Push-Technologien / Ausblick (von Karsten Thomas)


Der Unterschied zwischen "Push" und "Pull"

Push und Pull Bisher vorherrschend sind sog. Pull-Technologien (im folgenden kurz als "Push" bezeichnet), bei denen ein Endgerät von einem Server Daten anfordert, welcher diese daraufhin verschickt. Der Client "zieht" (pull) die Daten vom Server. Dieser Weg ist in der Grafik durch den roten Pfeil beschrieben.
Bei Push-Technologien dagegen (grüner Pfeil) wird der Server ohne eine Anforderung des Clients aktiv. Er sendet Daten ohne konkrete Anforderung an den Empfänger. Ein Beispiel hierfür sind die SMS-Kurznachrichten im GSM.


Anwendungsbereiche der Push-Technologie

Push-Technologie ist nicht nur für den mobilen Einsatz per WAP geeignet, sondern es ist auch eine Nutzung im Internet vorstellbar. E-Mails sind dort jedoch die einzige Anwendung, bei der ein Server ohne Anforderung Daten an einen Empfänger versendet, ansonsten ist "Push" im Internet kaum verbreitet.
Es gibt Ansätze, in Form von Plug-Ins für gängige Internet-Browser den Einsatz von Push zu ermöglichen, doch sind diese nicht sehr weit verbreitet. Die Ursachen hierfür liegen darin begründet, daß es keinen Standard gibt und sich die Zahl der Benutzer auf mehrere unterschiedliche Konkurrenzprodukte verteilt, die nicht untereinander kompatibel sind. So hat es keines dieser Produkte bisher geschafft, einen nennenswerten Marktanteil zu erreichen.
Meist sind als "Push" angepriesene Produkte in Wirklichkeit eher "smart pull"-Produkte, welche - wenn auch versteckt - doch zunächst eine Anfrage an einen Server starten, bevor dieser Daten an den Client sendet.
Es stellt sich darüber hinaus die Frage, ob der Einsatz von Push im Internet überhaupt sinnvoll ist. Im mobilen Bereich hat der Anwender das Endgerät in der Regel in seiner direkten Nähe und trägt es permanent bei sich. Im Internet dagegen erscheint es wenig sinnvoll, Nachrichten an einen Computer zu senden, wenn kein Anwender damit arbeitet und die Nachricht ins Leere laufen würde. Hierzu gibt es e-Mails, welche neben Text auch HTML-Inhalte und jegliche Art von Dateien (Bilder, ausführbare Programme) aufnehmen können, sie werden zugestellt, wenn der Anwender gerade Zeit dafür hat. Somit stellt e-Mail bereits eine umfassende Anwendung dar, welche weitere Technologien in dieser Richtung zunächst überflüssig macht.
Im mobilen Einsatz sind dagegen viele sinnvolle Einsatzgebiete denkbar, beispielsweise die just-in-time-Benachrichtigung über Börsenkurse und Wirtschaftsnachrichten oder aber den Eingang einer neuen eMail.
Push-Technologie wird ab WAP Version 1.2 verfügbar sein.


Vor- und Nachteile der Push-Technologie

Vorteile
Mit Hilfe von Push wird die Informationssuche erleichtert, die gezielte Übermittlung von relevanten Informationen wird ermöglicht. Es gibt viele Informationen, die gerade bei der mobilen Nutzung sinnvoll wären, aber sehr schwer aufzufinden sind. Dies ist bereits im stationären WWW der Fall, auf einem kleinen Handy-Display wird die Suche nach Informationen erst recht kompliziert und teuer. An dieser Stelle vereinfachen Push-Technologien die gezielte Suche enorm, da der Benutzer bequem - z.B. zuhause am großen Bildschirm per Internet - die gewünschten Inhalte aussuchen und die geplante Nutzung konfigurieren kann (User-Profil). Unterwegs erhält er anschließend die ausgewählten Informationen zugesandt - entweder ereignisgebunden (z.B.: neue e-Mail erhalten, Börsenkurs unterhalb einer bestimmten Marke) oder in festgelegten Zeitintervallen (z.B. Nachrichten alle sechs Stunden, Info-Abonnements).
Es ist weiterhin möglich, ortsabhängige Informationen zu übermitteln, beispielsweise in Verbindung mit Bluetooth aktuelle Sonderangebote auf dem Display beim Eintritt in einen Supermarkt, Stadtinformationen bei Einfahrt in eine zuvor noch nicht besuchte Stadt etc. Dies ist bereits heute in Form von SMS realisierbar, so z.B. verschicken Mobilfunk-Netzbetreiber beim erstmaligen Einbuchen in ein Fremdnetz oft eine Begrüßungs-SMS mit Angabe der Hotline-Telefonnummer.

Nachteile
Die Tatsache, daß der Benutzer das Endgerät i.d.R. jederzeit bei sich trägt, führt jedoch auch Probleme mit sich. Werbung oder andere unerwünschte Informationen belasten ohnehin jeden Menschen, doch unterwegs ist diesem Thema eine besondere Bedeutung beizumessen, da der Störeffekt wesentlich größer ist (Beispiel: Sonderangebote aus dem Supermarkt während einer Autofahrt, Vorstandssitzung etc.). Selbst wenn jeder Lesevorgang nur Sekunden dauert, summiert sich der Aufwand für die Aufmerksamkeit und Ablenkung durch unerwünschte Botschaften (SPAM) recht schnell.
Es ist nicht einfach zu beurteilen, welche Informationen einem Nutzer sinnvoll erscheinen, dies ist nur vom Benutzer selbst im Einzelfall festzulegen. Es ist zu überlegen, mit Hilfe einer "Positivliste", welche auf dem Server des Netzbetreibers hinterlegt ist, die Zahl der erlaubten Absender bereits im Vorfeld einzuschränken und so die Zahl der Werbenachrichten einzudämmen.
Ein weiterer negativer Faktor ist die Tatsache, daß durch Informationen, die evtl. unnötig versandt werden (weil der Nutzer nicht daran interessiert ist oder er sie z.Zt. nicht lesen kann), die Belastung der Netzwerke unnötig erhöht wird.


Mögliche Übertragungstechnik

Wie bereits oben erwähnt, ist einerseits das Internet, andererseits aber auch der Mobilfunkbereich als Einsatzgebiet für Push-Technologien brauchbar. Im Mobilfunkbereich ist eine Übermittlung der Daten sowohl per SMS als auch per WAP möglich.
SMS ist zwar derzeit schon verfügbar, bietet jedoch keine direkte Interaktionsmöglichkeit. WAP 1.2 dagegen bietet diese Möglichkeit, ist aber noch nicht erhältlich bzw. noch nicht in den aktuellen Endgeräten implementiert. Mit Hilfe einer Interaktionsmöglichkeit bekäme der Nutzer nicht nur die gewünschte Information, sondern könnte direkt darauf reagieren, beispielsweise die erhaltene e-Mail gleich anzeigen lassen (statt der bloßen Benachrichtigung) oder Aktien im obigen Beispiel gleich verkaufen, wenn ein bestimmter Börsenkurs erreicht ist.


WAP 1.2

Wie in der folgenden Abbildung gezeigt, stehen der Server (genauer: Push Initiator, PI) und das Endgerät (hier: Mobile Terminal) nicht unmittelbar in Verbindung, sondern sind indirekt durch ein Push Proxy Gateway (PPG) miteinander verbunden.

WAP 1.2

Der PI steht mit dem PPG, welches i.d.R. beim Mobilfunk-Netzbetreiber steht, über das Internet in Verbindung, als Protokoll wird das Push Access Protocol (PAP) verwendet. Dieses greift auf bewährte Übertragungsmechanismen wie HTTP, SMTP und ähnliches zurück, als Inhalt der Pakete werden XML-Nachrichten zur Kommunikation zwischen PI und PPG übertragen. Der PI benötigt hierfür eine Adresse des zu erreichenden Endgerätes (Clients), das PPG übernimmt die Routing-Funktion zu diesem Gerät.
Das PPG seinerseits ist mittels des Push Over-the-Air-Protocols (OTA), welches auf die Sessionsschicht (WSP) des Protokollstacks aufsetzt, über das Mobilfunknetz mit dem Endgerät verbunden. Hier sind drei Fälle zu unterscheiden: beim "connectionless push" erfolgt die Übertragung an einen von zwei (sicheren und unsicheren) Ports, die am Endgerät reserviert sind und auf den Eingang von Informationen warten. Beim "unconfirmed" bzw. "confirmed connection used push" erfolgt die Übertragung durch Übergabe an die WSP-Session des Protokollstacks.


Adressierung

Um einen bestimmten Client zu erreichen, benötigt der Server (PI) eine Adresse, unter der er das Endgerät ansprechen kann. Es gibt drei Modelle einer Geräteadresse (Device Adress, hardwaregebunden): IPv4, IPv6 und MSISDN.
IPv4 ist die heute übliche 32-bit-Internet-Adressierung in Form von IP-Adressen, z.B. 192.168.112.15, IPv6 verfügt mit 128 bit über einen erweiterten Adreßraum (zur Unterstützung einer weit größeren Zahl von Clients) und erfordert Adressen der Form "A7BB:CF65:6344:2316:A7BB:CF65:6344:2316". Mit MSISDN ist die der Mobilfunkkarte zugeordnete Telefonnummer im internationalen Format einschl. Ländercode gemeint, z.B. +49-179-2127344.
Diese Adressen weisen alle den Nachteil auf, daß sie geräte- bzw. kartenbezogen und nicht nutzerbezogen adressiert werden, was im Falle eines Geräteverkaufs unerwünschte Wirkungen haben könnte. Außerdem sind so Anonymität und Datenschutz gefährdet.
Eine Lösung stellen "User Defined Identifyers" dar, welche in neutraler Form (wie eine e-Mail-Adresse "thomas%40hemmerden.de" oder einfach einer Zahl oder Zeichenkette "471108152001" beim Absender registriert werden können. Datenpakete erreichen den Empfänger nur, weil das PPG diese Adresse in eine (nur beim PPG hinterlegte !) Hardware-Geräteadresse übersetzen kann. Wird dieser Eintrag im Gateway gelöscht, so ist der Nutzer vor weiteren (unerwünschten) Nachrichten sicher und für den PI-Server unerreichbar.
Ein zusätzlicher Vorteil der anonymen User Defined Identifyers ist die Möglichkeit, in Form von Multicast-Nachrichten ganze Empfängergruppen mit nur einer einzigen Nachricht zu erreichen (z.B.: m-com@egroups.de sendet Nachricht an alle Semiarteilnehmer).
Die Aufgaben des Push Proxy Gateways werden also deutlich:


Aufbau und Funktionen einer Push-Nachricht

Eine Push-Nachricht unterschiedet sich im Aufbau prinzipiell nicht von einer e-Mail, sie verfügt über einen Kopf (Header) und einen Nachrichten-Teil (Body), in welchem die eigentliche Information übertragen wird. Aufgrund der selbst für Anwendungsentwickler / WML-Programmierer geringen Relevanz kann hier nicht im Detail auf alle Funktionen eingegangen werden, die wichtigsten sind jedoch im folgenden kurz vorgestellt.

Content-Type: multipart/related;
   boundary=meine_erste_multipart_message;TYPE="application/xml"
--meine_erste_multipart_message
Content-Type: application/xml
<?xml version="1.0">
<!DOCTYPE pap PUBLIC "-//WAPFORUM//DTD PAP 1.0//EN"
http://www.wapforum.org/DTD/pap_1.0.dtd>
<pap>
  <push-message push-id="v04210109b50b0aebf02c@pi.wrox.com"
   ppg-notify-requested-to="http://pi.wrox.com/cgi-bin/res-notify.cgi">
     <address address-value="WAPPUSH=164.164.56.2/TYPE=IPv4@ppg.wrox.com" />
     <address address-value="WAPPUSH=+919845000007/TYPE=PLMN@ppg.wrox.com" />
  </push-message>
</pap>
--meine_erste_multipart_message
Content-Type: text/plain
DAS IST DER TEXT UNSERER PUSH-NACHRICHT !
--meine_erste_multipart_message

In den Header-Zeilen befindet sich die oben beschriebene Adresse des Empfängers, an welchen die Nachricht adressiert ist. Es gibt verschiedene Steuerungsfunktionen, welche die korrekte Übermittlung der Nachricht sicherstellen.
So erfolgt beispielsweise eine Ergebnismeldung des PP-Gateways an den PI, diese kann die folgenden Inhalte besitzen:


Darüber hinaus ist zwischenzeitlich eine Statusabfrage möglich, in welchem Stadium sich eine bestimmte Nachricht befindet. Hierzu wird die Push-ID an das Gateway übermittelt, welches dann eine Statusmeldung an den PI zurücksendet.
Der Push Initiator muß die vom Endgerät unterstützten Funktionen und die Geräteausstattung kennen. Mit einer CCQ-Anfrage ("client configuration query") erhält der PI eine Rückmeldung über die Hardware-Ausstattung, z.B. die unterstützte WAP-Version, die installierte Speichergröße etc.


Service Loading und Service Indication

Aufgrund der z.Zt. noch geringen Übertragungskapazitäten ist es mitunter nicht erwünscht bzw. nicht erforderlich, eine ganze WML-Seite an das Endgerät zu übertragen. Daher gibt es zwei Möglichkeiten, den Nutzer auf eine Seite aufmerksam zu machen, um die Daten bei Bedarf übertragen zu können.

Service Loading
Bei Eintreffen einer mit "Service Loading" (SL) gekennzeichneten Nachricht lädt das Endgerät automatisch die unter der in der Push-Nachricht übermittelten Adresse befindliche WML-Seite. Dies kann sogar vom Benutzer unbemerkt geschehen.
Es ist möglich, eine Priorität anzugeben: "execute high" bedeutet, daß der Benutzer unmittelbar bei seiner Arbeit unterbrochen wird, auch wenn er gerade eine ganz andere Funktion seines Gerätes nutzt, und sofort auf die angegebene WML-Seite geleitet wird. "execute low" bedeutet, daß der Nutzer nicht bei seiner Arbeit unterbrochen werden soll. Das Attribut "cache" erreicht, daß der Inhalt zwar geladen, aber nicht sofort ausgeführt bzw. angezeigt wird, sondern statt dessen im Cache-Speicher gehalten wird, um ggf. später aufgerufen zu werden. Verfügt das Gerät nicht über einen Cache, so wird die Nachricht ohne eine weitere Meldung gelöscht.

<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?>
<!DOCTYPE sl PUBLIC "-//WAPFORUM//DTD SL 1.0//EN" "http://www.wapforum.org/DTD/sl.dtd">
<sl
  href="http://www.wi.rwth-aachen.de/wap/"
  action="execute-high">
</sl>
SL-Meldungen werden zur Übermittlung von Nachrichten von hoher Priorität eingesetzt, eine Anwendung wäre z.B. die Mitteilung eines Netzbetreibers, daß das Guthaben auf der verwendeten Telefonkarte aufgebraucht ist.


Service Indication
Im Prinzip ähnlich zur SL-Nachricht wird in einer Service-Indication-Nachricht (SI) ebenfalls die Adresse einer WML-Seite übermittelt, im Unterschied zu SL wird diese jedoch nicht sofort geladen. Statt dessen erhält der Anwender eine Mitteilung auf dem Display eingeblendet, daß eine solche Nachricht eingetroffen ist. Er kann nun auswählen, ob er die Nachricht zurückstellen bzw. verwerfen oder aber die angebotene Seite aufrufen möchte.

<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?>
<!DOCTYPE si PUBLIC "-//WAPFORUM//DTD SI 1.0//EN" "http://www.wapforum.org/DTD/si.dtd">
<si>
  <indication href="http://www.hemmerden.de/wap" action="signal-high"
        si-id="081547112001"
        created="2001-01-12T02:09:52Z">
        si-expires="2001-01-13T02:09:52Z">
        Unbedingt anklicken !!
 </indication>
</si>
SI-Mitteilungen eignen sich zur Übermittlung von Nachrichten von weniger hoher Priorität, durch die der Benutzer nicht oder nur unwesentlich in seiner laufenden Arbeit beeinträchtigt werden soll.

Es ist möglich, auf Seiten des Gateways die zugelassenen PI-Adressen zu filtern und nur bestimmte Server oder bestimmte URL-Adressen zur Übermittlung zuzulassen, was vor allem im Hinblick auf Werbemitteilungen (interruption marketing !) sinnvoll erscheint.


Der Einsatz von Push im WAP-Portal des WI-Lehrstuhls

Für den Einsatz von Push-Technologien im WAP-Portal des Lehrstuhls für Wirtschaftsinformatik ergeben sich zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten.
Anstelle einer einfachen Klausurnotenabfrage durch den Studenten (Pull) wäre es wünschenswert, bei Vorliegen der Ergebnisse automatisch eine SI-Nachricht auf das mobile Endgerät des Studenten zu versenden. Dies ist vor allem im Hinblick auf die derzeit noch hohen Kosten bei der Nutzung von WAP sinnvoll, welche schnell stark ansteigen, wenn mehrfach nach einer noch gar nicht vorliegenden Information gesucht werden muß.
Ebenso ist der Einsatz zur automatischen Benachrichtigung bei Terminänderungen denkbar. Dies ist selbstverständlich nicht an WAP gebunden, sondern auch derzeit schon mit Hilfe von SMS möglich.
Es sind zahlreiche weitere Anwendungsmöglichkeiten realisierbar. Prinzipiell erscheint alles sinnvoll, wo der Student nicht regelmäßig aktiv auf den Seiten des Lehrstuhls nachsehen muß. Eine Möglichkeit wäre es, eine fakultative Registrierung zu bestimmten Veranstaltungen zu realisieren, so daß der Benutzer alle mit der Veranstaltung zusammenhängenden Informationen wie z.B. (auch sehr kurzfristige) Terminänderungen, Hinweise auf begleitende Ringvorlesungen, Klausurtermine und Klausurergebnisse automatisch übermittelt bekommt.


WAP-Forum

Die Normierung des Wireless Application Protocol übernimmt das WAP-Forum (http://www.wapforum.org/), ein Zusammenschluß von derzeit ca. 600 Firmen und Entwicklern.
Zunächst wurde eine frühe Version, WAP 1.0, entwickelt, welche beim WoldWideWeb-Consortium (W3C) wenig Anklang fand. Es fand eine vollständige Überarbeitung statt, Ergebnis war eine - zur Version 1.0 in keiner Weise kompatible - Version 1.1. Die Version WAP 1.0 hat keine Verbreitung gefunden, Siemens hat sie zwar im Mobiltelefon S25 implementiert, es gibt jedoch (zumindest in Deutschland) keinen Netzbetreiber, der diese Version unterstützt.
Aktuell ist derzeit noch die Version 1.1, doch WAP 1.2 ist in Vorbereitung. Es wird sicherlich einige Zeit dauern, bis diese Version auch in den Endgeräten flächendeckend verfügbar ist. Ein wichtiger Vorteil von WAP 1.2 ist die Unterstützung der beschriebenen Push-Technologien sowie die Implementierung von WTAI, einer Telefonieunterstützung in WAP-basierten Anwendungen.
Mit WAP 2.0 wird XHTML ermöglicht und damit wesentliche neue Möglichkeiten eröffnet werden, welche mit heutigen Endgeräten noch nicht nutzbar und vielleicht zum Teil auch noch nicht vorstellbar sind.


Ausblick / Zukunft von WAP und Push-Technologien

Mit dem Fortschritt der Entwicklung werden einerseits softwareseitig neue Möglichkeiten unterstützt werden, aber auch Neuerungen der verfügbaren Technik und Hardware werden neue interaktive Anwendungen ermöglichen.
So wird mit GPRS und UTMS bzw. anderen Technologien der "3. Generation" des Mobilfunks eine wesentlich schnellere Datenübertragung möglich sein, wodurch neue Anwendungsbereiche realisierbar werden.
Die Endgeräte werden weiter entwickelt, modernere Clients werden über größere Farbdisplays, mehr Speicher und mehr Rechenleistung verfügen. Dadurch können komfortablere Benutzeroberflächen eingesetzt werden sowie Animationen, Pop-Up-Menüs, Farbe und andere Multimediafunktionen zum Einsatz kommen.
Auch im Hinblick auf neue Übertragungstechnologien auch auf lokaler räumlicher Ebene, beispielsweise Bluetooth, sind der Phantasie keine Grenzen gesetzt. WAP könnte ein universelles Protokoll werden, mit dem - unabhängig vom Übertragungsmedium - nicht nur Internet und Mobiltelefone, sondern auch sämtliche anderen Haushaltsgeräte bedient werden können.
Allerdings wird es noch einige Zeit dauern, bis WAP flächendeckend durch Endgeräte unterstützt wird, die Übertragungsgeschwindigkeit akzeptabel und die Gebühren im erforderlichen Maße gesunken sind. Bis dahin ist der Einsatz von SMS als Push-Medium sinnvoll. SMS sind (zur Zeit) sehr viel billiger, zudem wird der SMS-Empfang heutzutage von nahezu jedem Endgerät unterstützt.

Aus einer Studie von Jupiter (http://www.jup.com/):
"Companies Should Think Mobile, Not WAP" !


Links

http://www.wapforum.org/
http://www.jup.com/
http://www.anywhereyougo.com/
http://www.forum.nokia.com/developers/wap/
http://www.wi.rwth-aachen.de/mcommerce/

"Professional WAP (Programmer to Programmer)", Charles Arehart et al., Wrox Press Inc.

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