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Die
Erfindung betrifft ein neues System zum Rundsenden von Multimediasignalen
an UMTS-Mobiltelefonendeinrichtungen und eine mobile Endeinrichtung
zur Verwendung mit dem System.
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Telekommunikationssysteme
wie PSTN, GSM und UMTS sind als bidirektionale zellulare Systeme
mit „Eins-zu-Eins"-Verbindungen konzipiert,
bei denen jede sendende/empfangende Endeinrichtung von einem zellularen
Netz gesteuert wird, wobei eine Reihe von Prozeduren ausgeführt wird,
die dazu geeignet sind, sie zu lokalisieren und sie ständig in
Kontakt mit der Basisstation zu halten, der sie zugewiesen ist.
Die Datenströme,
die an jeder Endeinrichtung ankommen und sie verlassen, sind für diese
Endeinrichtung eindeutig und privat. Jede Kommunikation beginnt
mit einem bidirektionalen Dialog mit der Basisstation und mit einer
Verbindungsprozedur, bei der der Endeinrichtung ein „Kanal" zum Senden und zum
Empfang zugewiesen wird, der durch Zeit- oder Frequenzunterteilungen
und, in dem Fall von UMTS, durch spezifische Spreizspektrumsequenzen
gekennzeichnet ist. Außer
bei Steuerinformationen gibt es keinen Modus, in dem sich eine Endeinrichtung
in einem Nur-Empfang-Zustand
bei einem Strom von Diensten befindet, der allen Benutzern gemeinsam
ist. Um ein Aufrechterhalten einer großen Anzahl an gleichzeitigen
privaten Gesprächen
unter den Endeinrichtungen zu ermöglichen, umfasst das zellulare
Netz üblicherweise
eine große
Anzahl an Sendeantennen niedriger Leistung, die kleine Bereiche
abdecken. Je höher
der interaktive Verkehr ist, den das Netz garantieren muss, desto
kleiner ist die Größe der Zellen,
die sogar eine Dichte von 100 Zellen pro Quadratkilometer erreichen
kann. Dementsprechend sind die Kosten eines zellularen Telekommunikationsnetzes
hoch und ein Anstieg des Verkehrs führt zu zusätzlichen Netzkosten.
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Insbesondere
ist das UMTS-System darüber
hinaus so ausgelegt, dass es nicht nur die Aussendung und den Empfang
von Audiosignalen, die für
das herkömmliche
Telefonieren typisch sind, sondern auch allgemein von Bildern, Videos
und Multimediasignalen ermöglicht,
die insbesondere zusätzlich
zu von anderen Benutzerendeinrichtungen eingehenden privaten Signalen
Informations- und Unterhaltungsdienste umfassen, beispielsweise
Wetterinformationen in Multimediaform, Musik-videoclips, Sport-
und allgemeine Nachrichten. Wie dem Fachmann bekannt ist, sind in
einem UMTS-System diese Funktionen durch Aufgreifen von Protokollen
für das
Austau schen von Daten in verschiedenen Formaten implementiert, wie
etwa das Internetprotokoll (IP), MPEG und ähnliche.
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Im
Gegensatz zu drahtlosen Telekommunikationen besteht das Funkrundsenden
aus unidirektionalen Sendungen eines „Ein-zu-Viele"-Typs und ist dazu
geeignet, Inhalt vom Audio-/Video-/Multimediatyp zu verteilen. Terresterische
Funk- und Fernsehrundsendungsnetze verwenden Hochleistungssender,
die weite Dienstbereiche abdecken (beispielsweise ganze Verwaltungsbezirke).
Digitale Rundsendungsdienste verwenden das DVB- („DVB =
Digital Video Broadcasting"/
digitale Videorundsendung) und das DAB- („DAB = Digital Audio Broadcasting"/ digitale Audiorundsendung)
System für
den unidirektionalen Funk- und Fernseh-Strom hoher Kapazität. Die Netzkosten
pro Benutzer sind niedrig (in der Größenordnung von einigen 10 Eur
pro Familie und Jahr), und eine Zunahme an Empfängern (innerhalb des Abdeckungsbereichs)
zieht keine Erhöhung
der Netzkosten nach sich. Dennoch bieten digitale Radio-Rundsendungsnetze
in den VHF- und UHF-Bändern
keine ausreichende Kapazität,
um sie zum Befördern
von Internet und Telephonie zu dem Benutzer zu verwenden.
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Es
wurden Versuche unternommen, digitale Funk- und Fernsehdienste zusammen
mit zellularen Telephonie- und Multimediadiensten in Bezug auf mobile
Endeinrichtungen zu integrieren, bislang haben aber diese Versuche
lediglich die zwei getrennten Netze (Rundsenden und Telekommunikationen) überlappt
und ihre jeweiligen Technologien unverändert gelassen. Das Funkrundsendungsnetz
bietet einen Zugang zu interaktiven Diensten (beispielsweise E-Commerce-
und Internetzugang) über
die elektronische Programmzeitschrift („EPG = Electronic Program
Guide"), die Interaktivität wird aber
mittels der zellularen Netze verwaltet, in diesem Szenario ist das
System ein DVB/UMTS- (oder DAB/UMTS-) Hybrid.
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Ein
derartiges System wird in Horn U et al., „Interactive Mobile Streaming
services the Convergence of Broadcast and Mobile Communication", EBU Review-Technical,
European Broadcasting Union, Brussels, BE, Nr. 281, 21. September
1999 (1999-09-21),
Seiten 14-19, XP000862720 ISSN: 0251-0936 verfochten.
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Ein
gemäß den Angaben
von Horn hergestelltes System ist in Kellerer et al., „IP based
enhanced Data Casting Services over Radio Broadcast Networks", Universal Multiservice
Networks, 2000. ECUMN 2000, 1st European
Conference, 2. Oktober 2000 (2000-10-02), Seiten 195-203, XP010520270
beschrieben.
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Ein
dem obigen System affines ist in European Telecommunications Standard
Institute (ETSI); European Broadcasting Union (EBU): „EN 301
195 V1.1.1, Digital Video Broadcasting (DVB); Interaction channel through
the Global System for Mobile Communications (GSM)", ETSI EN 301 195
V1.1.1, Februar 1999 (1999-02) Seiten 1-14, XP002248712 beschrieben,
obwohl dessen Kommunikationsnetz auf dem GSM-Standard anstatt dem UMTS-Standard basiert.
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Die
WO 01/01712 betrifft die zentrale Verwaltung von Telekommunikationsparametern
in verschiedenen drahtlosen Telekommunikationsnetzwerken. Eine Endeinrichtung
kann so konfiguriert werden, dass sie in einer beliebigen neuen
heterogenen Umgebung (z.B. DAB, WLAN, GSM) arbeitet, indem sie von
einem Server die Telekommunikationsparameter des den benötigten Dienst
zur Verfügung
stellenden Knoten empfängt.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein System zum
Senden von Audio- und Videosignalen zur Verfügung zu stellen, das es ermöglicht,
audiovisuelle Funk-Rundsendungsdienste zu niedrigen Kosten mobilen
Benutzerendeinrichtungen zur Verfügung zu stellen, die in der
Lage sind, gleichzeitig als mobile UMTS-TeIephonie-Endeinrichtungen
zu arbeiten, wodurch es dem Benutzer ermöglicht wird, die Verbindung
sowohl zu dem zellularen Telekommunikationsnetz als auch zu den
audiovisuellen Funk-Rundsendungsdiensten aufrecht zu erhalten (beispielsweise
muss die Endeinrichtung in der Lage sein, aufgrund eines eingehenden
Anrufs auch während
des Empfangens eines Radio- oder TV-Programms zu klingeln; der Benutzer muss,
wenn er eine Radio-/TV-Werbung empfängt, in der Lage sein, eine
Verbindung zu der entsprechenden Webseite zu aktivieren).
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Sendesystem ohne einen
merklichen Anstieg der Fertigungskosten und der Größe und des
Gewichts der mobilen Benutzerendeinrichtung im Hinblick auf eine
herkömmliche
UMTS-Endeinrichtung zur Verfügung
zu stellen.
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Eine
weitere Aufgabe besteht darin, das Sendesystem mittels Verwendung
bereits verfügbarer Funk-Rundsendungseinrichtungen
und Infrastrukturen ohne Notwendigkeit von Investitionen in neue
Einrichtungen zur Verfügung
zu stellen.
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Eine
weitere Aufgabe besteht darin, dem Benutzer Informations- und Unterhaltungsdienste
zu Betriebskosten zur Verfügung
zu stellen, die deutlich niedriger sind als diejenigen, die mit
der Benutzung des UMTS-Telefonnetzes verbunden sind.
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Dieses
Ziel, diese Aufgaben und weitere Aufgaben und Vorteile, die aus
dem Verlauf der Beschreibung offenbar werden, werden durch die Erfindung
mit einer Netzwerkstruktur und Netzwerkprotokollen erreicht, welche
die in Anspruch 1 genannten Merkmale besitzen. Die untergeordneten
Ansprüche
beziehen sich auf weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung.
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Die
Erfindung wird jetzt im Detail unter Bezugnahme auf die begleitenden
Zeichnungen in einigen bevorzugten Ausführungsformen derselben beschrieben,
die lediglich als nicht beschränkende
Beispiele angegeben werden.
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1 ist
eine schematische Ansicht eines zellularen UMTS-Netzes und eines
Sendesystems gemäß der Erfindung,
die beide mit mobilen UMTS-Telephonie-Endeinrichtungen zusammenarbeiten;
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2 ist
ein Diagram der Protokollarchitektur des Systems gemäß der Erfindung;
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3 ist
ein erläuterndes
Diagram, das sich auf den Transport von bei der Erfindung verwendeten, beschreibenden
Tabellen bezieht; und
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4 ist
ein Blockdiagram einer mobilen Telephonie-Endeinrichtung, die mit
dem System gemäß der Erfindung
verwendet werden kann.
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Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
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Die
Erfindung basiert auf der Verwendung zweier überlappender Netze, die mit
separaten Frequenzzuweisungen arbeiten. Unter Bezugnahme auf 1 bildet
eine Mehrzahl von Antennen 10 die Zellen eines bidirektionalen
UMTS-Telekommunikationsnetzes mit zellularer Abdeckung (im Folgenden
mit ZELLULAR bezeichnet) für
interaktive Dienste (wie etwa beispielsweise Telephonie und Internetzugang);
die Antennen 10 sind mit einer Mehrzahl von Benutzerendeinrichtungen 12 verbunden,
die im Folgenden beschrieben werden. Die Benutzerendeinrichtungen 12 können ferner
mit einem unidirektionalen Rundsendungsnetz (im Folgenden mit RUNDSENDUNG
bezeichnet) verbunden werden, das durch Hochleistungssender mit
einem großen
Abdeckungsbereich gekennzeichnet ist, wie etwa der Funksender 14 zum
Rundsenden von Funk- und Fernsehmultimediadiensten auf einem Trägerfrequenzband,
das sich von dem Träger
des zellularen Netzes unterscheidet.
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Die
Erfindung basiert auf dem Konzept des Verwendens von Betriebsarten
und Protokollen des UMTS-Systems sowohl für interaktive Dienste (herkömmliches
UMTS-System) als
auch für
die Dienste zum Funkrundsenden an mobile Benutzerendeinrichtungen.
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Während sich
Endeinrichtungen selbst registrieren und den zellularen UMTS-Netzen
zugeschaltet bleiben, die die interaktiven Dienste (Telefon, Internet)
beförderen,
befördern
die UMTS-Rundsendungsnetze (im Folgenden als B-UMTS bezeichnet) – wie von
der Erfindung vorgeschlagen – unidirektionale
Funk-Rundsendungssignale (Audio/Video und Multimedia) zu den UMTS-Endeinrichtungen
unter Verwendung von Multicast-Streaming-Protokollen (Gruppenruf-Streaming-Protokollen)
vom UDP-IP-Typ.
Diese Netze kommunizieren nicht bidirektional mit den einzelnen
Endeinrichtungen. Darüber
hinaus arbeiten die Rundsendungsnetze auf Frequenzen, die sich von
denen des zellularen Netzes unterscheiden, und sie verwenden bestehende Funk-Rundsendungsinfrastrukturen.
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Bei
der Implementierung der Erfindung wird das UMTS-System, das in dem
Netz vom Typ Rundsendung arbeitet, modifiziert, um nicht die bidirektionalen
Prozeduren für
die Endeinrichtungssteuerung durchzuführen: d.h. Lokalisieren der
Endeinrichtung, Senden/Anfragen von Anrufen, Steuern bzw. Regeln
der Leistung und des Sendestrahls, Zuweisen von Spreizspektrumsequenzen
zur Kommunikation. Das Senden eines Rundsendungsdienstes hängt tatsächlich nicht
von einem Eröffnen
einer Verbindung mit einer spezifischen Endeinrichtung ab, sondern
läuft kontinuierlich
unabhängig
von dem Vorhandensein und der Anzahl an empfangenden Endeinrichtungen
ab (wie es bei den DVB- oder DAB-Rundsendungssystemen stattfindet).
Die Basisstation vom Typ Rundsendung verwendet demzufolge IP-Protokolle
vom unidirektionalen Typ (UDP-IP-Typ) und leitet alle Dienste vom
Typ Rundsendung an den Funkfrequenzträger, wobei jedem Dienst eine
spezifische Spreizspektrumsequenz zugewiesen wird, d.h. ein spezifischer
UMTS-„Kanal".
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Das
System gemäß der Erfindung
basiert auf Kommunikationsprotokollen und – prozeduren gemäß der 3GPP-Empfehlung
von UMTS. Der Standard für
Audio-/Video-Streamingdienste
gemäß der 3GPP-Empfehlung
basiert jedoch auf dem Prinzip des Bedarfs („on demand"/bei Bedarf) durch den Benutzer und
auf der Zuweisung eines dedizierten Kanals mittels einer bidirektionalen
Prozedur an jeden einzelnen Benutzer. Um die bidirektionalen Prozeduren
zwischen der Basisstation und der Benutzerendeinrichtung zu vermeiden,
starten eine oder mehrere virtuelle Endeinrichtungen am Anfang der
Sendung durch Anfragen der Streamingdienste die Prozeduren zum Auswählen der
Sendungsparameter für
die verschiedenen Streamingkanäle.
Diese Parameter werden dann in SI-Tabellen gespeichert und an die
Benutzer gemäß den mittels
der Erfindung eingeführten
Prozeduren gesendet. Immer wenn eine Veränderung bei den angebotenen
Diensten stattfindet, startet die Erfindung eine neue Bedarfsprozedur
seitens der virtuellen Endeinrichtungen. Dieses Verfahren ermöglicht es,
Modifikationen an dem 3GPP-Standard von UMTS zu vermeiden; falls
der Standard Formate und Prozeduren zum Auto-/Video-Streaming im
Rundsendungsmodus einführt,
können
sie in dem System gemäß der Erfindung
verwendet werden.
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Die
Protokollarchitektur des Systems gemäß der Erfindung kann in zwei
Makroschichten aufgeteilt werden, wie in 2 gezeigt:
eine Funk-Makroschicht basierend auf dem 3GPP-Standard, welche die
physische Schicht (PL = „Physical
Layer", die sich
auf die Reihe 25.2 des 3GPP-Standards bezieht), die Schicht
2 (Datenverbindungsschicht, die sich auf die Reihe 25.3 des
3GPP-Standards bezieht) und Schicht 3 (Netzwerkschicht, die sich
auf die Reihe 25.4 des 3GPP-Standards bezieht) umfasst;
sowie eine obere Makroschicht, die IP- und höhere Protokolle (UDP, RTP,
etc.) umfasst.
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Wiederum
unter Bezugnahme auf 2 basieren die IP-Protokolle
der oberen Schicht, wie sie in dieser Beschreibung definiert sind,
auf UDP. Dies schließt
die Verwendung anderer Protokolle für die obere Schicht nicht aus.
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Die
Anwendungsschicht hält
den Inhalt bereit. Inhalt kann allgemein aus Audio und Video oder
Daten gebildet sein. Audio und Video werden vorzugsweise gemäß MPEG-4 (ISO/IEC-14496-Standard
und nachfolgende Aktualisierungen) kodiert; die Kodierkomplexität kann auf
Profile beschränkt
sein (hierin nicht beschrieben), welche die Komplexität der Dekodieroperationen
festlegen. Der Inhalt kann mit anderen Standards kodiert werden,
die momentan kommerziell verfügbar
sind (Microsoft MPEG-4-Format,
RealVideo und RealAudio, etc.) oder die in der Zukunft entwickelt
werden, ohne dass eine Beschränkung
der Möglichkeiten
des Kodierens der Audio- und Video-Ströme
hier gewollt ist. Die Daten können
Dateien, Bilder und Webseiten sein. Das Kodieren von Daten und Multimediaobjekten
ist hier nicht auf einen bestimmten Standard beschränkt.
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Der
Inhalt ist in geeigneten Strukturen organisiert, die auf einfache
Weise in den nachfolgenden Ebenen verkapselt werden können. Es
ist möglich,
RTP (Standard von H. Schulzrinne, S. Casner, R. Frederick, V. Jacobson: „RTP: A
Transport Protocol for Real-Time Applications", RFC1889, Januar 1996, siehe aber auch für MPEG-4,
Y. Kikuchi, T. Nomura, S. Fukunaga, Y. Matsui, H. Kimata: „RTP Payload
Format for MPEG-4 Audio/Visual Streams", RFC3016, Proposed Standard, November
2000 und für
andere MPEG-Formate siehe D. Hoffman, G. Fernando, V. Goyal, M.
Civanlar, „RTP
Payload Format for MPEG1/MPEG2 Video", RFC2250, Januar 1998) in dem Fall
von MPEG-4-Strömen
zu verwenden; andererseits werden Sitzungsmanagementprotokolle,
wie etwa RTSP (H. Schulzrinne, A. Rao, R. Lanphier: „Real Time
Streaming Protocol (RTSP)", RFC2326,
Proposed Standard, April 1998) und SDP (M. Handley, V. Jacobson: „SDP: Session
Description Protocol",
RFC2327, Proposed Standard, April 1998) stattdessen nicht verwendet,
da sie einen Rückkanal
benötigen.
Die Verwendung von RTCP-Paketen (siehe RTP-Standard) oder von Protokollen
für die
Steuerung bzw. Regelung der Dienstqualität auf einem Kanal gemäß der Erfindung
ist ebenfalls nicht vorgesehen, ist aber für den Fall eines Hybridbetriebs
mit einem Rückkanal
(beispielsweise unter Verwendung des UMTS-Standard) nicht ausgeschlossen.
Im Fall von Daten, Webseiten, Bildern oder anderen Multimediaobjekten
ist es notwendig, Protokolle auf der Basis von UDP zu verwenden,
die keine Rückkanäle verwenden.
Ein Beispiel eines Datentransferprotokolls, das für den obigen
Zweck geeignet ist, ist das als BTFTP („BTFTP = Broadcast Trivial File
Transfer Protocol"/einfaches
Rundsendungsdateitransferprotokoll, Internetentwurf) bekannte und
in der italienischen Patentanmeldung Nr. TO2000A000439, eingereicht
am 12. Mai 2000 durch den Anmelder, beschriebene.
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Die
UDP-Schicht gemäß dem Standard
(siehe J. Postel: „User
Datagram Protocol",
RFC768, August 1980) ist die Zwischenschicht, die die Verwendung
von Protokollen ermöglicht,
die keinen Rückkanal
besitzen und demnach für
die Rundsendungseigenschaft des Systems geeignet sind. Diese Schicht
enthält
Transportfunktionen und, teilweise der unidirektionalen Eigenschaft
des Kanals geschuldet, Sitzungsfunktionen. Mit UDP ist es möglich, ein
Multiplexen/Demultiplexen des Inhalts einer einzelnen IP-Adresse unter Zuhilfenahme des
Port-Mechanismus durchzuführen.
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Die
IP-Schicht definiert gemäß dem Standard
(siehe J. Postel: „Internet
Protocol", RFC791,
September 1981) die Transportebene und die Syntax für die IP-Datagramme,
die auf IPv4 basieren können,
aber auch, vorzugsweise, auf IPv6. Die Adresse des einzelnen Datagramms
ist in der IP-Schicht definiert. Der UMTS-Rundsendungsmodus verwendet
IP-Multicastadressen zum Verteilen von Inhalt an alle Endeinrichtungen
oder an Gruppen von Endeinrichtungen. IP-Multicastadressierung ist
zusätzlich
zu der Tatsache, dass mit ihr UMTS-Rundsenden in perfekter Weise
mit der Internetwelt zusammenarbeitet, insbesondere für die Rundsendungseigenschaft
des Systems geeignet. IP-Unicast-Adressierung kann für bestimmte
Fälle verwendet werden,
in denen es notwendig ist, eine individuelle UMTS-Endeinrichtung
zu konfigurieren. Die IP-Datagramme besitzen eine MTU (MTU = „Maxium
Transfer Unit"/Maximaltransfereinheit),
die zur Kapselung in der UMTS-Schicht geeignet ist.
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Was
die Adressierung anbelangt, ist sie gemäß der Erfindung mittels der
IP-Schicht definiert. Es wird im Folgenden Bezug genommen auf den
IPv4-Standard. Die Verwendung von Multicast-Adressen für das Senden
von Inhalt (224.0.0.0 bis 239.255.255.255; siehe auch das Dokument
von J. Reynolds und J. Postel: „Assigned Numbers", RFC1700, Oktober
1994) ermöglicht
ein flexibles und standardmäßiges Senden
von Inhalt.
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Um
die Audio-/Videoströme
zu kodieren, wird der MPEG-4-Kodierstandard in der durch die MPEG-Gruppe
standardisierten Version (ISO/IEC-Standard 14496, Oktober 1998 und
nachfolgende Aktualisierungen) verwendet. Die Möglichkeit des Verwendens von
Standards, die sich von RTP unterscheiden, für den Transport von MPEG-4
(Typ Microsoft) ist nicht ausgeschlossen; dies hängt von den Dekodierfähigkeiten der
UMTS-Endeinrichtung ab.
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Bezüglich der
Inhaltsbeschreibung besteht eine Möglichkeit für das Bereitstellen an das
System im Transportieren all dieser Informationen in der Anwendungsschicht
von SC, und zwar in als Service-Informationen bzw. SI bekannten
geeigneten Tabellen, obwohl es auch möglich ist, die Informationen
auf der RADIO-Ebene zu transportieren. Die SIs liegen in Form von
ASCII-Textdateien vor, deren Inhalt dem XML-Standard entspricht
(siehe W3C-Empfehlung, „Extensible
Markup Language (XML)",
Februar 1998, zweite Ausgabe, Oktober 2000). Die Dienstinformationen
des SC-Kanals müssen über eine
bekannte IP-Adresse und einen bekannten Port übertragen werden; eine Ausführungsform
sieht für
die IP-Adresse 230.1.2.3 und für
den Port 53000 vor.
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Auf
der Radio- bzw. Funkzugriffsebene sendet die Rundsendungs-UMTS-Rundsendungsstation
gemäß der Erfindung:
- – generische
Informationen für
den momentanen Betrieb der Benutzerendeinrichtung, wie in dem UMTS-Standard
spezifiziert, einschließlich
Systeminformationen, die in der gesamten Zelle bekannt sind (beispielsweise
ein Indikator der Verwürfelungssequenz
auf dem BCH-Transportkanal), Endeinrichtungs-Synchronisationsinformationen,
Pilotsignale zum Schätzen
des Sendekanals, die jeweils den physischen Kanälen P-CCPCH („P-CCPCH
= Primary Common Control Physical Channel"/ primärer gemeinsamer physischer
Steuerkanal), PSCH („PSCH
= Physical Synchronization Channel"/physischer Synchronisationskanal) und
CPICH („CPICH
= Common Pilot Channel"/gemeinsamer
Pilotkanal) des 3GPP-Standards entsprechen.
- – Informationen über die
Rundsendungsdienste, die auf dem Funkfrequenzkanal vorhanden sind.
Diese Informationen (als Dienstinformationen bekannt) sind dazu
gedacht, den Benutzer beim Auswählen
der Dienste anzuleiten. Bei der bevorzugten Ausführungsform nimmt diese Komponente
die Form einer Tabelle an, die die Liste von auf dem Funkkanal vorhandenen
Diensten und die von der physischen Schicht des Empfängers zum
Einstellen dieser Dienste benötigten
Informationen enthält
(beispielsweise eine Spreizsequenz, eine Verwürfelungssequenz, Kodierung,
etc.); sie werden vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, von
dem FACH- („FACH
= Forward Access Channel"/Vorwärtszugriffkanal)
Transportkanal befördert,
der dem physischen S-CCPCH („S-CCPCH
= Secondary Common Control Physical Channel"/sekundärer gemeinsamer physischer
Steuerkanal) Kanal entspricht, dessen Struktur in der ETSI-Empfehlung TS 125
211 v.3.4.0., „Universal
Mobile Telecommunications System (UMTS): Physical channels and mapping
of transoprt channels onto physical channels (FDD)" angegeben ist. Als
Alternative kann die SI-Tabelle von dem PCH („PCH = Paging Channel"/Pagingkanal) Transportkanal
transportiert werden, der immer dem physischen S-CCPCH-Kanal entspricht
und darüber
hinaus mit dem physischen PICH („PICH = Paging Indicator Channel"/Paging-Indikator-Kanal)
Kanal in Bezug steht, der normalerweise dazu verwendet wird, die
mobile Endeinrichtung über
das Vorhandensein von Informationen auf dem Paging-Kanal zu benachrichtigen und
hier dazu verwendet wird, die mobile Endeinrichtung über das
Vorhandensein von Veränderungen
der SI-Tabelle zu benachrichtigen, die in dem Paging-Kanal enthalten
ist. Als zusätzliche
Alternativen könnten die
SIs auf dem BCH-Kanal oder auf einem dedizierten Kanal DCH transportiert
werden. Die von dem Empfänger
zum Verbinden mit dem Dienstinformations-Transportkanal (einschließlich der
zugehörigen
Spreizsequenz) benötigten
Informationen werden im Voraus eingestellt oder auf dem BCH-Kanal gesendet und sind
dem Empfänger
bekannt. Die Sendung dieses Informationskanals findet kontinuierlich
und zyklisch statt, so dass jede Endeinrichtung beim Einschalten
sich sofort mit diesem Kanal verbinden kann und Informationen bezüglich der
zur Verfügung
gestellten Dienste empfangen kann;
- – die
verschiedenen Multimedia-Audio-/Video-Streamingdienste, die sich
auf den dedizierten Transportkanälen
DCH, optional auf mehrere physische Kanäle aufgeteilt, mittels des
CCTrCH fortbewegen („CCTrCH =
Code Composite Transport Channel"/zusammengesetzter
Kodetransportkanal). Die Zuordnung der physischen Kanäle wird
an dem Sender in Abhängigkeit
von den rundzusendenden Diensten und den Charakteristiken des Sendekanals
durchgeführt
und ist in der SI-Tabelle gespeichert.
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Die
Inhaltsbeschreibung ist nicht notwendig, aber gemäß der Erfindung
bevorzugt, da es das direkteste Mittel ist, mittels dem die Endeinrichtung
Informationen über
die Rundsendungen in Echtzeit aufnehmen kann.
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Die
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung besteht aus einem Signal, das mit dem UMTS-Standard
kompatibel ist; es wird von der sendenden Station ausgesandt und
aus mehreren Informationsströmen gebildet,
die als Kanäle
bekannt sind und auf der RADIO-Ebene durch geeignete Spreizspektrumsequenzen gekennzeichnet
sind. Einer der Kanäle
(der Dienstkanal, im Folgenden aus Gründen der Kürze als „SC = Service Channel" bezeichnet) ist
bei der bevorzugten Ausführungsform
der Beschreibung anderer Kanäle
und des Inhalts, der mit jedem der anderen Kanäle in Bezug steht, dediziert.
Der SC-Kanal muss Charakteristiken aufweisen, die der Endeinrichtung
bekannt sind (Spreizspektrumsequenz), die sich während der Initialisierung damit
verbindet. Nach dem Verbinden mit dem SC-Kanal entnimmt die Endeinrichtung
daraus Informationen über die
anderen Kanäle,
die in dem physischen Sendekanal enthalten sind (Spreizsequenzen,
Bitraten und eine Beschreibung des Inhalts der anderen Unterkanäle von dem
SC-Kanal). Der Empfänger
kann nach dem Entnehmen der in dem SC-Kanal enthaltenen Informationen
dem Benutzer ein Menü anbieten
und sich auf den entsprechenden Kanal einstellen, wenn dies durch
den Benutzer gewählt
wird. Als Alternative können
die SI-Tabellen auf einer Internetseite gespeichert sein, von dem
Benutzer über
das zellulare UMTS-Netzwerk heruntergeladen und in der Endeinrichtung
gespeichert werden. Jedes Mal, wenn der Administrator der SI-Tabelle
deren Inhalt variiert, muss dies den Benutzern berichtet werden
(beispielsweise via SMS), so dass sie die in der Endeinrichtung
gespeicherte Kopie aktualisieren.
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Die
Benutzerendeinrichtung empfängt
durch das Verbinden mit dem B-UMTS-Netz Informationen und Pilotsignale
zur Synchronisation und Angleichung des Sendekanals sowie die SI-Tabelle,
die Informationen über
die verfügbaren
Dienste enthält.
Die Tabelle wird in dem Empfänger
gespeichert und wird periodisch oder bei einer Signalgebung durch
die Rundsendungsstation (beispielsweise auf dem PICH-Kanal) erneut
aktualisiert. Wenn der Benutzer das gewünschte Programm auswählt, sucht
der Empfänger
in der Tabelle nach den Informationen bezüglich des physischen Kanals
oder der physischen Kanäle
DCH zur Verarbeitung und leitet sie an die nachfolgenden Ebenen
weiter.
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Die
Diensteinformationen verwenden zumindest die nachfolgend beschriebenen
Tabellen: Tabelle
zum Zuordnen von Spreizsequenzen und Kanälen: mit dem folgenden Format
(hier und im Folgenden wird die XML-Präambel nicht eingefügt, um die
Informationen in übersichtlicherer
Form zur Verfügung
zu stellen):
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Der <ssat>-Tag zeigt den Anfang
der Tabelle an. Der <channel>-Tag zeigt den Anfang
der Beschreibung der Zuordnung zwischen einer Spreizsequenz und
einem Kanal an. Die Kanalnummer c0 ist beispielsweise der Spreizsequenz
s0 zugeordnet. Aus dieser Tabelle erhält der Empfänger die Spreizsequenzen für jeden
Kanal. Die Nummer c0 ermöglicht
es, auf den Kanal mittels Symbole Bezug zu nehmen. Tabelle
zum Zuordnen von Kanälen
und Kanalinhalt:
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Der <ccat>-Tag zeigt den Anfang
der Tabelle an. Der <content>-Tag zeigt den Anfang
der Beschreibung der Zuordnung zwischen einem Kanal ch0 und der
Charakteristiken dieses Kanals an, wie sie in den nachfolgenden
Tags spezifiziert sind. Der <description>-Tag ordnet dem Kanal
eine Kennung zu, die in dem Menü des
Empfängers
angezeigt werden kann und die den Inhalt des Kanals auf eine Weise
an zeigt, die von dem Benutzer verstanden werden kann (Zeichenfolge
des Textschlüssels).
Der <toc>-Tag spezifiziert,
dass an der Multicast-Adresse a0, an Port p0, eine Tabelle, die
eine detaillierte Beschreibung des in Betracht kommenden Kanals
bereitstellt, in einer Schleife rundgesendet wird. Der <toc>-Tag ist demnach für Kanäle nützlich,
die mehr als einen Audio-/Video- oder Datenstrom enthalten. Wenn
der Anzeigeschlüssel
einen Wert ungleich Null besitzt, ist das Inhaltsverzeichnis <toc> („toc = table of contents") das erste Objekt,
das angezeigt wird (folglich kann der Benutzer direkt in einem lokalen
Menü des
Kanals navigieren). Falls die Anzeige gleich 0 ist oder nicht vorhanden
ist, ist der in <service> beschriebene Dienst
das erste Objekt, das präsentiert
wird (folglich sieht der Benutzer sofort beispielsweise den Audio-/Videostrom
des Kanals). Der <service>-Tag spezifiziert die Charakteristiken
des in dem Kanal enthaltenen Hauptdienstes; sa0 ist die Multicast-Adresse,
sp0 ist der Port; der Typschlüssel
spezifiziert die Art des Dienstes als vom Typ Internetmedien (siehe
J. Reynolds, J. Postel: „Assigned
Numbers", RFC1700,
Oktober 1994 und nachfolgende Aktualisierungen), eine Information,
die auf der Anwendungsebene für
die Interpretation des Inhalts benötigt wird. Der <bitrate>-Tag definiert mit
b0 die Bitrate des Kanals. Es sollte beachtet werden, dass jeder
der beschriebenen Tags optional ist. Der <content>-Tag muss für jeden Kanal wiederholt werden.
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Jeder
Kanal, der Inhalt zugeordnet ist, kann darüber hinaus – wie durch den <toc>-Tag der vorhergehenden Tabelle spezifiziert – ein Inhaltsverzeichnis
enthalten, das detailliert jegliche zusätzlich vorhandenen Dienste
beschreibt.
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Alle
Kanäle,
die nicht Dienstkanäle
sind (wie etwa der SC), sind dazu gedacht, den Audio-/Video- und Dateninhalt
zu transportieren. Jeder Kanal kann verschiedene Audio-/Video- und
Daten-Stroms enthalten, soweit es durch das dem Kanal zugewiesene
Band ermöglicht
wird. Das spezifische Inhaltsverzeichnis des Kanals besitzt die
folgende Syntax:
wobei
die Bedeutung der Tags ähnlich
ihrer Bedeutung in der <ccat>-Tabelle ist.
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Der
Transport aller Tabellen wird in der Anwendungsschicht durchgeführt. Die
Tabellen werden in dem SC-Kanal periodisch wiederholt. Die Inhaltsverzeichnisse <ctoc> jedes Kanals werden,
wenn sie vorhanden sind, periodisch wiederholt. Die bevorzugte Ausführungsform
verwendet BTFTP („BTFTP
= Broadcast Trivial File Transfer Protocol"/triviales Rundsendungs-Dateitransferprotokoll)
zum Transport der Tabellen über
UDP, aber andere Transportprotokolle sind nicht ausgeschlossen.
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3 fasst
das Obige zusammen.
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Die
Verwendung von XML-Tabellen stellt die bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung dar. Eine alternative Ausführungsform besteht in der Verwendung
von Tabellen, die gemäß dem MPEG-
und dem DVB-SI (ISO13818-1, EN300-468) Standard kodiert sind, wobei
die PID („PID
= Packet Identifier"/Paketidentifizierer) Informationen
durch Kanalinformationen (Anzahl an Kanälen) ersetzt sind. Es sollte
beachtet werden, dass diese Ersetzung die Möglichkeit zum Beschreiben des
Inhalts auf der Anwendungsebene stark beschränkt, da es nicht möglich ist,
auf die verschiedenen Dienste zu verweisen, die auf jedem Kanal
zum momentanen Zeitpunkt optional vorhanden sind. In diesem Zusammenhang
sind nachfolgende DVB-Standardisierungen
(beispielsweise die Möglichkeit
zum detaillierten Beschreiben der DVB-SI-Dienste auf der IP-Ebene)
in nachfolgenden Implementierungen des betrachteten System integriert.
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4 ist
ein Blockdiagram einer verbesserten mobilen UMTS-Benutzerendeinrichtung
gemäß der Erfindung,
die zum Interagieren mit den beiden ZELLULAREN- und RUNDSENDUNGS-Netzen
geeignet ist. Die Endeinrichtung 20 umfasst zuerst einen
UMTS-Transceiver 22, der mit einer Antenne 24 zum
Empfangen eines Funkfrequenz-UMTS-Signals von dem ZELLULAREN-Netz,
zum Demodulieren desselben und zum Dekodieren dessen physischer
Schicht (oder Funkschicht) und zum Durchführen der umgekehrten Operationen zum
Kodieren und Modulieren zur Übertragung über die
gleiche Antenne 24 verbunden ist, wie es dem Fachmann bekannt
ist.
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Die
Endeinrichtung 20 umfasst ferner Video-/Audio-Dekodierschaltungen 26,
welche die IP- und höheren
Ebenen (UDP oder ähnliche
sowie Audio- und Videoformate wie etwa MPEG, RealAudio, etc.) dekodieren,
wie es im Stand der Technik bekannt ist, und die eine graphische
Anzeige 28 und einen Lautsprecher 30 ansteuern.
Ein Datentransfer von dem UMTS-Transceiver 22 zu den Dekodierschaltungen 26 findet
mittels einer Steuereinheit 32 statt, der verschiedene
im Stand der Technik bekannte Verwaltungsaufgaben besitzt, wie etwa
das Detektieren von Anrufbenachrichtigungen, die von dem Netz ankommen,
und das Erzeugen entsprechender Hinweise für den Benutzer (Klingeln an
dem Lautsprecher 30 und/oder Informationen auf der Anzeige 28),
das Empfangen von Befehlen von einer Tastatur 34 der Endeinrichtung
und das Erzeugen entsprechender Aktionen (Anruf an das Netz, interne
Dienste der Endeinrichtung, etc.) und selbstverständlich das Übertragen der
empfangenen Audio- und Video-Daten an die Video-/Audio-Dekodierschaltungen 26.
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Die
Endeinrichtung 20 umfasst ferner wiederum in an sich bekannter
Weise ein Mikrofon 36, das einen Kodierer 38 ansteuert,
der die kodierten Daten an den Steuereinheit 32 schickt,
der ebenfalls die Aufgabe des Übertragens
derselben an den Transceiver 22 für eine Übertragung in Richtung des
Netzes besitzt.
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Gemäß der Erfindung
umfasst die Endeinrichtung 20 zusätzlich zu den obigen funktionalen
Komponenten, die im Wesentlichen bekannt sind, ferner einen Empfänger 40,
der mit der gleichen Antenne 24 zum Empfangen von Signalen
von dem RUNDSENDUNGS-Netz, zum Demodulieren derselben und zum Dekodieren
ihrer physischen Schicht (oder Funkschicht) ähnlich dem Transceiver 22 verbunden
ist. Der Empfänger 40 ist
auch mit der Steuereinheit 32 verbunden, um an ihn die
empfangenen Signale zu übertragen,
so dass die Steuereinheit 32 wiederum diese an die Dekodierschaltungen 26 überträgt, um sie
schließlich
an der Anzeige 28 anzuzeigen oder auf dem Lautsprecher 30 abzuspielen.
Der Empfänger 40 ist
normalerweise jedoch inaktiv und kann mittels eines Aktivierungsbefehls
aktiviert werden, den er über
eine Leitung 42 von der Tastatur 34, beispielsweise
durch das Drücken
eines Knopfes oder mittels einer anderen Prozedur, erhält.
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Demnach
hat gemäß der Erfindung
die Steuereinheit 32 zusätzlich zu den oben erwähnten herkömmlichen
Aufgaben auch die Aufgabe des Empfangens und Weiterleitens der Signale
an die Dekodierschaltungen 26, die von dem Empfänger 40 ankommen,
und insbesondere eines der in den Signalen umfassten Kanäle gemäß der Auswahl,
die von der Tastatur ankommt. Beispielsweise kann der Benutzer die
Dienste oder Programme, die zu diesem Zeitpunkt verfügbar sind,
durch Drücken
einer Vorwärtstaste
oder, wenn er den Programmbereich kennt, durch direktes Auswählen eines
speziellen Programms mittels einer Kombination von Tastenabfragen
durchsehen. In jedem Fall fährt
die Steuereinheit 32 fort, mit dem UMTS-Transceiver 32 zu kommunizieren,
um beliebige eingehende Anrufe zu überwachen und sie an den Benutzer
zu berichten. Der Tastaturbefehl, mit dem der Benutzer den Anruf
akzeptiert, deaktiviert gleichzeitig den Empfänger 40.
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Wenn
die das Programm beschreibenden Tabellen implementiert sind, umfasst
die Benutzerendeinrichtung ferner einen SI-Tabellenspeicher 44,
an den die Steuereinheit die in dem Kanal enthaltenen Daten, die
diesen Tabellen zugeordnet sind, weiterleitet. Der SI-Speicher 44 kommuniziert
mit den Audio-/Video-Dekodierschaltungen 26,
um sie in Menüform
auf der Anzeige 28 aufzuzeigen. Der Benutzer sendet mittels
der Tastatur 34 seine Auswahl an die Steuereinheit 32.
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Die
auf eine herkömmliche
Steuereinheit für
mobile UMTS-Telephonie-Endeinrichtungen
anzuwendenden Schaltungsmodifikationen zum Erreichen der oben beschriebenen
Funktionen sind dem Fachmann offensichtlich und sind deshalb hier
aus Gründen
der Einfachheit nicht beschrieben.
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In
einem typischen Szenario sollte der Empfänger die folgenden Operationen
durchführen:
- – Initialisierung
und Verbindung mit dem SC-Kanal, der die Informationen über die
anderen Kanäle
enthält. Dies
ist möglich,
da die Charakteristiken des SC-Kanals bekannt sind;
- – die
Endeinrichtung beginnt mit dem Empfangen der zyklisch an die Default-Adresse des SC-Kanals
(IP 224.1.2.3, Port 53000) übertragenen
Tabellen;
- – sobald
er die <ssat>-Tabelle der Zuordnung
zwischen Unterkanälen
und Spreizsequenzen empfangen hat, besitzt der Empfänger alle
Informationen, die er benötigt,
um die anderen Unterkanäle
zu empfangen;
- – sobald
er die <ccat>-Tabelle empfangen
hat, kann der Empfänger
auf der Anzeige des Benutzers ein Menü mit dem verfügbaren Inhalt
anzeigen. Die Inhalte des <description>-Tags jedes <content>-Abschnitts werden
angezeigt;
- – der
Benutzer wählt
einen Eintrag des Menüs;
- – der
Empfänger
wählt mit
dem Wissen um die mit diesem Menüeintrag
verbundene Kanalnummer die Spreizsequenz, die dem Kanal entspricht,
und startet das Empfangen von Daten;
- – falls
der <toc>-Tag des Kanals den
Anzeigeschlüssel
enthält
und der Schlüssel
ungleich 0 ist, zeigt der Empfänger
auf der Anzeige ein auf den Kanal bezogenes Untermenü an;
- – falls
der <toc>-Tag des Kanals den
Anzeigeschlüssel
nicht enthält
oder falls der Schlüssel
Null ist, zeigt der Empfänger
auf der Anzeige den Hauptdienst (beispielsweise einen Audio-/Video-Strom)
an.
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Im
Hinblick auf ein hybrides DVB/UMTS-System besitzt das in der Erfindung
beschriebene System wichtige Vorteile, einschließlich der Folgenden: (1) Der
Empfänger
verwendet homogene Technologien und benötigt demnach geringere Entwicklungskosten;
(2) der Empfänger
vom Typ DVB muss einen vollständigen 5-15
Mbit/s-Strom demodulieren, während
der UMTS-Empfänger
nur den von dem Benutzer verwendeten Dienst demodulieren kann (z.B.
64-200 kbit/s) und deshalb einen weitaus niedrigeren Batterieverbrauch
hat.
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen
der Erfindung ist es selbstverständlich
möglich,
Modifikationen und Variationen in deren nicht-essentiellen Aspekten
vorzunehmen. Die Formen und Verfahren zum Kapseln der Funk-Rundsendungsdaten,
ohne die Kompatibilität
mit dem UMTS-System einzubüßen, können variieren,
insbesondere auf den obersten Schichten in Abhängigkeit von den Protokollen,
die auch in der Zukunft verfügbar
werden können.
Beispielsweise können
die SI-Diensttabellen
weggelassen werden, insbesondere, wenn die angebotenen Multimedia-Dienste
in ihrer Anzahl begrenzt sind, was es dem Benutzer entweder ermöglicht,
nacheinander durch die zu diesem Zeitpunkt angebotenen Dienste zu
blättern,
um seinen Favoriten zu wählen,
oder ein für
alle Mal die verfügbaren
Dienstearten und ihre Codes zu bestimmen. Die Beschreibung der Benutzerendeinrichtung
sollte auch als ein bevorzugtes funktionales Schema verstanden werden,
wobei es sich versteht, dass die gleichen Funktionen mit anderen äquivalenten
Mitteln erreicht werden können.