Ausarbeitungen zum Seminar Handy-Betriebssysteme Wintersemester 2012/13 18. Februar 2013 Fakult¨at II { Informatik, Wirtschafts- und Rechtswissenschaften Department fur¨ Informatik Abt. Systemsoftware und verteilte Systeme www.svs.informatik.uni-oldenburg.de Inhaltsverzeichnis 1 Die historische Entwicklung der Telefonie von den Anf¨angen bis heute (Grunau)1 2 Prozessorarchitekturen moderner Handies (Wessels)7 3 HW-Sensoren und -aktoren moderner Handies (Auf dem Berge) 13 4 Android { Grundlagen und Programmierung (Wagner) 19 5 Handy-Betriebssystem iOS (S¨oker) 24 6 Smartphone Operating System Maemo (Reichel) 30 7 Maemo { Special Applications and Programming (Luhr)¨ 37 Die historische Entwicklung der Telefonie von den Anfangen¨ bis heute Hendrik Grunau Universitat¨ Oldenburg Deutschland [email protected] Zusammenfassung—In dieser Arbeit wird die Entwicklung der Telefonie von der ersten Technologie bis zur heutigen Mobilfunktechnologie beleuchtet. I. URSPRUNG DES TELEFONS A. Die Anfange¨ der Technologie Die erste Stimmubertragung¨ wurde 1861 durch den Phy- siklehrer Phillip Reis ermoglicht.¨ Hierzu verwendete er eine Abbildung 1. Telefonmodell nach Peirce [1] Schweinsblase, welche einen Hebel zu einem Kontakt bewe- gen konnte. Dadurch wurden akustische Schwingungen in einen Strom umgesetzt. Zur Ruckwandlung¨ war am anderen sechsten Oktober vorstellte. Mit diesem Modell begann die Ende des Drahtes eine Stricknadel befestigt, welche den Geschichte des Fernsprechens am 26.10.1877 in Deutsch- Boden einer Zigarrenkiste zum horbaren¨ Schwingen brachte. land. Mit diesem Fernhorer¨ waren gleichzeitig auch der erste Laut- Bells Konstruktion des Fernsprechers konnte aufgrund der sprecher und das erste Kontaktmikrofon entwickelt. Der ers- schwachen erzeugten Strome¨ Schall nur uber¨ relativ geringe te Ubertragene¨ Satz mit diesem Telefon lautete: Das Pferd ” Distanzen ubertragen.¨ Deswegen versuchte Werner von Sie- frisst keinen Gurkensalat.“, da man hier fehlende Worte nicht mens die eintreffenden Schwingungen zu verstarken.¨ Dies aus dem Rest des Satzes ableiten konnte. Jedoch war dieser gelang ihm durch zwei Veranderungen¨ des Ursprungsdesigns Apparat durch Erschutterungen¨ und Temperaturanderungen¨ von Bell. Zum einen verbaute auch er einen Hufeisenma- leicht zu storen,¨ wodurch er nur selten funktionierte und gneten statt des Stabmagneten. Zusatzlich¨ dazu wurde die nicht alltagstauglich war. schwingenden Eisenplatte durch eine trichterformigen¨ Mem- Graham Bell stellte 1874 eine Weiterentwicklung des bran ersetzt, an der eine leichte Drahtrolle zum schwebenden Fernhorers¨ vor, welcher nun aus einer Metallmembran be- Schwingen in einem starken Magnetfeld befestigt war. So stand, die direkt durch einen elektrischen Strom und magne- wurden in der Drahtrolle kraftige¨ Wechselstrome¨ induziert. tische Induktion beeinflusst wurde. Zwei Jahre spater,¨ 1876, Siemens stelle seine Entwicklung 1878 als Elektrodynami- ließ er sein verbessertes Telefon patentieren, welches nun auf sches Telefon vor. Lautsprecher und Mikrofon aus Induktionsspulen basierte, Fur¨ die nachsten¨ neun Jahre war das Mikrophon meist und schaffte damit den Durchbruch zur praktischen Relevanz fest, aber hohenverstellbar¨ in den Wandapparat mit Ein- der Erfindung. Bell verwendete fur¨ seine Erfindung einen sprechtrichter installiert. Lautsprecher waren an einer Schnur Stabmagneten, der die Schwingungen einer Metallmembran befestigt, damit sie an das Ohr gehalten werden konnten. uber¨ eine Spule in Wechselstrom umgewandelte. Dieses Da die Lautstarke¨ bei Geraten¨ der Anfangszeit noch gering Prinzip war auch umzukehren, sodass uber¨ die Spule durch war, waren einige Gerate¨ mit zwei Fernhorern¨ ausgestattet, Wechselstrom hervorgerufene Induktion die Metallmembran welche dann an beide Ohren gehalten wurden. Mit den zu Schwingunen anregte, und so Tone¨ erzeugte. Durch laufenden Verbesserungen der Gesprachsqualit¨ at¨ wurde der Verwendung eines Hufeisenmagneten statt eines Stabmagne- zweite Horer¨ weggelassen, oder fur¨ einen weiteren Zuhorer¨ ten konnten großere¨ Lautstarken¨ erzeugt werden. Noch im verwendet. 1887 wurde dann von der Firma Mix und Genest selben Jahr wurde hiermit das erste Ferngesprach¨ uber¨ eine ein neuartiger Fernhorer¨ mit integriertem Mikrofon, der zwei Meilen lange Telegrafenleitung von Cambridge nach Telefonhorer,¨ der Offentlichkeit¨ vorgestellt. Boston durchgefuhrt.¨ Der Weltweite Durchbruch des Bellschen Telefons gelang B. Die ersten Fernsprechnetze 1877, nachdem Benjamin Osgood Peirce, ein Freund und Die ersten Fernsprechnetze wurden in Deutschland ab Mitarbeiter Bells, das Gerat¨ zu einer handlichen Form (vgl. 1881 installiert. So begann das Projekt am zweiten Januar Abb. 1) verkleinerte und im Scientific American“ vom mit einer Versuchsanlage in Berlin, welche acht Teilnehmer ” 1 umfasste. Vier Monate spater¨ wurden bereits 48 vermittelt, Verbesserung des Dampfungsverlaufs¨ besaß. In den darauf darunter neun Borsensprechstellen.¨ Weitere vier Monate folgenden zwolf¨ Jahre wurden Leitungen zwischen den spater¨ erschien das erste Telefonbuch fur¨ Berlin. Es um- großeren¨ deutschen Stadten¨ gelegt, wodurch einige Ortsnetze fasste neben 94 Netzteilnehmern auch eine Anleitung des nun miteinander verbunden waren. Zusatzlich¨ existierte ab Fernsprechers. August 1900 die erste Fernverbindung zwischen Berlin Die Kosten eines einfachen Telefonanschlusses bis zu und Paris. Das erste Untersee-Fernsprechbabel wurde 1906 einer Lange¨ von zwei Kilometern betrugen 200 Reichsmark, im Bodensee verlegt. Dieses 12,6 Kilometer lange, mit was fur¨ damalige Verhaltnisse¨ sehr viel war. Fur¨ jeden Ki- einer Papierisolation und einem Bleimantel versehene Kabel lometer uber¨ dieser Strecke wurden weitere 50 Reichsmark war mit 22 Pupinspulen bestuckt,¨ welche sieben Aderpaare veranschlagt. Dadurch war das Telefon ein Statussymbol der ermoglichten.¨ Wohlhabenden. Nach einem ahnlichen¨ Verkaufsmodell wur- Bis zum Jahr 1912 wurden in Deutschland die Fern- den die Fernsprechgebuhren¨ berechnet. Fur¨ alle Gebuhren¨ verbindungen fast ausschließlich uber¨ Oberflachenleitungen¨ im Orts- und Ferndienst wurde ein Pauschaltarif verlangt. hergestellt. Diese Freileitungen wurden in Wintermonaten Fur¨ Gesprache¨ in der Nacht oder außerhalb der normalen durch Eis und Schnee oft beschadigt,¨ teilweise wurden die Dienstzeiten der Vermittlungsstellen wurden Zuschlage¨ auf Masten durch Sturme¨ umgeknickt. Deswegen wurde Mitte den Tarif erhoben. des Jahres 1912 der Auftrag fur¨ ein unterirdisches Fernkabel, das Rheinlandkabel, an die Firma Siemens & Halske“ C. Das erste Wahlverfahren ” ¨ vergeben, welche bereits das Unterseekabel verlegt hatte. Bisher war nur die Verbindung von genau zwei End- Im ersten Bauabschnitt 1913/1914 wurde begonnen auf der geraten¨ moglich.¨ Deswegen mussten in den Vermittlungs- Strecke von Berlin nach Hannover ein mit Pupinspulen ver- zentralen der ersten Netze die Verbindungen manuell durch sehenes, verdrilltes Kabel zu legen. Da die 1912 erfundenen Angestellte gesteckt werden. Fur¨ kurze Zeit waren nur Leitungsverstarker¨ noch nicht genugend¨ erprobt waren, war Manner¨ in Vermittlungszentralen tatig.¨ Diese wurden aber diese Fernleitung fur¨ eine verstarkungslose¨ Verbindung bis schnell durch Frauen ersetzt, da die hohere¨ Stimmfrequenz ins Rheinland konstruiert. Die Bauarbeiten wurden 1914 bei schlechterer Leitungsqualitat¨ besser verstandlich¨ war. durch den ersten Weltkrieg unterbrochen. Dennoch wurden Damit war das Fraulein¨ vom Amt“ geboren. ” im gleichen Jahr durch steigend Nachfrage und mangeln- Bis zur Automatisierung des Wahlverfahrens¨ wurden de Kabelressourcen Untersuchungen angestellt um mehrere in Vermittlungsstellen Fernsprechhandvermittlungseinrich- Kanale¨ im Tragerfrequenzverfahren¨ uber¨ eine Leitung zu tungen, besser bekannt als Klappenschranke,¨ verwendet. Fur¨ ubertragen.¨ Auch wurden erstmals Telegrafie und Telefonge- jeden Netzteilnehmer war hier eine Klinke und eine Fallklap- sprache¨ zeitgleich auf der selben Leitung ubertragen.¨ Dieses pe vorgesehen. Diese Klappe wurde durch einen Elektroma- Prinzip der Unterlagerung wurde in den folgenden Jahren gneten ausgelost.¨ Bei einem Gesprachswunsch¨ wurde an den zur wirtschaftlichen Nutzung der Kabel verstarkt¨ ausgebaut. Fernsprechapparaten der Zeit uber¨ einen Kurbelinduktor ein Die erste Ubertragung¨ im Tragerfrequenzverfahren¨ uber¨ Wechselstrom erzeugt, welcher den entsprechenden Elektro- 100 Kilometer Freileitung gelang nach Erfindung der Elek- magneten des Schrankes anregte, wodurch die zugehorige¨ tronenrohre¨ im Jahr 1918. Zwei Jahre spater¨ entstanden Klappe herunterfiel und so den Verbindungswunsch anzeig- die ersten Verstarker¨ amter.¨ Durch die wahrend¨ des Krie- te. Nun verband das Fraulein¨ vom Amt ihren Sprechapparat ges erfundene Gabelschaltung konnte auf Doppelleitun- mit der Klinkenbuchse des Teilnehmers, um zu erfahren mit gen die Sprache richtungsgetrennt verstarkt¨ werden. Vor- wem dieser Verbunden werden wollte. Das Ende des Ge- aussetzung war jedoch eine Verringerung der Bespulung sprachs¨ wurde durch erneutes Erregen des Elektromagneten der Kabel. Da die Pupinspulen in Spulenkasten¨ langs¨ der uber¨ den Kurbelinduktor durch den anrufenden Teilnehmer Kabelstraßen untergebracht waren, stellte dies allerdings angezeigt. Beendet wurde die Verbindung dann uber¨ die Ver- kein großes Problem dar. 1932 gelang es schließlich das mittlungskraft, welche die Klinkenstecker entfernte und die Tragerfrequenzverfahren¨ auf Fernkabeln einzusetzen. Hierzu Klappe manuell wieder in Ausgangsposition