Pictures of the Future Herbst 2005
Corporate Technology –Kommunikationstechnik
Das Kommunikationszeitalter
Zwischen dem Zeigertelegrafen, mit dem Werner von Siemens 1847 den Grundstein für die Weltfirma legte, und der Kommunikationstechnik von heute liegen Lichtjahre. Nun geht es ums Zusammenwachsen von Festnetz, Mobilfunk, Internet und Fernsehen – und wieder ist Siemens vorne mit dabei.
Meilensteine der Technik: vom Zeigertelegrafen über die erste digitale Telefonvermittlung (unten links) bis zum Gbit/s-Weltrekord für die Datenübertragung per Mobilfunk (daneben) – und die "Ambient Intelligence" von morgen (oben rechts)
Die Fahrt zu einem neuen Kunden wird künftig zum Kinderspiel: Den Personal Digital Assistant (PDA) ins Auto gesteckt, den Namen aufgerufen und los geht’s. Der PDA übermittelt automatisch die Adresse ans Navigationssystem, das den Fahrer zum Ziel lotst. "Erste Versuche in Fahrzeugen, die auf unseren Forschungen zu autonomen Verhaltensweisen von Geräten beruhen, laufen bereits", sagt Michael Berger von Siemens Corporate Technology (CT), Spezialist für Ambient Intelligence (Aml). Ziel der Aml-Forschung ist es, Sensoren, Funkmodule und Computertechnik drahtlos zu vernetzen und ihnen Kommunikationsfähigkeit und eine gewisse Intelligenz zu verleihen, damit sie sich je nach Situation auf die Bedürfnisse der Nutzer einstellen und deren Alltag komfortabler machen können. "Dies schließt alle Bereiche ein – von der Fabrik übers Büro und Auto bis zum Zuhause", meint Berger. "Wichtig ist, dass diese intelligenten Systeme nicht nur den Kontext der Nutzer erkennen, sondern auch autonom und vorausschauend handeln", blickt er einige Jahre in die Zukunft. Basis für solch eine Vision sind nicht nur drahtlose Funkverbindungen wie Bluetooth oder WLAN, sondern auch die Miniaturisierung leistungsfähiger Komponenten wie Sensoren und vor allem neue Software, die sich selbst konfiguriert und organisiert.
Die Bedürfnisse der Kunden hatte auch schon Werner von Siemens im Blick. Sein Zeigertelegraf von 1847 basierte auf einem Zeiger, den selbst Laien einstellen und damit Buchstaben senden konnten, ohne diese erst ins Morsealphabet übersetzen zu müssen. "Lächerlich einfach" nannte der Firmengründer seine Konstruktion in einem Brief an seinen Bruder Wilhelm. Nur die britische Patentschrift lässt erahnen, wie systematisch er die Eignung verschiedener Materialien für die elektrischen Kontakte im kleinen Labor bei Siemens & Halske in Berlin untersuchte. Dabei bevorzugte er Neuerungen, die wenig Kapital, aber viel Ideenreichtum voraussetzten. Dennoch: Die Kommunikationsforschung im ersten zentralen Siemens-Labor von 1905 bis in die Nachkriegsjahre war weit weniger auf kurzfristige Produkte orientiert. Der Grund: Die Geburtsstunde der Nachrichtentechnik war gerade erst angebrochen – grundlegende Lösungen mussten noch entwickelt werden.
Einer der Pioniere hieß Hans Ferdinand Mayer, der seit 1924 das "Siemens-Laboratorium Fernsprechen im Weitverkehr" und ab 1936 das Zentral-Laboratorium leitete. Dort entwickelte er unter anderem den "Echosperrer mit Elektronenrelais", um störende Echos bei Fernverbindungen zu beseitigen. Bahnbrechend war seine Erfindung der Trägerfrequenztechnik für Seekabel. Es gelang ihm, Land- und Seekabel mehrfach zu nutzen und so die Zahl der Gespräche zu verdoppeln. Kurz: In der SiemensForschung ging es damals vor allem darum, die Übermittlung von Sprache für viele mit hoher Qualität möglich zu machen. Als Mayer die Labor-Leitung 1962 seinem Nachfolger übergab, hatte er bereits daran gearbeitet, Bauelemente zu verkleinern und die Bedeutung der Informationstheorie für die Nachrichtentechnik herauszustellen. Bis in die frühen 70er Jahre dominierte nun die anwendungsorientierte Forschung. "Ergebnisse wurden den Forschern aus der Hand gerissen, weil die Umsetzung in Produkte relativ einfach war", erinnert sich Karl-Ulrich Stein, ehemaliger Leiter des Zentrallabors Öffentliche Netze.
Nobelpreis-Labor
Gustav Hertz (1887 – 1975),
Neffe des Entdeckers der elektromagnetischen Wellen Heinrich Hertz, hatte mit James Franck 1925 für die Arbeit über die Wechselwirkung beim Zusammenstoß von Elektronen und Gasmolekülen den Physik-Nobelpreis erhalten. Von 1935 bis 1945 leitete er das eigens für ihn geschaffene Forschungslaboratorium II von Siemens in Berlin. Wichtige Beiträge zur Grundlagenphysik wie die Erzeugung von Mikrowellen oder über die Elektroakustik gehen auf ihn zurück
Nachrichten-Pionier
Hans Ferdinand Mayer (1895 – 1980)
Er war Pionier der elektrischen Nachrichtentechnik und erforschte die störungsfreie Datenübertragung bei Weitverkehrsverbindungen und die Mehrfachausnutzung von Land- und Seekabeln. Ab 1935 arbeitete er an der Entwicklung der ersten Fernseh-Breitbandkabel mit. Mayer wurde während des Nationalsozialismus inhaftiert und interniert. Er ging 1946 in die USA, lehrte vier Jahre lang als Professor der Nachrichtentechnik und schrieb ein Standardwerk über die Puls-Code-Modulation. Von 1950 bis 1962 leitete Hans Ferdinand Mayer die nachrichtentechnische Forschungsabteilung bei Siemens. Unter seiner Ägide entstanden wesentliche Arbeiten zur Informationstheorie und über die Miniaturisierung von Bauelementen
Revolutionär für die Datenübertragung war die Ablösung der analogen Technik durch die Digitalisierung und Impulstechnik. So präsentierte Siemens 1984 das private Kommunikationssystem Hicom. Es erfüllte den Weltstandard ISDN (Integrated Services Digital Network) und integrierte als erstes System alle Kommunikationsformen in einem Netz, auf einer Leitung und unter einer Rufnummer.
Einer der großen Verkaufsschlager von Siemens war und ist heute noch das Elektronische Wählsystem Digital (EWSD), das ab 1980 das analoge Vermittlungsverfahren ablöste. "Die EWSD-Entwicklung war ein Kulminationspunkt der Digitalisierung sowie der Hard- und Softwarearchitektur und damit aller Entwicklungen, die in der Vermittlungstechnik das ausgehende 20. Jahrhundert prägten", bringt es Stein auf den Punkt. "EWSD war nicht nur jahrelang Nummer eins im Weltmarkt, sondern auch ein Schlüssel für den Erfolg bei der Mobilfunk-Infrastruktur."
Zudem brachte die Forschung regelmäßig Weltrekorde beim Bit-Transport hervor – sei es bei der optischen Übertragung über Glasfaser oder durch optimierte Modulations- und Kodier-Algorithmen bei der dritten Mobilfunkgeneration UMTS, die von Siemens entscheidend mit vorangetrieben wurde. 2001 demonstrierte Siemens einen Weltrekord bei der Datenübertragung: über 7 Tbit/s über eine 50 km lange Glasfaser – das entspricht 100 Millionen simultan geführter Telefongespräche. Und 2004 gelang im Siemens-Labor in München erstmals die Übertragung von einem 1 Gbit/s über eine Mobilfunkstrecke – das sind etwa 2500-mal mehr Daten, als man heute normalerweise per UMTS übermitteln kann.
Entscheidend bei vielen Entwicklungen der Kommunikationstechnik ist eine leistungsfähige Software. "Bis zu 80 % der Ausgaben bei der Forschung und Entwicklung größerer Netzwerke entfallen heute auf Software", sagt Hartmut Raffler. Vor 10 bis 15 Jahren sei das Verhältnis zwischen Hard- und Software noch genau umgekehrt gewesen, blickt der Leiter von Information & Communications bei Corporate Technology zurück.
Ein Beispiel für den rasanten Vormarsch der Software ist der Softswitch, eine auf Software basierende Netzwerkkomponente für die Next Generation Networks, die netzübergreifend Signale wie eine intelligente Weiche weiterleiten kann. Wichtig ist dabei das medienunabhängige Session Initiation Protocol (SIP). Damit wird es möglich, alle heutigen Kommunikationsnetze (Festnetz, Internet und Mobilfunk) zu überbrücken. Dies wiederum bedeutet für die Nutzer, dass sie in Zukunft unabhängig von Zeit, Ort, Netz und Apparat erreichbar sein werden. "Noch stärker als bisher ist unsere Forschung heute auf einfache Bedienbarkeit ausgerichtet", kommentiert Raffler diese Vision. Beispielsweise müssten sich die Nutzer in Zukunft nicht mehr um die vielen kryptischen Kürzel der Netze wie WLAN, Ethernet, DSL, UMTS, HSDPA und WIMAX kümmern. Die Anwendungen auf Notebook und Handy suchen sich automatisch die schnellste oder kostengünstigste Verbindung. Fällt eine weg, wechseln sie nahtlos in die nächste. Obwohl also die Systeme immer komplexer werden und immer mehr Software die Funktionalität gewährleistet, bleibt der Prozess so "lächerlich einfach" wie der Zeigertelegraf von 1847.
Nikola Wohllaib