SMARTHOMES - digitalstrom.org · Dieses Konzept wurde für die Umsetzung der Applikation verwendet. Das Ergebnis ist eine funktionstüchtige Applikation für die Samsung Galaxy Reihe

Fachhochschule Nordwestschweiz

Olten, Schweiz

Auftraggeber Miguel Rodriguez, digitalSTROM

Betreuender Dozent Prof. Dr. Holger Wache

Autor Michael Niggeler

Olten, 08.08.2014

SMARTWATCHES FÜR

SMARTHOMES Bachelor Thesis

Bachelor Thesis SmartWatches für SmartHomes

Auftraggeber digitalSTROM AG Herr Miguel Rodriguez Brandstrasse 33

8952 Schlieren

+41 44 445 99 09

[email protected]

www.digitalstrom.com

Betreuender Dozent

Prof. Dr. Holger Wache University of Applied Sciences

Northwestern Switzerland (FHNW)

School of Business

Riggenbachstrasse 16

4600 Olten

+41 62 957 24 59

[email protected]

www.fhnw.ch

Autor

Michael Niggeler Klasse WIVZ

+41 76 420 62 28

[email protected]


Eidesstattliche Erklärung

Ich versichere, dass ich die vorliegende Arbeit selbstständig und ohne Benutzung anderer als

der im Literaturverzeichnis angegebenen Quellen und Hilfsmittel angefertigt habe. Die wörtlich

oder inhaltlich den im Literaturverzeichnis aufgeführten Quellen und Hilfsmitteln entnommenen

Stellen sind in der Arbeit als Zitat bzw. Paraphrase kenntlich gemacht. Diese Bachelor Thesis

ist noch nicht veröffentlicht worden. Sie ist somit weder anderen Interessenten zugänglich

gemacht noch einer anderen Prüfungsbehörde vorgelegt worden.

Ort, Datum

_______________________________

Niggeler Michael

_______________________________


Management Summary

Immer mehr Unternehmen bieten Lösungen zur Steuerung beziehungsweise Automatisierung

des eigenen Heimes an. Sei es für einzelne Monitoring Anwendungen oder zur Steuerung des

ganzen Heimes. Diese Systeme sind immer mehr verbreitet und werden schon für diverse

Anwendungen eingesetzt.

Die digitalSTROM AG bietet mit ihrem Smart Home System eine umfassende Lösung an.

Diese erlaubt es von der Heizung bis über die Jalousien alles per Computer, Smartphone oder

Tablet zu steuern. Die digitalSTROM AG ist ein innovatives Unternehmen das versucht auch

die neusten Technologien mit ihrem System zu unterstützen und die Bedienungselemente und

Funktionen des Systems laufend zu erweitern. Mit Hilfe dieser Bachelor Thesis soll

herausgefunden werden wie eine SmartWatch zur Steuerung eingesetzt werden kann.

Um eine SmartWatch für die Bedienung einzusetzen werden diverse Bereiche analysiert. So

soll dem Benutzenden eine einfache Nutzung und übersichtliche Darstellung auf einem kleinen

Display ermöglicht werden. Durch die Analyse von neuer Technologie wie iBeacon wird eine

Möglichkeit zur Raumerkennung erarbeitet. Die Applikation soll neuste Technologien nutzen

die eine stromsparende Nutzung ermöglichen. Dazu werden verschiedene SmartWatch Typen

geprüft. Auf Grundlage der Analyse und der Konzeption wird eine Applikation zur Nutzung der

SmartWatch als Bedienungselement entwickelt.

Die Ergebnisse der Analyse zeigen auf, dass die Usability unter zu vielen Informationen, auf

einem kleinen Bildschirm, abnimmt. Das Design wurde deshalb so einfach und schlicht wie

möglich gehalten. Um dennoch mehrere Funktionen anbieten zu können, wurde eine

Raumerkennung mithilfe der iBeacon Technologie ermöglicht, die es erlaubt die Funktionen

zu erweitern. Für die Kommunikation und Definierung der Funktionen wird ein Smartphone

verwendet, da die SmartWatch dies nicht unterstützt. Die Untersuchung des

Benutzerverhaltens zeigt ein Potential für die Nutzung dieser neuen Applikation auf, da

Benutzende Zuhause meist ihr Smartphone, auch parallel mit anderen Aktivitäten nutzen. Um

eine stromsparende Nutzung zu ermöglichen wurde zur Kommunikation die Bluetooth LE

Technologie verwendet. Es wurde ein Konzept zur Umsetzung der Applikation auf Basis der

Ergebnisse der Analyse erstellt. Dieses Konzept wurde für die Umsetzung der Applikation

verwendet. Das Ergebnis ist eine funktionstüchtige Applikation für die Samsung Galaxy Reihe

und die Galaxy Gear 2. Diese Applikation ermöglicht die Verwendung der SmartWatch als

neues Bedienungselement des digitalSTROM Systems.


INHALT

1. Einleitung 1

1.1 Auftraggeber 1

1.2 Ausgangslage 1

1.3 Problemstellung 2

1.4 Ziele 3

1.5 Methodik 4

2. Grundlagen 5

2.1 Vorhandene Applikationen 5

2.2 digitalSTROM System 7

2.3 iBeacon Technologie 9

3. Analyse 11

3.1 Smartphone Benutzerverhalten 11

3.1.1 Örtlicher Gebrauch von Smartphones 11

3.1.2 Funktionale Nutzung Smartphones 13

3.1.3 Nutzung von SmartWatches 15

3.1.4 Potential 16

3.2 Usability Standards 16

3.3 SmartWatches 18

3.4 Requirements 20

3.4.1 Kontextanalyse 21

3.4.2 Funktionale/ Nicht-Funktionale Anforderungen 22

3.4.3 Funktionale Anforderungen 22

3.4.4 Nicht-Funktionale Anforderungen 23

3.5 Raumerkennung 24

3.6 Bluetooth Low Energy (LE) 27

3.7 digitalSTROM-Server 29


4. Konzeption 32

4.1 Technologieauswahl 32

4.1.1 Bluetooth LE 32

4.1.2 Tizen 33

4.1.3 Android 33

4.2 Funktionen / Use Cases 34

4.2.1 Funktionen 34

4.2.2 Use Cases und Use Case Szenarien 36

4.3 Applikation auf der Galaxy Gear 2 41

4.3.1 Entwicklungsumgebung 41

4.3.2 Mockups 42

4.3.3 Layoutplanung 42

4.3.4 Funktionen 44

4.3.5 Umsetzung Kommunikation 45

4.4 Applikation auf dem Android Smartphone 46

4.4.1 Entwicklungsumgebung 46

4.4.2 Mockups 47

4.4.3 Layoutplanung 48

4.4.4 Funktionen 50

4.4.5 Datenbank 51

4.4.6 Umsetzung Kommunikation 52

5. Entwickelte Applikation 54

5.1 Installation 54

5.2 Applikation auf der Galaxy Gear 2 55

5.2.1 Funktionen und Bedienung 55

5.3 Applikation auf dem Android Smartphone 57

5.3.1 Funktionen und Bedienung 57

6. Schlusswort 62

7. Danksagung 63


8. Literaturverzeichnis 64

9. Abbildungs- und Tabellenverzeichnis 67

10. Anhang 69

10.1 Quellcode der Applikationen auf CD 69

Michael Niggeler Seite 1 / 69

1. Einleitung

1.1 Auftraggeber

Der Auftraggeber dieser Bachelor Thesis, die digitalSTROM AG, ist ein deutsch-

schweizerisches Unternehmen mit Hauptsitz in Schlieren Zürich. Die digitalSTROM AG bietet

ihren Kunden mit digitalSTROM ein SmartHome System an, das eine breite Auswahl an

Lösungen für eine vernetzte Steuerung und der Automatisierung von Licht für verschiedenste

elektrische Geräte bereitstellt. (“digitalSTROM ist 2001 aus der Idee heraus entstanden,

elektrische Geräte auf günstige und ergonomische Art und Weise eine eigene Intelligenz zu

geben und sie miteinander zu vernetzen.“)(vgl. digitalSTROM Website, 2014) Das System

wurde 2011 auf den Markt gebracht und wird heute in Deutschland, Österreich und der

Schweiz vertrieben. Für das digitalSTROM System stehen diverse Anwendungen zur

Verfügung die es, zum Beispiel, ermöglichen die Energieeffizienz zu steigern oder je nach

Uhrzeit verschiedene Lichtszenarien zu programmieren. Diese Anwendungen lassen sich via

Schalter oder virtuell über den Computer und das Smartphone programmieren und steuern.

1.2 Ausgangslage

digitalSTROM bietet verschiedene Bedienungsmöglichkeiten an um das Smart Home nicht nur

über einen Computer zu steuern. Zusätzlich zu der Bedienung über den Computer bietet

digitalSTROM auch eine Bedienung des Smart Homes über Applikationen für Smartphones

oder Tablets an. Die Applikationen die digitalSTROM für Mobilgeräte anbietet unterstützen

zurzeit die Betriebssysteme iOS und Android. Die Mobilgeräte lassen sich mit dem

digitalSTROM-Server verbinden und erlauben die Nutzung von diversen Funktionen. In den

Applikationen lassen sich sowohl eigene definierte Handlungen nutzen sowie die

vorprogrammierten Stimmungen, Bereiche oder globale Aktivitäten aufrufen. Mit den

Applikationen ist es zurzeit möglich eine Verbindung über das lokale Netzwerk mit dem

digitalSTROM System aufzubauen oder sich mit einem digitalSTROM Benutzerkonto über das

Internet mit dem digitalSTROM System zu verbinden.



1.3 Problemstellung

Die Applikationen die digitalSTROM für die Bedienung des Smart Homes anbietet

beschränken sich momentan auf Mobilgeräte und Computer. Die digitalSTROM AG würde

gerne die Möglichkeiten zur Bedienung des Smart Home erweitern. Im Rahmen dieser

Bachelor Thesis soll untersucht werden, wie eine SmartWatch zur Steuerung von Smart

Homes eingesetzt werden kann. Die Möglichkeit zur Steuerung soll an einer ausgewählten

SmartWatch überprüft werden. Auf Basis dieser ausgewählten SmartWatch soll eine

Applikation für die SmartWatch und falls nötig für das Smartphone umgesetzt werden. Für die

Umsetzung bezüglich Technologie und Programmiersprache sind keine speziellen Vorgaben

definiert.

Mit einer Applikation auf der SmartWatch soll es möglich sein, Funktionen zur Steuerung des

Smart Homes abzurufen. Die Funktionen die die SmartWatch anbietet hängen von den

Möglichkeiten ab wie die Applikation umgesetzt werden kann.

Durch eine Raumerkennung, zum Beispiel mithilfe von Beacons, sollen nur die wichtigsten

Steuerungsfunktionen auf der SmartWatch angezeigt werden. Mithilfe der Beacons sollen so

die Funktionen die auf der SmartWatch ausgeführt werden können, erweitert werden. Dabei

soll auf Einfachheit der Bedienung geachtet werden. Da die Displays im Vergleich zu einem

Computer oder Smartphone wesentlich kleiner sind soll der Benutzende nicht mit der

Bedienung überfordert werden. Die Programmiersprache in der die Applikation umgesetzt wird

sowie die Technologien die verwendet werden, sollen aufgrund der Umsetzbarkeit und der

Unterstützung der SmartWatch festgelegt werden.



1.4 Ziele

Als Ziel soll eine Applikation auf einer SmartWatch konzipiert und realisiert werden die mit dem

digitalSTROM System genutzt werden kann.

Durch Untersuchung einer ausgewählten SmartWatch soll die Umsetzbarkeit der Applikation

und die technischen Möglichkeiten zur Raumerkennung mit Beacons und mit dem

Smartphone, das mit einer SmartWatch verbunden ist, geprüft werden.

Es wird eine Applikation auf der SmartWatch umgesetzt die eine einfache Nutzung einiger

Funktionen des digitalSTROM Systems ermöglicht. Die Kommunikation wird sofern möglich

mit energiesparenden Technologien umgesetzt. Die Applikation sollte in der Lage sein sich

lokal mit dem digitalSTROM Server zu verbinden.

Folgende Punkte sind Teile der Zielsetzung:

x Untersuchung des Nutzungsverhalten von Smartphone Benutzenden

x Untersuchung von Usability Standards

x Analyse der Umsetzbarkeit von vorausgewählten SmartWatches

x Analyse der Raumerkennung mit iBeacon Technologie

x Analyse von Bluetooth LE und der Kommunikation von SmartWatch

x Festlegen der Ausgangsplattform (Betriebssystem) und Konzeption der Applikation

x Umsetzung der Applikation für eine ausgewählte SmartWatch



1.5 Methodik

Die Analyse von Literatur zu Technologien, die zur Umsetzung nötig sind und mit der Analyse

des digitalSTROM Systems und Dokumentationen dazu soll eine Grundlage zur Umsetzung

der Applikationen geschaffen werden. Durch die wissenschaftliche Untersuchung des

Nutzungsverhaltens von Smartphone Benutzenden wird das Potential zur Nutzung einer

SmartWatch als Bedienungselemente des digitalSTROM Systems, aufgezeigt.

Die Funktionen welche die Applikation zur Verfügung stellen wird sollen durch Untersuchung

des Nutzungsbereichs bzw. Nutzungsverhalten von Smartphone Benutzenden auf die

Bedürfnisse von Nutzern abgestimmt sein. Anhand von wissenschaftlicher Literatur zur

Usability im mobilen Bereich soll auch untersucht werden wie dem Benutzenden eine einfache

und leicht verständliche Bedienung und Darstellung ermöglicht werden kann.

Die Konzeption und Entwicklung der Applikation baut auf Anforderungen und Funktionen auf,

die mit dem Arbeitgeber zu Anfangs definiert werden. Zudem werden die Ergebnisse der

Analyse in die Konzeption aufgenommen. Das Ziel ist die rasche Fertigstellung eines

Prototyps, um auf dieser Basis weitere Funktionen festlegen zu können. Die Applikation wird

funktionsgetrieben und agil entwickelt da nur wenig Zeit zur Umsetzung der Applikation

vorhanden ist. Dies ermöglicht dem Arbeitgeber auch während der Entwicklung noch

Erweiterungen oder Änderungen vorzuschlagen.

Fertiggestellte Funktionen werden geprüft und getestet. Technologien werden untersucht um

die energiesparende Nutzung von Bluetooth LE zur Kommunikation mit der SmartWatch und

den Beacons einzusetzen. Zur Umsetzung der Applikation auf der SmartWatch und dem

Smartphone wird in aktueller Fachliteratur nach Methoden, zur Umsetzung von einzelnen

Komponenten, der Applikation auf der SmartWatch und dem Smartphone, recherchiert.



2. Grundlagen

Die Grundlagen behandeln die angebotenen Applikationen von digitalSTROM sowie die

Systemkomponenten von digitalSTROM. Zusätzlich wird die iBeacon Technologie eingeführt

und erklärt. Die Grundlagen sollen einen Überblick schaffen um das digitalSTROM System

und die iBeacon Technologie in den weiteren Kapiteln gut zu verstehen.

2.1 Vorhandene Applikationen

Für Smartphones, als Bedienungselement für das Smart Home, sind Applikationen für die

Betriebssysteme Android und iOS vorhanden. Da digitalSTROM ein offener Standard ist, gibt

es zusätzlich auch Applikationen die von Drittanbietern angeboten werden. Als Grundlage

werden diese Applikationen untersucht um einen Überblick über die angebotenen Funktionen

und Applikationen zu bekommen.

Auf der iOS Plattform bietet die digitalSTROM AG zurzeit folgende Applikationen an:

Interface und Haupt-

bedienungselement zur

Steuerung des Smart Home




(neuere Version)

.


über Erkennung von

Sprachbefehlen

Quelle: Apple, 2014

Diese Applikationen können ab iOS 6.0 auf einem iPhone oder (mit Ausnahme der

digitalSTROM Applikation) auch auf dem iPad genutzt werden. (vgl. Apple, 2014)

Abbildung 1 - digitalSTROM Abbildung 2 - digitalSTROM Dashboard

Abbildung 3 - dS Listener


Die digitalSTROM AG bietet ebenfalls die gleichen Applikationen für die Android Plattform an.

Die Applikationen umfassen hier:





über Erkennung von

Sprachbefehlen




(neuere Version)

Quelle: Google, 2014

Zusätzlich sind Applikationen von Drittanbieter vorhanden die mit dem digitalSTROM System

genutzt werden können.

Darstellung Energie-

verbrauchsdaten.

Unterstützung des

digitalSTROM Systems


mit NFC-Tag Erkennung


Das digitalSTROM System kann schon sehr gut mit den vorhandenen Applikationen über das

Smartphone als Bedienungselement genutzt werden. Es stehen diverse verschiedene

Applikationen für die Plattformen iOS und Android zur Verfügung.

Abbildung 4 - dS Home Control Abbildung 5 - dS Listener

Abbildung 6 - dS Dashboard

Abbildung 8 - bidgely Abbildung 7 - dS NFC

Bachelor Thesis Smart Watches für SmartHomes


2.2 digitalSTROM System

Das digitalSTROM System besteht grundsätzlich aus mehreren Komponenten. Das System

nutzt das bereits vorhandene Stromnetz um eine Kommunikation zwischen diesen

Komponenten zu ermöglichen. In der Tabelle unten aufgeführt sind die wichtigsten Elemente

für diese Arbeit.

Abbildung 9 - digitalSTROM-Glossar

Quelle: digitalSTROM AG, 2014

Um das System betreiben zu können sind mindestens die Komponenten digitalSTROM Filter,

digitalSTROM-Meter, mindestens eine digitalSTROM-Klemme sowie ein Taster mit Klemme

notwendig. Der digitalSTROM-Server ist optional, wird aber auch erklärt da er für die

Umsetzung der Applikation wichtig ist.

Der digitalSTROM Filter konditioniert das Netz für die Kommunikation. Pro Stromkreis wird

nun ein digitalSTROM-Meter eingesetzt der die Kommunikation mit den digitalSTROM

Klemmen ermöglicht. Diese Klemmen werden vor das zu steuernde Gerät eingebaut und

ermöglichen das Schalten und Dimmen mit einem integrierten Chip. Durch drücken des

Tasters können nun, zum Beispiel Lichtquellen, geschaltet werden. Es ist auch möglich durch

mehrmaliges drücken des Tasters eine Lichtstimmung zu schalten welche, zum Beispiel,

gleich mehrere Lichtquellen einschaltet. (vgl. digitalSTROM AG, 2014)



Farbkonzept

Das digitalSTROM System kennt verschiedene Farben für einzelne Anwendungsbereiche.

Den Anwendungsbereichen sind Farben zugeteilt um die Arbeit damit zu vereinfachen und

den Überblick zu gewinnen. Das Farbkonzept zieht sich durch alle Anwendungen durch. Das

heisst, zum Beispiel, auch, dass die Gehäusefarben der digitalSTROM-Komponenten die

jeweilige Farbe des Anwendungsbereiches aufweisen. Die nachfolgende Tabelle gibt

Aufschluss über die einzelnen Farben.

Abbildung 10 - Farbkonzept digitalSTROM

Quelle: digitalSTROM AG, 2014

Funktionsweise

Wird das System in Betrieb genommen registriert das dSM alle im Stromkreis installierten

digitalSTROM-Geräte. Weitere Geräte können einfach in bestehende Kreise eingesetzt

werden und werden gleich erkannt. Wird nun, zum Beispiel ein Taster betätigt, wird von der

digitalSTROM-Tasterklemme eine Nachricht auf dem Rückkanal an den dSM gesendet der

wiederum die Nachricht an alle digitalSTROM-Geräte im Hinkanal schickt. Alle digitalSTROM-

Geräte die von der Nachricht betroffen sind werden nun die vordefinierten Gerätewerte der

Nachricht schalten. Das dSM misst zusätzlich noch die Leistung alles Geräte die im Stromkreis

geschaltet sind. (vgl. digitalSTROM AG, 2014)



digitalSTROM Server

Wird ein digitalSTROM Server (dSS) eingesetzt kann die Funktionalität erweitert werden. Mit

einem dSS ist es möglich auf dem Computer komplexere Funktionen zu konfigurieren. Es

können zusätzliche Anwendungen wie Leistungsmessung und Timer auf dem Computer

verwendet werden und der dSS ermöglicht die Verwendung von Smartphones oder Tablets

als Steuerungselement. (vgl. digitalSTROM AG, 2014)

2.3 iBeacon Technologie

Die iBeacon Technologie ist eine sehr neue Technologie welche von Apple herausgegeben

wurde. Die iBeacon Technologie wurde erstmals in iOS 7 eingeführt. Sie dient dazu für ein

bestimmtes Beacon einen Bereich zu definieren, indem ein Gerät das Verlassen und Betreten

dieses Bereiches sowie die Reichweite mithilfe der Beacons erkennen kann.

Die iBeacon Technologie nutzt dabei die stromsparende Bluetooth LE Technologie. Die

Beacons gibt es in verschiedenen Varianten. Es werden, je nach Beacon, abgeänderte

Varianten der Technologie und Frequenzen verwendet. Im unteren Bild ist ein Beispiel eines

Beacon.

Abbildung 11 - Beacon weiss

Quelle: Autor

Die Beacons können mit kleinen Knopfzellen betrieben werden. Die Betriebsdauer ist, je nach

Frequenz der Signale, unterschiedlich reicht aber von einem Monat bis zu einem Jahr bis die

Batterien ausgetauscht werden müssen. Die iBeacon Technologie spezifiziert die

Informationen die über Bluetooth übertragen werden müssen. Weist ein Gerät diese

spezifischen Informationen über Bluetooth auf, kann es als Beacon identifiziert werden.

(vgl. Apple, 2014)



Die iBeacon Technologie spezifiziert wie schon erwähnt die Informationen die über Bluetooth

übertragen werden. Diese Informationen sind in der Tabelle unten ersichtlich.

Tabelle 1 - iBeacon Informationen

Feld Grösse Beschreibung Universally Unique Identifier

16 Byte Identifikator Global

Major 2 Byte Identifikator Region

Minor 2 Byte Weitere Teilung der Region

Quelle: Apple, 2014

Das Beacon kann über diese Eigenschaften identifiziert werden. Das Major und Minor Feld

sind hierarchisch angeordnet um weitere Unterteilungen zuzulassen. Diese Informationen

werden über Bluetooth LE übertragen deshalb muss mindestens ein Bluetooth LE fähiges

Gerät bereit stehen, um ein Beacon auslesen zu können. Die Information selbst wird nicht

von Apple selbst definiert sondern von der Organisation die das Beacon herstellt.

Um die Reichweite, von einem Gerät zu einem Beacon, eruieren zu können wird die

Signalstärke genutzt. Je stärker das Signal desto genauer wird auch das Erkennen der

Reichweite. Die Bestimmung der Reichweite hängt dabei stark davon ab, wo das Beacon

und das scannende Gerät physikalisch positioniert sind.

Die iOS 7 API‘s erlauben das Monitoring von Beacons sowie das Ranging. Die iBeacon

Technologie konnte zu anfangs nur praktikabel mit den iOS API’s genutzt werden.

Ab Android 4.3 ist es möglich mit Bluetooth LE Unterstützung ebenfalls die Bluetooth

Informationen auszulesen. Dies ist im Vergleich zu den iOS API’s aber enorm aufwendig da

iOS bereits fertige APIs bereitstellt. Auf Android müssen die Informationen mittels Bluetooth

LE Support der Version 4.3 einzeln herausgefiltert werden. Es ist aber möglich die Beacons

sowohl für Android System sowie iOS Systeme zu nutzen. (vgl. Apple, 2014)



3. Analyse

Dieses Kapitel behandelt die Analysephase und beschreibt die Komponenten die für die

Entwicklung der Applikation auf einer SmartWatch nötig sind. Es werden verschiedene

SmartWatches auf ihre Eignung untersucht und das Nutzungsverhalten von Smartphone

Usern aufgezeigt. Für die spätere Umsetzung der Applikation mit einer ausgewählten

SmartWatch werden die Requirements beschrieben und analysiert. Als Bestandteil vom

digitalSTROM System wird, in diesem Kapitel, nur der digitalSTROM-Server genauer

beschrieben, da dies die wichtigste Einheit des Systems, für die Entwicklung der

Kommunikation der Applikation, darstellt. Für die Umsetzung der Raumerkennung wird die

iBeacon Technologie sowie Bluetooth LE analysiert.

3.1 Smartphone Benutzerverhalten

Das Nutzungsverhalten von Smartphone Benutzenden wird in Bezug auf die spätere

Umsetzung anhand von Studien analysiert. Es wird untersucht inwiefern Benutzende auch

Zuhause ihr Mobiltelefon nutzen und ob ein Potential für die Nutzung mit einer digitalSTROM

Applikation vorhanden ist.

3.1.1 Örtlicher Gebrauch von Smartphones

Smartphones sind heutzutage unser täglicher Begleiter, wir brauchen sie oft und an vielen

verschiedenen Orten. Ganze 64 Prozent erwachsener Schweizer haben ihr Smartphone in

den letzten sieben Tagen täglich benutzt. Doch ob das Smartphone auch Zuhause genutzt

wird und so die Nutzung der SmartWatch als Bedienungselement ermöglicht. Dazu werden

die Orte an denen Benutzende ihr Smartphone verwenden untersucht. In der unteren

Abbildung sind die drei meistgenannten Orte aufgeführt.

Abbildung 12 - Ort der Nutzung


Bei der Frage wo das Smartphone verwendet wird antworten 95 Prozent der Benutzenden,

dass sie es Zuhause benutzen. Das ist der höchste Wert der angegeben wurde. (vgl. Google,

2013)



Für die umzusetzende digitalSTROM Applikation ist dies wichtig, da dies der

Haupteinsatzbereich der Applikationen ist. Die Benutzenden müssen bereit sein das

Smartphone in Verbindung mit der SmartWatch zu nutzen. Durch die Bereitschaft von 95

Prozent das Smartphone zu Hause zu nutzen ist dies gegeben. Ein anderer Aspekt ist die multimediale Nutzung von Smartphones. In Bezug auf die

digitalSTROM Applikation auf der SmartWatch muss der Benutzende bereit sein auch sein

Smartphone vielfältig zu benutzen und auch während verschiedenen Tätigkeiten bei sich zu

haben um eine Raumlokalisation überhaupt zu ermöglichen.

Abbildung 13 - Gleichzeitige Nutzung Medien


79 Prozent der Benutzenden verwenden ihr Smartphone während sie gleichzeitig mehrere

Aktivitäten ausführen. 45 Prozent der Benutzenden während sie Musik hören und zum Beispiel

46 Prozent während sie Fernsehen. Die Benutzenden lesen auch Zeitung oder lesen ein Buch

während sie gleichzeitig ihr Smartphone verwenden. Da Benutzende ihr Smartphone auch bei

verschiedenen Tätigkeiten nutzen kann davon ausgegangen werden, dass die Benutzenden

auch ihr Smartphone für die Raumlokalisation mit den Beacons an verschiedenen Orten dabei

haben. (vgl. Google, 2013)



3.1.2 Funktionale Nutzung Smartphones

Die Verbreitung von Smartphones nimmt ständig zu. Im dritten Quartal 2013 betrug die

Verbreitung schon 54 Prozent. Damit können bereits über die Hälfte der Benutzenden mit

Smartphones angesprochen werden. Eine wichtige weitere Eigenschaft die es zu untersuchen

gilt ist die Funktionale Nutzung der Smartphone Benutzenden.

Die digitalSTROM Applikation soll Funktionen bereitstellen die dann auch von den Smartphone

beziehungsweise SmartWatch Benutzenden auch genutzt werden. Diese Funktionen setzen,

zum Beispiel, schon zu Anfangs voraus, dass Benutzende mit dem Internet vertraut sind,

dieses Nutzen und auch Zuhause brauchen. Auch soll der Benutzende das volle Potential mit

einer hohen Nutzungsdauer ausnutzen. Heutzutage sind Smartphones der Zugang zu vielen

Portalen. Die Benutzenden führen verschiedene Aktivitäten aus die sich in verschiedene

Kategorien einteilen lassen. Im Bild unten sind die Kategorien ersichtlich und die genutzten

Aktivitäten.

Abbildung 14 - Smartphone Portale


Auffallend ist, dass die meisten User die Kategorie Unterhaltung bevorzugen und 81 Prozent

davon das Internet zum Surfen nutzen. Aufgrund dieser Tatsache kann davon ausgegangen

werden das Benutzende von Smartphones sich mit dem Internet auskennen und die

Internetanbindung kein Problem darstellt. (vgl. Google, 2013)



Ein weiterer interessanter Punkt ist die Anzahl genutzter Applikationen und die jeweilige

Nutzungsdauer. Je länger die Nutzungsdauer desto wahrscheinlicher ist auch, dass die

digitalSTROM Applikation länger benutzt wird und so auch eine Raumlokalisation ermöglicht

werden kann. Die unteren Diagramme zeigen die durchschnittliche monatliche Anzahl

genutzter Applikationen sowie deren Nutzungsdauer.

Abbildung 15 - Nutzungsdauer und genutzte Apps

Quelle: Statista, 2014

Im Jahr 2011 lag die durchschnittliche monatliche Nutzungsdauer von Applikationen noch bei

18 Stunden. Im Jahr 2013 waren es bereits 30 Stunden.

Es besteht somit ein Potential, dass die Benutzenden die Applikation auf dem Smartphone

und der SmartWatch über einen längeren Zeitraum auch wirklich nutzen. (vgl. Statista, 2014)



3.1.3 Nutzung von SmartWatches

Untersucht werden muss auch die Nutzung bzw. das Potential der SmartWatches für die

Nutzung der digitalSTROM Applikation. Eine Umfrage im Jahr 2013 in Deutschland, zu den

beliebtesten Hightech Produkten als Weihnachtsgeschenk zeigt, dass 9,4 Prozent der

Befragten eine SmartWatch verschenken oder anschaffen wollen. Im Vergleich zu Tablets die

mit 23,1 Prozent führend sind und den Smartphones mit 22,6 Prozent, weist die SmartWatch

noch eine relativ geringe Nachfrage auf. Wenn man bedenkt, dass die erste alltagstaugliche

SmartWatch aber erst 2012 auf den Markt kam, ist dieser Prozentsatz schon ziemlich hoch.

Auch wenn die SmartWatch in der Wunschliste erst an 7. Stelle kommt, hat sie dennoch ein

grosses Potential, für ein weiteres Bedienungselement des digitalSTROM Systems. (vgl.

Statista, 2014)

Zudem hat eine repräsentative Umfrage von BITKOM ergeben, dass in Deutschland bereits

mehr als ein Drittel der Personen an einer SmartWatch interessiert sind. Ganze 31 Prozent

sind interessiert an einer SmartWatch die mit dem Smartphone verbunden ist. Insbesondere

die männlichen Teilnehmer gaben an zu 39 Prozent eine SmartWatch sicher oder

wahrscheinlich nutzen zu wollen.

Bei den jüngeren Benutzenden zwischen 14-29 Jahren sind 49 Prozent an einer SmartWatch

interessiert. Obwohl die heutigen SmartWatch Modelle für einige Funktionen noch eine

Verbindung mit dem Smartphone brauchen sind viele Personen an dieser neuen Technologie

interessiert. Die Zielgruppe sind insbesondere Männer und jüngere Smartphone Benutzende.

Die SmartWatch stellt somit eine Ergänzung zum Smartphone dar, mit der Möglichkeit, die

Benutzung zu vereinfachen. Die digitalSTROM Applikation auf der SmartWatch in Verbindung

mit dem Smartphone kann deshalb gut als neues Bedienungselement genutzt werden. (vgl.

BITKOM, 2013)



3.1.4 Potential

Anhand der Ergebnisse der Studien und den untersuchten Bereichen ist klar, dass die

Benutzenden ihr Smartphone Zuhause am meisten Nutzen. Die Benutzenden wollen

heutzutage eher einfachere Funktionen die sie schnell nutzen können. Die Funktionen sollen

die Nutzer nicht überfordern. Die Benutzung von mehreren Applikationen ist stagniert und die

Nutzungsdauer pro Applikation hat zugenommen. Da es noch wenige Anwendungen für Smart

Watches gibt, ist der Markt noch nicht richtig gewachsen. Es kann jedoch davon ausgegangen

werden das mit weiteren Anwendungen für SmartWatches auch die Benutzerzahl steigt.

Die digitalSTROM Applikation soll von den Benutzenden in ihren Tagesablauf integriert

werden. Das Smartphone ist mit dem Internet verbunden und soll zusammen mit der

SmartWatch täglich benutzt werden um die verschiedenen Funktionen zu nutzen. Die Nutzer

von Smartphones sind bereits mit der Internetnutzung vertraut und verwenden diese auch.

Das Interesse bei den Benutzenden nach einer SmartWatch mit Verbindung zu einem

Smartphone ist vorhanden und zeigt, dass noch viel Potential für weitere Anwendungen

vorhanden ist. Die SmartWatch eignet sich somit gut als neues Bedienungselement für das

digitalSTROM-System.

3.2 Usability Standards

Wird eine Applikation entwickelt stellt sich immer auch die Frage, ob es eine native, eine Web

oder eine Hybride Applikation sein soll. Je nach Smartphone-Typ ist die Usability

unterschiedlich. Das Design und Layout muss an den jeweiligen Typ angepasst werden um

eine gute Usability zu gewährleisten.

Die Strategie die gewählt wird, hängt vor allem von der Anwendung und den Kosten ab. Zum

heutigen Zeitpunkt ist, nach aktuellen Studien, die native Applikation die bessere Wahl als eine

mobile Webseiten da die Usability bei nativen Applikationen noch höher ist als bei mobilen

Webseiten. Die Applikation kann gezielter und spezifischer nach dem Nutzen der Anwendung

ausgerichtet und optimiert werden. Auch durch das oftmals schlichte Design einer Applikation

kommt der Benutzende wesentlich besser zurecht da eine mobile Webseite meistens

komplexere Funktionen ermöglicht. Da Mobilgeräte durch ihre Einschränkungen wie, zum

Beispiel, langsamere Internetanbindung oder kleinere Displays eine schlechtere User

Experience bieten, ist es wichtig diese zu optimieren. (vgl. Nielsen, 2013, Seite 52-58)



Mit nativen Applikationen für die Optimierung ist sehr viel mehr möglich als mit mobilen

Webseiten. Mit den Plattformen die es heute gibt ist auch das Kosten-Nutzen Verhältnis für

native Applikationen gut. Dies könnte sich aber in Zukunft ändern da es sehr wahrscheinlich

weitere Plattformen geben wird die sich etablieren werden. So kann es in Zukunft besser sein

mobile Webseiten zu entwickeln da sich dann der Aufwand für eine native Applikation nicht

mehr rentiert. Heutzutage sind die nativen Applikationen für spezifische Anwendungen nach

wie vor die beste Wahl.

(vgl. Nielsen, 2013, Seite 52-58)

Ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Usability für Mobilgeräte ist die Displaygrösse. Denn je

kleiner das Display ist, desto weniger Möglichkeiten gibt es für die Anzeige. Bei einer

statischen Anzeige der Daten kann es für den User besser sein mehr Informationen

anzuzeigen da er einen Überblick, zum Beispiel bei News, wünscht. Je höher die

Informationsdichte ist, desto weniger muss zwischen Anzeigen gewechselt werden. Wichtig

ist hier eine optimale Zwischenlösung von Informationsdichte und Bedienungsfreundlichkeit zu

finden. Das Design darf nicht zu komplex sein, sondern schlicht und funktional, um den

Benutzenden nicht zu überfordern. In der nachfolgenden Abbildung, zum Beispiel, sind zu viele

Icons auf in der Navigationsleiste.

Abbildung 16 - Beispiel Überladene Anzeige

Quelle: Nielsen, 2013

Hier wäre es besser gewesen die Symbole an das Systemdesign anzupassen und sich auf

weniger Symbole zur Navigation zu beschränken. (vgl. Nielsen, 2013, Seite 67-73)



3.3 SmartWatches

Nach der Analyse des Benutzerverhaltens und nach Vorgaben des Auftraggebers wurden

verschiedene SmartWatches zur Untersuchung ausgewählt. Diese SmartWatches werden

darauf untersucht und analysiert welche Technologie für die Umsetzung gebraucht werden.

Es wurden verschiedene Kriterien zur Auswahl definiert um die Vorgaben auch für die

Raumerkennung zu erfüllen.

Vordefinierte Kriterien für die SmartWatch Modelle:

x Bluetooth fähig

x Gute Akkulaufzeit

x Etablierte SmartWatch

x Einfache Plattform

Ausgewählt wurden folgende SmartWatch Modelle zur Vorauswahl.

Tabelle 2 - SmartWatch Modelle SmartWatch Modell Pebble Gear 2 Sony SmartWatch 2

Bluetooth 4.0 LE 4.0 LE Bluetooth 3.0 Display 32 mm 41,4 mm 40,64 mm Displayauflösung 144 x 168 px 320 x 320 px 220 x 176 px Akkukapazität 130 mAh 300 mAh 140 mAh Betriebssystem Pebble OS Tizen Android Kompatibilität Android ab

2.3,iPhone ab 3GS Galaxy Reihe ab

Android 4.3 Ab Android 4.0

Quellen: Samsung Website, 2014, Pebble Webiste, 2014, Sony Website, 2014

Die Betriebssysteme die auf SmartWatches eingesetzt werden, sind momentan noch

unterschiedlich. Die Hersteller setzten entweder auf Android oder ein eigenes Betriebssystem.

Eine Lösung für Pebble hätte den Vorteil, dass eine iOS Unterstützung umgesetzt werden

könnte. Tizen ist noch neu aber schon bekannt. Für die Kommunikation könnte die Bluetooth

LE Technologie gewählt werden um eine stromsparende Kommunikation für das Smartphone

und die SmartWatch zu gewährleisten. Die Akkulaufzeit hängt auch davon ab, wieviel Leistung

das Display verbraucht. (vgl. Samsung Website, 2014)(vgl. Pebble Website, 2014)(vgl. Sony

Website, 2014)



Die Galaxy Gear 2 hat mit Abstand den stärksten Akku. Für eine Umsetzung der

Raumlokalisation mit iBeacon Technologie muss das Smartphone mindestens Bluetooth 4.0

unterstützen. Es ist deshalb nötig eine SmartWatch auszuwählen die Bluetooth 4.0 unterstützt,

da dies energiesparender ist. Die Sony SmartWatch 2 unterstützt nur Bluetooth 3.0 und erfüllt

somit die Kriterien nicht. Die parallele Kommunikation über Bluetooth, die im Falle einer

Raumerkennung mit Beacons und Verbindung zum Smartphone aufrechterhalten wird, muss

später auf der ausgewählten SmartWatch geprüft werden.

Aus diesen drei unterschiedlichen SmartWatch Modellen wurde aufgrund der technischen

Daten und Kriterien die Galaxy Gear 2 ausgewählt. Die Galaxy Gear 2 erlaubt eine Nutzung

mit Galaxy Smartphone Modellen ab Android 4.3. Die Gear 2 besitzt zudem das grösste

Display was eine einfache Bedienung und übersichtliche Darstellung ermöglicht.

Die Galaxy Gear 2 erfüllt alle Vorgaben die zur Entwicklung einer digitalSTROM Applikation

nötig sind und erlaubt es mit aktuellen Technologien zu arbeiten.

Aufgrund dieser Auswahl sind folgende Technologien für die Umsetzung der Applikation

gegeben:

x Tizen (SmartWatch) Die Umsetzung der SmartWatch Applikation erfolgt mit dem Betriebssystem Tizen.

Verwendet werden die Programmiersprachen JavaScript und HTML. Die

digitalSTROM Applikation wird als integrated type entwickelt. Das heisst die Applikation

für die SmartWatch ist in der Smartphone Version integriert und wird simultan installiert.

x Android (Smartphone) Die Applikation auf dem Smartphone wird mit Android 4.4 umgesetzt. Die verwendete

Programmiersprache ist Java.



3.4 Requirements

Um die Applikation umsetzen zu können werden diverse Komponenten benötigt. Nachfolgend

werden die verschiedenen benötigten Requirements für die Umsetzung der Applikation in

Bezug auf die Raumlokalisation und das digitalSTROM System beschrieben und analysiert.

Für die Applikationsumsetzung würde lediglich die passende Entwicklungsumgebung reichen.

Um aber die Gegebenheiten mit Bluetooth LE sowie der Kommunikation mit dem

digitalSTROM System und der SmartWatch zu testen ist es wichtig diese auch physisch testen

zu können. Deshalb wurden mit dem Auftraggeber vereinbar die benötigten Geräte zu

bestellen. Es wird ein Galaxy S4 Black Edition sowie die Galaxy Gear 2 als Testsystem

verwendet.

Um das Komplette Testsystem aufbauen zu können werden noch diverse digitalSTROM-

Geräte benötigt. Die DigitalSTROM AG hat für Entwicklungszwecke ein Developer Kit das die

wichtigsten Komponenten für die Entwicklung enthält. So kann ein kleines digitalSTROM

Testsystem aufgebaut werden um später die Funktionen auch testen zu können. Das

Developer Kit besteht aus diversen Komponenten. Verwendet wird lediglich die Grundeinheit

in Verbindung mit zwei Testlampen. Dazu wird abwechselnd noch eine Joker Einheit, falls

nötig, eingesetzt.

Das Testsystem besteht somit aus folgenden Elementen:

x digitalSTROM Dev Kit Grundeinheit (dS Server,dS Filter, dS Meter)

x digitalSTROM Schnur Dimmer S

x digitalSTROM Joker Einheit

x digitalSTROM Klemme

x Samsung Galaxy S4

x Samsung Gear 2



3.4.1 Kontextanalyse

Die Kontextanalyse dient im Vorfeld dazu die Grenzen des Systems zu definieren.

Dies hilft sich auf das Wesentliche in der Analyse zu konzentrieren und eine Übersicht zu

schaffen. Anhand der Analyse und den Anforderungen des Auftraggebers sind die

Systemgrenzen definiert worden. Da das System eine Neuentwicklung darstellt, steht es mit

keinem anderen System in Verbindung. Im unteren Bild sind die genauen Grenzen ersichtlich.

Abbildung 17 - Kontextgrenzen

Quelle: Autor

Zum System selbst gehören das Smartphone, die SmartWatch sowie der digitalSTROM

Server. Ausserhalb der Systemgrenze befinden sich lediglich die Beacons. Das Smartphone

erkennt Beacons wenn sie in der Nähe sind. Die Beacons wurden ausserhalb der

Systemgrenze definiert da das System auch ohne Beacons funktioniert und diese optional

zugeschaltet werden können. Der Benutzende selbst bedient das Smartphone, dass er bei

sich trägt und ruft Funktionen über die SmartWatch auf. Das Smartphone kommuniziert mit

dem digitalSTROM Server und sendet oder empfängt die benötigten Informationen. (vgl.

Sommerville, 2013, Seite 171-172)



3.4.2 Funktionale/ Nicht-Funktionale Anforderungen

Es werden einige funktionale Anforderungen seitens des Aufraggebers definiert, um die

gewünschten Funktionen einzubinden. Weiter Funktionen werden je nach Systemumsetzung

später definiert und eingeführt. (vgl. Sommerville, 2013, Seite 118-122)

3.4.3 Funktionale Anforderungen

Für die Umsetzung der Applikation auf der SmartWatch und des Smartphones gibt es einige

funktionale Anforderungen zu beachten.

Die funktionalen Anforderungen seitens des Auftraggebers für die SmartWatch sind:

x Vordefinierte Funktionen Aufrufen

x Icon für Funktion definieren

Für das Smartphone sind es folgende Anforderungen:

x Benutzerdefinierte Handlungen als Funktionen definieren

x Aktivitäten (Szenen) als Funktionen definieren

x Raumerkennung Ein-/Ausschalten

x Login digitalSTROM Server lokal



3.4.4 Nicht-Funktionale Anforderungen

Die Nicht-Funktionalen Anforderungen für die Applikation sind wie folgt eingeteilt:

Bedeutung

Verfügbarkeit 1

Einfachheit 3

Effizienz/

Performance

2

Datenkonsistenz 1

Erweiterbarkeit 1

Skala: 0 = keine Bedeutung; 1 = geringe Bedeutung; 2 = mässige Bedeutung; 3 = hohe

Bedeutung

Seitens Auftraggeber sind keine speziellen Vorgaben für die Nicht-Funktionalen

Anforderungen zu beachten. Durch die Ergebnisse der Analyse werden die Anforderungen

nach den Funktionen und den Anforderungen an den Benutzenden gerichtet.

Es ist deshalb wichtig eine einfache, übersichtliche Applikation zu entwickeln die dem Nutzer

eine Effiziente Nutzung ermöglicht. Im Vordergrund steht dabei der Zugang zum Aufruf der

Funktion. Der Nutzer soll aus einer kleinen Auswahl an Funktionen wählen können.



3.5 Raumerkennung

Da das Display einer SmartWatch im Vergleich zu einem Smartphone wesentlich kleiner ist

und somit weniger Funktionen bereitgestellt werden können wird eine Lösung mit einer

Raumerkennung entwickelt. Die Idee ist es, mithilfe von den Beacons, eine Art

Raumerkennung zu ermöglichen. Die Beacons werden in der Wohnung verteilt und senden

ständig ein Bluetooth Signal aus wie im Bild unten ersichtlich:

Abbildung 18 – Raumerkennung Beacons

Quelle: Autor

Es soll nun möglich sein diese Beacons mit Hilfe des Smartphone zu erkennen. Somit könnten

die Funktionen auf der SmartWatch erweitert werden. Anstelle eines Standard Layout könnte

das Layout gewechselt werden. Betritt man einen Raum mit einem Beacon werden die

definierten Funktionen für das Beacon, sobald man sich nahe genug am Beacon befindet, vom

Smartphone registriert und das Layout auf der SmartWatch automatisch umgeschaltet um die

Beacon spezifischen Funktionen anzuzeigen. So ist es möglich pro Raum verschiedene

Funktionen, angepasst an die jeweiligen Bedürfnisse, zu definieren.

Um die Raumerkennung umzusetzen wird ein Smartphone benötigt, welches die

Kommunikation mit den Beacons und der SmartWatch übernimmt. Die Funktionszuordnung

soll auf dem Smartphone vorgenommen werden. Wird kein Beacon erkannt soll das

vordefinierte Standard Layout auf der SmartWatch angezeigt werden.



Um das System wie beschrieben umzusetzen, muss vorgängig noch die Umsetzbarkeit auf

Android sowie die parallele Kommunikation über Bluetooth überprüft werden, da die

SmartWatch und die Beacons beide Bluetooth LE kommunizieren sollen.

Die Beacons benutzen Bluetooth LE und senden meistens mehrere Male pro Sekunde ein

Signal aus. Auch wenn die iBeacon Technologie von Apple konzipiert wurde, ist es dank

Bluetooth LE ab Android 4.3 ebenso möglich die Daten von Beacons zu empfangen. Um die

Beacons über Bluetooth LE mit Android auszulesen braucht es viel Aufwand, da alle Bluetooth

Informationen einzeln ausgelesen und verwaltet werden müssen. Für die Umsetzung der

Android Version gibt es verschiedene Libraries welche zum Teil auch kostenlos verwendet

werden können. Diese erleichtern den Umgang mit den Beacons auf Android und erlauben

den Zugriff auf einfache Funktionen um die Beacons auszulesen. Die aktuell bekannteste, für

Android, ist die Library von Radius Networks. (vgl. Radius Networks, 2014)

Die Hersteller von Beacons benutzen oft sehr unterschiedliche Intervallfrequenzen. Das

Bedeutet, dass es, je nach Beacon, signifikante Unterschiede in der Betriebsdauer gibt. Das

Estimote Beacon, zum Beispiel, sendet mit einer Frequenz von 950ms während ein Kontakt

Beacon mit 350ms Intervallabstand sendet. Der iBeacon Standard von Apple empfiehlt hier

100ms um eine gute Genauigkeit der Reichweitenerkennung zu erreichen.

Viele Hersteller ignorieren jedoch diese Empfehlung und verwenden eine niedrigere Frequenz

um die Betriebsdauer der Beacons zu erhöhen. Durch den höheren Intervallabstand wird zwar

die Bestimmung der Reichweite ungenauer, dafür wird beim Beacon und beim Smartphone

Akku gespart. Je nach Intervallfrequenz variiert nämlich auch der Batterieverbrauch des

Smartphones. Je kleiner der Sendeintervall des Beacons, desto grösser ist der Akkuverbrauch

des Smartphones. Je kleiner der Sendeintervall ist, desto besser ist die Bestimmung der

Genauigkeit der Reichweite. Je nach Hersteller des Beacons muss hier ein Kompromiss

angestrebt werden. (vgl. Apple, 2014) (vgl. Aislelabs ,2014)



Der Batterieverbrauch von Smartphones, bei Erkennung der Beacons, liegt wesentlich höher

wenn sich viele Beacons in der Nähe befinden.

Abbildung 19 - Auswirkung Anzahl Beacons

Quelle: Aislelabs, 2014

Die Abbildung oben zeigt die Auswirkungen auf den Akkuverbrauch bei achtstündigem

Gebrauch. Die Daten zeigen klar, dass je mehr Beacons vom Smartphone erkannt werden der

Akkuverbrauch steigt. Ein interessanter Aspekt ist, dass je aktueller die Android Version,

beziehungsweise das Smartphone hier im Test ist, desto effizienter ist die Bluetooth Nutzung.

Eine neuere Version verbraucht weniger Akku als eine etwas ältere Version.

Abbildung 20 - Auswirkung Scan Intervall

Quelle: Aislelabs, 2014

Die Auswirkungen des Scan Intervalls sind klar. Je öfters man einen Scan auf dem

Smartphone durchführt, desto mehr Akku wird verbraucht. Interessant ist das hier je älter das

Smartphone Modell ist, dass dann auch bei grösseren Scanintervallen nicht wirklich Akku

gespart wird. Bei neueren Modellen hat dies einen signifikanten Einfluss und es kann viel Akku

gespart werden, wenn das Intervall erhöht wird. (vgl. Aislelabs, 2014)



3.6 Bluetooth Low Energy (LE)

Bluetooth LE ist ein Standard der zwar auf der Bluetooth Technologie aufbaut, jedoch ganz

andere Ziele verfolgt. Die Datenrate die bei Bluetooth ständig erweitert wurde erfordert auch

ein hoher Akkuverbrauch. Der LE Standard wurde entwickelt um eine möglichst

energiesparende Nutzung zu ermöglichen. Dies ermöglicht es auch die Kosten für den Betrieb

von Geräten zu reduzieren. Geräte wie, zum Beispiel die Beacons, können so mit kleinen

Batterien monatelang betrieben werden.

Es gibt unterschiedliche Gerätetypen die mit Bluetooth LE hergestellt werden können. Es ist

auch möglich dual-mode Geräte herzustellen die den klassische Bluetooth Standard sowie die

LE Technologie anbieten. Dies ermöglicht es, zum Beispiel Herstellern von Smartphones, mit

Einsatz von Dual-mode, klassische Bluetooth sowie Low Energy Geräte zu erkennen. Im

Gegensatz dazu gibt es auch single-mode Geräte die nur Bluetooth LE unterstützen. Die

Beacons, zum Beispiel, sind zumeist single-mode Geräte.

Die Ziele die Bluetooth LE konkret verfolgt sind:

x Geringe Kosten

x Kurze Reichweite

x Geringer Verbrauch

x Weltweiter Einsatz

Die Optimierung von Bluetooth LE auf den geringen Verbrauch zieht sich vom physischen

Layer bis hin zu der Applikation selbst. Sie wurde von einem einzigen Team erstellt die jedes

Layer auf möglichst geringen Verbraucht optimiert haben. Die Host Protokolle, zum Beispiel,

sind so optimiert, dass die Zeit bis zur Datenübertragung nach der Verbindung reduziert

werden kann. Bluetooth LE ist auf geringen Akkuverbrauch ausgerichtet. Dies bringt aber wie

schon erwähnt auch den Nachteil, dass die Datenrate im Vergleich zum klassischen Bluetooth

kleiner ist. (vgl. Heydon, 2013, Seite 3-8)



Das Konzept von Bluetooth LE

Bluetooth LE versucht nicht das klassische Bluetooth zu verbessern sondern, speziell für den

Einsatz von Geräten, die über längeren Zeitraum eingesetzt werden, ein neues Marktsegment

zu schaffen. Wie schon erwähnt ist das Ziel auch, möglichst kleine Batterien zu verwenden.

Das Basiskonzept lautet überall Zeit ist Energie. Die Optimierung ist voll darauf ausgerichtet

möglich wenig Energie zu verbrauchen. Dies umfasst die Erkennung der Geräte, die

verbundenen Geräte sowie das Senden der Daten. Wird die Zeit für diese Aufgaben reduziert

verringert sich auch der Energieverbrauch. Normalerweise werden zur Verbindung zwei

Geräte gebraucht. In Bluetooth LE ist dies nicht nötig. Um ein Gerät sichtbar zu machen sendet

dies eine kurze Nachricht aus. Um mit einem anderen Gerät zu verbinden hört das Gerät kurz

nach der gesendeten Nachricht. Das Gerät das sucht, öffnet einen Empfänger und hört auf

diese Nachrichten. Die Pakete die verwendet werden sind besonders kurz um wenig Zeit zu

verbrauchen.

Ein weiteres wichtiges Merkmal ist das asymmetrische Design. Bluetooth LE erlaubt es Geräte

auch nur als Empfänger oder Sender zu betreiben. Dies ermöglicht es dem Gerät mit

geringerer Akkuleistung, weniger Energie zu verbrauchen, da es wie im Falle der Beacons nur

senden muss. (vgl. Heydon, 2013, Seite 11-16)

Architektur

Die Architektur von Bluetooth LE umfasst drei grundlegende Bausteine. Den Controller, den

Host sowie die Applikationen. Der Controller ist für den Empfang und für die Übertragung

zuständig. Der Host verwaltet die Kommunikation und die Bereitstellung der Services über den

Controller.

Der Applikationen Layer definiert Charakteristiken, Services und Profile. Eine Charakteristik

ist, zum Beispiel eine UUID(Universally Unique Identifier). Services sind Spezifikationen von

Charakteristiken und ihrem Verhalten. Profile verkörpern einen Use Case oder Applikation.

Profile sind Spezifikationen die mehrere Geräte beschreiben mit mehreren Services pro Gerät.

Ein Beispiel für ein Profil können, zum Beispiel, Spezifikationen für eine Annäherung sein.

(vgl. Heydon, 2013, Seite 27-40)



3.7 digitalSTROM-Server

Der digitalSTROM-Server ist ein wichtiger Baustein für die Entwicklung der digitalSTROM

Applikation, da über den Server die gesamte Kommunikation gesteuert wird. Die

Kommunikation kann über verschiedene Wege erfolgen.

Eine Variante ist die Nutzung des Intent Konstruktes, von Android, mit dem über die

digitalSTROM Home Control Applikation die Funktionen aufgerufen werden können. Die

Kommunikation verläuft dabei von Applikation zu Applikation auf dem Android Smartphone.

Über ein Intent an die digitalSTROM Home Control Applikation kann eine Aktion definiert

werden. Der Code dafür ist in der unteren Abbildung ersichtlich.

Abbildung 21 - Setup Intent

Quelle: digitalSTROM, kein Datum

Um die Aktion einzurichten wird ein SETUP Intent definiert dem eine spezifische ID übergeben

wird. Diese ID ist der Identifikator für die Aktion. Nun wird die digitalSTROM Home Control

Applikation gestartet, falls die Applikation installiert ist, um die Aktion zu definieren. Ansonsten

wird der Play Store geöffnet um die digitalSTROM Home Control Applikation zuerst zu

installieren.

Ist die digitalSTROM Home Control Applikation vorhanden wird sie gestartet und es kann eine

Aktion definiert werden, die mit dieser ID identifiziert werden soll. (vgl. digitalSTROM, kein

Datum)



Um die zuvor definierte Aktion über den SETUP Intent aufzurufen wird ein CALL Intent benutzt.

Abbildung 22 - Call Intent

Quelle: digitalSTROM, kein Datum

Der CALL Intent wird wie zuvor beim SETUP Intent definiert und die ID der aufzurufenden

Aktion wird dem Intent übergeben. Der Unterschied ist, dass nur ein Aufruf der digitalSTROM

Home Control Applikation erfolgt wenn sie auch existiert. Ansonsten wird der Aufruf nicht

ausgeführt. (vgl. digitalSTROM, kein Datum)

Eine andere Variante als die Nutzung des Intent Konstruktes, ist die direkte Ansteuerung des

Servers mittels eines JSON Services mit Nutzung von HTTP GET Requests. Eine Applikation

kann über die JSON API mittels eines Token Systems auf den digitalSTROM Server zugreifen.

Die JSON Anfragen an die API sind wie folgt aufgebaut:

https://<serverip>:<port>/json/<class>/<function>?<paramter>&<parameter>

Je nach Anfrage können die Parameter auch weggelassen werden.

Die Antwort auf eine Anfrage liefert ein positives Ergebnis, falls der digitalSTROM Server die

Anfrage ohne Probleme bearbeiten konnte. Um diese Anfragen nutzen zu können ist ein

Applikation Token nötig. Dieser muss aktiviert werden. Um dies zu ermöglichen ist ein Login

mit Benutzername und Passwort nötig. Dies liefert einen temporären Token der benutzt

werden kann um den Applikation Token zu aktivieren. (vgl. digitalSTROM, 2014)



Durch die Nutzung des JSON Service können diverse Funktionen aufgerufen werden. Es ist

möglich Geräte auch direkt anzusteuern. Für die Umsetzung der digitalSTROM Applikation ist

es wichtig, dass Benutzerdefinierte Handlungen sowie auch Aktivitäten hinzugefügt und

aufgerufen werden können. Somit ist es nötig definierte Handlungen, Räume und Stimmungen

für die Speicherung der Funktionen, die dann auf der SmartWatch ausgeführt werden können,

auszulesen und anzuzeigen. Dies ist mit dem JSON Service möglich. Mit HTTP GET Requests

können diverse Funktionen aufgerufen oder Informationen angefordert werden. Nachfolgend

ist die Struktur eines Aufrufs aufgeführt der alle Geräte in der Wohnung zurückgibt:

Abbildung 23 - Get Devices

Quelle: digitalSTROM, 2014

Der Funktionsumfang ist sehr gross und es können viele Funktionen ausgeführt werden. (vgl.

digitalSTROM, 2014)

Für die digitalSTROM Applikation ist der JSON Service wesentlich besser geeignet als der

Intent Service, da er einen direkteren Zugriff erlaubt und eine Vielzahl von Informationen

angefordert oder Aktionen ausgeführt werden können. Auch sollen die Abhängigkeiten damit

reduziert werden. Würde nämlich das Intent Konstrukt genutzt, müsste der Benutzende

zusätzlich zur entwickelten Applikation ebenfalls die digitalSTROM Home Control Applikation

installieren. Mit Nutzung des JSON Services entfällt diese Installation und es ist für den

Benutzenden einfacher und übersichtlicher.



4. Konzeption

Die Konzeption befasst sich mit den einzelnen Technologien die aufgrund der Ergebnisse der

Analysephase ausgewählt wurden. Es wird beschrieben welche Versionen benutzt werden

und wie diese eingesetzt werden. Die Applikationen werden als Entwurf mit den Funktionen

beschrieben.

Das Konzept beinhaltet die geplante Umsetzung der Applikation auf dem Smartphone und der

SmartWatch. Die Kommunikation wird nach den Ergebnissen der Analysephase möglichst

stromsparend umgesetzt. Es werden Funktionen und Use Cases beschrieben um die

Anforderungen an die Applikationen festzulegen. Die Applikationen werden dann aufgrund der

Ergebnisse geplant.

4.1 Technologieauswahl

Aufgrund der Analyse wurde die SmartWatch Galaxy Gear 2 sowie das Smartphone Galaxy

S4 ausgewählt. Für die Umsetzung sind deshalb die Plattformen Tizen und Android gegeben.

Für eine energiesparende Kommunikation wurde die Bluetooth LE Technologie gewählt.

Da mit dieser Applikation an der Galaxy Gear App Challenge mitgemacht wird, müssen

zusätzlich noch die Richtlinien von Samsung zur Umsetzung von SmartWatch Applikationen

beachtet werden. (vgl. Samsung, 2014)

4.1.1 Bluetooth LE

Aufgrund der Idee mit der Raumerkennung und der Analyse des Akkuverbrauchs, mit Beacons

und Smartphones, wird der Bluetooth LE Standard, für eine energiesparende Kommunikation,

mit den Beacons gewählt. Dieser Standard wird ebenso für die Kommunikation mit der

SmartWatch verwendet.

Der Bluetooth LE Standard ist speziell für solche Anwendungen wie eine Raumerkennung über

längere Zeit ausgelegt und spart im Gegensatz zu herkömmlichen Bluetooth Standard viel

Energie.



4.1.2 Tizen

Um eine Applikation auf der SmartWatch realisieren zu können sollte nach Samsung Vorgaben

Samsungs Tizen SDK benutzt werden. Es wird die Tizen SDK for Wearable von Samsung

verwendet. Dies hat auch den Grund, dass durch die Teilnahme an der Gear App Challenge

die Samsung Vorgaben eingehalten werden müssen. (vgl. Samsung, 2014)

4.1.3 Android

Die Smartphone Applikation wird für Android ab API Level 18 (Android 4.3) entwickelt. Da erst

ab diesem Standard, Bluetooth LE unterstützt wird.

Da von Samsung bezüglich Entwicklungsumgebung für die Smartphone Applikation keine

Vorgaben für die App Challenge bestehen wird mit dem Android SDK und Eclipse Kepler SR2

gearbeitet.



4.2 Funktionen / Use Cases

4.2.1 Funktionen

Auf der SmartWatch werden im Vergleich zum Smartphone ganz wenige Funktionen

untergebracht. So hat der Benutzende auf einem kleinen Bildschirm eine gute Übersicht und

die Applikation ist einfach zu bedienen. Auf dem Smartphone kann der Benutzende auf

mehrere Funktionen zugreifen. So soll, zum Beispiel, das Beacon ranging eingeschaltet und

ausgeschaltet werden können.

Abbildung 24 - Beacon ranging und Funktionen

Quelle: Autor

Die vier Standard Funktionen, wenn kein Beacon in Reichweite ist, werden über das

Smartphone definiert. Sie erscheinen auf der SmartWatch wenn das Beacon Ranging

ausgeschaltet ist oder kein Beacon in Reichweite ist. Sind Beacons in der Nähe und das

Ranging eingeschaltet, können auf dem Smartphone, pro Beacon, zusätzlich vier Funktionen

definiert werden. Es soll ermöglicht werden den Beacons Namen zuzuordnen.



Wenn das Smartphone in der Nähe eines definierten Beacons ist werden die zugehörigen

Funktionen automatisch für den Benutzenden auf dem SmartWatch Display angezeigt. Da das Smartphone mit HTTP GET Requests mit dem digitalSTROM-Server kommuniziert soll

der Benutzende sowohl Benutzerdefinierte Handlungen als auch Aktivitäten, als Funktionen

für das Standard Layout sowie das Beacon Layout, speichern können.

Abbildung 25 - Definierung Funktionen

Quelle: Autor

Das Smartphone soll ein lokales Login auf den digitalSTROM-Server für den Benutzenden

ermöglichen. Ist das Smartphone verbunden, können die Funktionen definiert werden.

Um die Funktionen nutzen zu können muss der Benutzende das Smartphone mit der

SmartWatch verbinden.



4.2.2 Use Cases und Use Case Szenarien

Die Use Cases bzw. Use Case Szenarien definieren die System Spezifikationen für die spätere

Umsetzung. Sie zeigen auf welche Anforderungen an die späteren Applikationen und die

Kommunikation gestellt werden. Auf Basis dieser Use Cases werden später auch die

Funktionen geplant und implementiert. Die Szenarien zeigen auf, wie die Funktionen genutzt

werden können und welche Elemente dabei vom System genutzt werden. (vgl. Sommerville,

2007, Seite 153-156)

Da die Applikation als integrated type entwickelt wird lassen sich die Applikationen für den

Benutzenden einfacher Installieren. Es muss nur eine Applikation heruntergeladen werden die

das Widget (Applikation) für die SmartWatch enthält sowie die Applikation für das Smartphone.

Abbildung 26 - Szenario Installation

Quelle: Autor

Der Benutzende lädt die Applikation vom Samsung Store herunter und installiert diese

anschliessend. Falls die Installation erfolgreich war und die Samsung App Gear Manager

ebenfalls installiert ist wird die SmartWatch Applikation automatisch im Hintergrund installiert.

Der Benutzende muss also nur eine Applikation installieren, vorausgesetzt der Gear Manager

von Samsung ist vorhanden.



Um Funktionen auf der SmartWatch nutzen zu können muss sich der Benutzende mit einer

IP und einen Port sowie Benutzername und Passwort mit dem digitalSTROM-Server

verbinden.

Abbildung 27 - Szenario Login

Quelle: Autor

Der Benutzende nutzt die Eingabemaske auf dem Smartphone und gibt die nötigen

Informationen für das Login ein.

Nun kann der Benutzende sich mit der SmartWatch verbinden. Dazu muss die SmartWatch

bereits mit dem Smartphone gekoppelt sein.

Abbildung 28 - Szenario Verbinden

Quelle: Autor

Der Benutzende drückt auf Connect und die SmartWatch wird mit dem Smartphone

verbunden.



Dieses Szenario zeigt wie Standard Funktionen, die auf der SmartWatch angezeigt werden,

definiert werden können. Voraussetzung dafür ist, dass das Smartphone bereits mit dem

digitalSTROM-Server verbunden ist.

Abbildung 29 - Szenario Standard Funktionen

Quelle: Autor

Der Benutzende wählt das Standard Layout auf dem Smartphone. Im Standard Layout

können nun bis zu vier Funktionen (Benutzerdefinierte Handlungen oder Aktivitäten) zum

Standard Layout hinzugefügt werden.

Will der Benutzende mehr als nur die vier Standard Funktionen nutzen kann er die

Raumerkennung mit den Beacons nutzen.

Abbildung 30 - Szenario Ranging und Beacon Funktionen

Quelle: Autor

Für die Nutzung und Definierung der Beacons muss der Benutzende das Beacon ranging

einschalten. Ist das Ranging eingeschaltet und sind Beacons in der Nähe werden diese auf

dem Display angezeigt. Durch Klick auf ein Beacon auf der SmartWatch kommt der



Benutzende zum ausgewählten Beacon und sieht dort die Informationen zu diesem Beacon.

Er kann dort den Namen des Beacons ändern sowie die vier Funktionen für dieses Beacon

definieren.

Abbildung 31 - Szenario Nutzung Standard Funktionen

Quelle: Autor

Voraussetzung für die Nutzung der definierten Standard Funktionen sind immer das der

Benutzende die SmartWatch bereits mit dem Smartphone sowie das Smartphone bereits mit

dem digitalSTROM-Server verbunden hat.

Will der Benutzende nur die Standard Funktionen nutzen muss das Beacon ranging

ausgeschaltet sein.

Der Nutzer kann nun seine vordefinierten Funktionen die auf dem Display angezeigt werden

per Klick aufrufen. Der Aufruf wird an das Smartphone und von dort an den digitalSTROM-

Server gesendet.



Abbildung 32 - Szenario Nutzung Beacon Funktionen

Quelle: Autor

Will der Benutzende die Beacon Funktionen und die Standard Funktionen nutzen muss das

Beacon ranging eingeschaltet sein. Der Nutzer trägt das Smartphone bei sich.

Registriert das Smartphone nun ein definiertes Beacon in der näheren Umgebung, werden die

Funktionen die zurzeit auf der SmartWatch angezeigt werden auf die definierten Beacon

Funktionen gewechselt. Der Benutzende kann nun die Beacon Funktionen nutzen.

Verlässt er den näheren Bereich des Beacons wieder, werden die Funktionen wieder auf das

Standard Layout zurückgewechselt sofern kein anderes Beacon in Reichweite sein sollte. Um

die Funktionen zu Nutzen klickt der Benutzende, wie schon bei den Standard Funktionen, auf

eine Funktion, die dann über das Smartphone und den digitalSTROM-Server aufgerufen wird.



4.3 Applikation auf der Galaxy Gear 2

Das Konzept zur Umsetzung der Applikation (Widget) auf der Galaxy Gear 2 beinhaltet die

eingesetzte Entwicklungsumgebung mit speziell benötigten Komponenten sowie die geplante

Umsetzung anhand von Mockups und Layout Planung. Die Funktionen die es zu

Programmieren gilt werden definiert sowie die Kommunikation mit dem Smartphone festgelegt.

4.3.1 Entwicklungsumgebung

Die Entwicklungsumgebung ist von Samsung für ein Galaxy Gear 2 Widget vorgegeben.

Verwendet wird der Tizen SDK for Wearable zusammen mit der Tizen IDE for Wearable.

Zusätzlich wird der Samsung Accessory SDK benötigt um mit dem Smartphone

kommunizieren zu können. Für die Umsetzung der Kommunikation werden die vordefinierten

Schnittstellen von Samsung verwendet die in Kapitel 4.3.5 genauer beschrieben sind. In der

unteren Abbildung sind die verschiedenen Applikations Typen die entwickelt werden können

dargestellt.

Abbildung 33 - App Typen

Quelle: Samsung, 2014

Die Applikation wird als integrated type entwickelt. Das heisst die Applikation für die Galaxy

Gear 2 wird später in die Android Applikation integriert werden um dem Benutzenden die

Installation so einfach wie möglich zu machen. (vgl. Samsung, 2014)

Für die Umsetzung von Gesten wie Swipe und Taphold wird das Framework jQuery Mobile

verwendet. (vgl. Firtmann, 2012, Seite 166)



4.3.2 Mockups

Die Mockups illustrieren die verschiedenen Anzeigen der Applikation. Sie werden verwendet

um eine weitere Grundlage zur Umsetzung zu bilden.

Abbildung 34 - Mockup 1 SmartWatch Abbildung 35 – Mockup 2 SmartWatch

Quelle: Autor

Das Mockup 1 bildet auf der SmartWatch den Startbildschirm ab. Der Benutzende hat die

Möglichkeit über einen Button die Applikation mit dem Smartphone zu verbinden. Das Mockup

2 zeigt den Funktionsbildschirm der nach dem Verbinden angezeigt wird. Der Benutzende

kann aus vier definierten Funktionen auswählen.

4.3.3 Layoutplanung

Das Layout wird aufgrund der Ergebnisse der Analysephase sehr einfach und schlicht

gehalten. Um den Benutzenden nicht zu überfordern wurde auf ein Layout gesetzt das

möglichst wenige Funktionen beinhaltet. Der Benutzende soll auf einen Blick auf dem Display

erkennen können welche Funktionen momentan auf der SmartWatch angezeigt werden. Um

dennoch einen grösseren Funktionsumfang für den Benutzenden anbieten zu können und

trotzdem eine gute Usability zu gewährleisten, werden unterschiedliche Layouts definiert. Das

Standard Layout sowie das Beacon Layout.

Mit diesen Layouts kann der Benutzende bei gleich bleibender Usability mehr Funktionen

nutzen und das Display wird nicht mit Informationen überfüllt. Wie von den Use Cases bekannt

kann so der Nutzende, bei eingeschaltetem Beacon ranging und vordefinierten Beacons, mit

der Raumerkennung diese Funktion nutzen. Ist das Beacon ranging nicht eingeschaltet kann

der Benutzende lediglich das Standard Layout nutzen.



Das Standard sowie das Beacon Layout bestehen aus vier Feldern in der das Display unterteilt

ist. Jedes Feld stellt dabei eine Funktion dar wie in Abbildung 36 ersichtlich ist. Der Benutzende

hat die Möglichkeit die vier Funktionen aufzurufen. Das Layout das beim Start der Applikation

angezeigt wird ist in Abbildung 37 ersichtlich. Das Layout beinhaltet lediglich einen Button mit

dem sich der Benutzende mit einem Klick mit dem Smartphone verbinden kann.

Abbildung 36 – Layout Funktionen SmartWatch Abbildung 37 - Layout Start

Quelle: Autor

Das Layout wird mit HTML und CSS umgesetzt. Da HTML Elemente zum Teil vom Code aus

manipuliert und mit CSS Styles direkt geladen werden, sind im CSS File nur die groben Style

Spezifikationen definiert.

Das Layout selbst wird in einem einzigen HTML Dokument definiert. Dabei werden die

einzelnen Display Layouts als DIV Elemente mit der Klasse ui-page definiert. Die definierten

Page DIV Elemente können mit einer ID über das Tizen Wearable Web UI Framework geladen

und angezeigt werden.

Der Layout Wechsel, zum Beispiel, von Standard zum Beacon Layout, wird vom Smartphone

ausgelöst sobald ein Beacon in Reichweite ist. Die Bedienung und die Anzeige sind so einfach

wie möglich gehalten um auf dem kleinen Display der SmartWatch eine maximale

Übersichtlichkeit und Einfachheit zu erreichen.



4.3.4 Funktionen

Die funktionale Umsetzung in Tizen erfolgt in JavaScript. Die Funktionen die umgesetzt

werden müssen sind folgende:

x Verbindung mit Smartphone

Die SmartWatch muss eine Verbindung mit dem Smartphone aufbauen um Funktions-

und Beacon-Informationen sowie Layout-Informationen auszutauschen.

x Layout Wechsel

o Durch Beacons

Das Layout sollte gewechselt werden, je nach Layout-Information, die vom

Smartphone gesendet wird.

o Durch Swipe

Der Benutzende hat zusätzlich die Möglichkeit mit einem Swipe den Layout

Wechsel auszulösen. Konkret kann zwischen dem Standard Layout und dem

Beacon Layout gewechselt werden.

x Laden und Anzeigen der Layouts

Die SmartWatch muss das aktuelle Layout das vom Smartphone übermittelt wird laden

und Anzeigen können.

x Aufrufen der Funktionen

Der Benutzende kann mittels Klick auf die Felder Funktionen aufrufen. Die SmartWatch

muss diesen Aufruf an das Smartphone weiterleiten.

x Icon Definierung

Mit einem langen Klick auf ein Feld kann der Benutzende ein Icon definieren. Die Icon

Auswahl wird vom Smartphone aus an die SmartWatch übermittelt die dann die

Auswahl anzeigt.



4.3.5 Umsetzung Kommunikation

Für die Umsetzung der Kommunikation auf der Galaxy Gear 2 muss die Architektur zuerst

genauer untersucht werden. Der Gear Manager auf dem Smartphone ist zuständig für das

übermitteln und konfigurieren der Widget Applikation auf dem Wearable. Auf dem Wearable

nimmt der Wearable Manager Service die Daten des Widgets entgegen und installiert dieses

auf dem Wearable. Kernpunkt für die Kommunikation dabei ist das Accesory Framework(SAP)

von Samsung. Es erlaubt eine Verbindung zwischen dem Host und dem Wearable über

Bluetooth oder Bluetooth LE, wie untern in der Abbildung ersichtlich ist.

Abbildung 38 - Architektur Host und Wearable


Für die Umsetzung der Kommunikation auf der Galaxy Gear 2 wird deshalb das Accesory

Framework von Samsung eingesetzt.

Um das Framework nutzen zu können muss ein

Service Profil eingerichtet werden. Dieses

Service Profil definiert auf beiden Seiten(Host

und Wearable) die ID, den Namen sowie eine

Rolle und eine Version. Zusätzlich werden die

Transportart sowie der Service Channel

definiert. Das Service Profil für die SmartWatch

Applikation kann, zum Beispiel, die in Abbildung

39 ersichtlichen Informationen enthalten. (vgl.

Samsung, 2014) Quelle: Samsung, 2014

Abbildung 39 - Service Profile SmartWatch



4.4 Applikation auf dem Android Smartphone

Das Konzept zur Umsetzung der Applikation auf dem Smartphone beinhaltet, ebenso wie bei

der Galaxy Gear 2 Applikation, die eingesetzte Entwicklungsumgebung mit speziell benötigten

Komponenten sowie die geplante Umsetzung anhand von Mockups und die Layout Planung.

Die Funktionen die es zu programmieren gilt werden definiert sowie die Kommunikation mit

der SmartWatch festgelegt.

4.4.1 Entwicklungsumgebung

Als Entwicklungsumgebung für die Android Applikation wurde Eclipse Kepler SR2 gewählt.

Umgesetzt wird die Applikation mit dem Android SDK. Zusätzlich wird ebenfalls der Samsung

Accessory SDK benötigt um mit der Galaxy Gear 2 kommunizieren zu können.

Für die Umsetzung der Kommunikation werden, wie bei der Applikation auf der Gear 2, die

vordefinierten Schnittstellen von Samsung verwendet, die hier in Kapitel 4.4.6 genauer

beschrieben werden. Um die Kommunikation mit dem digitalSTROM-Server zu ermöglichen

wird der JSON Service von digitalSTROM genutzt. (vgl. Samsung, 2014) (vgl. digitalSTROM,

2014)



4.4.2 Mockups

Die Mockups für das Smartphone zeigen die verschiedenen Anzeigen und Funktionen. Sie

bilden die Grundlage für die spätere Umsetzung der Applikation.

Abbildung 40 - Mockup 1 Smartphone Abbildung 41 - Mockup 2 Smartphone

Quelle: Autor

Das Mockup 1 zeigt den Startbildschirm der Applikation. Der Benutzende kann sich mit

Eingabe seiner Daten und einem Klick auf Login in den digitalSTROM-Server einloggen. Es

sind zwei Verbindungsanzeigen vorhanden die den aktuellen Status der Verbindung zur

SmartWatch sowie zum digitalSTROM-Server anzeigen.

Das Mockup 2 zeigt den Entwurf des Konfigurationsbildschirmes. Er enthält das Beacon

ranging sowie den Button zum Standard Layout.



Abbildung 42 - Mockup 3 Smartphone Abbildung 43 - Mockup 4 Smartphone

Quelle: Autor

In Mockup 3 ist die Definierung der Standard Layout Funktionen ersichtlich. Die Funktionen

werden angezeigt und es gibt die Möglichkeit per Button klick Funktionen hinzuzufügen.

Mockup 4 zeigt die Definierung der Beacon Layout Funktionen. Zusätzlich zu den Funktionen

sind hier noch die Beacon Informationen ersichtlich. Es gibt ebenfalls wieder die Möglichkeit

per Button klick Funktionen hinzuzufügen.

4.4.3 Layoutplanung

Da das Smartphone, im Vergleich zu der SmartWatch, ein wesentlich grösseres Display bietet

können hier mehr Informationen auf einmal angezeigt werden, ohne das Display gleich zu

überladen. Um die Bedienung dennoch möglichst einfach zu gestalten und die Übersicht zu

gewährleisten, wurde das Layout möglichst schlicht gehalten. Der Nutzer sieht immer nur die

nötigsten Informationen auf dem Layout. Die Layouts sind so definiert das sie eine klare

Erkennung der Funktionen ermöglichen. Das heisst dem Benutzenden soll klar sein was das

Angezeigte Layout für eine Funktion hat und für was es benutzt werden kann.



Die grundlegenden zwei Layouts, das heisst der Startbildschirm sowie der

Konfigurationsbildschirm, werden als so genannte Fragmente in Android umgesetzt. Im

Gegensatz zu einer Activity besitzt ein Fragment in Android kein Kontext sondern ist an den

Lebenszyklus der Activity gebunden zu der das Fragment gehört. Auch wenn die Applikation

und somit auch das Layout für Smartphones ausgelegt werden, ist es Sinnvoll bereits die

Fragmente zu gebrauchen. Für das Hauptlayout kann so die UI vom Activity Container

getrennt werden. Die Fragmente haben den Vorteil, dass das Layout für die spätere

weiterentwicklung besser an grössere Displaygrössen angepasst werden kann. Die weiteren

Layouts werden als normale Activities umgesetzt. So ist es für den Benutzenden einfacher die

Funktionen logisch zu benutzen, da die Aktivitäten gestapelt werden. So kann der Benutzende

per Back-Klick zum vorherigen Bildschirm zurückkehren. Für die mögliche Umsetzung auf

einem Tablet müssten später diese Activities sowie der Ablauf des Aufrufes angepasst

werden, um eine optimale Usability zu gewährleisten. (vgl. Mednieks, 2013, Seite 231-237)

Für den Benutzenden wird eine Navigationsleiste geschaffen die den aktuellen Namen des

Fragmentes zeigt. Der Titel, der in der Navigationsleiste angezeigt wird, ist nicht interaktiv

sondern zeigt lediglich das aktuelle und das nächste Fragment an. Dieser Titel wird im

ViewPager Layout, das das übergeordnete Layout der Fragmente darstellt, eingefügt. Somit

ist dem Benutzenden klar, dass mehr als nur eine Seite existiert. Der Benutzende kann mit

einem Swipe zwischen den beiden Fragmenten wechseln. (vgl. Google, kein Datum)

Die Darstellung der Beacons und der Funktionen werden mit ListViews umgesetzt. Die

ListView ermöglicht es Informationen effizient darzustellen auch falls viele Informationen

geladen werden müssen. (vgl. Garagenta, Seite 83)

Abbildung 44 - Ansicht ListView

Die ListView ist eine Android ViewGroup die eine

Liste von Elementen enthält. Mit der ListView ist es

möglich zu Scrollen. Die Elemente werden über einen

Adapter, der die Informationen, zum Beispiel, aus

einem Array ausliest, geladen. Die Elemente werden

als Views in die ListView geladen. (vgl. Google, kein

Datum)

Quelle: Google, kein Datum



4.4.4 Funktionen

Die funktionale Umsetzung in Android erfolgt in Java. Die Funktionen die umgesetzt werden

müssen sind folgende:

x Verbindung mit dem digitalSTROM Server

Das Smartphone muss eine Verbindung zum digitalSTROM Server aufbauen um die

benötigten Informationen zur Definierung der Funktionen abzurufen. Die Verbindung

wird ebenfalls für den Aufruf der Funktionen gebraucht.

x Verbindung mit der SmartWatch

Das Smartphone muss eine Kommunikation mit der SmartWatch gewährleisten um die

benötigten Layout Informationen, je nach erkanntem Beacon, oder Standard Layout zu

übertragen.

x Layout Wechsel

o Durch Swipe

Der Benutzende kann das Layout der Applikation wechseln indem er per Swipe

das nächste Fragment aufruft.

x Anzeige der Verbindungen

Das Smartphone soll den aktuellen Status der Verbindungen anzeigen um dem

Benutzenden aufzuzeigen ob er die Applikation benutzen kann oder noch eine

Verbindung aufbauen muss.

x Standard Layout Definierung

Der Benutzende soll vier Standard Funktionen für das Standard Layout definiert

werden können das dann auf der SmartWatch benutzt werden kann.

x Ein-/Ausschalten des Beacon ranging

Das Ein-/Ausschalten des Beacon ranging soll dem Benutzenden ermöglichen mehr

Funktionen zu definieren. Dabei sollen die Beacons angezeigt werden, die momentan

in Reichweite sind, wenn das Beacon ranging eingeschaltet ist.

x Beacon Layout Definierung

Der Benutzende soll vier Beacon Funktionen je Beacon definieren können. Dieses

Layout wird dann auf die SmartWatch gesendet sobald das Beacon nah genug am

Smartphone ist.

x Beacon Name editieren

Der Benutzende soll die Möglichkeit haben den Beacons Namen zuzuordnen. So kann

der Raum für den das Beacon steht anhand des Namens schnell erkannt werden.



4.4.5 Datenbank

Für die Speicherung der Daten wurde die relationale Datenbank SQLite, die Android zur

Verfügung stellt, benutzt. Die SQLite Datenbank ist eine eigenständige Datenbank-Engine mit

Transaktionsunterstützung. Die Transaktionen bieten die ACID-Transaktionseigenschaften

an. SQLite verzichtet auf verschiedene Zusatzfeatures um möglichst schlank zu bleiben. Die

Datenbank unterstützt aber dennoch die meisten Elemente der SQL Sprache. Für das

debuggen der Anwendung kann ein SQL Kommandozeilenwerkzeug wie sqlite3 eingesetzt

werden um die Datenbank auslesen zu können. Die Datenbank wird iterativ entwickelt das

heisst über den Code werden Tabellen manipuliert und die Daten dann angesehen.

Die Android Datenbankklassen bestehen dabei aus mehreren Komponenten. Nachfolgend

sind die drei die benutzt werden aufgeführt und kurz beschrieben:

x SQLite Database

Definiert die Schnittstelle zur relationalen Datenbank.

x Cursor

Container für die Ergebnisse einer Datenbankabfrage.

x SQLiteOpenHelper

Dient zur Erstellung und Aktualisierung der Datenbank und bietet ein Lebenszyklus-

Framework. Abbildung 45 - Datenbank Android App

Quelle: Autor

Die modellierte Datenbank speichert Informationen für die Beacons sowie die Items. Die Items

stellen die Funktionen dar. Um die gespeicherten Items später den Beacons zuordnen zu

können wird ein Fremdschlüssel für die Beacon ID in der Items Tabelle genutzt. (vgl. Mednieks,

2013, Seiten 295-311)



4.4.6 Umsetzung Kommunikation

Da das Smartphone das Hauptkommunikationselement des Systems darstellt und mit der

SmartWatch, dem digitalSTROM-Server sowie mit den Beacons kommunizieren muss, wird

ein Hintergrundservice eingerichtet. Dieser Service erlaubt es dem Benutzenden die

Funktionen auf der SmartWatch auch zu nutzen wenn die Applikation nicht geöffnet ist. Um

trotzdem mit der Applikation zu kommunizieren falls sie geöffnet wird, wird ein

BroadcastReceiver eingesetzt, der auf bestimmte Intents vom Service reagiert. Der

Hintergrundservice enthält ein BroadcastReceiver um mit dem JSON Service von

digitalSTROM sowie der Applikation zu kommunizieren. (vgl. Mednieks, 2013, Seiten 91-96)

Der Hintergrundservice enthält die Kommunikation für die folgenden Komponenten:

x digitalSTROM Server

Für die Kommunikation mit dem digitalSTROM Server wird der JSON Service von

digitalSTROM genutzt. Der Hintergrundservice ruft die Funktionen auf und bekommt

eine Bestätigung oder Rückmeldung über den BroadcastReceiver.

x Beacons

Für die Kommunikation mit den Beacons wird die Android Beacon Library von Radius

Networks eingesetzt. Diese Library erlaubt es die Beacons fast gleich zu nutzen wie

dies auf dem iOS der Fall ist. Für die Umsetzung der Applikation wird die Ranging

Funktion genutzt. Diese erlaubt das Scannen der Beacons im Intervall von ungefähr

1Hz. (vgl. Radius Networks, 2014)

x SmartWatch

Wie schon bei der Umsetzung der Kommunikation bei der Galaxy Gear 2 beschrieben

wird für die Kommunikation zwischen Smartphone und SmartWatch das Accesory

Framework von Samsung verwendet.



Ein Beispiel für ein Service Profil auf dem Smartphone ist unten Abgebildet.

Abbildung 46 - Service Profil Smartphone


Das Service Profil wird wie bei der Galaxy Gear 2 Applikation als Metadaten über

eine XML-Datei implementiert.

<meta-data

android:name="AccessoryServicesLocation"

android:value="/res/xml/accessoryservices.xml" />

Wie schon bei der Galaxy Gear 2 werden die verschiedenen Eigenschaften definiert.

Der einzige Unterschied im Vergleich zum XML der Gear 2 besteht noch in der

Service Implementation. Für die Kommunikation muss zusätzlich noch der

Hintergrundservice angegeben werden über den kommuniziert wird.



5. Entwickelte Applikation

Für die Entwicklung der Applikation wurde auf Risikominimierung geachtet. Es wurden zuerst

Systemkritische Komponenten wie die Bluetooth Kommunikation mit der Galaxy Gear 2 und

den Beacons programmiert und getestet, um die Grundlage für das System zu schaffen. (vgl.

Sommerville, 2007, Seite 194-199) Die Applikationen auf der SmartWatch und dem

Smartphone wurden funktionsgetrieben entwickelt. Die Funktionen wurden einzeln entwickelt

und getestet.

5.1 Installation

Die Applikation wurde wie schon erwähnt als integrated type entwickelt. Der Benutzende

muss also zur Installation lediglich eine APK Datei verwenden. Diese Datei wird auf dem

Smartphone installiert. Der Benutzende muss auf dem Smartphone den Gear Manager

installiert haben so, dass bei der Installation automatisch die Applikation auf der SmartWatch

mitinstalliert wird. Für die Installation der Applikation sind diverse Berechtigungen auf dem

Smartphone nötig. Die Berechtigungen sind in der unteren Abbildung ersichtlich.

Abbildung 47 - Smartphone Berechtigungen

Quelle: Autor

Die Applikation braucht Internetzugriff für die Kommunikation mit dem digitalSTROM

Server. Bluetooth wird benötigt um die SmartWatch und die Beacons zu nutzen.

Zusätzlich sind noch die Berechtigungen für das Samsung Framework nötig.



5.2 Applikation auf der Galaxy Gear 2

Für die Galaxy Gear 2 gibt es eine grundlegende Bedienungsgeste die vom System gegeben

ist. Um die Applikation zu schliessen kann ein Swipe von oben nach unten durchgeführt

werden. Dies ist eine Standard System Geste und wird eigentlich wie eine Back-Taste

verwendet. Für diese Applikation wird diese Geste aber nur für das Schliessen der Applikation

verwendet. Um die Applikation lediglich in den Hintergrund zu setzen muss der Hardware

Button auf der Galaxy Gear 2 verwendet werden.

5.2.1 Funktionen und Bedienung

Wird die Applikation auf der SmartWatch das erste Mal gestartet erscheint der Startbildschirm

der in der unteren Abbildung ersichtlich ist.

Abbildung 48 - dSWatchControl Connect

Der Startbildschirm ist sehr einfach gehalten und enthält lediglich ein

Button. Der Benutzende kann sich über den Connect Button mit dem

Smartphone verbinden.

Kann die Verbindung aufgebaut werden erscheint auf dem

Smartphone eine Meldung mit der Bestätigung der Verbindung. Ist

die Verbindung erfolgreich aufgebaut wechselt der Bildschirm dann

zum Standard Layout.

Quelle: Autor

Abbildung 49 - dSWatchControl Standard

Der Standard Bildschirm zeigt die auf dem Smartphone definierten

Standard Layout Funktionen. Der Benutzende kann die Funktionen

per Klick aufrufen. Sind bereits Icons definiert worden werden diese

beim Wechsel auf das Standard Layout ebenfalls mit den

Funktionen geladen.

Sind nicht alle vier Funktionen auf dem Smartphone definiert

worden erscheint auf dem Display, anstelle des Namens oder Icon,

ein Platzhalter.

Quelle: Autor



Abbildung 50 - dSWatchControl Bildauswahl

Um ein Icon für eine Funktion zu definieren muss der Benutzende

lange auf die entsprechende Funktion klicken. Es öffnet sich nun

eine Liste die die vorhandenen Bilder auf dem Smartphone anzeigt.

Der Benutzende kann ein Bild per Klick auf der Liste auswählen.

Die Liste kann durch Klick auf More auch vergrössert werden um

weitere Bilder anzuzeigen.

Quelle: Autor

Abbildung 51 – dSWatchControl Bild Abbildung 52 - dSWatchControl Bilder

Quelle: Autor

Die oberen Abbildungen zeigen die definierten Bilder von Funktionen. Bilder können wie

gewünscht definiert werden. Es kann auch nur ein Bild für eine Funktion definiert werden wie

in Abbildung 51 ersichtlich. Abbildung 52 zeigt den Standard Bildschirm mit vier definierten

Bildern.

Um den Benutzenden nicht zu verwirren wird zusätzlich noch der Name der Funktion auf

einem transparenten Balken eingeblendet.

Definiert der Benutzende auf dem Smartphone Beacon Funktionen und ist das Beacon

ranging eingeschaltet werden die Funktionen geladen, sobald ein Beacon in der Nähe ist.

Das Beacon Layout ist gleich aufgebaut wie das Standard Layout. Es zeigt die vier

vordefinierten Funktionen und Icons können ebenfalls wie oben beschrieben definiert

werden. Der Benutzende hat zudem die Möglichkeit bei Anzeige des Beacon Layout per

Swipe von links nach rechts zum Standard Layout zurückzukehren. Dies funktioniert ebenso

in die andere Richtung um vom Standard Layout zum Beacon Layout zu gelangen.



5.3 Applikation auf dem Android Smartphone

Für die Android Applikation gibt es keine systembezogenen Gesten die ausgeführt werden

können. Für die grundlegende Bedienung gelten die Smartphone bezogenen Android Gesten.

5.3.1 Funktionen und Bedienung

Wird die Applikation gestartet erscheint standardmässig als Startbildschirm das Control Panel

wie in Abbildung 53 ersichtlich.

Abbildung 53 - dSWatchComm Control Panel

Das Fragment Control Panel dient dazu, eine Verbindung mit

dem digitalSTROM-Server herzustellen sowie den aktuellen

Status der Verbindungen anzuzeigen.

Die Verbindungsanzeige soll dem Benutzenden auf einen

Blick zeigen ob er das System nutzen kann oder nicht. Ist ein

Feld noch Rot, weiss der Benutzende, dass er noch eine

Verbindung aufbauen muss.

Quelle: Autor

Um sich mit dem digitalSTROM Server zu verbinden muss

der Benutzende zuerst die erforderlichen Daten des Server

das heisst die IP sowie den Port des Server mit dem er

verbunden werden möchte angeben.

Um sich zu verbinden klickt der Benutzende auf den Log in

Button.

Quelle: Autor

Abbildung 54 - dSWatchComm IP/Port



Abbildung 55 - dSWatchComm Usr/Pw

Nach dem Klick auf den Log in Button öffnet sich ein Dialog.

Um sich auf den digitalSTROM-Server einzuloggen sind

zusätzlich noch der entsprechende Benutzername sowie das

Passwort nötig. Der Benutzende muss für das Login den OK

Button klicken.

Quelle: Autor Abbildung 56 - dSWatchComm Login

Während dem Login wird ein Ladebildschirm eingeblendet.

Sobald der Login erfolgt ist verschwindet dieser

Ladebildschirm wieder. Der Benutzende kann den

Ladebildschirm durch einen Klick auf den Bildschirm auch

selbst entfernen und das Login wird im Hintergrund

weitergeführt.

Quelle: Autor Abbildung 57 - dSWatchComm Succesfull Login

Ist das Login erfolgreich schaltet die Verbindungsanzeige

beim Server auf Grün.

Das Smartphone ist nun mit dem digitalSTROM-Server

verbunden und Funktionen können definiert werden.

Quelle: Autor



Abbildung 58 - dSWatchComm Connect Watch

Um das Smartphone mit der SmartWatch zu verbinden wird

auf der SmartWatch, wie in Kapitel 5.2.1 erwähnt, der

Connect Button auf der SmartWatch angeklickt.

Nun wird eine Verbindung mit dem Smartphone aufgebaut. Ist

diese erfolgreich schaltet die Verbindungsanzeige der Watch

auf Grün und eine Android Toast Message wird ausgegeben

um die Verbindung zu bestätigen.

Diese Message ist nützlich falls der Benutzende einmal die

SmartWatch mit dem Smartphone verbinden will und die

Applikation nicht geöffnet hat.

Quelle:Autor

Abbildung 59 – dSWatchComm Add functions Abbildung 60 – dSWatchComm Set standard

Quelle: Autor

Abbildung 59 zeigt das Fragment Ranging beacons / Add functions. Hier kann der Benutzende

das Beacon ranging ein- und ausschalten, die Liste der Beacons aktualisieren oder mit einem

Klick auf Set standard layout wird ein neue Activity geöffnet um die Standard Layout

Funktionen die auf der SmartWatch angezeigt werden zu definieren. Dies ist in Abbildung 60

dargestellt. Es können Aktivitäte sowie Benutzerdefinierte Handlungen hinzugefügt werden.



Klick der Benutzende auf den Button Add Activity öffnet sich eine neue Activity in der die

Räume aufgelistet werden wie in Abbildung 61 ersichtlich. Die Aktivitäten sowie die

Benutzerdefinierten Handlungen werden vom digitalSTROM System geladen. Der

Benutzende wählt nun mit einem Klick den gewünschten Raum aus. Abbildung 61 - dSWatchComm Rooms Abbildung 62 - dSWatchComm Groups

Quelle: Autor

Dies führt dazu, dass eine weitere Activity geöffnet wird in der die verschiedenen

Gruppentypen des digitalSTROM Systems angezeigt werden wie in Abbildung 62 ersichtlich.

Der Benutzende wählt die gewünschte Gruppe ebenfalls mit einem Klick.

Abbildung 63 - dSWatchComm Scenes

Quelle: Autor

Nun werden die Szenen zum ausgewählten Raum und der gewünschten Gruppe vom

digitalSTROM-Server geladen. Der Benutzende kann zwischen den auf dem digitalSTROM

Server definierten Bereichen und Stimmungen die gewünschte Funktion auswählen. Hat der

Benutzende eine Funktion angeklickt wird diese zum Standard Layout hinzugefügt. Hat der

Benutzende das Maximum, von vier Funktionen, bereits definiert erscheint eine Meldung die

darauf hinweist, dass maximal vier Funktionen definiert werden können und zuerst eine

gelöscht werden muss um eine neue Hinzuzufügen.



Der Benutzende kann, ausser den Aktivitäten, auch Benutzerdefinierte Handlungen

hinzufügen. Anstelle Add Activity wird einfach Add User defined action angeklickt.

Abbildung 64 - dSWatchComm UDAs

Es öffnet sich eine Activity in der die Benutzerdefinierten

Handlungen vom digitalSTROM-Server geladen werden. Die

Funktionen können wie schon zuvor bei den Szenenauswahl

angeklick werden.

Diese werden dann dem Standard Layout hinzugefügt sofern

nicht bereits vier Funktionen vorhanden sind.

Quelle: Autor

Der Benutzende kann ausser dem Standard Layout auch ein Beacon Layout je Beacon

definieren. Dazu wird das Beacon ranging eingeschaltet wie in Abbildung 65 ersichtlich. Abbildung 65 - dSWatchComm Beacon ranging Abbildung 66 - dSWatchComm Beacon Definierung

Quelle: Autor

Sind Beacons in Reichweite werden sie in einer Liste angezeigt. Mit einem Klick auf ein

Beacon öffnet sich eine neue Activity (Abbildung 66) um die Beacon Layout Funktionen für

die SmartWatch zu definieren. Die Definierung der Funktionen läuft nach dem gleichen

Schema wie beim Standard Layout. Der Benutzende hat mit einem Klick auf den Beacon

Namen zudem die Möglichkeit diesen zu ändern und anzupassen.



6. Schlusswort

Mit dieser Bachelorthesis konnten die Bedienungselemente für das digitalSTROM Smart

Home System erweiterte werden. Es wurde eine Applikation entwickelt die es erlaubt, über

das Smartphone und eine SmartWatch, das Smart Home zu steuern.

Dabei wurde untersucht wie eine Applikation auch auf kleinen Displays eine hohe Usability

bieten kann. Durch eine einfache Bedienung und schlichtes Design kann auch auf kleineren

Displays dem Benutzenden mit dieser Applikation eine gute Usability geboten werden.

Auch wurde das Nutzungsverhalten bezüglich örtlicher und funktionaler Nutzung untersucht.

Es zeigt, dass Benutzende ihr Smartphone am meisten Zuhause brauchen, was für die

Nutzung der Applikation ideal ist, da diese auf den Heimgebrauch ausgelegt ist.

Bezüglich funktionaler Nutzung kann gesagt werden das Benutzende, von Smartphones, am

meisten den Bereich Unterhaltung nutzen und im Internet surfen. Die entwickelte Applikation

zielt vor allem auf diese Nutzer ab, da Sie im Bereich Unterhaltung und Internet anzusiedeln

ist.

Interessant ist auch das Ergebnis, dass Nutzer ihr Smartphone parallel zu verschiedenen

Aktivitäten zuhause nutzen. Die entwickelte Applikation ist genau dafür gedacht, dass Nutzer

beiläufig ihre wichtigsten Funktionen zuhause für ihr Smart Home System nutzen können.

Durch die Analyse mehrere SmartWatches wurde ein Produkt ausgewählt das neuste

Technologien unterstützt und einen starken Akku mitbringt. Auch wurde darauf geachtet, dass

das Display, ohne den Tragekomfort zu vernachlässigen, gross genug für eine Nutzung ist.

Es wurde eine Idee für eine Raumerkennung mit Beacons entworfen und umgesetzt die es

dem Benutzenden erlaubt die Funktionen spezifisch nach Raum bzw. Beacon zuzuordnen. So

kann einerseits der Funktionsumfang auf der SmartWatch mithilfe der Beacons erweitert

werden und andererseits können so den Benutzenden Funktionen geboten werden, die auf

sein Nutzungsverhalten abzielen.

Für die Umsetzung der Raumerkennung und der Kommunikation der SmartWatch wurde die

stromsparende Technologie Bluetooth LE untersucht und eingesetzt um einen geringen

Akkuverbrauch der einzelnen Elemente zu ermöglichen.



Für die Umsetzung der Applikation wurden die Ausgangsplattformen anhand der Analyse

festgesetzt und die Konzepte für die Entwicklung auf der SmartWatch sowie dem Smartphone

erstellt. Die Applikation wurde anhand des Konzepts umgesetzt und fertiggestellt.

Mit der Integration der neuen Applikation in das bestehende digitalSTROM System wurde ein

neues attraktives Bedienungselement geschaffen das dem Benutzenden erlaubt Funktionen

auf eine neue Art und Weise mit neuster Technologie zu nutzen.

7. Danksagung

Ich möchte mich ganz herzlich beim Auftraggeber bedanken, dass ich die Möglichkeit hatte

ein innovatives und interessantes Thema für meine Bachelor Thesis zu bearbeiten und dabei

super unterstützt wurde.

Vom Auftraggeber wurde alles für die Umsetzung der Applikation bereitgestellt. Dies

beinhaltete ein digitalSTROM Testsystem sowie benötigte Hardware für Testzwecke. An die

Applikation wurden nur wenige Anforderungen gestellt so, dass relativ frei entschieden

werden konnte welche Technologien und Funktionen schlussendlich eingesetzt werden. Mit

dieser Entscheidungsfreiheit konnte die Applikation gut an die Anforderungen aus der

Analyse angepasst werden.

Ich möchte mich ganz herzlich auch dafür bedanken, dass ich die Möglichkeit hatte bei der

Samsung Gear App Challenge mitzumachen und dabei vom Auftraggeber kräftig unterstützt

wurde. Mit dieser Unterstützung machte das analysieren, planen und umsetzen der

Applikation besonders viel Spass.



8. Literaturverzeichnis

Aislelabs, 2014. iBeacon and Battery Drain on Phones: A Technical Report .[online]

URL:http://www.aislelabs.com/reports/ibeacon-battery-phones/ [19.07.2014]

Apple ,2014. digitalSTROM AG [online] URL: https://itunes.apple.com/ch/artist/digitalstrom-

ag/id337613038 [08.07.2014]

Apple, 2014. Getting Started with iBeacon Version 1.0 [online] URL:

https://developer.apple.com/ibeacon/Getting-Started-with-iBeacon.pdf [03.07.2014]

Apple, 2014. iBeacon for Developers.[online] URL: https://developer.apple.com/ibeacon/

[03.07.2014]

BITKOM, 2013. Jeder Dritte will eine Smartwatch nutzen [online] URL:

http://www.bitkom.org/files/documents/BITKOM_Presseinfo_Smartwatch_25_06_13.pdf

[18.07.2014]

digitalSTROM, 2014. digitalSTROM Server JSON [online] URL:

http://developer.digitalstrom.org/Architecture/dss-json.pdf [04.07.2014]

digitalSTROM, 2014. digitalSTROM Smartphone Apps .[online] URL:

http://developer.digitalstrom.org/Architecture/smartphone.pdf [04.07.2014]

digitalSTROM, kein Datum. Gitorious digitalSTROM .[online] URL:

http://gitorious.digitalstrom.org/ [02.07.2014]

digitalSTROM AG ,2014. digitalSTROM Installationshandbuch [online] URL:

http://www.digitalstrom.com/documents/handbuecher/Installationshandbuch_A1121D002V01

1_DE_28-02-2014_Final.pdf [22.07.2014]

digitalSTROM Website ,2014. digitalSTROM AG .[online] URL:

http://www.digitalstrom.com/Unternehmen/digitalSTROM-AG/In-Kuerze/ [17.07.2014]



Firtmann Maximiliano (2012): jQuery Mobile: Up and Running, CA, O’Reilly Media, Inc.

Google, 2013. Unser mobiler Planet: Schweiz [online] URL:

https://services.google.com/fh/files/misc/omp-2013-ch-local-de.pdf [18.07.2014]

Google, 2014. digitalSTROM [online] URL:

https://play.google.com/store/apps/developer?id=digitalSTROM&hl=de [08.07.2014]

Google, kein Datum. Creating Swipe Views with Tabs [online] URL:

http://developer.android.com/training/implementing-navigation/lateral.html [10.07.2014]

Google, kein Datum. List View [online] URL:

http://developer.android.com/guide/topics/ui/layout/listview.html [10.07.2014]

Marko Gargenta, Masumi Nakamura (2014): Learning Android, CA, O'Reilly Media, Inc.

Nielsen, Jakob (2013): Mobile Usability : für iPhone, iPad, Android und Kindle, Berkeley, CA :

New Riders

Pebble Website, 2014. Pebble SmartWatch [online] URL: https://getpebble.com/discover

[03.07.2014]

Radius Networks, 2014. Android Beacon Library [online] URL:

https://github.com/AltBeacon/android-beacon-library [25.07.2014]

Robin Heydon (2013): Bluetooth low energy : the developer's handbook, Upper Saddle

River, NJ : Prentice Hall

Samsung Website, 2014. Gear 2 SmartWatch [online] URL:

http://www.samsung.com/ch/consumer/mobile-phone/others/gear/SM-R3800VSAAUT

[03.07.2014]



Samsung, 2014. Hello Accessory Developer’s Guide [online] URL: http://img-

developer.samsung.com/contents/cmm/SamsungGearApplication_HelloAccessory_Develop

ers_Guide_1.1_140722.pdf [11.07.2014]

Samsung, 2014. Samsung Gear [online] URL: http://developer.samsung.com/samsung-gear

[11.07.2014]

Sommerville Ian (2007): Software Engineering 8, Edinburgh : Pearson Education

Sony Website, 2014. Sony SmartWatch 2 [online] URL:

http://smb.store.sony.com/smartwatch-2-zid27-SW2ACT/cat-27-catid-

SmartWear?_t=pfm%3Dcategory [03.07.2014]

Statista, 2014. Anteil der Deutschen, die im Jahr 2013 zu Weihnachten folgende

Elektronikprodukte verschenken oder anschaffen wollen [online] URL:

http://de.statista.com/statistik/daten/studie/282821/umfrage/umfrage-zu-

unterhaltungselektronik-als-weihnachtsgeschenk-2013/ [19.07.2014]

Statista, 2014. Anzahl genutzter Apps stagniert - Nutzungsdauer steigt [online] URL:

http://de.statista.com/infografik/2420/app-nutzung-in-den-usa/ [18.07.2014]

Zigurd Mednieks, Laird Dornin, G. Blake Meike, Masumi Nakamura (2013): Android-

Programmierung, Köln, O'Reilly Germany



9. Abbildungs- und Tabellenverzeichnis Abbildung 1 - digitalSTROM 5

Abbildung 2 - digitalSTROM Dashboard 5

Abbildung 3 - dS Listener 5

Abbildung 4 - dS Home Control 6

Abbildung 5 - dS Listener 6

Abbildung 6 - dS Dashboard 6

Abbildung 7 - dS NFC 6

Abbildung 8 - bidgely 6

Abbildung 9 - digitalSTROM-Glossar 7

Abbildung 10 - Farbkonzept digitalSTROM 8

Abbildung 11 - Beacon weiss 9

Abbildung 12 - Ort der Nutzung 11

Abbildung 13 - Gleichzeitige Nutzung Medien 12

Abbildung 14 - Smartphone Portale 13

Abbildung 15 - Nutzungsdauer und genutzte Apps 14

Abbildung 16 - Beispiel Überladene Anzeige 17

Abbildung 17 - Kontextgrenzen 21

Abbildung 18 – Raumerkennung Beacons 24

Abbildung 19 - Auswirkung Anzahl Beacons 26

Abbildung 20 - Auswirkung Scan Intervall 26

Abbildung 21 - Setup Intent 29

Abbildung 22 - Call Intent 30

Abbildung 23 - Get Devices 31

Abbildung 24 - Beacon ranging und Funktionen 34

Abbildung 25 - Definierung Funktionen 35

Abbildung 26 - Szenario Installation 36

Abbildung 27 - Szenario Login 37

Abbildung 28 - Szenario Verbinden 37

Abbildung 29 - Szenario Standard Funktionen 38

Abbildung 30 - Szenario Ranging und Beacon Funktionen 38

Abbildung 31 - Szenario Nutzung Standard Funktionen 39

Abbildung 32 - Szenario Nutzung Beacon Funktionen 40

Abbildung 33 - App Typen 41

Abbildung 34 - Mockup 1 SmartWatch 42

Abbildung 35 – Mockup 2 SmartWatch 42



Abbildung 36 – Layout Funktionen SmartWatch 43

Abbildung 37 - Layout Start 43

Abbildung 38 - Architektur Host und Wearable 45

Abbildung 39 - Service Profile SmartWatch 45

Abbildung 40 - Mockup 1 Smartphone 47




Abbildung 44 - Ansicht ListView 49

Abbildung 45 - Datenbank Android App 51

Abbildung 46 - Service Profil Smartphone 53

Abbildung 47 - Smartphone Berechtigungen 54

Abbildung 48 - dSWatchControl Connect 55

Abbildung 49 - dSWatchControl Standard 55

Abbildung 50 - dSWatchControl Bildauswahl 56

Abbildung 51 – dSWatchControl Bild 56

Abbildung 52 - dSWatchControl Bilder 56

Abbildung 53 - dSWatchComm Control Panel 57

Abbildung 54 - dSWatchComm IP/Port 57

Abbildung 55 - dSWatchComm Usr/Pw 58

Abbildung 56 - dSWatchComm Login 58

Abbildung 57 - dSWatchComm Succesfull Login 58

Abbildung 58 - dSWatchComm Connect Watch 59

Abbildung 59 – dSWatchComm Add functions 59

Abbildung 60 – dSWatchComm Set standard 59

Abbildung 61 - dSWatchComm Rooms 60

Abbildung 62 - dSWatchComm Groups 60

Abbildung 63 - dSWatchComm Scenes 60

Abbildung 64 - dSWatchComm UDAs 61

Abbildung 65 - dSWatchComm Beacon ranging 61

Abbildung 66 - dSWatchComm Beacon Definierung 61

Tabelle 1 - iBeacon Informationen 10

Tabelle 2 - SmartWatch Modelle 18



10. Anhang

10.1 Quellcode der Applikationen auf CD

Der Quellcode sowie die Installationsdatei werden auf CD mitgeliefert.

Documents

SMARTHOMES - digitalstrom.org · Dieses Konzept wurde für die Umsetzung der Applikation verwendet. Das Ergebnis ist eine funktionstüchtige Applikation für die Samsung Galaxy Reihe