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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Geräte zum Vorhersagen
von Problemen mit der Dienstqualität von Mediendiensten und insbesondere
auf ein Verfahren und ein Gerät
zur Feststellung des Nachlassens eines Mediendienstes auf der Basis
der Paketverlustrate.
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Viele
drahtlose Mobilgeräte
sind in der Lage, Mediendienste über
ein Drahtlosnetzwerk zu nutzen, wobei sie Medienpakete senden und
empfangen. Ein bekannter derartiger Dienst ist ein VoIP-Anruf (Voice-over-IP).
Netzwerküberlastung
und HF-Übertragungsprobleme
können
zum Verlust von Paketen führen.
Viele der für
Mediendienste verwendeten Protokolle wie RTP (Real-Time Transport
Protocol) konzentrieren sich auf den Paketdurchsatz und auf die
Effizienz, um Echtzeit- oder Beinahe-Echtzeitdienste bereitstellen
zu können.
Dementsprechend werden verlorene Pakete möglicherweise nicht erneut gesendet
oder wiedergewonnen. Wenn der Paketverlust signifikant wird, kann
die Dienstqualität spürbar nachlassen,
und der Benutzer kann Probleme haben, das Audio zu verstehen oder
das Video zu sehen. Bei einem VoIP-Anruf kann der Paketverlust zur
Entstehung von Tonhöhenschwankungen
(Jitter), Knacken, Stottern und anderen Audio-Artefakten führen, die
das Sprachverständnis
auf der Benutzerseite verschlechtern. Sobald der Paketverlust ein
signifikant hohes Ausmaß erreicht
hat, kann das Medienobjekt, beispielsweise Audio oder Video. für einen Benutzer
völlig
unverständlich
werden.
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WO02/078261 offenbart ein
Verfahren zum Überwachen
der Datenübertragung
in einem drahtgebundenen Kommunikationsnetzwerk. Das Verfahren umfasst
die folgenden Schritte: das Übertragen eines
Stroms von Datenpaketen von einem ersten Knoten zu einem zweiten
Knoten in dem drahtgebundenen Kommunikationsnetzwerk; in einem ersten Betriebsmodus
das Messen mit einer ersten Genauigkeitsstufe von mindestens einem
ersten Parameter des übertragenen
Datenstroms; und als Reaktion darauf, dass der gemessene erste Parameter
einen vorgegebenen Wert erreicht, das Messen von mindestens einem
Parameter des übertragenen
Datenstroms in einem zweiten Betriebsmodus mit einer größeren Genauigkeit
als bei der ersten Genauigkeitsstufe.
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Es
wäre von
Vorteil, wenn ein Mobilgerät
in der Lage wäre,
das Ausmaß des
Nachlassens eines Dienstes aufgrund des Paketverlusts zu bewerten. Einige
Protokolle ermöglichen
die Verbreitung von Paketstatistiken. Beispielsweise verfügt der RTP-Standard über ein
assoziiertes Echtzeit-Transportsteuerungsprotokoll (Real-Time Transport Control
Protocol – RTCP),
das den regelmäßigen Austausch
von RTCP-Paketen ermöglicht,
welche Statistiken zur Anzahl der gesendeten und empfangenen Pakete
enthalten. Ein Nachteil dieses Modells der Erfassung von Paketstatistiken
besteht jedoch darin, dass es vom Senden und Empfangen von RTCP-Paketen
zwischen den Anschlusspunkten abhängt. Wenn der Medienpfad signifikant
beeinträchtigt
ist, so dass RTP-Pakete verloren gehen, dann besteht eine berechtigte
Wahrscheinlichkeit, dass auch ein RTCP-Paket verloren geht.
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ALLGEMEINES
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Die
vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren und ein Gerät zur Feststellung
des Nachlassens der Dienstqualität
für einen
Mediendienst. Das Empfangsgerät
kennt dabei eine erwartete Paketgenerierungsrate für den anderen
Anschlusspunkt, die durch das Empfangsgerät auf der Basis des Codecs
und der Payload-Größe bestimmt
werden kann, welche beim Initiieren des Mediendienstes ausgewählt wurden.
Die durch das Gerät
von dem anderen Anschlusspunkt tatsächlich empfangenen Pakete werden über eine
Zeitspanne gezählt,
und die gezählte
Anzahl wird mit der Anzahl der Pakete verglichen, die basierend
auf der Paketgenerierungsrate erwartet wurden. Aus diesem Vergleich
kann eine Paketverlustrate ermittelt werden. Wenn die Paketverlustrate
einen Schwellenwert übersteigt,
kann das Gerät
einen Benutzeralarm ausgeben, den Dienst beenden oder eine andere
Maßnahme
ergreifen.
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Gemäß einem
Aspekt stellt die vorliegende Anmeldung ein Verfahren zur Feststellung
des Nachlassens eines Mediendienstes bereit. Der Mediendienst wird
dabei durch ein Drahtlosgerät
in einem Drahtlossystem ausgeführt,
und der Mediendienst hat eine erwartete Paketgenerierungsrate. Das
Verfahren umfasst die folgenden Schritte: das Zählen einer Anzahl von Datenpaketen,
die durch das Draht losgerät über eine
Zeitspanne tatsächlich
empfangen wurden; das Berechnen einer Paketverlustrate aus der gezählten Anzahl
von Datenpaketen und der erwarteten Paketgenerierungsrate; das Bestimmen, dass
der Mediendienst gerade ein signifikantes Nachlassen der Qualität erlebt,
auf der Basis der Tatsache, dass die Paketverlustrate einen Schwellenwert übersteigt;
und wenn ermittelt wurde, dass die Paketverlustrate den Schwellenwert übersteigt,
das Alarmieren des Benutzers oder das Beenden des Mediendienstes.
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Gemäß einem
anderen Aspekt stellt die vorliegende Anmeldung ein mobiles Drahtlosgerät zum Einsatz
in einem Mediendienst über
ein Drahtlos-Kommunikationssystem bereit. Der Mediendienst hat dabei
eine erwartete Paketgenerierungsrate. Das mobile Drahtlosgerät umfasst
ein Kommunikationssubsystem zum Einrichten einer Verbindung mit
dem Drahtlos-Kommunikationssystem und zum Empfangen der HF-Kommunikation,
was Datenpakete von einem Anschlusspunkt umfasst; einen Speicher
zum Speichern der erwarteten Paketgenerierungsrate; und einen Prozessor,
der mit dem Speicher assoziiert ist, zum Steuern des Kommunikationssubsystems. Das
mobile Drahtlosgerät
umfasst außerdem:
ein Paketverlustmodul zum Feststellen des Nachlassens des Mediendienstes.
Dieses Paketverlustmodul umfasst eine Paketverlustberechnungskomponente zum
Zählen
einer Anzahl von Datenpaketen, die über eine Zeitspanne tatsächlich empfangen
wurden, und zum Berechnen einer Paketverlustrate aus der gezählten Anzahl
von Datenpaketen und der erwarteten Paketgenerierungsrate; und eine
Dienstnachlassbehandlungskomponente zum Bestimmen, dass der Mediendienst
gerade ein signifikantes Nachlassen der Qualität erlebt, auf der Basis der
Tatsache, dass die Paketverlustrate einen Schwellenwert übersteigt, und
wenn die Paketverlustrate den Schwellenwert übersteigt, zum Alarmieren des
Benutzers oder zum Beenden des Mediendienstes.
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Weitere
Aspekte und Merkmale der vorliegenden Anmeldung werden dem Fachmann
auf dem Gebiet der Technik aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
und aus den Zeichnungen deutlich, in denen eine oder mehrere Ausführungsformen
veranschaulicht werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
folgt nun die Beschreibung von Ausführungsformen anhand von Beispielen
und unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, welche folgende Bedeutung
haben:
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1 zeigt
in einem Diagramm ein Drahtlos-Kommunikationssystem;
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2 zeigt
ein Blockdiagramm einer Ausführungsform
eines Mobilgeräts;
und
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3 zeigt
in Form eines Flussdiagramms ein Verfahren zum Feststellen des Nachlassens
der Qualität
eines Drahtlosdienstes unter Verwendung eines Mobilgeräts.
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In
allen Zeichnungen werden gleiche Bezugsziffern zur Bezeichnungen
gleichartiger Elemente und Merkmale verwendet.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es
wird zunächst
Bezug auf 1 genommen, die in einem Diagramm
ein Drahtlos-Kommunikationssystem 12 zeigt. Das Drahtlos-Kommunikationssystem 12 enthält eine
Vielzahl von Zugangspunkten oder Basisstationen 14 (von
denen zwei individuell als 14a und 14b dargestellt
sind), welche in einem Netzwerk 20 miteinander verbunden
sind. Das Drahtlos-Kommunikationssystem 12 kann ein drahtloses
lokales Netzwerk (Wireless Local Area Network – WLAN) umfassen, das zu einem
Campus, einem Gebäude
oder einer anderen Einrichtung gehört. Beispielsweise kann das
Drahtlos-Kommunikationssystem 12 ein Drahtlosnetzwerk umfassen,
das den IEEE 802.11-Standards entspricht. In anderen Ausführungsformen
kann das Drahtlos-Kommunikationssystem 12 jedes Drahtlos-Kommunikationsnetzwerk oder
eine Kombination von untereinander verbundenen Netzwerken umfassen,
wozu unter anderem TDMA, CDMA, GSM/GPRS, EDGE, UMTS oder CDPD gehören können. Das
Drahtlos-Kommunikationssystem 12 kann mit anderen Netzwerken
oder Kommunikationssystemen verbunden sein, wozu beispielsweise
das öffentliche
Fernsprechwählnetz
(Public Switched Telephone Network – PSTN) (nicht dargestellt)
oder ein Weitverkehrsnetz (Wide Area Network – WAN) wie das Internet (nicht
dargestellt) gehören.
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Wie
bekannt ist, werden in den Basisstationen 14 HF-Protokolle
aus geführt,
um den Daten- und Sprachaustausch mit einem oder mehreren Mobilgeräten 10 (individuell
als 10a und 10b dargestellt) zu unterstützen. Jedes
Mobilgerät 10 ist
zum Austausch von HF-basierter Kommunikation mit einer der Basisstationen 14 unter
Verwendung bekannter Protokolle konfiguriert. Das Mobilgerät 10a kann
einen Dienst mit einem anderen Mobilgerät 10b oder mit einem anderen
Anschlusspunkt aufbauen, wobei der Dienst das Senden und/oder Empfangen
von Medienpaketen mittels eines Medienpfads 18 über das
Drahtlos-Kommunikationssystem 12 einschließt. Die
Medienpakete beziehen sich dabei auf Echtzeit-Medien wie Audio-,
Video- oder Multimedia-Anwendungen. In einer Ausführungsform
beziehen sich die Medienpakete auf einen Voice-over-IP-Anruf. In
anderen Ausführungsformen
können
sich die Medienpakete auf Video-Sitzungen, auf das Streamen von
Audio oder Video, auf Echtzeit-Spieleanwendungen oder auf andere
Multimedia-Sitzungen beziehen. Eine solche Mediensitzung kann über IP-basierte
Netzwerke aufgebaut werden, wobei das Echtzeit-Transportprotokoll
(RTP) über
dem User Datagram Protocol (UDP) verwendet wird. Das Session Initiation
Protocol (SIP) oder andere Steuerungsprotokolle können eingesetzt werden,
um die Medienpfade zwischen Anschlusspunkten einzurichten, zu verwalten,
zu steuern oder freizugeben.
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Obwohl 1 eine
Mediensitzung zwischen zwei Mobilgeräten 10 in dem Drahtlos-Kommunikationssystem 12 zeigt,
wird erkennbar sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Point-to-Point-Mediensitzungen
eingeschränkt
ist und auch Multicast- oder Broadcast-Kommunikation einschließen kann. Darüber hinaus
ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Kommunikation innerhalb
des Drahtlos-Kommunikationssystems 12 eingeschränkt. Die
Mediensitzung kann auch zwischen einem Mobilgerät 10 innerhalb des
Drahtlos-Kommunikationssystems und Anschlusspunkten eingerichtet
werden, die sich in anderen Netzwerken befinden, welche mit dem Drahtlos-Kommunikationssystem 12 verbunden
sind, beispielsweise über
das Internet oder das PSTN. Die Anschlusspunkte sind nicht notwendigerweise
andere Mobilgeräte 10 und
können
IP-Telefone, Personal Computer, Gateways, Medienserver und alle
anderen Geräte
einschließen,
die in der Lage sind, als Endgerät
eines Mediendienstes zu fungieren.
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Eine
VoIP-Sitzung oder eine andere Mediensitzung, einschließlich einer
Video-Sitzung kann jeden aus einer Vielzahl von Codecs verwenden,
um die Mediendaten für
die Paketierung und den Transport zu kodieren und möglicherweise
zu komprimieren. Ein üblicher
Audio-Codec, bei dem die Pulscodemodulation (PCM) zum Einsatz kommt,
ist das G.711-Protokoll, dass durch die International Telecommunications
Union (ITU) etabliert wurde. Andere ITU-Standards sind G.729, G.726
und G.723.
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Mit
dem ausgewählten
Codec wird eine bekannte Sample-Rate festgelegt. Beispielsweise
verwendet das G.711-Protokoll eine Sample-Rate von 8000 Hz. Typischerweise
werden mehrere Samples durch ein sendendes Gerät in ein Paket gepackt, um sie über das
Netzwerk zu einem Empfangsgerät
zu übertragen.
Dem Fachmann auf dem Gebiet der Technik wird klar sein, dass die
Verwendung eines gegebenen Codecs mit einer festgelegten Sampling-Rate
nicht notwendigerweise in allen Implementierungen unter dem RTP-Standard,
der in RFC 3550 von der Internet Engineering Task Force (IETF) herausgegeben
wurde, zu einer bestimmten Paketrate führt. Allerdings empfiehlt IETF
RFC 1890 im Hinblick auf Audio- und Video-Konferenzen ein Standardpaketintervall
von 20 ms für
Audiopakete. In einigen Ausführungsformen
kann das Paketintervall auch 10 ms, 30 ms, 40 ms oder 50 ms betragen.
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Das
Paketintervall richtet sich nach der Sampling-Rate des Codecs, nach
der Sample-Auflösung
oder Byte-Größe und nach
der Paket-Payload-Größe. Beispielsweise
kann unter G.711, bei dem eine Sample-Rate von 8000 Hz (eine Bitrate
von 64 KBit/s) eine Payload-Größe von 160
Bytes ausgewählt
werden, was zu einem Paketintervall von 20 ms führt, d. h. zu einer Paket-pro-Sekunde-Rate
von 50. Es kann aber alternativ eine Payload-Größe von 240 Bytes ausgewählt werden,
was zu einem Paketintervall von 30 ms führen würde, d. h. zu einer Paket-pro-Sekunde-Rate
von 33,33. Als weiteres Beispiel hat ein Codec unter Verwendung
von G.729 eine Sample-Rate von 1000 Hz (eine Bitrate von 8 KBit/s),
und es kann eine Payload-Größe von 20 Bytes
ausgewählt
werden, was zu einem Paketintervall von 20 ms führen würde, d. h. zu einer Paket-pro-Sekunde-Rate
von 50.
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In
der vorliegenden Anmeldung arbeiten die Mobilgeräte 10 unter Verwendung
eines vorgegebenen Paketintervalls bzw. einer vorgegebenen Paketgenerierungsrate
für die
Kommunikation über
den Medienpfad 18. Das Paketintervall bzw. die Generierungsrate
wird auf der Basis der Sampling-Rate und der Paket-Payload-Größe des Codecs
bestimmt. In vielen Ausführungsformen
werden diese Faktoren während
des Anrufaufbaus festgelegt. Beispielsweise kann das Gerät, das den
Anruf initiiert, den Codec spezifizieren, der in dem Anruf verwendet
werden soll. Das die initiierende Gerät kann eine Auswahl an möglichen
Codecs anbieten, und das reagierende Gerät kann aus diesen Codecs einen
Codec auswählen,
den es unterstützt.
Die Geräte
können
sich auch auf eine Paket-Payload-Größe einigen. In einer Ausführungsform
werden diese Faktoren unter Verwendung von SIP ausgehandelt bzw.
vereinbart. Sobald diese Faktoren festgelegt wurden, d. h. sobald
die Geräte
den Codec und die Payload-Größe bestimmt haben,
können
sie die Paketgenerierungsrate berechnen bzw. bestimmen. Diese kann
dann in den Geräten
gespeichert und zur Ermittlung der Paketverlustrate verwendet werden,
wie das weiter unten beschrieben wird.
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Gemäß der vorliegenden
Anmeldung bestimmt das Mobilgerät 10 eine
Paketverlustrate im Hinblick auf die durch einen Anschlusspunkt
gesendeten Pakete, indem die Anzahl der empfangenen Pakete über eine
Zeitspanne gezählt
und die Anzahl der empfangenen Pakete mit der erwarteten Anzahl der
empfangenen Pakete verglichen wird, wobei die erwartete Anzahl der
empfangenen Pakete durch die vorgegebene Paketgenerierungsrate festgelegt
wird. Auf der Basis der Paketverlustrate ist das Mobilgerät 10 in
der Lage, die Qualität
des Dienstes bzw. Dienstgüte
(Quality of Service) zu bewerten. Pakete können aufgrund einer Vielzahl
von Faktoren verloren gehen, wozu die Abschwächung oder die Störung von
HF-Signalen zwischen
der Basisstation 14 und dem Mobilgerät 10 oder die Netzwerküberlastung
innerhalb des Netzwerks 20 zählen. Sobald die Paketverlustrate bestimmte
Schwellenwerte erreicht, kommt es zu einem spürbaren Nachlassen der Dienstqualität. Wenn die
Dienstqualität
in ausreichendem Maße
nachlässt, dann
kann das Medienobjekt zum großen
Teil unverständlich
werden. Beispielsweise kann der Paketverlust bei einem VoIP-Anruf
zu Klickgeräuschen,
Stottern, Audioschwankungen (Jitter) und anderen Artefakten führen. Bei
einem signifikanten Nachlassen kann es vorkommen, dass ein Empfänger die
andere Seite bei einem Anruf nicht mehr klar oder überhaupt nicht
mehr verstehen kann.
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Die
vorliegende Anmeldung ermöglicht
es dem Mobilgerät 10,
automatisch zu erkennen, wenn der Paketverlust hoch genug wird,
um ein signifikantes Nachlassen der Dienstqualität zu bewirken. Wenn die Paketverlustrate
einen festgelegten Schwellenwert erreicht, dann kann das Mobilgerät 10 Maßnahmen
ergreifen. In einigen Ausführungsformen
kann das Mobilgerät 10 den
Benutzer durch eine wahrnehmbare Ausgabe alarmieren, beispielsweise
durch ein akustisches Signal, eine blinkende Anzeige oder LED oder
durch Vibration. Das Alarmsignal teilt dem Benutzer mit, dass das
Mobilgerät 10 eine
Mediensitzung mit nachgelassener Dienstqualität erkannt hat und dass ein
Risiko des weiteren Nachlassens der Dienstqualität besteht. In einer anderen
Ausführungsform
kann das Mobilgerät 10,
wenn der Schwellenwert einen zum großen Teil unverständlichen Dienst
kennzeichnet, eine automatische Beendigung des Dienstes initiieren,
um zu vermeiden, dass der Dienst weiterhin Netzwerkressourcen beansprucht, obwohl
er aus Sicht der Dienstqualität
schon nicht mehr funktionsfähig
ist.
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Es
wird nun Bezug genommen auf 2, die ein
Blockdiagramm einer Ausführungsform
eines Mobilgeräts 10 zeigt.
Das Mobilgerät
ist ein Handheld-Zweiwegekommunikationsgerät, das mindestens über Daten-
und möglicherweise
auch Sprachkommunikationsfähigkeiten
verfügt.
In einer exemplarischen Ausführungsform
verfügt
das Gerät über die
Fähigkeit
zur Kommunikation mit anderen Computersystemen im Internet. In verschiedenen
Ausführungsformen
kann das Mobilgerät 10 ein
Datenkommunikationsgerät,
ein Mehrfachmodus-Kommunikationsgerät mit Konfiguration für sowohl
Daten- als auch Sprachkommunikation, ein mobiles IP-Telefon, ein
mobiles Kommunikationsgerät,
ein PDA mit Drahtloskommunikationsfunktion, ein 1-Wege- oder 2-Wege-Pager,
ein Drahtlosmodem zum Betrieb in Verbindung mit einem Computersystem
und jeder Typ von mobilen Drahtlos-Kommunikationsgeräten sein.
In der hier beschriebenen Ausführungsform
ist das Mobilgerät 10 zum
Betrieb innerhalb des Drahtlos-Kommunikationssystems 12 konfiguriert.
Es sollte jedoch erkennbar sein, dass die vorliegende Anmeldung
in keiner Weise auf diese exemplarischen Gerätetypen eingeschränkt ist
und auch in anderen Drahtlosgeräten
implementiert werden kann.
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Das
Gerät 10 enthält ein Kommunikationssubsystem 11.
Das Kommunikationssubsystem 11 verwaltet die drahtlose
HF-Kommunikation mit den Basisstationen 14 in dem Drahtlos-Kommunikationssystem 12.
Das Kommunikationssubsystem 11 kann eine oder mehrere Antennen,
ein Senderempfängermodul,
ein Verarbeitungsmodul wie beispielsweise einen digitalen Signalprozessor
und andere Komponenten enthalten. Wie dem Fachmann auf dem Gebiet
der Kommunikationstechnik einleuchten dürfte, richtet sich die konkrete
Konstruktion des Kommunikationssubsystems 11 nach dem Drahtlos-Kommunikationssystem 12,
in dem das Gerät 10 betrieben werden
soll. Das Kommunikationssubsystem 11 verwaltet die Aufgaben
zur Herstellung einer Verbindung mit einer Basisstation 14 und
zum Senden und Empfangen von Paketen über diese Verbindung.
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Das
Gerät 10 enthält einen
Mikroprozessor 38, der den Gesamtbetrieb des Geräts 10 steuert. Der
Mikroprozessor 38 interagiert mit dem Kommunikationssubsystem 11 und
auch mit weiteren Gerätesubsystemen
wie dem Display 22, dem Flash-Speicher 24, dem
RAM 26 (Random Access Memory), dem Teilnehmeridentitätsmodul
(Subscriber Identity Module – SIM) 56,
zusätzlichen
Eingabe-/Ausgabe-Subsystemen (E/A) 28 (wie beispielsweise
einem Daumenrad), dem seriellen Anschluss 30, der Tastatur
oder dem Tastenfeld 32, dem Lautsprecher 34, dem
Mikrofon 36, einem Nahbereichs-Kommunikationssubsystem 40 und
mit allen sonstigen Gerätesubsystemen,
die allgemein als 42 bezeichnet werden.
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Einige
der in 2 gezeigten Subsysteme führen kommunikationsbezogene
Funktionen aus, während
andere Subsysteme für "residente" oder gerätespezifische
Funktionen verantwortlich sind. Vor allem können einige Subsysteme wie
beispielsweise die Tastatur 32 und das Display 22 sowohl
für kommunikationsbezogene
Funktionen wie das Eingeben einer Textnachricht zur Übertragung über das
Kommunikationsnetz als auch für
geräteresidente
Funktionen wie einen Taschenrechner oder eine Aufgabenliste verwendet
werden.
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Die
vom Mikroprozessor 38 verwendete Host-Betriebssystemsoftware 54 und
verschiedene Host-Softwareanwendungen 58 sind in einer
Ausführungsform
in einem Dauerspeicher wie dem Flash-Speicher 24 oder in
einem ähnlichen
Speicherelement gespeichert. Zu den Host-Softwareanwendungen 58 können eine
breite Vielfalt von Anwendungen zählen, beispielsweise eine Textnachrichtenanwendung,
eine Klingeltonanwendung, eine Kontaktverwaltungsanwendung und/oder
eine Spieleanwendung. Dem Fachmann auf dem Gebiet der Technik wird
einleuchten, dass das Host-Betriebssystem 54, spezifische
Host-Anwendungen 58 oder Teile davon temporär in einen
flüchtigen
Speicher wie den RAM 26 geladen werden können. Es
wird in Betracht gezogen, dass auch die empfangenen Kommunikationssignale
im RAM 26 gespeichert werden können.
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Der
Mikroprozessor 38 ermöglicht
zusätzlich zu
seinen Betriebssystemfunktionen die Ausführung von Host-Softwareanwendungen 58 auf
dem Gerät. Eine
bestimmte Anzahl von Host-Anwendungen 58 zur Steuerung
der grundlegenden Gerätefunktionen, einschließlich z.
B. mindestens der Anwendungen zur Sprachkommunikation, sind normalerweise
bereits herstellerseitig auf dem Gerät 10 installiert.
Weitere Anwendungen können
auch über
das WLAN 12, über
ein zusätzliches
E/A-Subsystem 28, über
den seriellen Anschluss 30, über das Nahbereichs-Kommunikationssubsystem 40 oder über jedes
sonstige geeignete Subsystem 42 auf das Gerät 10 geladen und
durch einen Benutzer im RAM 26 oder in einem nichtflüchtigen
Speicher installiert werden, so dass sie durch den Mikroprozessor 38 ausgeführt werden können. Eine
derartige Flexibilität
bei der Anwendungsinstallation erhöht die Funktionalität des Gerätes und
kann erweiterte geräteeigene
Funktionen, kommunikationsbezogene Funktionen oder beides ermöglichen.
Zum Beispiel können
durch sichere Kommunikationsanwendungen elektronische kommerzielle
Funktionen und andere gleichartige finanzielle Transaktionen auf
dem Gerät 10 ermöglicht werden.
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In
einem Kommunikationsmodus wird ein empfangenes Signal wie z. B.
ein Sprachanruf, eine Textnachricht oder ein Webseiten-Download
durch das Kommunikationssubsystem 11 verarbeitet und in den
Mikroprozessor 38 eingespeist, der das empfangene Signal
vorzugsweise weiterverarbeitet zur Ausgabe an den Lautsprecher 34 oder
an das Display 22 oder alternativ an das zusätzliche
E/A-Gerät 28.
Ein Benutzer des Geräts 10 kann
auch Datenobjekte wie beispielsweise Textnachrichten erstellen,
wozu die Tastatur 32 in Verbindung mit dem Display 22 und möglicherweise
einem zusätzlichen
E/A-Gerät 28 verwendet
wird. Die so erstellten Objekte können durch das Kommunikationssubsystem 11 über ein Kommunikationsnetzwerk übertragen
werden.
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Der
serielle Anschluss 30 aus 1 wäre normalerweise
in einem Kommunikationsgerät
des Typs PDA (Personal Digital Assistent) implementiert, für die eine
Synchronisierung mit einem Desktopcomputer des Benutzers (nicht
dargestellt) erwünscht
ist, ist jedoch eine optionale Gerätekomponente. Ein solcher Anschluss 30 würde es einem
Benutzer ermöglichen, über ein
externes Gerät
oder eine Softwareanwendung Voreinstellungen festzulegen, und würde die
Fähigkeiten
des Geräts
durch das Bereitstellen von Informationen oder Softwaredownloads,
ein schließlich
Benutzerschnittstelleninformationen, zum Gerät 10 erweitern, das
nicht über
ein Drahtlos-Kommunikationsnetzwerk erfolgt.
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Ein
Nahbereichs-Kommunikationssubsystem 40 ist eine weitere
Komponente, welche die Kommunikation zwischen dem Gerät 10 und
unterschiedlichen Systemen oder Geräten ermöglichen könnte, bei denen es sich nicht
unbedingt um gleichartige Geräte
handeln muss. Beispielsweise kann das Subsystem 40 ein
Infrarotgerät
sowie die zugehörigen
Schaltungen und Komponenten oder ein BluetoothTM-Kommunikationsmodul
enthalten, um die Kommunikation mit Systemen und Geräten zu ermöglichen,
die über
die gleichen Funktionen verfügen.
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Das
Mobilgerät 10 enthält ein Paketverlustmodul 60 zum
Bestimmen einer Paketverlustrate und zum Bestimmen, ob die Paketverlustrate
eine nachgelassene Dienstqualität
anzeigt. Das Mobilgerät 10 kann
auch eine erwartete Paketgenerierungsrate 62 enthalten.
Wie oben beschrieben wurde, kann die erwartete Paketgenerierungsrate 62 durch
das Gerät 10 berechnet
oder ermittelt werden, sobald es einem Codec und einer Payload-Größe zugestimmt
hat, die für
einen bestimmten Mediendienst verwendet werden sollen. In einer
Ausführungsform
enthält
das Mobilgerät 10 eine
Verweistabelle, welche die erwarteten Paketgenerierungsraten entsprechend
den verschiedenen Codecs und Payload-Größen enthält. Sobald für eine bestimmte
Mediendienstsitzung ein Codec und eine Payload-Größe festgelegt
wurden, kann das Gerät 10 dann
die erwartete Paketgenerierungsrate 62 aus der Verweistabelle
bestimmen.
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Das
Paketverlustmodul 60 kann eine Paketverlustberechnungskomponente 64 und
eine Dienstnachlassbehandlungskomponente 66 enthalten.
Die Paketverlustberechnungskomponente 64 berechnet die
Paketverlustrate durch Zählen
der Anzahl von Datenpaketen, die über eine vorgegebene Zeitspanne
empfangen wurden. Beim Ablaufen der vorgegebenen Zeitspanne bestimmt
die Paketverlustberechnungskomponente 64 die Paketverlustrate
entsprechend der folgenden Formel: Anzahl der erwarteten RTP-Pakete – Anzahl der empfangenen RTP-PaketeAnzahl der erwarteten RTP-Pakete
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Die
Anzahl der erwarteten RTP-Pakete wird bestimmt, indem die Länge der
vorgegebenen Zeitspanne mit der erwarteten Paketgenerierungsrate 62 multipliziert
wird. Die vorgegebene Zeitspanne wird so ausgewählt, dass sie lang genug ist,
um die Auswirkung aller anormalen Verzögerungen bei der Paketübertragung
zu reduzieren. In einer Ausführungsform
beträgt
die vorgegebene Zeitspanne ungefähr 10
Sekunden, und die erwartete Paketgenerierungsrate 62 ist
50 pro Sekunde (1 alle 20 ms), was zu einer erwarteten
Anzahl von RTP-Paketen von 500 führt.
Wenn die Anzahl der empfangenen Pakete beispielsweise 450 beträgt, dann
ist die Paketverlustrate (500-450)/500, was 0,1 ist bzw. 10 % entspricht.
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Die
Dienstnachlassbehandlungskomponente 66 empfängt die
berechnete Paketverlustrate von der Paketverlustberechnungskomponente 64.
Die Dienstnachlassbehandlungskomponente 66 vergleicht die
berechnete Paketverlustrate mit einem oder mehreren Schwellenwerten
und kann Maßnahmen
ergreifen, wenn die Paketverlustrate einen oder mehrere der Schwellenwerte übersteigt.
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In
einer Ausführungsform
wendet die Dienstnachlassbehandlungskomponente 66 einen
ersten Schwellenwert an. Wenn die Paketverlustrate den ersten Schwellenwert übersteigt,
dann gibt die Dienstnachlassbehandlungskomponente 66 ein Alarmsignal
aus. Das Alarmsignal löst
eine wahrnehmbare Ausgabe durch das Mobilgerät 10 aus. Die wahrnehmbare
Ausgabe kann einen Piepton oder ein anderes akustisches Signal umfassen.
Das akustische Signal kann in die Sprachdaten eines VoIP-Anrufs
eingespeist werden oder kann separat vom Audiosignal des VoIP-Anrufs
ausgegeben werden. Die Ausgabe kann alternativ auch ein optisches
oder ein kinetisches Signal sein. Beispielsweise kann der Alarm
mithilfe eines Anzeigebildschirms oder einer LED ausgegeben werden.
Der Alarm kann auch unter Verwendung von Vibration oder anderen
kinetischen Signalen signalisiert werden. Das Alarmsignal kann einmal
oder wiederholt ausgegeben werden. Bei wiederholter Ausgabe kann
es dem Benutzer ermöglicht
werden, den Alarm über
einen Tastendruck, eine Tastenkombination, eine Funktionstaste oder
einen anderen Eingabemechanismus abzuschalten.
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Der
erste Schwellenwert wird bestimmt, indem eine Paketverlustrate ermittelt
wird, die mit einem signifikanten Ausmaß des Nachlassens der Dienstqualität übereinstimmt.
Der Schwellenwert kann für
verschiedene Anwendungen unterschiedlich sein. In einer Ausführungsform,
für einen
VoIP-Anruf, ist der erste Schwellenwert zwischen 10 % und 20 % festgelegt.
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Wenn
ein Benutzer eine wahrnehmbare Ausgabe empfängt, die eine nachgelassene
Dienstqualität
anzeigt, dann kann der Benutzer sich entscheiden, den Anruf fortzusetzen
oder den Anruf absichtlich zu beenden. Der Benutzer kann sich auch
entscheiden, eine andere Anwendung oder einen anderen Dienst zu
beenden, die bzw. der Bandbreite beansprucht und damit zur Überlastung
oder zum Paketverlust beiträgt.
Das Alarmsignal kann auch dazu dienen, den Benutzer zu benachrichtigen,
dass sich die Dienstqualität
weiter nachlassen könnte,
was andere Maßnahmen
durch das Mobilgerät 10 auslösen könnte, wie
das weiter unten beschrieben wird.
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In
einer anderen Ausführungsform
wendet die Dienstnachlassbehandlungskomponente 66 einen
zweiten Schwellenwert an. Der zweite Schwellenwert kann zusätzlich zum
ersten Schwellenwert oder anstelle des ersten Schwellenwerts angewendet
werden. Wenn die Dienstnachlassbehandlungskomponente 66 ermittelt,
dass die berechnete Paketverlustrate den zweiten Schwellenwert übersteigert, dann
löst die
Dienstnachlassbehandlungskomponente 66 die Beendigung des
aktiven Dienstes aus. Wenn der Dienst beispielsweise ein VoIP-Anruf
ist, dann löst
die Dienstnachlassbehandlungskomponente 66 die Ausgabe
eines Befehls oder einer Nachricht zur Anrufauslösung aus. In einer Ausführungsform, die
SIP zur Verwaltung der Anrufsteuerung verwendet, sendet das Mobilgerät 10 eine
SIP BYE-Nachricht.
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Der
zweite Schwellenwert wird bestimmt, indem eine Paketverlustrate
ermittelt wird, die mit einem Ausmaß des Nachlassens der Dienstqualität übereinstimmt,
bei dem der Dienst fast unverständlich
ist. Beim Beispiel eines VoIP-Anrufs kann der zweite Schwellenwert
bestimmt werden, indem eine Paketverlustrate ermittelt wird, bei
der die Sprache des anderen Benutzers aufgrund des Paketverlustes sehr
schwer oder unmöglich
zu verstehen ist. In einer Ausführungsform,
für einen
VoIP-Anruf, liegt der zweite Schwellenwert bei ungefähr 30 %.
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Obwohl 2 das
Paketverlustmodul 60 als im Flash-Speicher 24 resident
für die
Ausführung durch
den Mikroprozessor 38 darstellt, wird dem Fachmann auf
dem Gebiet der Technik einleuchten, dass das Paketverlustmodul 60 auch
als ein Bestandteil des Kommunikationssubsystems 11 verkörpert werden
kann und durch einen Prozessor ausgeführt werden kann, der sich innerhalb
des Kommunikationssubsystems 11 befindet.
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Es
wird nun Bezug genommen auf 3, die in
Form eines Flussdiagramms ein Verfahren 100 zum Feststellen
des Nachlassens der Qualität
eines Drahtlosdienstes unter Verwendung eines Mobilgeräts zeigt.
Das Verfahren 100 beginnt mit Schritt 102, in
dem ein Drahtlosdienst wie beispielsweise ein VoIP-Anruf zwischen
dem Mobilgerät
und einem oder mehreren Anschlusspunkten aufgebaut wird.
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Wie
oben erläutert
wurde, speichert das Mobilgerät
eine mit dem Dienst assoziierte vorgegebene Paketgenerierungsrate,
wobei die vorgegebene Paketgenerierungsrate die Rate ist, mit der
der Anschlusspunkt Pakete für
die Übertragung
zum Mobilgerät
generiert. Es wird einleuchten, dass das Mobilgerät in einer
Mediensitzung mit mehreren Parteien wie beispielsweise bei einem
Konferenzanruf eine vorgegebene Paketgenerierungsrate für jede Partei speichern
kann und das Verfahren 100 in Verbindung mit den von jeder
Partei empfangenen Paketen durchführen kann. Wie oben erklärt wurde,
kann die vorgegebene Paketgenerierungsrate durch das Gerät während des
Dienstaufbaus bzw. während
der Initiierung des Dienstes berechnet oder bestimmt werden, nachdem
ein bestimmter Codec und eine bestimmte Payload-Größe für den Dienst
ausgewählt wurden.
Deshalb zeigt 3 einen Schritt 103,
in dem das Gerät
die vorgegebene Paketgenerierungsrate bestimmt oder berechnet. Wie
oben erwähnt wurde,
kann das Gerät
eine Verweistabelle oder einen ähnlichen
Mechanismus verwenden, um diese Rate zu bestimmen.
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In
Schritt 104 startet das Mobilgerät einen Timer. Während der
Timer läuft,
zählt das
Mobilgerät
in Schritt 106 die Anzahl der von dem Anschlusspunkt empfangenen
Pakete. Das Mobilgerät
setzt die Zählung
der empfangenen Pakete fort, bis in Schritt 108 das Ende
einer vorgegebenen Zeitspanne erreicht ist.
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Sobald
das Ende der Zeitspanne erreicht ist, berechnet das Mobilgerät in Schritt 110 die
Paketverlustrate. Wie oben beschrieben wurde, wird die Paketverlustrate
aus der Anzahl der tatsächlich
empfangenen Pakete, der erwarteten Paket generierungsrate und der
Länge der
Zeitspanne bestimmt. Das Mobilgerät vergleicht dann in Schritt 112 die
Paketverlustrate mit einem ersten Schwellenwert. Wenn die Paketverlustrate
den ersten Schwellenwert nicht übersteigt,
dann kehrt das Verfahren 100 zu Schritt 104 zurück, um den
Timer erneut zu starten und die Überwachung
der Paketverlustrate fortzusetzen.
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Wenn
die Paketverlustrate jedoch den ersten Schwellenwert übersteigt,
dann bestimmt das Mobilgerät
in Schritt 114, ob die Paketverlustrate einen zweiten Schwellenwert übersteigt.
Der zweite Schwellenwert ist höher
als der erste Schwellenwert, d. h. er gibt eine höhere Paketverlustrate
an. Wenn die berechnete Paketverlustrate zwischen dem ersten Schwellenwert
und dem zweiten Schwellenwert liegt, dann wird das Verfahren 100 mit
Schritt 116 fortgesetzt, in dem das Mobilgerät einen
Benutzeralarmsignal auslöst.
Wie oben beschrieben wurde, kann dieses Signal akustisch, optisch
und/oder kinetisch sein. Im Anschluss an das Auslösen eines
Benutzeralarmsignals kehrt das Verfahren 100 zu Schritt 104 zurück, um den
Timer erneut zu starten und die Paketverlustrate erneut zu bewerten.
Wenn bei der erneuten Bewertung der Paketverlustrate (Schritt 112) festgestellt
wird, dass sie unter dem ersten Schwellenwert liegt, dann kehrt
das Verfahren 100 über
den Schritt 113 zu Schritt 104 zurück. In Schritt 113 kann das
Benutzeralarmsignal abgeschaltet werden. In einigen Ausführungsformen
kann das Benutzeralarmsignal ein einzelnes Ereignis (z. B. ein akustischer Piepton)
sein, das in Schritt 113 nicht "abgeschaltet" werden muss; in anderen Ausführungsformen,
kann das Benutzeralarmsignal jedoch ein andauerndes Ereignis sein,
das abgeschaltet werden muss, sobald festgestellt wird, dass sich
die Paketverlustrate erholt hat.
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Wenn
die Paketverlustrate den zweiten Schwellenwert übersteigt, dann beendet das
Mobilgerät
in Schritt 118 den aktiven Dienst. Beispielsweise kann
das Mobilgerät
einen Befehl oder eine Nachricht zur Anrufauslösung ausgeben, z. B, eine SIP BYE-Nachricht.
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Die
oben beschriebenen Ausführungsformen der
vorliegenden Anmeldung sind lediglich als exemplarische Beispiele
vorgesehen. Durch den Fachmann auf dem Gebiet der Technik können Änderungen,
Modifikationen und Variationen an den konkreten Ausführungsformen
vorgenommen werden, ohne dass dabei der Umfang der Anmeldung verlassen wird,
der durch die beigefügten
Ansprüche
definiert ist.