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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Sprach/Daten-Gateway (Voice/Data Gateway = VDG).
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Einige Geschäftsbetriebe haben ein drahtloses Netzwerk (WLAN – wireless local area network), welches auf der 802.11-Technologie (einschließlich 11b, 11a und 11g) basiert und das die gleiche Funkschnittstelle benutzt wie 802.11b-basierte schnurlose Telefone. Die 802.11b-basierten schnurlosen Telefone sind jedoch typischerweise für gewerbliche Anwendungen gedacht, bei denen das 802.11-b-Handset über ein existierendes Büro-LAN mit einem Internet-Protokoll-basierten Softswitch zusammenwirkt, um VoIP-Kommunikation entweder über dedizierte Datenströme an entfernt liegende Standorte oder eine Verbindung über das öffentliche Telefonnetz (PSTN) über ein Gateway zwischen dem IP und dem öffentlichen Telefonnetz zu unterstützen.
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Ein solches 802.11b-Telefonie-System ist kostspielig und ist nicht für Anwendungen in Privatwohnungen vorgesehen. Darüber hinaus unterstützen die existierenden 802.11b-Systeme Sprache/Daten mit eingeschränkter Reichweite und sie haben eine Sprech/Standby-Zeit, welche für Anwendungen in Privatwohnungen nicht geeignet ist.
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Obwohl einige Zellular- oder Mobiltelefon-Handsets (bei nicht 802.11b-Anwendungen) ausgerüstet sind, Daten zu bearbeiten, und auch Internet-fähig sind, liefern diese Handsets gleichwohl begrenzte Inhalte über eine relativ langsame, vom Zellularnetz gestützte Datenverbindung.
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Es ist ziemlich selten, für private Nutzung bestimmte Einheiten zu finden, die ein integriertes drahtloses Sprach/Datensystem, wie z. B. ein für private Nutzung bestimmtes HF-Sprach/Daten-Gateway verwenden. Viele Wohnungen sind heute mit einem schnurlosen Telefon, einem drahtlosen und/oder drahtgebundenen Datennetz und einer Breitbandverbindung zur Außenwelt ausgestattet. Das Telefon, das Datennetz und die Breitbandverbindung sind jedoch nicht interoperabel.
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US 2001/0030950 A1 offenbart ein integriertes, telefonbasiertes Heim-Gateway-System, das eine Breitbandkommunikationseinrichtung, ein Analogmodem, und eine schnurlose Schnittstelle aufweist, die in ein Bildschirmtelefon integriert ist, um eine Breitbandkommunikation für einen Heimbenutzer freizustellen. Mehrere Heimbewohner sind in der Lage, das Internet und die Inhalts-Dienstleistungen zu benutzen, um elektronische Geschäftstransformationen auszuführen, Nachrichten zu empfangen, Unterhaltungssendungen auf Anfrage abzurufen, Audio- und Videokommunikationen durchzuführen und eine Telekommunikation oder Arbeitsvorgänge von zu Hause aus durchzuführen. Die bildschirmtelefonbasierte, modulare, ohne weiteres installierbare Heim-Gateway-Schnittstelle erlaubt Netzwerkfunktionen sowohl innerhalb des Hauses als auch extern, liefert automatische Daten- und Breitbandinitialisierung, eine Konfiguration und Servicebereitstellung, das Routing und die Überbrückung von Funktionalität, und sie gestattet die gemeinsame Nutzung von Ressourcen in den Heimgeräten über die existierenden drahtgebundenen Telefonanschlüsse, drahtlose, koaxiale oder optische Kabelanschlüsse. In einem solchen System ist nur die Übertragung von in ihrer Größe begrenzten Inhalten möglich, und die Datenübertragungsverbindungen gestatten nur eine Übertragung bei geringer Übertragungsgeschwindigkeit.
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US 6,404,764 B1 offenbart ein Internetprotokoll-Telefonsystem und ein dazu gehöriges Verfahren, bei dem ein Telefon verwendet wird, um Sprache über internetprotokollbasierte Telefonanrufe und Anrufe über das Festnetz übertragungsmäßig aufzubauen und derartige Signale zu empfangen. Der Zustand, bei das Telefon nicht aufgelegt ist, wird erfasst und eine Sequenz von dem Telefon erzeugter Signale wird empfangen. Wenigstens ein erstes Signal, das von dem Telefon erzeugt wird, wird zwischengespeichert, während das System versucht, ein vorgegebenes Signal zu detektieren, welches einen Anruf über das Protokoll zur Übertragung von Sprache über das Internet anzeigt. Bei der Fassung des vorgegebenen Signals unterbricht das System nachfolgende Signale in der Sequenz, wobei das wenigstens eine Signal fehlt, welches zwischengespeichert wurde, und baut eine Anrufverbindung über das Internet auf. Andernfalls baut das System den PSTN-basierten Anruf über ein Festnetz auf. Auch in diesem System ist die Übertragungsrate und die Reichweite von Handgeräten unbefriedigend.
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US 2002/0016818 A1 offenbart ein E-Mail-System, bei dem die Anlagen zu den Nachrichten umgepackt werden, wobei das System zum Abliefern der Nachrichten an drahtlose Handgeräte optimiert wird. Die Optimierung gestattet es den Empfängern, die E-Mail-Anlagen zu einem Zeitpunkt und in einer Größe/Format zu empfangen, wobei die Größe der Anlagen mit den Kapazitäten des Empfangsgeräts abgestimmt wird. Wenn die Kapazitäten des Empfangsgeräts überschritten werden, werden die Anlagen nicht mit der E-Mail überfragen und zwischengespeichert für spätere Zugriffe. Dieses System ist nicht die Verarbeitung von sowohl Daten- als auch Sprachübertragung ausgelegt.
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EP 1 324 226 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Filtern von HTML-Daten, um ein Format aufzubauen, welches für die Kapazitäten eines Mobilgerätes optimiert ist. Der HTML-Filter erzeugt neu formatierte Daten unter Berücksichtigung der Kapazitäten und Einschränkungen des mobilen Gerätes und eines HTML-Übersetzungsskripts, welches dem Inhalt einer gewünschten Webseite zugeordnet ist. Dieses System ist auf die Verarbeitung von HTML-Daten gerichtet und gibt keine Hinweise auf ein System zur Verarbeitung von Sprache und Daten unter Berücksichtigung von Datenübertragungsraten und Reichweiten der beteiligten Geräte.
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1 zeigt ein an sich bekanntes System, das ein externes IP/PSTN-Gateway 100 verwendet, um vom PSTN-Netz erhaltene Analogsignale umzuwandeln, und sendet über das Ethernet-LAN 101 und den WLAN-Zugangspunkt 102 Signale in Paketform an das schnurlose Handset 103. Die Übertragung verwendet 802.11-Standarddatenraten, die hinsichtlich des Stromverbrauchs nicht optimiert sind. Bei einer typischen Anwendung ist es notwendig, dass der Benutzer ein IP/PSTN-Gateway 100 konfiguriert, um über ein urheberrechtlich geschütztes Protokoll mit dem WLAN-Zugangspunkt 102 zu kommunizieren. Dieses Protokoll muss die von dem 802.11-basierten Handset 103 genutzten Sprach-CODECs und das IP/PSTN-Gateway 100 synchronisieren. Des weiteren müssen sich sowohl das IP/PSTN-Gateway 100 wie auch der WLAN-Zugangspunkt 102 hinsichtlich einer Reihe von Punkten einigen; beispielsweise u. a. wie dem Handset 103 und dem PSTN-Netz Signalsteuerungen (wie z. B. Dualton-Multifrequenz-Töne (Dual Tone Multi-Frequency Tones (= = DTMF-Töne), Sprachnachricht-Warteindikator-Töne (Voice Message Waiting Indicator Tones = VMWI-Töne), Rufsignale, CID-Nachrichten-Dekodierung usw.) zu übermitteln sind. Das typische System von 1 hat den Nachteil, ein externes IP/PSTN-Gateway unter Verwendung einer Infrastruktur eines privaten Netzes für die Kommunikation mit dem WLAN-Zugangspunkt und die Verwendung einer komplizierten Reihe von Regeln und Protokollen für die Kommunikation von Signalinformationen an den WLAN-Zugangspunkt zu nutzen. Darüber hinaus hat dieses an sich bekannte System im schnurlosen Betrieb eine beschränkte Reichweite und eine geringe Leistung hinsichtlich Sprech/Standby-Zeiten.
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2 zeigt ein an sich bekanntes System, das einen zentralen im Büro angeordneten IP-basierten Softswitch 200 verwendet. Der Softswitch 200 wandelt Sprachsignale in Paketform um, die beim schnurlosen 802.11-Handset 203 entstehen und die über das Breitbandnetz 201 und dem WLAN-Zugangspunkt 202 beim Softswitch 200 eintreffen. Eine typische Anwendung dieses Systems erfordert einen Breitbandserviceprovider, um den Softswitch in den Gebäuden einzurichten, ein Breitbandnetz zu schaffen, das Sprachdienste unterstützt und das Protokoll spezifiziert, mit dem Signal- und Sprachinformationen zwischen dem Softswitch, dem Zugangspunkt und dem 802.11-Handset kommuniziert werden. Darüber hinaus hat dieses System im schnurlosen Betrieb eine beschränkte Reichweite und eine geringe Leistung hinsichtlich Sprech/Standby-Zeiten.
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3 zeigt ein an sich bekanntes schnurloses System, das dazu verwendet wird, ausgehend von einem schnurlosen Handset 302 über eine schnurlose Basis 301 Zugang zum öffentlichen Telefonnetz herzustellen. 4 zeigt ein an sich bekanntes 802.11-basiertes Datennetz, bei dem der Zugangspunkt 402 einen Breitbandzugang zum drahtlosen Terminal 403 und zum drahtgebundenen Terminal 404 über ein externes Modem 401 herstellt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein drahtloses VDG-Verfahren und -System zur Unterstützung von Sprachkommunikation über WLAN mit Telefonie- und Datendienstfunktionen bereit zu stellen, das für die Anwendung in Privatwohnungen bestimmt ist, wobei sowohl konventionelle öffentliche Telefonie als auch Breitbandtelefonie unterstützt werden soll und Dateninhalte an ein schnurloses Handset übertragen werden können, ohne dass externe Ausrüstungen notwendig wären.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verfahren und ein System nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung liefert Systeme und Verfahren, welche schnurlose Telefone, Datennetz und Breitbandverbindung integrieren. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind so konfiguriert, dass sie eine oder mehrere der folgenden Aufgaben erfüllen:
- (1) Unterstützung von Sprache über ein WLAN mit QoS (QoS – quality of service) und verbessertem Stromverbrauch und Reichweite;
- (2) Bereitstellung von Zugang über ein drahtloses VDG sowohl zur Breitbandtelefonie als auch zum öffentlichen Telefonnetz;
- (3) Verwendung einer Breitbandverbindung, um den Inhalt an ein schnurloses Handset zu übertragen, und
- (4) Verwendung eines drahtgebundenen Datenterminals, um über erweiterte Telefoniefunktionen zu verfügen. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung bietet alle vier Funktionen. Vorzugsweise verwendet das Verfahren den 802.11-Standard. Beispielsweise kann der 802.11b-Standard genutzt werden. Weitere drahtlose Standards können bei alternativen Ausführungsformen der Erfindung genutzt werden.
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Das erfindungsgemäße System, hat die Funktionalität sowohl konventioneller öffentlicher Telefonie als auch Breitbandtelefonie zu unterstützen. Das System hat die Fähigkeit, Dateninhalte an ein schnurloses Handset zu übertragen, ohne dass externe Ausrüstungen notwendig wären.
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Vorzugsweise ist das System in der Lage, andere verbesserte Telefoniefunktionen zu bieten (wie z. B. Spracherkennung und Sprachsynthese), wobei die Zusammenschaltung an das drahtgebundene Datenterminal (beispielsweise einen Computer) und die damit verbundene Computer-Verarbeitungskapazität genutzt werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 ein schematisches Diagramm mit der Darstellung eines an sich bekannten Systems, welches ein IP/PSTN-Gateway nutzt, das in der Wohnung des Verbrauches untergebracht ist;
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2 ein schematisches Diagramm mit der Darstellung eines weiteren an sich bekannten Systems, welches einen ”Softswitch” nutzt, welcher in einem zentralen Büro untergebracht ist;
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3 ein schematisches Diagramm mit der Darstellung einer typischen Implementierung eines ausschließlich für Sprache verwendeten Netzes;
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4 ein schematisches Diagramm mit der Darstellung einer typischen Implementierung eines ausschließlich für Daten verwendeten Netzes;
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5 ein schematisches Diagramm mit der Darstellung eines Systems nach der Erfindung;
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6 ein schematisches Diagramm mit der Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, welche genutzt werden kann, um Inhalte an ein schnurloses Handset zu übertragen;
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7 ein schematisches Diagramm, welches einen Prozess zeigt, der verwendet wird, um Breitbandinhalte an ein schnurloses Handset zu überfragen;
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8 ein schematisches Diagramm mit dem Beispiel eines Layouts eines Systems nach einer Ausführungsform der Erfindung;
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9, 10, 11, und 12 Beispiele von Bildschirm-Abbildern, die an einem Handset nach einer Ausführungsform der Erfindung erscheinen können; und
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13 und 14 ein Beispiel von Bildschirm-Abbildern, die als eine bildhafte Kundenidentität (CID) auf einem Handset nach einer Ausführungsform der Erfindung erscheinen können.
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5 zeigt ein schematisches Diagramm, welches ein erfindungsgemäßes System zeigt. Im System 500 ist ein VDG 510 sowohl mit dem öffentlichen Telefonnetz 520 als auch dem Breitbandnetz 530 verbunden. Das VDG 510 ist auch mit einem drahtgebundenen Datenterminal 540 (beispielsweise einem Personal Computer), einem drahtlosen Datenterminal 550 (beispielsweise einem drahtlosen Laptop-Computer) und einem hybriden Daten/Sprachterminal 560 (beispielsweise einem schnurlosen Handset) verbunden. Zusätzliche Terminals (beispielsweise ein schnurloses Handset 570) können so konfiguriert werden, dass sie mit dem VDG 510 kommunizieren.
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Bei einer Anwendung der Erfindung muss ein Benutzer lediglich das VDG 510 mit den Netzen 520 und 530 verbinden, ohne dass weitere Konfigurationen erforderlich wären, um die von den Netzen gebotenen Dienste zu bestimmen. Das VDG 510 bestimmt automatisch, ob eine Verbindung zum öffentlichen Telefonnetz verfügbar ist, und ermittelt, ob das Breitbandnetz 530 lediglich Daten- oder Daten- und Sprachdienste unterstützt.
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Bei einer ersten Anwendung des Systems 500 unterstützt das öffentliche Telefonnetz 520 Sprache, und das Breitbandnetz 530 unterstützt Daten. Wenn ein Sprachanruf von einem ersten Terminal (z. B. Terminal 560) ausgelöst wird, leitet das VDG 510 die Sprachinformation und -signale an das öffentliche Telefonnetz 520. Wenn ein zweites Sprachterminal (z. B. Terminal 570) verfügbar ist, greift das zweite Terminal ebenfalls auf das öffentliche Telefonnetz 520 zu. Wenn entweder das erste Terminal oder das zweite Terminal Dateninformationen verlangen, sendet das VDG 510 automatisch die angeforderten Daten über das Breitbandnetz 530.
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Bei einer zweiten Anwendung des Systems 500 unterstützt das öffentliche Telefonnetz 520 Sprache, und das Breitbandnetz 530 unterstützt sowohl Sprache als auch Daten. Wenn ein Sprachanruf (z. B. von Terminal 560) ausgelöst wird, leitet das VDG 510 die Sprachinformation und -signale an das öffentliche Telefonnetz 520. Wenn ein zweites Sprachterminal (z. B. Terminal 570) verfügbar ist, hat dieses Terminal die Option, entweder den Zugang zum öffentlichen Telefonnetz 520 zusammen mit dem Terminal 560 zu nutzen oder aber die Breitbandsprachendienste als virtuelles öffentliches Telefonnetz zu nutzen. Dies wird aufgrund der Breitband/PSTN-Netzfunktion des VDG 510 ermöglicht. Wenn entweder das erste Terminal oder das zweite Terminal Dateninformationen verlangen, sendet das VDG 510 automatisch die angeforderten Daten über das Breitbandnetz 530.
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Ein Vorteil des Systems 500 liegt darin, dass es vorhandene Netze für Sprach- und Datendienste (beispielsweise die Netze 520 und 530) nutzt, ohne dass Bedarf an zusätzlichen Ausrüstungsinvestitionen entweder in der Wohnung des Kunden oder im Zentralbüro des Serviceproviders bestünde. Zusätzlich bietet die Erfindung Flexibilität insofern als, wenn einmal Sprachdienste über ein Breitbandnetz 530 zur Verfügung stehen, dem Benutzer zusätzliche Dienste geboten werden können, ohne dass irgendeine Veränderung bei dem Konfigurationsparadigma oder zusätzliche Investitionen in Geräte erforderlich wären.
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Darüber hinaus werden die Sprachdienste über eine neuartige Implementierung des Handsets 560 geliefert, das insbesondere auf private Anwendung abgestimmt ist, wo höhere Erwartungen hinsichtlich Reichweite und Stromverbrauch (Sprech/Standby-Zeit) gegeben sind. Schließlich erlaubt die Erfindung, dass zusätzliche Dienste geboten werden, wenn ein drahtgebundenes Datenterminal (z. B. Terminal 540) vorhanden ist, das mit dem VDG 510 verbunden ist. Beispielsweise kann auf dem Terminal 540 ein Spracherkennungsprogramm gefahren werden. Wenn Sprachbefehle am Handset 560 eingegeben werden, wird die Sprache digitalisiert, in Pakete umgewandelt und an das VDG 510 gesandt. Das VDG 510 leitet dann die digitalisierte Sprache an das Terminal 540, welches dann seine Sprachbefehlsbibliothek analysiert und den entsprechenden Befehl an das VDG 510 zwecks Ausführung zurückgibt.
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Entsprechend ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ein voll integriertes Sprach/Daten-Gateway (z. B. VDG 510). Das erfindungsgemäße Gateway verwendet eine einzige Funkschnittstelle für schnurlose Telefonie- und Datennetze. Das Gateway kann so konfiguriert werden, dass Flexibilität sowohl für konventionelle öffentliche Telefonie wie auch Breitband-basierte Telefonie geliefert wird. Die Breitband-basierte Telefonie kann beispielsweise VoIP, VoDSL, VoCable, umfassen. Das Gateway macht es möglich, verbesserte Dienste über eine Breitbanddatenverbindung und eine Verbindung zu einem Computer (z. B. Terminal 540) zu bieten. Vorzugsweise nutzt das Gateway den 802.11b-Standard. Andere Standards können genutzt werden. Beispielsweise können der 802.11a ebenso wie sonstige WLAN-Standards, welche zur Umsetzung anderer Ausführungsbeispiele anderer Ausführungsbeispiele verwendet werden, genutzt werden.
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Einer der Vorteile des erfindungsgemäßen Systems liegt darin, dass es das System möglich macht, das normale öffentliche Telefonnetz und eine Breitbandverbindung zu nutzen (und dass es demzufolge für den Markt privater Benutzer geeignet ist), um Sprach- und Datenfunktionen in Verbindung mit einem WLAN zu bieten. Das erfindungsgemäße System verbessert weiter die Funktionalität dadurch, dass eine leistungsfähige Datenleitung geboten wird, um einem Handset eines schnurlosen Telefons (z. B. Terminal 560) bessere Inhalte zu übertragen. Des weiteren kann das System so konfiguriert werden, dass weitere verbesserte Funktionen durch die Rechnerleistung eines in der Wohnung vorhandenen Personal Computers geboten werden.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass ein integriertes System (z. B. das System 500) sowohl das öffentliche Telefonnetz und Breitbandtelefonie als auch drahtlose Datenvernetzung bieten kann. Bei der an sich bekannten Anordnung kann die Nutzung getrennter Vorrichtungen und unterschiedlicher Technologien unter Leistungsproblemen aufgrund von Interoperabilitätsproblematiken zwischen einem WLAN-System und einem schnurlosen Telefonsystem leiden, da beide Systeme im gleichen Band (z. B. dem 2,4 GHz-Band) arbeiten.
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Ein beispielhaftes Gateway nach der Erfindung verwendet den 802.11b-Standard. Jedoch ist die Erfindung nicht auf den 802.11b-Standard begrenzt, ein beliebiger drahtloser Standard kann genutzt werden. Das beispielhafte Gateway der Erfindung ist so konfiguriert, dass eine oder mehrere der folgenden vier Funktionen ausgeführt werden können:
Unterstützung eines drahtlosen Protokolls für Dienstgüte (QoS) verbunden mit einer Optimierung von Reichweite und Stromverbrauch.
Bereitstellung von Zugang über das Gateway sowohl zur Breitbandtelefonie als auch zum öffentlichen Telefonnetz;
Verwendung der Breitbandverbindung für die Übertragung von Inhalten an das schnurlose Handset, und
Verwendung der PC-Verbindung zur Lieferung verbesserter Telefoniefunktionen.
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Unterstützung von Sprache über WLAN mit QoS
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Die Unterstützung von Sprache auf einem 802.11b-System erfordert einen Mechanismus zur Sicherstellung der Dienstgüte. Bei ordnungsgemässen Datenpaketen in einem Netz, das keine Echtzeitsprache unterstützt, d. h. also in einem Netz nur für Daten, wird die Güte der drahtlosen Verbindung nicht durch die Latenz beeinflusst, die durch zusätzliches Belasten des Datennetzes entsteht. Sobald ein Echtzeitzugang Sprachkommunikation unterstützen muss, wird eine schädliche Latenz angetroffen. Diese Latenz muss so kontrolliert werden, dass die Einführung eines hybriden Sprach/Datenterminals das Datennetz nicht beeinträchtigt und für den Endnutzer transparent ist. Es gibt eine Anzahl von vorgeschlagenen Mechanismen zur Sicherstellung der Dienstgüte. Beispielsweise fordert der Normentwurf 802.11e eine Hybrid-Koordinationsfunktion (HCF), um die Dienstgüte sicherzustellen. Dies ist jedoch nicht genug, da die Einführung eines Dienstgüte-Mechanismus nicht den Anforderungen eines privat genutzten Sprach/Daten-Gateway hinsichtlich Reichweite und Sprech/Standbyzeit in mit vorhandenen schnurlosen Telefonen vergleichbarer Weise erfüllt.
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Die Erreichung der erforderlichen Sprech- und Standbyzeiten, welche üblicherweise von einer schnurlosen Vorrichtung erwartet werden (beispielsweise ca. 8 Stunden bzw. ca. 7 Tage), ist eine Funktion des aktuellen Verbrauchs bei den verschiedenen Betriebsmodi und der Batteriekapazität. Reichweiteanforderungen liegen typischerweise auf einem offenen Feld bei ca. 400 m.
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Die Sprechzeit wird zum großen Teil durch die übertragene Leistung bestimmt. Entsprechend kann der aktuelle Verbrauch reduziert werden, wenn die Übertragungsleistung reduziert wird. Die Reduzierung der Übertragungsleistung hat jedoch die Nebenwirkung, die Reichweite zu reduzieren. Als Ergebnis muss die Minderung bei der Übertragungsleistung durch eine entsprechende Erhöhung der Empfindlichkeit des Funkempfängers ausgeglichen werden. Die Empfindlichkeit des Funkempfängers wird zum großen Teil durch die Datenrate und die für die Unterstützung dieser Datenrate erforderliche entsprechende Bandbreite bestimmt.
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Die Erfindung bietet eine Lösung, die mit einer Datenrate bzw. einer Datenrate gleich oder niedriger als die niedrigste Datenrate von 1 Mbit/ps nach 802.11b arbeitet. Beispielsweise kann eine Datenrate zwischen ca. 250 kbit/s und ca. 750 kbit/s verwendet werden. Eine Datenrate in diesem Bereich bietet angemessene HF-Empfindlichkeit und behält eine relativ schnelle Datenverbindung bei, um verbesserte Funktionalitäten nach der Erfindung, die hierin beschrieben werden, zu unterstützen. Die Datenrate und das Protokoll nach der Erfindung können benutzt werden, wenn es im Netz keine weiteren 802.11b-Standard-Datenvorrichtungen gibt. Eine Ausführungsform der Erfindung nutzt FSK(frequency shift keying – Frequenzumtastung)-Modulation mit einer Datenrate von zwischen ca. 250 kbit/s und ca. 700 kbit/s, um eine angemessene HF-Empfindlichkeit zu erhalten. Analog können die Datenrate und das Protokoll der Erfindung in Verbindung mit anderen Medienreservierungs-Mechanismen, wie z. B. RTS/CTS (Request To Send/Clear To Send) genutzt werden, welche im 802.11b zur Verfügung stehen.
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Des weiteren ist das erfindungsgemäße Gateway so konfiguriert, dass auf eine dem Standard 802.11b entsprechende Datenrate und ein entsprechendes Protokoll umgeschaltet wird, wenn kein Erfordernis für Sprachanwendungen besteht, beispielsweise wenn das Netz von Vorrichtungen genutzt wird, die nur Daten übertragen. Wenn der Gewinn bei der Empfängerempfindlichkeit grösser ist als die Minderung der Übertragungsleistung, kann auch die Reichweite des Systems verbessert werden. Die Verbesserung bei der Standbyzeit wird durch die Implementierung des Kurzmitteilungs-Headers erreicht, der im 802.11b-Standard definiert und im 802.11g und dem Entwurf von 802.11e implementiert wird. Die Erfindung kann auch so konfiguriert werden, dass sie eine Nicht-Standard-Datenrate wählt.
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Bereitstellung von Zugang über das Gateway sowohl zur Breitbandtelefonie als auch zum öffentlichen Telefonnetz
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Bei privaten Anwendungen verwendet heute die große Mehrheit von Anwendern Verbindungen zum öffentlichen Telefonnetz und an sich bekannte leitungsvermittelte Telefonie. Paket- oder Breitbandbasierte Telefonie, manchmal auch VoIP genannt, fordert vom Benutzer, dass er über Hardware verfügt, die einige Verbindungsaufbauprotokolle, wie z. B. SIP, H.323, MGCP usw.) unterstützen und dann über eine Datenverbindungsleitung, möglicherweise das Internet, zu einer entfernt liegenden, das gleiche Protokoll unterstützenden Vorrichtung eine Verbindung herstellt. Dies ist in den meisten Fällen unpraktisch, da die installierte Basis dieser Art von Geräten einfach nicht gross genug ist.
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Eine andere Option ist die Nutzung eines von Dritten vorgehaltenen Breitband/PSTN-Gateway, um die entfernt liegende Vorrichtung wiederum mit dem leitungsvermittelten Telefoniesystem zu verbinden. Dies überwindet einige der Probleme mit End-to-End-Breitbandtelefonie, erfordert jedoch den Einsatz eines Dritten, der typischerweise für seine Dienstleistung eine Rechnung stellt, womit einer der Vorteile (beispielsweise niedrigere Kosten) der Breitbandtelefonie zunichte gemacht wird.
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Es wird angenommen, dass Telefongesellschaften schließlich dem Benutzer Breitband-basierte Verbindungen zur Verfügung stellen und dass die Breitbandtelefonie vom Standpunkt des Endnutzers aus in der gleichen Weise wie konventionelles leitungsvermitteltes Fernsprechen funktionieren würde. Die Breitband-basierten Systeme hätten jedoch die Fähigkeit, viele erweiterte Dienste zu liefern, die bei der konventionellen Telefonie nicht zur Verfügung stehen.
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Die Erfindung bietet eine Lösung der Bereitstellung eines Sprach/Daten-Gateways mit der Fähigkeit der Unterstützung sowohl der leitungsvermittelten Telefonie über die Verbindung zum öffentlichen Telefonnetz als auch die Breitband-basierte Telefonie. Dies erfordert nicht nur die Unterstützung eines oder mehrerer der vorstehend erwähnten Verbindungsaufbauprotokolle, sondern auch die Fähigkeit, die Übersetzungsfunktionen des Breitband/PSTN-Gateways durchzuführen. Ein System nach der Erfindung ist vorzugsweise so konfiguriert, dass es jeweils auf das öffentliche Telefonnetz zurückfällt.
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Das beispielhafte Gateway der Erfindung (z. B. VDG 510) hat über eine Leitungsschnittstelle eine Verbindung zum öffentlichen Telefonnetz, Das beispielhafte Gateway überwacht die Leitungsspannung und die Signale an der Leitungsschnittstelle, um deren Verfügbarkeit zu bestimmen. Für den Fall, dass der Benutzer einen nach außen gehenden Anruf beginnt, geht das Gateway in den Besetzt-Zustand und überträgt die korrekte Netzsignalisierung für den Verbindungsaufbau, d. h. also die DTMF-Töne, die für den Verbindungsaufbau verwendet werden. Nachdem der Anruf begonnen wurde, kann die analoge Signalverbindung zum und von der POTS-Leitungsschnittstelle durch CODEC (Kompression/Dekompression) digitalisiert und durch den Hauptkommunikationsprozessor in Pakete verwandelt und an das schnurlose Handset übertragen werden.
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Das beispielhafte Gateway würde auch eine Verbindung zu einem Breitbandnetz über eine Breitbandschnittstelle, wie z. B. ein xDSL-Modem, Kabelmodem usw., haben. Das beispielhafte Gateway bestimmt, ob das Breitbandnetz Sprachdienste, wie z. B. VoDSL, VoPakket Cable usw., bietet, und bestimmt die notwendigen Protokolle, die genutzt werden müssen, um über das Breitbandnetz ein öffentliches Telefonnetz zu simulieren. Die Breitband/PSTN-Gateway-Funktion erlaubt es einem Benutzer, eine Breitbandverbindung mit Sprachdiensten in der gleichen Weise wie eine Standardschnittstelle zum öffentlichen Telefonnetz zu nutzen, wobei die zugrundeliegende Technologie für den Benutzer transparent wird. Wenn also zwei Benutzer gleichzeitig anrufen wollen, könnte ein Benutzer Zugang über die PSTN-Leitungsschnittstelle zum öffentlichen Telefonnetz haben, während der andere Benutzer Zugang zu den Sprachdiensten des Breitbandnetzes über die Breitband/PSTN-Gateway-Übersetzungsfunktion hätte.
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Verwendung der Breitbandverbindung zur Lieferung von Inhalten
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Die Breitbandverbindung erlaubt einen schnelleren Zugang zu Inhalten, beispielsweise aus dem Internet. Die Hochgeschwindigkeits-Funkschnittstelle ermöglicht einen rascheren Datentransfer zwischen einem erfindungsgemäßen Gateway und einer entfernt liegenden Vorrichtung.
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Nach der vorliegenden Erfindung ermöglichen beide Betriebsverbindungen (ein schnurloses Handset, das über das Breitbandnetz oder das öffentliche Telefonnetz mit einem Sprachnetz verbunden ist), dass Inhalte (z. B. Aktienkurse, Wettervorhersage usw.) mühelos heruntergeladen und am schnurlosen Handset angezeigt werden können. Da viele Websites unter Verwendung von HTML- oder einer sonstigen Art von Markup Language mit graphischen Inhalten aufgebaut werden, ist das Gateway nach der Erfindung so konfiguriert, dass es bestimmt, welches Protokoll bzw. welche Markup Language die Website nutzt, um dann einen Anwendungsschicht-Übersetzungsalgorithmus anzuwenden, um die Informationen zu rekonstruieren und den Inhalt dem Handset in einer der Bildschirmkapazität des Handsets entsprechenden Form zu präsentieren. In der einfachsten Form involviert dies ein Freilegen der eingekapselten Textüberschriften und Übermittlung lediglich der Textüberschriftinformation an das Handset. In der einfachsten Form bietet der Zugang zum Inhalt eingeschränkte Browsing-Möglichkeiten vom schnurlosen Handset aus.
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Das beispielhafte Gateway der Erfindung ist so konfiguriert, dass es in der Lage ist, als ein Interpreter- oder spezieller Page-Server zwischen dem schnurlosen Handset und dem externen Breitbandnetz zu dienen. Zusätzlich passt das beispielhafte Gateway den Text des Handsets an, um den Anzeigemöglichkeiten des Handsets gerecht zu werden. Wenn beispielsweise ein schnurloses Handset gerne Zugang zur Webseite ”http:\\www.vtech.com\index.htm” hätte, würde der Benutzer über die Tastaturschnittstelle oder einen sonstigen Texteingabemechanismus, wie z. B. Spracherkennung usw., ”Vtech.com” in das Handset eingeben. Das Handset würde dann eine Anforderung an das Gateway schicken, das Web-Browsing-Software enthält, die es ihm ermöglicht, eine HTTP-Verbindung zum vtech.com-Server herzustellen, und würde dann die Seite index.htm über an sich bekannte Befehle des HTTP-Protokolls aufrufen. Wenn die Seite index.htm im vtech.com-Server aufgefunden würde, würde sie anschließend analysiert und ihre textbasierte Information für die Anzeige im schnurlosen Handset umgeformt werden.
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6 zeigt eine bevorzugte Konfiguration des VDG 510, welches benutzt wird, um Inhalte an das Handset 560 zu übermitteln, indem es als ein Server von angepassten Seiten zwischen dem schnurlosen Handset 560 und dem HTML-Server 610 über das Internet 620 fungiert. Bei dieser Ausführungsform ersucht ein Benutzer des Handsets 560 über das Internet 620 um das Herunterladen einer auf dem HTML-Server 610 gelegenen HTML-Seite. Das VDG 510 ruft dann den Inhalt vom Server 610 ab. Dieser Vorgang kann das Herstellen einer http-Verbindung unter Verwendung des http-Protokolls für das Herunterladen einer HTML-kodierten Seite und das Analysieren der HTML-codierten Seite und ihres Formats und das Übertragen des analysierten Inhalts zur Anzeige im Handset 560 umfassen.
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7 ist ein schematisches Diagramm, welches einen Prozess zeigt, der verwendet wird, um Breitbandinhalte an ein schnurloses Handset, das in 6 gezeigt wird, zu übertragen.
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m Schritt 701 fordert das Handset 560 beim VDG 510 einen Inhalt an, der möglicherweise im Internet 620 vorhanden ist. Beispielsweise sendet das Handset 560 einen Befehl, den Inhalt vom Server 610 abzurufen. Zum Zwecke der Erläuterung sei angenommen, dass der Server 610 mit der URL www.vtech.com verbunden ist.
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Im Schritt 702 interpretiert das VDG 510, nachdem es den Befehl vom Handset 560 erhalten hat, den Inhalt in der Website aufzufinden, diesen Befehl wie folgt: (1) Herstellen einer http-Verbindung zum Server 610, der bei www.vtech.com vorhanden ist, und (2) Nutzen des http-Protokolls für das Auffinden der HTML-Datei ”index.htm”, die im Server 610 vorhanden ist.
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Im Schritt 703 erhält das VDG 510 vom Server 610 eine HTML-kodierte Datei, und in Kenntnis der Bildschirmkapazität im Handset 560 führt es die Formatierung des Inhalts in einer solchen Weise durch, dass er für die Anzeige im Handset 560 geeignet ist.
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Im Schritt 704 sendet das VDG 510 den angeforderten korrekt formatierten Inhalt an das Handset 560.
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Verwendung einer PC-Verbindung zur Lieferung verbesserter Telefoniefunktionen
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Aufgrund der Vernetzung zwischen dem Gateway und dem PC (d. h. dem drahtgebundenen Datenterminal 540) kann die Prozessorleistung des PC genutzt werden, um die Funktion des schnurlosen Fernsprechsystems in einer Weise zu verbessern, welche ansonsten nicht praktikabel oder mit prohibitiv hohen Kosten verbunden wäre. Spracherkennung und Sprachsynthese sind zwei der Funktionen, die effektiv von einer PC-Plattform aus arbeiten können.
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Die Erfindung ist so konfiguriert, dass die Spracherkennungs- und Sprachsynthese-Algorithmen auf dem PC laufen, Als Ergebnis ist die Notwendigkeit, diese Verarbeitungsmöglichkeit im Gateway bereitzustellen, beseitigt.
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Im Falle der Spracherkennung wird Sprache vom schnurlosen Handset drahtlos dem Gateway übermittelt. Das Gateway leitet dann die Sprachdaten zum PC, wo sie in ihre Analogform zurückdekodiert und verarbeitet werden. Dann wird das entsprechende Ergebnis dem Gateway zurückübermittelt, wo die Telefonie-MMI (Mensch-Maschine-Schnittstelle) entsprechend dem Ergebnis agiert.
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Im Falle der Sprachsynthese wird dem PC ein Befehl gesandt. Der PC baut den entsprechenden Textabschnitt auf, kodiert ihn unter Verwendung eines entsprechenden Sprach-CODEC und kommuniziert ihn zurück zum Gateway und zum Handset.
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Viele weitere Telefoniefunktionen, wie z. B. Lauthörtelefone mit Vollduplexbetrieb, digitale Anrufbeantworter, CID-Bilder (Customer Identity) usw., können auf die gleiche Weise realisiert werden. Eine Hochgeschwindigkeits-10/100BT-Verbindung zwischen dem PC und dem Gateway bewirkt, dass diese Funktionen für den Benutzer ”scheinbar” in Echtzeit ablaufen.
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8 ist ein schematisches Diagramm mit einem beispielhaften Layout eines Systems nach einer Ausführungsform der Erfindung. Das System 800 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das System 800 ist konfiguriert, dass es:
mit der IEEE 802.11b-Spezifikation voll kompatibel ist;
ein integriertes Breitband-Front-End aufweist (z. B. ein DSL-Modem);
fortschrittliche Firewall-Funktionalität unterstützt (z. B. NAT, NAPT, Paketfilterung, DOS-
Angriffsverteidigung, Paketinspektion und VPN);
Parental Control liefert;
einen einzigen Ethernet/DMZ-Port nutzt;
DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)- und Telnet-Support hat; und
64-bit- und 128-bit-WEP(Wired Equivalency Privacy)-Verschlüsselung unterstützt.
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Bei einer spezifischen Implementierung kann das System 800 die folgenden Spezifikationen umfassen:
DSL-Modem: U-R2/G.992.1;
Ports: ein RJ-45 (DSL), ein RJ-45 (10/100 Base-T Ethernet) und ein USB (optional)
HF-Empfindlichkeit: weniger als –90 dBm; HF-Betriebskanäle: 13 für Europa und 11 für Nordamerika; HF-Datenraten: 11 Mbit/s, 5,5 Mbit/s, 2 Mbit/s, 1 Mbit/s, Sonderfälle (250–750 kbit/s) und HF-Ausgangsleistung: +20 dBm, 100 mW bei 2,5 GHz.
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Das System 800 nutzt vorzugsweise den 802.11b-Standard, Das System 800 ist so konfiguriert, dass es eine oder mehrere der folgenden Fähigkeiten bietet: (1) Unterstützung von Sprache über die 802.11b-Verbindung und Erreichen einer akzeptablen Sprech/Standbyzeit und Reichweite für ein die 802.11b-Funkschnittstelle nutzendes schnurloses System; (2) Bereitstellung von Zugang über das Gateway sowohl zur Breitbandtelefonie als auch zum öffentlichen Telefonnetz; (3) Verwendung der Breitbandverbindung für die Übertragung von Inhalten an das schnurlose Handset, und (4) Verwendung der PC-Verbindung zur Lieferung verbesserter Telefoniefunktionen. Vorzugsweise ist das System 800 so konfiguriert, dass es alle vier Fähigkeiten bietet:
Die Erfordernisse für Sprache über die 802.11b-Schnittstelle umfassen:
Vorkehrungen für die Dienstgüte müssen getroffen werden;
das Protokoll muss Stromersparnis unterstützen und
die Datenrate ist auf 1 Mbit/s oder weniger begrenzt, um maximale HF-Empfindlichkeit und die erforderliche Reichweite zu erhalten.
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Die Erfordernisse der Stromersparnis des Systems 800 werden effizienter im 802.11e mit Vorkehrungen für Kurzmitteilungs-Headers geboten, welche kürzere Wake-up- und längere Standbyzeiten für schnurlose Anwendungen ermöglichen.
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Die Optionen verbesserter Funktionalität des Systems 800 können umfassen:
Unterstützt entweder VoIP über Breitband oder analoge Sprachübermittlung über die Schnittstelle des öffentlichen Telefonnetzes;
PC-Konnektivität erlaubt Spracherkennung, Anrufbeantworter-Funktionen (Telephone Answering Device = TAD), Herunterladen von Bildern (visuelle CID), fortgeschrittene Adressbuchoptionen; PDA-Funktionalität (Kalender, Memo usw.);
E-Mail-Zugang;
Herunterladen von Inhalten aus dem Internet auf das Handset in Wireless Markup Language = WML, oder Compact HyperText Markup Language = CHTML, und Vorformatieren von HTML-Seiten im Gateway.
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Jede der 9, 10, 11, 12 zeigt ein Beispiel eines Bildschirm-Abbildes eines Bildschirms eines Handsets nach einer Ausführungsform der Erfindung. Vorzugsweise ist der Bildschirm so konfiguriert, dass er Farbbilder anzeigt.
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Die 13 und 14 sind Beispiele von Bildschirm-Abbildern, die als eine bildhafte Kundenidentität (CID) auf einem Handset nach einer Ausführungsform der Erfindung erscheinen können.
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Vorzugsweise kann eine große Anzahl von Bildern im PC ohne Belastung des Handsets mit Bildspeicherung abgespeichert werden. Wenn Bilder im Handset für bildhafte CID gespeichert würden, dann würde dies zusätzliche Kosten für diese Speicherkapazität des Handsets bedeuten. Indem dies vom Handset entfernt wird und die PC-Festplatte für die Speicherung herangezogen wird, wird die Speicherung einer großen Zahl von Bildern möglich, ohne dass irgendeine Kostensteigerung eintritt.
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Bei einer typischen Anwendung kommt es zur Störungen zwischen einem digitalen, mehrere Handsets umfassenden, schnurlosen, bei 2,4 GHz arbeitenden System und dem 802.11b-WLAN. Ein einziger 802.11b-Kanal beansprucht etwas mehr Kanäle, als mit einem typischen 75-Kanal-Frequenzsprung-Spreizspektrum(Frequency Hopping Spread-Spectrum = FHSS)-System bereitgestellt werden können.
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Bei einer typischen FHSS-Applikation werden kurze Schübe von Paketen über einen Bereich von 75 oder mehr Kanälen (von höchstens 100 Kanälen) übertragen. FHSS besitzt die Fähigkeit, ungefähr 25 Kanäle zu ersetzen oder ”auszutauschen”, wenn die Vermutung besteht, dass sie unter Interferenzen leiden. Auf diese Weise kann ein Spektrum, das bis zu 25 Kanäle erfasst, ersetzt werden. Ein einzelner 802.11b-Träger ist so groß, dass er ein Spektrum auslöscht, das breiter ist als die 25 Kanäle. Es ist deshalb allein durch Kanalsubstitution nicht möglich, 802.11b in einem Kanalfrequenzsprungsystem mit 75 Kanälen zu vermeiden.
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Entsprechend ist es vorzuziehen, dass eine Mindesttrennung von zehn Metern zwischen den Vorrichtungen aufrechtzuerhalten wird, um sicherzustellen, dass die Auswirkung auf das WLAN vernachlässigbar ist.
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Um Interoperabilitätsprobleme zu überwinden, wird die Erfindung vorzugsweise so konfiguriert, dass sie zwischen 802.11b und dem digitalen, mehrere Handsets umfassenden schnurlosen System koordiniert. Darüber hinaus kann die Erfindung auch so konfiguriert werden, dass sie anstelle eines 2,4 GHz- ein echtes 5,8 GHz-System betreibt.
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Die vorstehende Offenbarung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erfolgte lediglich für Zwecke der Erläuterung bzw. Beschreibung. Es besteht nicht die Absicht, dass diese erschöpfend ist oder die Erfindung auf die präzisen offengelegten Formen beschränkt. Viele Varianten und Modifikationen der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele sind im Lichte der vorstehenden Offenbarung für den durchschnittlichen Fachmann offensichtlich. Der Rahmen der Erfindung ist lediglich durch die hierzu beigefügten Ansprüche und durch ihre Äquivalente zu definieren.
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Insoweit sich das Verfahren auf die bestimmte hierin dargestellte Reihenfolge von Schritten stützt, sollte das Verfahren oder der Prozess nicht auf die bestimmte Abfolge von beschriebenen Schritten beschränkt sein. Demzufolge sollte die bestimmte, in der Beschreibung dargestellte Abfolge von Schritten nicht als Einschränkung der Patentsprüche ausgelegt werden.
