).
Mit der zweiten Version - dem iPhone 3G (= dritte Mobilfunk-Generation, Abbildung 4) - im Juli 2008 brachte Apple auch das neue Betriebssystem iPhone 2.0 auf den Markt. Da die Webapps die iPhone Hardware bei weitem nicht ausreizten und sie noch dazu eine ständige Internetverbindung erforderten (vgl. Damaschke 2010, S. 174), ermöglichte Apple nun auch die lokale Installation von Programmen direkt auf dem Endgerät (= native Apps). Die zentral kontrollierte Verteilung dieser Applikationen erfolgt über den App Store (Kapitel 2.1.6.3 ).
Verbesserte Hardware (z.B. Performance-Optimierung, Kompass, Video etc.) bringt im Juli 2009 das Modell iPhone 3GS. Ebenfalls neu ist dabei die BetriebssystemVersion iPhone OS 3.0 (vgl. Damaschke 2010, S. 9). In der vierten Version des iPhone (seit Juni 2010 auf dem Markt) firmiert das fundamentale Betriebssystem nun unter dem Namen Apple iOS und unterstützt erstmals Multitasking - „also die Möglichkeit, mehrere Apps gleichzeitig laufen zu lassen"(siehe Computerbild Online Dienstleistungs-GmbH 0207).
Eigenschaften
Das mobile Betriebssystem iPhone OS bzw. Apple iOS zeichnet sich u.a. durch folgende Kern-Eigenschaften aus:
- Da es sich auch beim iPhone um einen Unix-Rechner handelt, lag es für Apple nahe - zur Nutzung von Synergie-Effekten - eine auf dem eigenen
Betriebssystem Mac OS X basierende mobile Plattform (= iPhone OS) dort einzusetzen. Das iPhone OS kann also als „Subset des Mac OS X" bezeichnet werden (siehe Alby 2008, S. 112).
- Ähnlich wie das Symbian-Betriebssystem (Kapitel 2.1.4.1) benötigt das iPhone OS auch ARM-basierte Prozessoren.
- In der Software- bzw. Applikations-Entwicklung ist das iPhone OS nicht ganz so flexibel, wie andere mobile Plattformen (z.B. Symbian OS). Lediglich die Programmiersprachen Objective C oder Objective C++ werden unterstützt. Allerdings arbeitet Sun an einer Java Virtual Machine für das iPhone (vgl. Alby 2008, S. 112). Ein Vorteil für Mac-Besitzer ist hier, dass sich iPhone- Anwendungen „z.B. auf einem MacBook Pro entwickeln und debuggen lassen. [...] Ein iPhone-Simulator erlaubte den Programmierern, ihre Anwendungen direkt auf ihrem Entwicklungssystem zu debuggen, ohne sie zuerst auf ein echtes iPhone- oder iPod Touch-Gerät herunterladen und dort testen zu müssen " (siehe Kochan 2009, S. 20).
- Der mit dem Betriebssystem standardmäßig ausgelieferte Webbrowser ist eine verschlankte Variante des bekannten Apple-Browsers Safari - es handelt sich dabei nicht um eine mobile Applikation im Sinne der in dieser Arbeit aufgestellten Definition (siehe Kapitel 2.1.5). Die Besonderheit daran aber ist, dass „die meisten Webseiten so dargestellt werden, wie sie auch in einem normalen Browser auf dem Desktop zu sehen sind. [...] Eine Seite kann dank des Touch Displays mit zwei Fingern 'aufgezogen' werden" (siehe Alby 2008, S. 112)
Ähnlich wie bei Apples iPhone OS X (Kapitel 2.1.4.2) handelt es sich bei dem von Research in Motion (kurz: RIM) entwickelten BlackBerry OS auch um ein proprietäres mobiles Betriebssystem (siehe Unterteilung mobiler Betriebssysteme in Kapitel 2.1.4). Applikationen für diese Plattform sind u.a. über RIMs eigenen SwSmP BlackBerry App World erhältlich (vgl. „Full Integration"-Ansatz, Abbildung 10).
Eigenschaften von BlackBerry OS Es zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:
- Hohe Anerkennung erhielt das auf Geschäftskunden fokussierte kanadische Unternehmen durch die so genannte Push-Email-Funktionalität der BlackBerry-Geräte (vgl. Alby 2008, S. 108, 109). Dabei müssen Emails nicht mehr manuell von einem Server abgeholt werden. Stattdessen prüft der BlackBerry Enterprise Server kontinuierlich die Inbox und leitet neue Emails ggfs. auf das mobile Endgerät weiter.
- Analog der Push-Email-Funktionalität setzt BlackBerry - insbesondere im Business-Bereich - „auf die Synchronisation von Daten [z.B. Termine und Adressen] zwischen Endgerät und Server"(siehe Schmitz et al. 2006, S. 246).
- Erweiterungen des Betriebssystems sind hier durch mobile Anwendungen, die mittels Application Frameworks (Abbildung 9) wie Java oder .Net erstellt wurden, möglich (vgl. Alby 2008, S. 108, 109).
- Auch BlackBerry Smartphones laufen - wie schon das iPhone (Kapitel 2.1.4.2) oder Symbian-basierte Geräte (Kapitel 2.1.4.1) - auf ARM-basierten Prozessoren (vgl. Alby 2008, S. 108, 109).
Der Shooting-Star unter den mobilen Betriebssytemen ist die recht junge SoftwarePlattform „Android" (vgl. Abbildung 11 bzw. Tabelle 3 in Kapitel 3.2.1). Hinter diesem Projekt verbirgt sich ein Konsortium namens „Open Handset Alliance" (vgl. Alby 2008, S.106-118). „Zu der Alliance gehören 34 Hardware-, Software- und Netzanbieter, darunter T-Mobile, NTTDoCoMo, Sprint Nextel, Motorola, Samsung, eBay, Google, Intel, Synaptics und viele Andere" (siehe Alby 2008, S.106-118). Federführend ist dabei die US-amerikanische Internetfirma Google. Zusatz-Programme für Smartphones mit diesem Betriebssystem bietet Google über seinen SwSmP Android Market an (vgl. „Portal Integration"-Ansatz, S. 23).
Bestandteile der Android-Plattform
Für breites öffentliches Interesse sorgte diese Allianz Ende 2007 mit der Ankündigung und Ende 2008 mit der Markteinführung der neuen Android-SoftwarePlattform (vgl. Mosemann 2009, S. 1-2), bestehend aus
- einem auf Linux basierenden Betriebssystem,
- umfangreichen Bibliotheken,
- einer Laufzeitumgebung und
- mobilen Schlüsselapplikationen.
Eigenschaften
Weitere hervorstechende Eigenschaften von Googles neuem mobilen Betriebssystem werden nun kurz erläutert:
- Der Schachzug, Java als Programmiersprache in Android einzusetzen, erwies sich als vorteilhaft. Damit wurde die Software-Plattform für die große JavaEntwickler-Gemeinde attraktiv, und somit konnten bereits innerhalb kürzester Zeit eine Vielzahl neuer Applikationen präsentiert werden. Diese neuen Applikationen (kurz: Apps) von Drittanbietern werden gleichberechtigt mit den vorinstallierten (System-)Programmen behandelt (vgl. Mosemann 2009, S. 1-2). „Die Popularität der Plattform wurde durch [so genannte] Developer Challenges [weiter] angeheizt, bei denen Google Preise von mehreren Millionen Dollar [für die Erstellung neuer Apps] anbot" (siehe Alby 2008, S.106-118). Von Anfang an ermöglichte Android die parallele Ausführung mehrerer Programme (= Multi-Tasking) auf dem Endgerät (vgl. Alby 2008, S.106-118).
- Für die Verwendung von Android fallen - im Gegensatz z.B. zu Symbian OS (Kapitel 2.1.4.1) - keine Lizenzkosten an. „So ist es für die Endgerätehersteller und Netzbetreiber möglich, Kosten zu sparen und damit preisgünstigere Mobilfunkgeräte auf den Markt zu bringen" (siehe Mosemann 2009, S. 1-2). Neben den wegfallenden Lizenzkosten sorgt auch der Open Source Aspekt für geringere Ausgaben. Durch den Rückgriff auf den großen Pool an Open Source Entwicklern spart der Betriebssystem-Hersteller einiges an Entwicklungskosten ein (vgl. Holzer 2009, S. 57, 58).
- Ein weiterer Vorteil für die Entwickler ist, dass große Teile des AndroidBetriebssystem unter die Open Source Lizenz[6] gestellt wurden. „Damit ist es für Applikationsentwickler möglich, nicht nur die gegebenen Programmierschnittstellen zu nutzen, sondern bei Bedarf auch tiefer in den Quellcode einzusteigen" (siehe Mosemann 2009, S. 1-2). Nur auf wenige Bereiche - wie z.B. auf die Bluetooth- Ressourcen - gewährt Android den Entwicklern keinen Zugriff (vgl. Holzer 2009, S. 57).
Kritik
Für Kritik - vor allem von Seiten der Datenschützer - sorgte die Tatsache, dass die Nutzung des Android-Betriebssystem bis zur Version 1.4.6 nur mit der Einrichtung eines Google-Kontos (Gmail-Adresse) möglich war (vgl. Felser 2404). Seit Version 1.5 wurde diese Reglementierung von Google jedoch aufgehoben.
Ausblick
Im praktischen Teil der Thesis (Kapitel 3) werden noch die Entwicklungsmöglichkeiten dieser jüngsten mobilen Plattform dokumentiert (Kapitel 3.2.1). Zusätzlich wird ein detaillierter Einblick in die Besonderheiten der App-Entwicklung mit Android gegeben (Kapitel 3.2.2 und 3.2.3).
Wandel von eingebetteten Systemen zur Hard- und Software-Trennung Die immer leistungsfähigeren mobilen Endgeräte - wie etwa Smartphones (Kapitel 2.1.3) - heben die Grenzen von eingebetteten Systemen auf. Für Marwedel (2008) sind sogenannten Embedded Systems „informationsverarbeitende Systeme, die in ein größeres Produkt integriert sind, und die normalerweise nicht direkt vom Benutzer wahrgenommen werden". Diese Systeme wurden meist für einen bestimmten Zweck bzw. eine bestimmte Applikation entworfen - Mobiltelefone z.B. für das Telefonieren. Smartphones erfüllen aber neben dem Telefonieren noch andere Aufgaben (wie z.B. Terminplanung, Textverarbeitung, Tabellenkalkulation, etc.). Bisher erlaubten es die eingebetteten Systeme in mobilen Endgeräten nicht, eigene zusätzliche Software (= mobile Applikationen) zu installieren (vgl. Tanenbaum 2009, S. 69). Diese Begrenzung ist nun bei Smartphones mit ihren mobilen Betriebssystemen (Kapitel 2.1.4) nicht mehr vorhanden (vgl. Schichtenmodell in Abbildung 9).
Definition: mobile Applikationen
Mobile Applikationen sind ein sehr breit gefächertes Gebiet. Sogar die SMS-Dienste (= Verschicken von Kurznachrichten) werden als mobile Applikationen angesehen (vgl. Schriek 2006, S. 27). In dieser Masterarbeit wird der Begriff allerdings enger gefasst und es wird der Auffassung von Golding (2008) gefolgt. Danach haben diese Programme folgende Eigenschaften (siehe Golding 2008, S. 13):
- „[...] applications that have some kind of user interface on the handset [...]"- Mindestvoraussetzung für eine mobile Applikation ist hier also eine Schnittstelle auf dem mobilen Gerät für Benutzereingaben.
- „[...] they utilise the wireless communications capability of the device they run on [...]"- sie nutzen also kabellose Übertragungstechniken (Kapitel 2.1.2).
Für Golding (2008) macht es dabei keinen Unterschied, ob die mobile Anwendung
a. direkt auf dem Endgerät installiert ist (= native Applikation) oder
b. erst über einen Player oder Browser und eine mobile Internet-Verbindung (Kapitel 2.1.2) zugänglich wird (= z.B. Web-Applikation).
Hier soll nun noch eine weitere Schärfung bzw. Eingrenzung der Definition der mobilen Applikation vorgenommen werden: so werden die vom BetriebssystemHersteller vorinstallierten Standard-Applikationen nicht als mobile Anwendungen in diesem Sinne angesehen. Ebenfalls werden hier auch nur native Applikationen berücksichtigt, die auf dem mobilen Endgerät installiert werden, d.h. reine mobile Web-Anwendungen (= Webapps) - „die auf einem Webserver installiert sind und auf die man über den Webbrowser zugreift" (siehe Damaschke 2010, S. 9) - fallen nicht in dieses Schema. Einige Stärken und Schwächen von Webapps und nativen Applikationen werden in Abbildung 13 gegenübergestellt.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 13: Gegenüberstellung Stärken und Schwächen von Webapps und nativer Applikationen (entnommen von Henze 0610)
Für die vorliegende Master-Thesis lässt sich also obige Definition wie folgt zusammenfassen:
Unter einer mobilen Applikation ist ein dediziertes Software-Modul zu verstehen, welches zusätzlich zum Betriebssystem, auf das mobile Endgerät geladen wird und dort direkt ausgeführt wird.
Klassifizierung mobiler Applikationen
Mobile Applikationen unterscheidet man hinsichtlich ihres Verbindungsaufbaus zu einem Hintergrundsystem (z.B. Netzwerk oder Datenbank). Es ergeben sich dabei folgende Kategorien (vgl. Giguère 1999, S. 77 ff.):
- Stand-Alone-Anwendung: Programme, die auf einem mobilen Endgerät ausgeführt werden, aber keinerlei Verbindung zu einem Hintergrundsystem benötigen (z.B. Taschenrechner).
- Anwendungen mit Synchronisations-Software: Programme, die sich über eine Synchronisations-Software (z.B. Microsoft Active Sync) mit einem Netzwerk oder Computer verbinden (z.B. zum Abgleich der PIM-Daten[7] [8] mit Microsoft Outlook).
- WAN-Anwendungen: Programme, die sich durch eine mobile WAN-/Internet- Verbindung (Kapitel 2.1.2) mit einem Rechner, einem Netzwerk oder einer Datenbank verbinden und somit aktuelle Daten von dort abrufen (z.B. bietet Google seine Web-Applikation „Google Maps" auch zum Download für Smartphones an (vgl. Autor 2010b). Diese mobile Anwendung dient zur Navigation und stellt Informationen und Kartenmaterial zum aktuellen Standort auf dem mobilen Endgerät bereit). Ändert sich der aktuelle Standort, muss die Applikation [= „Location-based Services"8] das neue Kartenmaterial mittels mobiler Internet-Verbindung vom Google-Server auf das Smartphone herunterladen.
- Spezial-Netzwerk-Anwendungen: Programme, die sich über ein spezielles Netzwerk (vgl. Mobilfunkstandards in Kapitel 2.1.2) mit dem Hintergrundsystem verbinden - z.B. Enhanced Specialized Mobile Radio, kurz: ESMR (vgl. Autor 2009a).
- sonstige Anwendungen: Programme, die sich über kurze Entfernungen (z.B. via Bluetooth, Infrarot oder NFC) mit einem Hintergrundsystem verbinden[9].
Randbedingungen für mobile Applikationen
Selbstverständlich unterliegen auch mobile Software-Lösungen gewissen Randbedingungen. „Diese definieren sich [...] durch die Geräte [Kapitel 2.1.3] und Infrastrukturen [Kapitel 2.1.2], die am Markt verfügbar sind" (siehe Fuchß 2009, S. 18). Im Vergleich zu stationären Rechnern weisen mobile Endgeräte folgende Einschränkungen auf, welche dann auch von den Anwendungen zu berücksichtigen sind (vgl. im Folgenden Meier und Stormer 2008, S. 212):
- Kleinere Anzeige
- Langsamere Prozessoren
- Geringerer Arbeitsspeicher
- Schlechtere Dateneingabe
- Kleinere Bandbreite bei der Kommunikation
- Geringe Akkuleistung
Die Forschung beschäftigt sich momentan intensiv mit der Verbesserung der hier aufgeführten Nachteile mobiler Endgeräte - erste Ansätze (dort hingehend) wurden beispielsweise mit dem iPhone von Apple bereits realisiert.
In den letzten Jahren treffen mobile Applikationen sowohl international als auch in Deutschland auf steigendes öffentliches Interesse. Ihre Verbreitung erfolgt bekanntlich über so genannte SwSmP (Kapitel 2.1.6.3). Dort können Empfehlungssysteme (Kapitel 2.2) verkaufsfördernd eingesetzt werden. Viele Unternehmen versuchen auf diesen Zug aufzuspringen und entwickeln eigene Apps (Kapitel 2.1.5). Besonders im Fokus stehen dabei die rund 800.000 iPhone-Besitzer in Deutschland (vgl. Garrels 1501). Für diese mobile Plattform (Kapitel 2.1.4.2) vertreibt Apple über seinen Software-Shop App Store mittlerweile über 100.000 mobile Applikationen (vgl. Apple.inc 2010). Auch der deutsche Medienkonzern Axel Springer AG agiert seit Ende 2009 erfolgreich in diesem neuen E-Business-Geschäftsfeld. Seine kostenpflichtigen Apps der Zeitungen BILD und WELT wurden bereits über 100.000 mal im App Store verkauft (vgl. Garrels 1501).
Hier hat sich also aus dem Vertrieb mobiler Anwendungen über SwSmP ein lukratives Geschäftsmodell (Kapitel 2.1.6.1) entwickelt. Im Folgenden (Kapitel 2.1.6.2) soll die Architektur dieses Business Modells durch einen Blick auf die digitale Wertschöpfungskette (bzw. die Wertschöpfungskette des E-Business) veranschaulicht werden. Kapitel 2.1.6.3 untersucht abschließend das zentrale Organ beim Vertrieb mobiler Anwendungen - den Software-Shop für mobile Plattformen (SwSmP) - und analysiert die vorherrschende Marktsituation und zukünftige Marktpotentiale.
Das Thema Geschäftsmodelle (englisch: Business Models) findet seit „dem Aufkommen von Leistungsaustauschprozessen im Internet" (siehe Lehner et al. 2008, S. 324) noch stärkere Beachtung. Allgemein wird mit einem Geschäftsmodell das Ziel verfolgt neue Geschäftsformen aufzuzeigen und Chancen- und Risikoanalysen zu unterstützen (vgl. Österle 1996, S. 14-16). Zu einem solchen Business Model gehören folgende Komponenten (vgl. im Folgenden Timmers 1998, S. 4):
- Architektur für die Produkte, Dienstleistungen und Informationsflüsse
- Nutzenbeschreibung für alle Akteure
- Beschreibung der Erlösquellen
Architektur von Geschäftsmodellen anhand von Wertschöpfungsketten Zur Veranschaulichung der Architektur von Geschäftsmodellen und zur Nutzenverdeutlichung können Wertschöpfungsketten herangezogen werden (vgl. Timmers 1998, S. 4). Kapitel 2.1.6.2 widmet sich daher dieser Thematik.
Nutzen- und Erlösquellenbeschreibung
In Abbildung 14 werden die am hier vorgestellten Geschäftsmodell (Vertrieb mobiler Applikationen über SwSmP) beteiligten Parteien (= Nutznießer) und die damit verbundenen Erlösquellen deutlich (vgl. im Folgenden Holzer 2009, S. 56, 57):
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 14: Geschäftsmodell für den Vertrieb mobiler Applikationen über SwSmP (entnommen von Holzer 2009, S. 57)
1. Der Software-Entwickler programmiert mit Hilfe einer Programmiersprache und diversen Entwicklungswerkzeugen die mobile Applikation (Kapitel 2.1.5) für eine bestimmte mobile Plattform (Kapitel 2.1.4).
2. Die fertige Anwendung veröffentlicht der Entwickler im zweiten Schritt in einem Software-Katalog (Kapitel 2.1.6.3), von dem aus die Konsumenten das Programm auf ihr Smartphone (Kapitel 2.1.3) laden können. Für die Veröffentlichung im SwSmP muss der Entwickler meist eine Gebühr an den Plattform-Betreiber entrichten (z.B. Registrierungsgebühr). Dabei handelt es sich um die erste Haupt-Erlösquelle der SwSmP.
3. Nun wählt der Kunde aus der angebotenen Vielzahl von Programmen das gewünschte aus (ggfs. nach Empfehlung eines im SwSmP integrierten Recom- mender Programms, Kapitel 2.2 bzw. 3), lädt es auf sein mobiles Endgerät und installiert es dort.
4. Dafür ist - im Falle einer kostenpflichtigen App - eine Zahlung des Konsumenten (z.B. unter Zuhilfenahme einer Mobile Payment Bezahlvariante, vgl. E-Business-Wertschöpfungskette, Abbildung 15) - an den SwSmP-Betreiber erforderlich. Große Teile dieser Zahlung stehen dem Entwickler zu (zumeist ca. 70%). Den kleineren Teil davon beansprucht der SwSmP-Betreiber für die Bereitstellung der Vertriebsplattform in Form einer Transaktionsgebühr (zumeist ca. 30%) für sich (= zweite Erlösquelle).
5. Während der Präsentation der Anwendungen im Online-Katalog bietet sich für den Portal-Betreiber die Möglichkeit durch Platzierung von Werbung weitere Erlöse zu generieren (= dritte Erlösquelle). Ebenfalls die Entwickler der Apps nutzen gegen Entgelt die Möglichkeit innerhalb der Applikationen (zur Laufzeit) Werbebotschaften zu schalten.
6. Durch den Online-Verkauf der Applikation über den SwSmP erhält im letzten Schritt natürlich auch der Entwickler des Programms eine Entlohnung (= Zahlungsfluss von SwSmP zum Entwickler abzüglich der Transaktionsgebühr in Abbildung 14).
Bei mobilen Applikationen (Kapitel 2.1.5) handelt es sich bekanntlich um elektronische bzw. digitale Güter[10]. Der besondere Umgang mit Informationen dabei liefert dem Konsumenten einen Mehrwert, für den er bereit ist zu zahlen. Mobile Anwendungen können demnach folgende wertschöpfende Aktivitäten bereitstellen (vgl. Kollmann 2009, S. 32):
- Informationen sammeln
- Informationen systematisieren
- Informationen auswählen
- Informationen kombinieren
- Informationen verteilen
- Informationen austauschen
- Informationen bewerten
- Informationen anbieten
Neben diesen informativen Mehrwerten erfreuen sich mobile Applikationen aber auch aufgrund (oder gerade wegen) ihres unterhaltenden Charakters großer Beliebtheit. Auch für diesen unterhaltenden Mehrwert mobiler Apps sind die Konsumenten mehr und mehr bereit zu bezahlen. So wurde Studien zufolge allein in Deutschland im Jahr 2009 140 Millionen Euro im Bereich Mobile Gaming ausgegeben (vgl. Hagoort 2001).
Ausgehend vom elektronischen Produkt (= mobile Applikation) wird die Wertschöpfungskette des E- bzw. M-Business aufgebaut Abbildung 15). Darin wird deutlich, an welchen Stellen der Kette sich die SwSmP (Kapitel 2.1.6.3) befinden und welche wertschöpfenden Aktivitäten (in der Abbildung grau hinterlegt) von ihnen ausgehen (vgl. im Folgenden Meier und Stormer 2008, S. 18, 19):
Strategisehe Planung
Organisation and Human Resources
Sicherheltsma nagement
Controlling
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 15: E-Business Wertschöpfungskette (vgl. Meier und Stormer 2008, S. 1)
Stufen der E-Business Wertschöpfungskette
1. Als erstes Glied der digitalen Wertschöpfungskette steht natürlich das digitale Produkt (eProducts & eServices) selbst. Neben der Gestaltung elektronischer Produkte und Dienstleistungen ist hier die Frage der Preisfindung wichtig, da immaterielle Güter schwierig zu bewerten sind. Konzentriert man sich nur auf den Vertrieb von Applikationen über SwSmP, so betrachtet man die Applikationen (eProducts) als bereits vorhanden, d.h. sie sind nicht Bestandteil der Wertschöpfungskette der SwSmP.
2. In der nächsten Stufe folgt das eProcurement als strategischer und operativer Beschaffungsprozess mit elektronischen Mitteln.
3. Auch durch das Online-Marketing (eMarketing) erhält das Ausgangsprodukt (= die mobile Applikation) weiteren Mehrwert. Dabei werden - unter Nutzung elektronischer Informations- und Kommunikationsmittel - Marktpotenziale erschlossen und Geschäftsbeziehungen ausgebaut. Auf dieser Stufe treten erstmals die SwSmP in Aktion. Durch Online-Marketing gewinnen sie neue Interessenten für die angebotenen Programme, aber auch neue Entwickler, die - gegen Gebühr - ihre Applikationen auf der Plattform zum Verkauf anbieten. Aber auch die einzelne Applikation kann durch geschicktes Online-Marketing im SwSmP erfolgreicher werden - z.B. durch die (kostenpflichtige) Platzierung der App auf der Startseite.
4. Das eContracting stellt sicher, dass die Kaufabwicklung beim Vertrieb mobiler Applikationen auf rechtsgültigen Dokumenten (z.B. Angebot, Willenserklärung, Kaufvertrag, Rechnung) basiert. Auch dies zählt zu den wertschöpfenden Aktivitäten der SwSmP. Hierfür kann auch auf asymmetrische Kryptographieverfahren zur Verwaltung digitaler Signaturen, Zertifikate und Schlüsselpaare zurückgegriffen werden.
5. Zu den Kernaktivitäten hinsichtlich der Mehrwertgenerierung durch die SwSmP gehört natürlich die Verteilung und Lieferung des digitalen Produkts
[...]
[1] Mobilfunk-Standard = „Kategoriebegriff für die Normen und Regelungen, auf die Systeme zur mobilen Kommunikation über die Luft aufbauen" (siehe Autor 2312).
[2] GGSN = Gateway GPRS Support Node = neue GPRS-Netzwerkkomponente (vgl. Seitz 2007, S. 285)
[3] Informationen zur aktuellen LTE-Verfügbarkeit in Deutschland z.B. unter: http://www.ltemobile.de/ tte-verfuegbarkeit/
[4] Definition Objektorientierung: Jede speicherbare Größe kann als Objekt aufgefasst werden, „das nicht nur passiven Charakter hat (wie die herkömmlichen Programm-Variablen), sondern zugleich aktiv werden kann durch eigene Operationen (bei Smalltalk und Java Methoden genannt), die z.B. Nachrichten an andere Objekte versenden oder selbst welche empfangen und darauf reagieren können" (siehe Gumm et al. 2006, S. 809). „Bei Erhalt einer Nachricht wird eine dem Objekt eigene Methode ausgeführt, die auf Attribute des Objekts zugreifen und Attributwerte verändern kann. Die Attributwerte bestimmen den Objektzustand. Objekte, die identische Attribute (nicht Attributwerte) und Methoden besitzen, werden zu Klassen zusammengefasst. Die einzelnen Objekte einer Klasse werden auch als Ausprägungen oder Instanzen dieser Klasse bezeichnet" (siehe Bodendorf 2006, S. 50).
[5] „Eine zentrale Architektur für eingebettete Prozessoren stammt von der Firma Advanced RISC Machines (ARM). Die ARM-Architektur ist durch einen kompakten Befehlssatz gekennzeichnet, welcher Optimierungen etwa in Hinblick auf den Stromverbrauch erlaubt und daher für den Einbau z.B. in mobilen Geräte (PDAs, Handys, MP^-Spieler, Smart Cards) besonders geeignet ist. Prozessoren mit ARM-Architektur werden z.B. von Intel, Motorola bzw. Freescale, Samsung, Toshiba, Nintendo, Sony oder Texas Instruments in Lizenz hergestellt. Bei ARM-Prozessoren wie bei anderen eingebetteten Prozessoren auch geht es stets um einen möglichst guten Kompromiss zwischen Preis und Leistung" (siehe Oberschelp und Vossen 2006, S. 396).
[6] Definition Open Source Software: „OSS [Open Source Software] bezeichnet Software unter bestimmten, von der Open Source Initiative (OSI) anerkannten Lizenzen. Diese Lizenzen legen insbesondere fest, dass jeder Empfänger eines OSS-Programms auch dessen Quellcode erhält bzw. erhalten kann; zudem hat er das Recht, diesen Code zu verändern und veränderte wie unveränderte Versionen weiterzugeben [...] " (siehe Brügge 2004, S. 177).
[7] Definition Personal Information Management (PIM): „Praktisch alle Mobiltelefone und verwandte Geräte erlauben die Verwaltung persönlicher Informationen (engl. Personal Information Management, kurz PIM), worunter insbesondere Namen, Adressen und Telefonnummern zu verstehen sind, aber auch Termine und zu erledigende Aufgaben" (siehe Mosemann 2009, S. 167).
[8] Definition Location-based Services: „[...] services offered via the customer's mobile device and based on the customer's actual location [...] " (siehe Böhm et al. 2008, S. 67) - d.h. damit sind also Anwendungen gemeint, die sich die Ortbarkeit mobiler Geräte über Funkzellen (siehe Kapitel 2.1.2.1) zu Nutze machen.
[9] Beispielsweise gibt es im Nah- und Fernverkehr der Deutschen Bahn ein Pilotprojekt namens „touch & travel" zum mobilen Fahrscheinkauf (vgl. Autor 2009b). Dort wird via NFC-Terminals festgestellt an welchem Bahnhof der Fahrgast mit seinem NFC-fähigen Smartphone zugestiegen und wo er ausgestiegen ist. Für die dazwischen liegende Strecke wird ihm dann der jeweilige Fahrpreis berechnet.
[10] „Digitale Güter sind Produkte oder Dienstleistungen ohne Bindung an ein physisches Trägermedium, die in Form von Binärdaten dargestellt, übertragen und verarbeitet werden können. Es sind immaterielle Güter zur Bedürfnisbefriedigung, die sich mit Hilfe von Informationssystemen entwickeln, vertreiben oder anwenden lassen" (siehe Tamm 2005, S. 64).
