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Im
Heimbereich von Festnetzen und in Geschäftsnetzen oder
Unternehmensnetzen wird die zunehmend eine Fixed Mobile Convergence,
d. h. ein Zugang von Mobilfunkendgeräten zu einem Festnetz gefordert.
Festnetze sind derzeit das Telefonnetz oder das Internet bzw. Netze
mit Internetprotokoll, wobei zwischen den Mobilfunkendgeräten
und den Endgeräten der Festnetze insbesondere Sprachverbindungen
zu steuern sind. Als eine bevorzugtes Protokoll für die
Steuerung bzw. Signalisierung von Sprachverbindungen im Internet
oder in Netzen mit Internetprotokoll ist derzeit das standardisierte SIP-Protokoll
(Session Initial Protocol) vorgesehen, wobei die Sprachinformation
gemäß dem standardisierten RTP-Protokoll (Real
Time Protocol) – RFC Standard 1889 bzw.
seit 2003 im RFC Standard 3550 – transportiert
wird.
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Für
die Fixed Mobile Convergence sind Funktionen wie Ort der Verbindungsinitialisierung und
an welches der Endgeräte im Heimbereich oder Unternehmens-
bzw. Geschäftsbereich soll eine signalisierte Verbindung
vermittelt werden. Hierzu muss der Anrufer einer ankommenden Verbindung
identifiziert werden, wobei in den jeweiligen Netzen sehr unterschiedliche
Identifikationen verwendet werden. Auch soll es einem Benutzer eines
der Endgeräte möglich sein, ein Netz unter den
möglichen Netzen bzw. ein Route auszuwählen, um
beispielsweise eine kostengünstige Verbindung aufzubauen.
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Für
die Fixed Mobile Convergence wurden bisher das UMA-(Unlicenced Mobile
Access) und das IMS-Protokoll (IP Multimedia Subsystem) eingesetzt, wobei
es sich hierbei um proprietäre Protokolle unterschiedlicher
Wettbewerber handelt, die eine Zusammenarbeit von Endgeräten
unterschiedlicher Wettbewerber verhindern. Für die Realisierung
der Fixed Mobile Convergence sind sogenannte Femto Cells – kleine
zel lulare Basisstation – vorgesehen, jedoch sind die Lösungen
nicht auf die Geschäftsbereiche der Festnetzbetreiber sondern
auf die der Mobilfunknetzbetreiber fokussiert. Des Weiteren erfordert
die Realisierung von Femo Cells einen hohen wirtschaftlichen Aufwand.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine wirtschaftliche
Realisierung für die Kommunikation von mobilen Endgeräten
zu und von Festnetzen bzw. eine Fixed Mobile Convergence anzugeben,
die durch unterschiedliche Betreiber von Festnetzen oder Mobilfunknetzen
einsetzbar ist. Die Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch
1 und 10 gelöst.
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Der
wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist darin zu sehen, dass ein Endgerät des Mobilfunknetzes über
seine Kurzstrecken-Funkschnittstelle mit einer eine Kurzstrecken-Funkschnittstelle
aufweisenden Festnetzadapter verbindbar ist und mit Hilfe des Festnetzadapters das
Kurzstrecken-Funkprotokoll in ein Voice-over-IP-Protokoll für
eine Voice-over-IP-Schnittstele umgesetzt wird, wobei der Festnetzadapter
im Sinne eines Voice-over-IP-Servers fungiert. Mit Hilfe der Voice-over-IP
Schnittstelle werden Verbindungen zwischen dem Festnetz und dem
Festnetzadapter signalisiert.
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Ein
wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass der
eingenständige Festnetzadapter die vollständige
Anpassung der Kurzstrecken-Schnittselle – vorteilhaft eine
Bluetooth-Schnittstelle – an eine Voice-over-IP-Schnittstelle – vorteilhaft
mit dem standardisierten Session Initial Protocol und dem RTP-Protokoll – übernimmt
und damit nachfolgende nach dem Session Initial Protocol ausgestaltete
Einrichtungen wie beispielsweise Gateways oder Server ohne Änderung
weiter eingesetzt werden können, wobei die Gateways bzw.
Server kein Wissen über das mobile Endgerät ME
besitzen müssen. Hierdurch wird der wirtschaftliche Aufwand
insbesondere hinsichtlich Anpassungen im mobilen Endgerät
und im Gateway für den Anschluss von mobilen Endgeräten – beispielsweise gemäß GSM-, UMTS-
oder DECT- oder CDMA-Endgeräte an Festnetze wie Telefonnetz
PSTN oder das Internet erheblich vermindert. Ein weiterer Vorteil
besteht darin, dass mobile Endgeräte wie GSM-, UMTS-, DECT- oder
CDMA-Endgeräte bestimmen können, ob ankommende
oder abgehende Anrufe über ein VOIP-Netz oder ein POTS-Netz
vermittelt werden, wodurch ein Maximum an Flexibilität
erreicht wird.
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Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen
Verfahrens und eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen
Festnetzadapters sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
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Im
Folgenden werden die Erfindung und deren Weiterbildungen anhand
dreier zeichnerischen Darstellungen näher erläutert.
Dabei zeigen
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1 in
einem Blockschaltbild eine Kommunikationsanordnung für
die Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens,
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2 anhand
eines Schichtenmodells die im Festnetzadapter vorgesehenen Funktionen,
und
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3 anhand
eines Ablaufdiagramms den Aufbau einer Kommunikationssitzung mit
Sprachübertragung über den erfindungsgemäßen
Festnetzadapter FA.
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1 zeigt
in einem Blockschaltbild beispielhaft eine Kommunikationsanordnung,
in der das erfindungsgemäße Verfahren bzw. Anordnung
realisiert ist, wobei nur diejenigen Komponenten dargestellt sind,
die für die Erläuterung des erfindungsgemäßen
Verfahrens erforderlich sind.
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Ein
mobiles Endgerät (ME) eines Funkkommunikationsnetzes – nicht
dargestellt weist zusätzlich zur Funkschnittstelle des
Kommunikationsnetzes eine Kurzstrecken-Funkschnittstelle auf, die
im Ausführungsbeispiel durch eine Bluetooth-Schnittstelle BT
realisiert ist. Das Mobilfunknetz stellt beispielsweise ein GSM-Netz
(Global System for Mobile Communications) oder ein UMTS-Netz (Universal
Mobile Telecommunications System) dar.
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Die
Bluetooth-Schnittstelle BT des mobilen Endgeräts (ME) kann
drahtlos mit einer Bluetooth-Schnittstelle BT eines Festnetzadapters
BT2IP kommunizieren, sofern das mobile Endgerät ME in den
Funkbereich der Bluetooth-Schnittstelle BT des Festneztadapters
BT2IP eindringt. Vorteilhaft wird über die Bluetooth-Schnittstelle
BT eine Information, insbesondere eine Sprachinformation voi im PCM-Format übertragen,
d. h. in 8-Bit-Samples logarithmisch quantisiert. Die Signalisierungsinformation si
für eine Verbindungsinitialisierung wird gemäß dem
im Mobilfunknetz vorgesehenen Signalisierungsprotokoll übertragen – beispielsweise
gemäß dem GSM-Protokoll oder dem UMTS-Protokoll.
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Im
Festnetzadapter BT2IP wird die Signalisierungsinformation si für
ein Signalisierungsprotokoll für eine Sprachübertragung
im Internet – in der Fachwelt als Voice over IP (voip)
bekannt – aufbereitet. Für das Ausführungsbeispiel
ist das standardisierte SIP-Protokoll (Session Initial Protocol)
vorgesehen, wobei auch das standardisierte H.323-Protokoll alternativ
möglich ist. Die Sprachinformation voi wird gemäß dem
RTP-Protokoll (Real Time Protocol) übertragen, wobei das
RTP-Protokoll als Transportprotokoll für das SIP-Protokoll
fungiert.
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Der
Festnetzadapter BT2IP weist zusätzlich eine Voice-over-IP-Schnittstele
VOIP auf, die mit einem Gateway GW verbunden ist. Im Festnetzadapter BT2IP
ist das Interworking zwischen dem Signalisierungsprotokoll gemäß dem
Mobilfunknetz GSM und Voice-over-IP-Protokoll realisiert, wobei
der Festnetzadapter BT2IP A im Sinne eines Voice-over-IP-Servers
fungiert – in 1 durch die Bezeichnung GSM
und SIP angedeutet. Mit Hilfe der Voice-over-IP Schnittstelle VOIP
werden Verbindungen bzw. Kommunikationssessions zwischen dem Festnetz
und dem Festnetzadapter BT2IP signalisiert und eventuell eine Anpas sung
der zu übertragenden Sprachinformation voi insbesondere
hinsichtlich Kodierung bzw. Komprimierung durchgeführt.
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Die
im Bluetooth-Protokoll in PCM-Kodierung übertragene Sprachinformation
voi kann, sofern erforderlich, effektiv an das SIP-Protokoll SIP
angepasst werden, indem eine Übersetzungstabelle benutzt
wird. In dieser ist beispielsweise angegeben, dass die in einer
komprimierten PCM-Kodierung vorliegende Sprachinformation voi mit
Hilfe eines Kodierers in eine breitbandige Sprachinformation umkodiert
wird – beispielsweise gemäß dem Standard G.722
für die Übertragung über das lokale Netzwerk LAN. Üblicherweise
ist jedoch eine Umkodierung bei einer Sprachübertragung
nicht erforderlich, sofern die Sprachinformation voi in einer für
die Übertragung über die Voice-over-IP-Schnittestelle
VOIP geeignete, komprimierten Form vorliegt.
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Im
Gateway GW ist für die Kommunikation mit dem Festnetzadapter
BT2IP ebenfalls eine Voice-over-IP-Schnittstelle VOIP vorgesehen,
wobei das Übertragungsnetzwerk zwischen dem Festnetzadapter
BT2IP und dem Gateway GW beispielsweise als ein lokales Netzwerk
LAN – beispielsweise ein Ethernet – ausgebildet
ist. Die Signalisierung einer Kommunikationssession, insbesondere
mit Sprachübertragung erfolgt im lokalen Netzwerk LAN gemäß dem
SIP-Protokoll SIP, wobei das SIP-Protokoll SIP auf dem Internetprotokoll
INP basiert.
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Im
Gateway GW ist gemäß dem Ausführungsbeispiel
neben einem Anschluss ans Internet IN auch ein Anschluss an ein
Telefonnetz PSTN realisiert. Hierbei können bekannte Gateways
GW eingesetzt werden, bei denen eine Signalisierung gemäß dem
SIP-Protokoll für die Übertragung von Sprachinformation
voi über das Internet IN gemäß dem RTP-Protokoll
RTP realisiert ist und Anpassungsfunktionen hinsichtlich Signalisierung
und Sprachinformationsübertragung für Verbindungen
in ein Telefonnetz PSTN integriert sind. Die Verbindung ins Internet
IN erfolgt vom Heimbereich aus vorteilhaft über DSL-Anschlüsse – in
der 1 durch die Bezeichnung DSL angedeutet – und
von Unternehmensbereichen aus über breitbandigere Verbindungen,
z. B. VDSL.
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2 zeigt
die Schichtenstruktur, die in dem Festnetzadapter BT2IP als Bindeglied
zwischen einem mobilen Endgerät ME und der Voice-over-IP-Schnittstelle
VOIP zum Internet IN oder einem lokalen Netzwerk LAN für
die Signalisierung und der Sprachinformationsübertragung
vorgesehen ist und überwiegend programmtechnisch realisiert
ist.
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Die
drahtlose Bluetooth-Schnittstelle BT ist gemäß dem
IEEE-Standard 801.15.1 ausgestaltet und die physikalische Schicht
bildet eine Bluetooth Radio-Schicht. Die Bluetooth Radio-Schicht
realisiert die Kurzstrecken-Funkschnittstelle und kann für
unterschiedliche Reichweiten und Bandbreiten ausgestaltet werden.
Für die Anbindung eines mobilen Endgeräts ME ist
eine mittlere Bandbreite mit zwei Übertragungskanälen
vorteilhaft. Der Frequenzbereich der Bluetooth-Schnittstelle BT
liegt bei 2,402 bis 2,480 GHz.
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Im
Bluetooth Baseband – in 2 mit der Bezeichnung
Bluetooth Base angedeutet – kann die Informationn der Bluetooth
Radio-Schicht in unterschiedliche physikalische Datenkanäle
eingefügt bzw. von diesen an die Bluetooth Radio-Schicht übermittelt
werden, wobei ein Datenkanal für die synchrone Datenübertragung,
insbesondere für die Übertragung von Sprachinformation
voi, und der andere Datenkanal für die asynchrone Datenübertragung,
insbesondere für die Übertragung von Signalisierungsinformation
si vorgesehen ist. Für die protokollgerechte Behandlung
der Sprachinformation voi bei synchronen Verbindungen bzw. Kommunikationssitzungen
(SCO – Synchronous Connection Oriented) ist eine SCO-Protokollschicht
SCO vorgesehen. Hierbei wird die Sprachinformation vio in Echtzeit synchron
in festen Zeitschlitzen zu 8 Bit übertragen. Analog hierzu
ist für die Übertragung der Signalisierungsinformation
si für asynchrone Verbindungen (ACL – Asynchronous
Connection Less) eine ACL-Schicht eingefügt.
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Der
ACL-Schicht ACL nachgeordnet ist eine Link-Manager-Schicht Link,
in der eine Verbindung zwischen Bluetooth-Geräten hergestellt
wird. Mit dessen Hilfe wird die Größe der Datenpakete
ausgehandelt, mit denen die Signalisierungsinformation si übertragen
wird.
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Die
Signalisierungsinformation si wird von der Link-Manager-Schicht
Link an eine Hands-Free-Profile-Schicht HFP übermittelt.
In dem Hands-Free-Profile ist angegeben, wie Anrufe von einem mobilen
Endgerät ME zu einer Freisprecheinrichtung und umgekehrt
gesteuert werden, wobei Hands-Free-Einheiten üblicherweise
Freisprecheinrichtungen in einem Automobil oder Headsets repräsentieren.
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Die
Voice-over-IP-Schnittstelle VOIP ist physikalisch durch eine Ethernet-Schicht
Ethernet realisiert, mit der der Festnetzadapter FA an das durch ein
Ethernet gebildete lokale Netzwerk LAN angeschlossen wird. Beim
Ethernet werden die Daten über ein Übertragungsmedium
im Basisband übertragen. Hinsichtlich der physikalsichen
Eigenschaften und dem Kollisionsverfahren ist das Ethernet bzw. Ethernet-Schicht
beispielsweise gemäß dem IEEE-Standard 802.3 ausgestaltet.
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Der
Zugriff auf die Ethernet-Schicht wird in einer Ethermet-MAC-Schicht
gesteuert. In dieser Sicherungsschicht werden insbesondere die MAC-Adressen
(Medium Access Control) gebildet und verwaltet, die zur eindeutigen
Identifizierung der an das lokale Netzwerk LAN angeschlossenen Geräte
bzw. des Festnetzadapters BT2IP dienen. Die MAC-Adressen werden
durch eine zentrale Einheit des lokalen Netzwerks vergeben – nicht
dargestellt.
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Die
nächste Schicht stellt die Internet-Protokoll-Schicht IPS
dar. In dieser ist das bekannte Internet-Protokoll IP programmtechnisch
realisiert. Gemäß dem in 2 dargestellten
Protokollstapel folgt eine User-Datagram-Protocol-Schicht UDP, das
das Transportprotokoll für das Internet-Protokoll IP darstellt.
Die User-Datagram-Protocol-Schicht UDP steuert die über
das Internet IN übertragenen Information an die betroffene
Anwendungen. Erfindungsgemäß wird die Signalisierungs-
und Sprachinformation si, voi an die oberste Schicht, die Applikationsschicht
APPL gesteuert.
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Die
Signalisierungsinformation si der Internet-Protokoll-Schicht IPS
wird an eine SIP-Schicht SIPS und die Sprachinformation voi an eine RTP-Schicht
RTPS gesteuert. Die SIP-Schicht SIPS ist programmtechnisch verwirklicht
und realisiert das SIP-Protokoll SIP (Session Initial Protocol).
Das SIP-Protokoll SIP steuert den Aufbau einer Kommunikationssitzung
zwischen zwei Endgeräten und ist in den RFC-Standards RFC
3261 und 2543 spezifiziert. Das SIP-Protokoll
SIP wird meist bei der Internet-Telefonie, d. h. Sprachinformationsübertragung über das
Internet IN angewandt. Ebenfalls in der Anwenderschicht ist das
RTP-Protokoll RTP angeordnet, mit dessen Hilfe die Sprachinformation über
das Internet IN bzw. IP-basierte Netzwerke übertragen werden.
Die Übertragung der Sprachinformation voi erfolgt in speziellen
RTP-Datenpaketen, die aktuell im RFC-Standard 3550 spezifiziert
sind. Mit Hilfe dieses Protokolls kann auch multimediale Information über das
Internet IN übertragen werden.
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Erfindungsgemäß verbindet
die Anwenderschicht des SIP-Protokolls SIP und die Hands-Free-Protokoll-Schicht
HFP der Bluetooth-Schnittstelle BT die Applikationsschicht APPL.
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Im
dieser Applikationsschicht APPL sind folgende für den Festnetzadapter
BT2IP essentielle Funktionen realisiert:
- – SIP-Registrierungsserver – in
der Fachwelt als SIP-Registrar bekannt – für den
Gateway GW,
- – SIP-User Agent für die Initialsierung einer
Kommunikationssitzung für eine Sprachübertragung,
- – Konvertierung von SIP-Signalisierungsanforderungen
in Befehle der Hands-Free-Profile Schicht HFP,
- – Konvertierung von Statusindikatoren der Hands-Free-Profile
Schicht HFP in SIP-Befehle bzw. Antworten,
- – steuert die Sprachverbindungen der Hands-Free-Profile-Schicht
der Bluetooth-Schnittstelle BT und
- – steuert während einer Kommunikationssitzung mit
Sprachübertragung die Sprachinformation voi des RTP-Protokolls
RTP in die SCO-Schicht SCO des Bluetooth-Protokolls und umgekehrt.
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Anhand
eines in 3 dargestellten Ablaufdiagramms
wird der Aufbau einer Kommunikationssitzung mit Sprachinformation
voi über den erfindungsgemäßen Festnetzadapter
BT2IP erläutert.
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Wie
bereits erläutert fungiert der Festnetzadapter BT2IP als
SIP-Registrar. Folglich wendet sich der Gateway GW an den Festnetzadapter
BT2IP, um eine eindeutige SIP-Adresse zu erhalten. Hierzu sendet
der Gateway eine Meldung REGISTER an den Festnetzadaper BT2IP bzw.
den SIP-Registrar. In der Antwortmeldung OK200 wird dem Gateway
GW eine eindeutige SIP-Adresse – repräsentiert
durch eine eindeutige Internetadresse – mitgeteilt.
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Sobald
das mobile Endgerät ME in den Funkbereich der Bluetooth-Schnittstelle
BT des Festnetzadapters BT2IP gelangt, kann initialisiert vom mobilen
Endgerät ME eine Nachricht RING an den Festnetzadapter
BT2IP übermittelt werden, wodurch ein Verbindungsaufbau
bzw. eine Kommunikationssession eingeleitet wird. Als Reaktion auf
diese Nachricht RING wird mit Hilfe der Protokollschichten HFP,
LINK und ACL eine Verbindung zwischen dem Festnetzadapter BT2IP
und dem mobilen Endgerät ME für die Übermittlung
der Signalisierungsinformation si aufgebaut. Anschließend
kann mit Hilfe der Protokollschicht SCO eine Verbindung für
die Übermittlung der Sprachinformation voi aufgebaut werden, wobei
dieser Aufbau erst durchgeführt wird, sofern im Rahmen
eines Anrufs eine Verbindung bzw. Session eingerichtet werden soll.
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Nach
dem Empfang der SIP-Nachricht RING im Festnetzadapter BT2IP wird
in diesem eine SIP-Nachricht INVITE gebildet und an den Gateway GW übermittelt.
In einer gemäß dem RFC-Standard 3261 gebildete
SIP-Meldung INVITE ist im Wesentlichen eine Information über
Nachrichtentyp, Zieladresse (URI), SIP-Version, -Adresse, Portnummer und
das Transportprotokoll für die IP Rückantwort
der Nachricht angegebenen. Der Gateway antwortet mit einer Meldung
100 TRYING. Diese Statusmeldung signalisiert dem Festnetzadapter
BT2IP, dass der Aufbau der Session eingeleitet ist. Gateway GW sendet
eine weitere SIP-Nachricht 180 RINGING, mit der mitgeteilt wird,
dass das Endgerät im Festnetz PSTN, IN ermittelt werden
konnte.
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Nimmt
das gerufene Endgerät im Festnetz PSTN, IN den Anruf vom
mobilen Endgerät ME an bzw. wird der Hörer abgehoben – in 3 durch
die Bezeichnung OFF HOOK angedeutet, wird vom Gateway GW eine SIP-Nachricht
200 OK gebildet und an den Festnetzadapter BT2IN übermittelt.
Die Annahme des Anrufs durch den Gerufenen wird dem mobilen Endgerät
ME durch Übermitteln einer Nachricht ATA mitgeteilt, worauf
dieses eine Nachricht OK zurücksendet. Hierdurch wird dem
Festnetzadapter BT2IP der Erhalt der Nachricht ATA bestätigt
und die Verbindung über die SCO-Schicht SCO eingerichtet, sofern
dies nicht bereits durchgeführt wurde – das Einrichten
ist in 3 durch die Bezeichnung ESTABLISH SCO angedeutet.
Die SIP-Nachricht 200 OK wird durch den Festnetzadapter BT2IP mit
einer SIP-Nachricht ACK bestätigt, wobei mit Hilfe der
angegebenen IP-Adressen nun die Session über die RTP-Schicht
RTPS eingerichtet wird und anschließend die beidseitige Übertragung
der Sprachinformation voi beginnen kann – in 3 durch
die Bezeichnungen ESTABLISH RTP und CONVERSATION angedeutet.
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Nach
Beenden der Session bzw. Verbindung beispielsweise initialisiert
durch Betätigen der Verbindungsende-Taste an mobilen Endgerät
ME – in 3 durch die Bezeichnung ON HOOK
angedeutet –, wird im Festnetzadapter BT2IP die Verbindung
zur SCO-Schicht abgebaut – in 3 durch
die Bezeichnung TERMINATE SCO angedeutet – und eine SIP-Nachricht
BYE zum Gateway GW übermittelt, mit der die Session bzw.
Verbindung mit Sprachübertragung ausgelöst bzw.
abgebaut wird – in der 3 durch
die Bezeichnung TERMINATE RTP angedeutet. Der Abbau wird vom Gateway
GW durch die SIP-Nachricht 200 OK bestätigt.
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Mit
Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. Festnetzadapters
BT2IP können von mobilen Endgeräte ME über
ich Heimbereich angeordnete, vorhandene VOIP- und POTS-Gateways
Verbindungen zu VOIP- oder ISDN-Netzen bzw. Diensten aufgebaut werden.
Hierzu können mobile Endgeräte wie DECT- oder
CDMA-Endgeräte bestimmen, ob ankommende oder abgehende
Anrufe über ein VOIP-Netz oder ein POTS-Netz vermittelt
werden, wodurch ein Maximum an Flexibilität erreicht wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - RFC Standard
1889 [0001]
- - RFC Standard 3550 [0001]
- - RFC 3261 [0028]
- - 2543 [0028]
- - RFC-Standard 3550 [0028]
- - RFC-Standard 3261 [0034]