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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung,
die die Verbindung zwischen einem Datenendgerätmittel und einem Funktelefon
betreffen.
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Die
modernen digitalen zellulären
Systeme bieten dem Benutzer zusätzlich
zur standardmäßigen Anrufübertragung
eine große
Zahl von Diensten. Zum Beispiel sind im System „Global Systems for Mobile
phones" (GSM) die
Dienste in drei Klassen klassifiziert worden: Telekommunikations-,
Träger- und
Hilfsdienste.
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Die
Telekommunikationsdienste sind Dienste, die dem Netzteilnehmer zur
Verfügung
stehen. Sie ermöglichen
Datenübertragung
zwischen den Benutzern gemäß vereinbarter
Kommunikationspraktiken, d. h. Protokollen. Zusätzlich zur Übertragung von Telefonanrufen
beinhaltet der GSM-Standard die folgenden Telekommunikationsdienste:
Notruf, automatisches Gruppe-3-Fax und Kurzmitteilungsdienst (SMS).
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Die
Trägerdienste
machen die Benutzung der Telekommunikationsdienste möglich. Sie
sind in die folgenden Klassen unterteilt: durchschaltevermittelte
asynchrone Datenübertragung,
durchschaltevermittelte synchrone Datenübertragung, Packet-Assembly-Disassembly(PAD-)-Kommunikation
als asynchrone Datenübertragung,
paketvermittelte Daten- und wechselbare Sprach-Daten-Übertragung.
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Die
Dienste sind als transparent und nicht transparent definiert. Ein
transparenter Dienst wird nicht mit Datenflusskontrolle bereitgestellt
und dessen Fehlerverhältnis
variiert gemäß dem Modus
des Funkkanals. Ein nicht transparenter Dienst beinhaltet eine Datenflusskontrolle
und ein spezifisches Funkverbindungsprotokoll (Radio Link Protocol,
RLP), das mit einer automatischen Wiederholungsanforderung (Automatic
Repeat Request, ARQ) versehen ist, wobei die Verzögerungen
variieren, aber das Fehlerverhältnis
niedrig ist.
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Wenn
Datendienste benutzt werden, die in digitalen zellulären Systemen
spezifiziert sind, erfordern diese und die diesen zugeordneten Übertragungsprotokolle
einen beträchtlichen
Betrag der Verarbeitungskapazität
sowie Programm- und Datenspeicherkapazität des Mobiltelefons, weil ein
mit dem Telefon verbundenes Datenendgerät, wie z. B. ein Faxgerät oder ein
PC, eigene Datenübertragungsprotokolle
benutzt, die im Telefon an die Protokolle des zu benutzenden zellulären Systems
angepasst werden müssen.
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PCT-Anmeldung
WO 93/02512 beschreibt ein gemeinsames Funktelefonteil, das einen
Transceiver, einen Sprachcoder, eine Mikroprozessoreinheit mit einem
Speicher und einen Datenanordnungsblock umfasst. Über einen
Datenbus können mehrere
Peripheriegeräte
mit dem gemeinsamen Teil verbunden werden. Der Bus ist ein Kabel,
in dem auf einem Datenbus zwischen dem gemeinsamen Teil und den
Peripheriegeräten
Zeitmultiplex-Datenübertragung
erfolgt. Jedes Peripheriegerät-Teil
beinhaltet außerdem
einen Datenanordnungsblock, der die von dem Teil erzeugten digitalen
Daten formatiert und sie in einem passenden Zeitintervall des Busses
positioniert. In der Anmeldung sind Aspekte, die der Busverwaltung
zugeordnet sind, ausführlich
beschrieben, wie z. B. Priorität
und Kontrolle von Kollisionen. Es gibt keine Diskussion der jeweiligen
Funktionen der gemeinsamen und Peripheriegeräte-Teile. Das Peripheriegeräte-Teil
bezeichnet hauptsächlich
separate Betriebsmittel (Hörer
+ Tastatur + Sprachcodec). Mehrere Anrufe verkehren über einen
Transceiver.
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In
WO 93/02512 ist ein modernes Telefon beschrieben, das Funktionen
beinhaltet, die Datenübertragung,
wie z. B. eine Funkeinheit, deren Hochfrequenzen jene sind, die
in dem System benutzt werden, und die Schnittstelle zwischen der
Funkeinheit und den anderen Funktionen; eine systemspezifische Signalisierung
in Richtung des Netzes und vom Netz zum Telefon (wie z. B. Anrufsteuerung)
und andere Steuerfunktionen, wie z. B. Benutzerverbindung; und eine
systemspezifische Codierung/Decodierung und potentielle Fehlerkorrektur
der Daten unterstützen,
die über
die Funkschnittstelle zum Verkehrskanal und von diesem verkehren.
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US 4 972 457 beschreibt
ein Laptopgerät, das
einen PC, einen zellulären
Transceiver, ein Lauthörtelefon
und eine Hybrid-Kommunikations-Steuereinheit beinhaltet. Das Gerät weist
Anschlüsse
zum Anschließen
einer Kopfhörergarnitur,
einer zellulären Steuereinheit,
einer Festnetztelefonleitung und zusätzlicher Lautsprecher und Mikrofone
auf. Die mikroprozessorgesteuerte Hybrid-Kommunikations-Steuereinheit beinhaltet
ein Modem, eine Datenzugriffsanordnung und einen Tongenerator sowie
digitale, analoge und Leistungsschalter. Die Hybrid-Kommunikations-Steuereinheit
schaltet die Kommunikationskomponenten und stellt unter Programmsteuerung
die geeigneten Protokolle, Level und Impedanzanpassung zum Anschließen des
Modems, des Lauthörtelefons,
der Kopfhörergarnitur,
des Lautsprechers/Mikrofons oder der zellulären Steuereinheit zur Festnetzleitung
oder zum zellulären
Netz über
den Transceiver bereit.
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Anpassungs-
und Schaltvorgänge
sind automatisch und für
den Benutzer transparent. Die Einheit kann auch zwei der Endgeräte verbinden
oder die zellulären
und Festnetzleitungen zur Anrufweiterleitung verbinden. Das Gerät ist zum
Verbinden mehrerer Anrufe zur gleichen Zeit in der Lage. Die Hybrid-Kommunikations-Steuereinheit
kann über
ihre interne Firmware durch Umschalter oder durch Befehle gesteuert
werden, die vom PC ausgegeben werden.
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WO
91/07044 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Steuern
der Übertragung von
Sprache und die fehlerfreie Übertragung
von Datensignalen über
Festnetzleitung und zudem wird ein zelluläres Telefonsystem bereitgestellt,
das ein Modem umfasst, das betriebsmäßig mit einer Datenendgeräteausrüstung, einer
Telefonfestnetzleitung durch eine Datenzugriffsanordnung und einem
zellulären Telefonsystem
verbunden ist. Das Modem beinhaltet analoge Schalter zum Empfangen
von Eingängen von
einer internen Sprachkarte für
die Freisprechkommunikation, der Steuereinheit des zellulären Telefons
und der analogen Signale vom Modemchip und stellt Ausgänge für die Telefonfestnetzleitung über eine
Datenzugriffsanordnung und für
die Transceivereinheit des zellulären Telefons bereit. Daher können Sprachsignale
von der zellulären
Steuereinheit und der Sprachkarte über die Telefonfestnetzleitung
oder das zelluläre
Telefonsystem gesendet werden, während
Daten von der Datenendgeräteausrüstung auch über die
Telefonfestnetzleitung oder das zelluläre Telefonsystem gesendet werden
können. Der
Betrieb des Modems ist in drei Modi unterteilt, die einen Befehlsmodus,
einen Datenmodus und einen Abbrechmodus umfassen. Die Software ist
ein Satz von Datenkommunikationsprotokollen, die eine fehlerfreie
Kommunikation von Daten bereitstellen und ein Dateiübertragungsprotokoll
auf der Anwendungsschicht, das Sitzungsprotokoll und das Verbindungsprotokoll
definieren.
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EP 0 555 992 beschreibt
einen Datenadapter für
ein Mobiltelefon des Typs, der für
das Einsetzen eines Teilnehmeridentitätsmoduls (Subscriber Identity
Module, SIM) in dasselbe vorgesehen und in der Lage ist, einen Kurzmitteilungsdienst
(Short Message Service, SMS) zu unterstützen. Der Adapter beinhaltet
Mittel zum Koppeln an das Telefon, sodass Daten zwischen diesen übertragen
werden können. Die
Koppelmittel beinhalten einen Verbinder, der als ein Standard-SIM
konfiguriert, d. h. so konstruiert ist, dass er in die SIM-Schnittstelle
des Telefons passt. Der Adapter selbst beinhaltet Mittel zum Aufnehmen eines
SIM, sodass Daten aus dem SIM gelesen oder in diesen geschrieben
werden können.
In dem Adapter enthalten sind Mittel zum Konvertieren empfangener
Daten in das SMS-Format, wodurch das Mobiltelefon in die Lage versetzt
wird, zum Empfangen/Senden von Datennachrichten benutzt zu werden,
bei denen es sich nicht um normale SMS-Nachrichten handelt. Am Adapter
kann ein Datenein-/-ausgang
zur Verbindung mit einem externen Datenendgerät, z. B. einem PC, bereitgestellt
sein.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Adapter zum Verbinden
eines digitalen Funktelefons und eines Datenendgerätes bereitgestellt,
umfassend
einen Umsetzer zum Umsetzen von Signalen, die einem
ersten Protokoll entsprechen, in digitale Signale, die einem zweiten
Protokoll entsprechen, das für
das digitale Funktelefon geeignet ist,
einen ersten Schnittstellenblock
zum trennbaren Verbinden des Umsetzers mit dem einen der Geräte (digitales
Funktelefon bzw. Datenendgerät)
und
einen zweiten Schnittstellenblock zum trennbaren Verbinden
des Umsetzers mit dem anderen der Geräte (digitales Funktelefon bzw.
Datenendgerät),
dadurch gekennzeichnet, dass der Umsetzer so angeordnet ist, dass
er das Umsetzen vornimmt, während das
digitale Funktelefon und das Datenendgerät in einem Datenanruf über den
Adapter kommunizieren, um Zugriff auf Datendienste des zellulären Netzes
zu erlauben.
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Die
Erfindung stellt eine Vorrichtung bereit, die die Mittel zur Nutzung
eines Funktelefonnetz-Datendiensten vorteilhaft zwischen einem Funktelefon und
einer Verbindungskomponente aufteilt, indem sie die Mittel zum Anpassen
von Signalen an ein gewünschtes
Protokoll in einer Einheit bereitstellt, die vom Funktelefon selbst
getrennt ist.
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Der
innerhalb des Telefons verfügbare
Raum ist nicht weiter durch Komponenten eingeschränkt, die
zusätzlichen
Raum beanspruchen. Die Kosten des Funktelefons selbst steigen nicht,
was vorteilhaft ist, weil nicht alle Telefonbenutzer Datendienste
benötigen.
Für jene
Benutzer ist ein Funktelefon angemessen, das Datendienste nicht
unterstützt.
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Die
vorliegende Erfindung beschreibt eine Vorgehensweise, wie die Verarbeitungsfunktionen zwischen
dem Mobiltelefon und einer Datenendgerätevorrichtung aufgeteilt werden,
die damit zu verbinden ist. Ein schneller externer serieller Bus
kann in der Form eines physikalischen Kabels implementiert werden,
mit dem ein externer Adapter verbunden ist, um die erste Verbindungskomponente
bereitzustellen. Der Adapter kann physikalisch mit dem Ende des Kabels
verbunden sein, das dem Datenendgerät gegenüberliegt, und er kommuniziert
mit dem Mobiltelefon, wobei er Daten direkt sowohl mit der Mikroprozessoreinheit
des Telefons, das die Signalisierungsfunktionen wahrnimmt, als auch
mit dem Kanalcodierer des Telefon austauscht. Der Adapter konvertiert das
Datenprotokoll von Signalen, die vom Mobiltelefon stammen, in das
Protokoll, das von den Endgerätemitteln
verwendet wird, und umgekehrt, wobei Nachrichten, wie z. B. Faxnachrichten,
kommuniziert werden können,
die von den Endgerätemitteln
stammen und empfangen werden. Die Daten, die auf dem Kabel verkehren,
sind in einer Form, die zum Ein-/Ausgangsformat des Signalprozessors
des Codecs des Telefons und des Mikroprozessors passt. Die allgemeine
Steuerung wird wahrgenommen, sodass der Bus sehr schnell ist. Bei
dem Datenendgerät
kann es sich unter anderem um einen PC oder ein Faxgerät handeln.
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Der
serielle Bus kann ein synchroner Bus sein, der angepasst ist, Daten
in Reaktion auf Taktgebersignale zu übertragen. Die Taktgebersignale
können
von einem Funktelefon bereitstellt werden.
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Durch
Steuern der Signalübertragung
mit einem Taktgeber kann Strom dadurch gespart werden, dass das
Taktgebersignal in den Zeiträumen
entfernt wird, in denen kein Betrieb stattfindet. Die Erzeugung von
Taktgebersignalen kann durch den Umsetzer, das Funktelefon bzw.
das Datenendgerät
unterbunden werden. In einer Ausführungsform wird kein Taktgebersignal
zum Bus übertragen,
wenn keine Informationen vom Datenendgerät über das Telefon zum Netz übertragen
werden oder keine Informationen vom Netz für das Datenendgerät ankommen.
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Signalisierung
und übertragene
Steuerungsnachrichten können
fehlerkorrigiert sein, wohingegen für Verkehrskanaldaten keine
Fehlerkorrektur erforderlich sein braucht.
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Die
Datenrate auf dem Bus beträgt
vorzugsweise 50 bis 150 kbit/s. Der serielle Bus ist vorzugsweise
ein aktives Kabel, in dem alle Signale gepuffert werden, die vom
Telefon zum Bus transportiert werden. Vorzugsweise werden Mittel
bereitgestellt, um eine Betriebsspannung vom Umsetzer für den Puffer bereitzustellen.
Die entlang des Busses ausgetauschten Nachrichten beinhalten vorzugsweise
eine Zieladresse, die die Adresse des Gerätes oder des Programmteils
des Gerätes
oder der Schicht angibt, und ein Datenfeld, das über den Bus transparent übertragen
wird.
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Die
zweite Verbindungskomponente kann eine RS232- bzw. PC-Bus-Verbindungsschnittstelle umfassen.
Der Umsetzer kann ferner ein Mittel zum Umsetzen von Signalen, die
einem dritten Protokoll entsprechen, in eines oder beide der ersten
und zweiten Protokolle umfassen, wobei es sich vorzugsweise um ein
Autocaller-Modul handelt.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Nutzung von
Datendiensten bereitgestellt, die von einem zellulären Netz
bereitgestellt werden, umfassend
das Verbinden eines digitalen
Funktelefons und eines Datenendgerätes mithilfe eines Adapters,
der einen Umsetzer zum Umsetzen von Signalen, die einem ersten Protokoll
entsprechen, in digitale Signale, die einem zweiten Protokoll entsprechen,
das für
das digitale Funktelefon geeignet ist, und umgekehrt, einen ersten
Schnittstellenblock zum trennbaren Verbinden des Umsetzers mit dem
digitalen Funktelefon und einen zweiten Schnittstellenblock zum
trennbaren Verbinden des Umsetzers mit dem Datenendgerät aufweist,
das
Senden von Signalen von einem der Geräte (digitales Funktelefon bzw.
Datenendgerät)
in einem der ersten und zweiten Protokolle,
das Umsetzen der
Signale, die von dem einem der ersten und zweiten Protokolle übertragen
wurden, in das andere der ersten und zweiten Protokolle und
das
Senden bzw. Empfangen von Signalen zur Übertragung an das bzw. von
dem Datenendgerät über das
digitale Funktelefon und ein zelluläres Netzwerk, dadurch gekennzeichnet,
dass das Umsetzen erfolgt, während
das digitale Funktelefon und das Datenendgerät in einem Datenanruf über den
Adapter kommunizieren, um Zugriff auf Datendienste des zellulären Netzes
zu erlauben.
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Das
Funktelefon selbst stellt die Funktionen bereit, die in WO 93/02512
als in einem modernen Telefon verfügbar beschrieben sind, statt
dem Telefon Merkmale hinzuzufügen,
um Datenübertragung zu
unterstützen,
wobei die folgenden bevorzugten Merkmale im Adapter untergebracht
sind:
- 1) RS232- oder PC-Bus-Schnittstelle,
die eine standardmäßige asynchrone
Schnittstelle vom Adapter zum PC entweder über eine serielle Verbindung
oder über
einen internen parallelen Bus des PCs bietet.
- 2) Ein automatisches Anrufmodul bietet eine standardisierte
Befehlsschnittstelle zu einer Endgerätevorrichtung (z. B. EIA/TIA-6022-Datenübertragungssystem
und Befehlsstandard Equipment-Serial
Asynchronous Automatic Dialing and Control (grundlegende AT-Steuerung
z. B. vom PC)) oder CCITT V.25bis, ein Standardbefehlssatz zur Verwaltung
von Datenanrufen von einer DTE (Data Transmission Equipment, Datenübertragungsausrüstung) (z.
B. einem PC). Die erlaubt den Zugriff auf die Datendienste des zellulären Netzes
durch die Benutzung vorhandener, kommerziell verfügbarer Programme.
Ein Autocaller-Modul interpretiert die (von einer DTE empfangenen)
AT- und V.24bis-Befehle, die für
das Modem spezifiziert sind und z. B. für das Tätigen eines Anrufs von einem
PC-Programm verfügbar sind,
anders ausgedrückt
steuert der PC die Datenkarte mithilfe der Befehle. Bei den AT-Befehlen handelt
es sich um auf dem Fachgebiet wohl bekannte Steuerbefehle des Modems,
was auch für die
V.25bis-Befehle gilt, die von der CCITT spezifiziert sind und beschränkter als
die AT-Befehle sind.
- 3) Ein systemspezifische Datendienstmodul stellt Protokolle
bereit, die über
einen seriellen Bus direkt die Coder-Decoder-Schnittstelle der Funkeinheit
nutzen. Die Protokolle sind im Adapter untergebracht worden und
sie umfassen Protokolle, die in den Trägerdiensten erforderlich sind,
wie z. B. Datenverbindungslevel-Protokolle,
die Anpassung der Übertragungsrate
des Benutzers an die Übertragungsrate
des Verkehrskanals usw. Innerhalb des Adapters kann außerdem ein
Faxprotokoll eingefügt
werden, sodass der Adapter eine PC-Fax-Schnittstelle bieten kann, wie z. B. EIA/TIA-578
(Asynchronous Facsimile DCE Control Standard (Klasse-1- Fax)) und EIA/TIA-592 (Asynchronous
Facsimile DCE Control Standard (Klasse-2-Fax)), die dem Standard
für einen
PC entspricht, wobei der Adapter eine Konvertierung vom PC-Faxprotokoll in das
Faxprotokoll des zellulären
Systems vornimmt.
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Die
Datenprotokolle, die beim Benutzen von Datendiensten erforderlich
sind, werden somit ausgeführt
und die Schnittstellen, die in der Datenendgerätevorrichtung sichtbar sind,
werden implementiert von einem externer Adapter, nicht vom Mobiltelefon, was
die Implementierung komplizierter Protokolle und Datenanwendungen
flexibel und ohne Festlegung jedweder höherer Anforderungen für das Telefon
selbst ermöglicht.
Hierdurch ist die Telefonvorrichtung, die vom Benutzer erworben
wird, billiger im Vergleich zu einem Telefon, das mit allen Datendienstfunktionen
versehen ist, und der Benutzer ist weiterhin in der Lage, die Datendienste
zu nutzen, die durch die Adapter gemäß der vorliegenden Erfindung
verfügbar
sind.
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Der
Bus genügt
vorzugsweise mindestens den folgenden Anforderungen:
- (i) er muss ausreichend schnell sein, um die Verkehrskanaldaten
zu übertragen,
- (ii) physikalisch muss der Bus insofern von standardmäßigem Typ
sein, dass die seriellen Ports der kommerziell verfügbaren Signalprozessoren und
Mehrzweck-Mikroprozessoren
buskompatibel sind,
- (iii) die Signalisierung und die fehlerfreie Übertragung
von Steuernachrichten muss in allen Situationen sichergestellt sein,
weil anderenfalls ein Anruf abgebrochen werden kann,
- (iv) für
die Datenübertragung
ist auf dem Verkehrskanal keine Zeit für eine Rückübertragung verfügbar.
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Zum
Beispiel beträgt
in einem GSM-System die Bitrate auf einem Sprachkanal bei Höchstgeschwindigkeit
13 kbit/s und auf einem Datenkanal bei Höchstgeschwindigkeit 12 kbit/s.
Um der erforderlichen Bearbeitung willen und zur Minimierung der Busverzögerung muss
eine Bus gemäß der Erfindung
eine Bitrate von 50 kbit/s erreichen, weshalb der Bus wegen der
hohen Bitrate synchronisiert sein muss. Das für die Synchronisierung benötigte Taktgebersignal
wird vom Telefon erzeugt, das die geeignetste mögliche Übertragungsrate vorgibt und
gleichzeitig die Störungsprobleme
minimiert. Das Taktgebersignal des Busses ist ausgeschaltet, wenn
es nichts zu übertragen
gibt, um den Strom des Funktelefons nicht umsonst zu verbrauchen.
Ein physikalischer Bus eines Standardtyps kann durch Verwenden eines
Busses implementiert werden, der für den Anschluss an Sprachcodecs
konzipiert ist, da die Mehrheit der Signalprozessoren (DSP) einen
derartigen Bus unterstützen.
Signalisierung und fehlerfreie Übertragung
von Steuernachrichten kann mithilfe einer geeigneten Fehlererkennung
zusammen mit Nachrichtenbestätigung
und Rückübertragung
implementiert werden. Auf einem Verkehrskanal verursachen zufällig verteilte
fehlerhafte Datenblöcke
keinen größeren Schaden,
weil Fehler normalerweise auch auf einem Funkkanal auftreten, und überdies
sind auf einem typischen lokalen Bus, der für die Verwendung gemäß der vorliegenden
Erfindung geeignet ist, Fehler unwahrscheinlich.
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nun ausführlich
beschrieben mit Unterstützung
der folgenden schematischen Figuren, wobei
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1A, 1B und 1C die
Betriebsumgebung der Erfindung präsentieren,
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2 die
Betriebsblöcke
der Adaptereinheit, die mit dem seriellen Bus verbunden ist, und
der Funkeinheit des Telefons darstellt,
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3 eine
schematische Darstellung eines aktiven Kabels ist,
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4 eine
physikalische Verbindung zwischen einem Mikroprozessor und einem
Signalprozessor präsentiert,
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5 ein
Format einer Nachricht präsentiert, die
auf dem Bus durchläuft,
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6 einen
Teil des Datenflusses zeigt, der auf dem Bus durchläuft,
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7 die
Aktivierung des Busses darstellt und
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8 den
Eintritt des Busses in den Wartemodus darstellt.
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1A und 1B präsentieren
verschiedene Ausführungsformen
der Erfindung. In 1A ist ein Funktelefon über einen
seriellen Bus gemäß der Erfindung
mit einem externen Adapter verbunden, der als ein separates Mittel
bereitgestellt ist und die Daten anpasst, die über die DCE-Schnittstelle von
einem PC zum seriellen Bus und zum Protokoll durchlaufen, das vom Trägerdienst
benutzt wird. In 1B ist der Adapter eine Karte,
die mit dem PC verbunden ist, z. B. mit einem freien Kartenplatz,
wobei der Adapter direkt mit dem internen Datenbus des PCs verbunden
ist. In einer dritten Ausführungsform von 1C ist
ein Faxgerät
mit einem Telefon mithilfe einer Anpassungskarte und eines seriellen
Buskabels verbunden worden. Nun ersetzt die Anpassungskarte ein
herkömmliches
Analogmodem. In allen Fällen
ist der Schnittstellenadapter über
einen seriellen Bus mit dem Mobiltelefon verbunden worden. Alle
Signalisierungs-, Steuer- und Verkehrsdaten durchlaufen den Bus.
Die Nachrichten werden gemäß der Adresse,
die der Nachricht zugeordnet ist, in den korrekten Block innerhalb
des Funktelefons geleitet. Typischerweise werden in einem Funktelefon die
Signalisierungsprotokolle von einem Mehrzweck-Mikroprozessor verarbeitet,
und die Kanalcodierung und -decodierung erfolgt durch einen Signalprozessor
(DSP).
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2 präsentiert
die Betriebsblöcke
der Adaptereinheit, die mit dem seriellen Bus verbunden ist, und
der Funkeinheit des Telefons, in der auch die Aufteilung der Tätigkeit
zwischen den Einheiten zu sehen ist. Block 1 im Adapter
umfasst eine Standardschnittstelle, durch die Verbindung zu einem
Faxgerät
oder einem PC hergestellt wird. Die Schnittstelle des Schnittstellenblocks 1 ist
eine RS232-Schnittstelle,
wobei der Adapter mit dem asynchronen COM-Port eines PCs verbunden werden kann
oder er eine Schnittstelle sein kann, die zu einem PC-Bus konform
ist, wobei der Adapter direkt mit dem internen Datenbus des PCs
verbunden ist. Block 2 des Adapters ist ein automatisches
Funkrufmodul, das die AT- oder V25.bis-Befehle interpretiert, die von einem
PC dorthin übertragen
wurden, d. h. die Befehle des Modems. Die Daten für Faxübertragung
werden vom Schnittstellenblock 1 an ein Faxadapter- und Trägerdienstmodul 3 geleitet,
das die abgehenden Daten in Daten konvertiert, die dem Protokoll
entsprechen, das von dem Trägerdienst
gefordert wird, der für
jene Anlage verwendet wird. Daten gemäß dem gewünschten Protokoll werden über die
Busschnittstelle 4 an einen schnellen seriellen Bus geleitet.
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Daten,
die über
den seriellen Bus verkehren, kommen am Busschnittstellenblock 4 an,
der sich im Funktelefon befindet, wobei der Block die Daten gemäß der darin
enthaltenen Adresse entweder zum Block 6 zum Durchführen von
Signalisierungs- und Steuervorgängen
(in der Praxis zum Mikroprozessor des Funktelefons) oder zum Kanalcodierer
der Telefons führt,
der ein Signalprozessor (DSP) ist. Die Daten sind jetzt in einer
Form, in der sie direkt zum E/A-Gatter geleitet werden können, sodass
keine Konvertierungen vorgenommen werden müssen. Der Kanalcodierer in
Block 5 codiert sowohl die Steuerdaten vom Block 6 als
auch die Verkehrsdaten von einem externen Bus, wie z. B. eine Faxnachricht,
wobei die codierten Informationen über die Funkeinheit 7 an den
Funkpfad übertragen
werden.
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Wenn
die Verkehrsrichtung der Daten vom Funkpfad zum Endgerät gerichtet
ist, ist das Verfahren auf der Grundlage des oben Präsentierten
völlig verständlich.
Die Daten, die vom Funkpfad empfangen werden, werden in Decoder 5 decodiert
und als decodierte Steuerdaten oder Verkehrsdaten an sich zum Busschnittstellenblock
geleitet, der die Daten für den
externen Bus anpasst. Im Adapter werden die Funktionen, verglichen
mit der oben beschriebenen Beschreibung bezüglich der Daten, die vom Endgerät übertragen
wurden, in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt.
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Der
physikalische Kanal zwischen dem Adapter und dem Telefon ist ein
aktiver Kanal, der in 3 schematisch dargestellt ist.
Durch Verwenden eines aktiven Kanals können die Probleme gelöst werden,
die anderenfalls entstehen würden,
wenn der Adapter oder das Telefon ausgeschaltet wird oder wenn eines
der Mittel an den Strom angeschlossen wird. In den Steckverbinder
des Kabels, der dem Telefon gegenüberliegt, sind Puffer eingefügt. Hierbei wird
eine Leitung benötigt,
um die Betriebsspannung VCC vom Adapter zu den Puffern zu leiten,
und ein Verbinder im Adapter, durch den die Betriebsspannung zum
Kabel geleitet wird. Die Betriebsspannung VCC der aktiven Pufferung
des Kabels wird vom Adapter bereitgestellt und alle Signale in Richtung
des Adapters sind gepuffert worden. Wird die Stromzufuhr zum Schnittstellenadapter
ausgeschaltet, wird der aktive Puffer passiv, was zur Folge hat,
dass keine elektrische Verbindung zwischen dem Telefon und dem Adapter
besteht. Auf diese Weise ist es möglich, den Schnittstellenadapter
daran zu hindern, der Funkeinheit des Telefons zu viel Strom zu
entnehmen, was schädlich
für die
Funkeinheit sein könnte.
Darüber
hinaus verringert die Pufferung den Stromverbrauch der Funkeinheit,
wenn der Bus normal benutzt wird. Dies ist insbesondere dann wichtig,
wenn es sich bei dem Telefon um ein batteriebetriebenes Telefon
handelt, wobei dann ein möglichst
geringer Stromverbrauch Ziel ist.
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Das
aktive Kabel reduziert auch die nachteiligen Phänomene, die von einem langen
Kabel verursacht werden, wenn die Pufferung so nahe wie möglich an
der zu schützenden
Vorrichtung, in diesem Fall einem Telefon, positioniert wird. Die
Pufferung verhindert externe Störungen
insbesondere, wenn das Kabel nicht mit dem Datenendgerät verbunden ist
und das freie Ende des Kabels in der Nähe der Störungsquelle liegt. Andererseits
reduziert die Pufferung Störungen
auch, wenn das Telefon Versuche unternimmt, Daten zu übertragen,
wenn der Schnittstellenadapter passiv ist oder das Kabel am anderen Ende
ausgeschaltet worden ist. Dies ist so, weil ein Puffer in passivem
Zustand keinerlei Signale durchlässt.
Das aktive Kabel macht auch die Verwendung verschiedener Betriebsspannungen
im Telefon und im Schnittstellenadapter möglich, weil die Umwandlung
der Spannungspegel im Kabel vorgenommen werden kann.
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Ein
Element der vorliegenden Ausführungsform
ist ein externer serieller Bus, der den Adapter und das Telefon
verbindet, wobei der Bus physikalisch mithilfe des oben beschriebenen
aktiven Kabels implementiert ist. Wie oben kurz beschrieben, wird der
Bus benutzt, um Signalisierung, Steuerinformationen und Verkehrskanalinformationen
zu übertragen.
Das Protokoll des Busses ist ein Zwei-Schichten-Protokoll, wodurch
eine fehlerfreie Übertragung einer
Steuer- und Signalisierungsnachricht sichergestellt ist, bezüglich der
Informationen, die auf dem Verkehrskanal übertragen werden, wird jedoch
eine Erkennung von Fehlern ohne Korrektur derselben als ausreichend
erachtet. Die physikalische Busverbindungsschnittstelle im Telefon, 2,
umfasst fünf Stifte:
(1) einen Stift für
die zu sendenden Daten, (2) einen Stift für die zu empfangenden Daten,
(3) einen Stift zum Übertragen
von Taktimpulsen von der Funkeinheit zum Bus, (4) einen Stift zum Übertragen
der Synchronisationsimpulse, die dem Bus von der Funkeinheit bereitgestellt
werden (jedem 8-bit-Byte, das den Bus durchläuft, geht ein Synchronisierimpuls
voraus), und (6) einen Erdungsstift. Die Signale, die die Stifte
durchlaufen, sind auf CMOS-Level und der Bus ist gepuffert worden.
Die Datenrate liegt im Bereich von 50 bis 150 kbit/s, wobei die
maximale Verzögerung
eines Verkehrskanalrahmens etwa 5 ms beträgt.
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In
der Praxis besteht eine Möglichkeit,
die physikalische Schicht des synchronen Datenbusses zu implementieren,
darin, die serielle Ein-Ausgangs-Schnittstelle (SIO) der Prozessorfamilie DSP16
zu nutzen, die von AT&T
produziert wird. Der Signalprozessor der DSP16-Familie im Telefon nimmt
die Kanalcodierung und -decodierung vor. Die Signalisierungsprotokolle
werden vom MC68302 von Motorola im Adapter verarbeitet (Block 3, 2),
wovon einer von dessen seriellen Kommunikations-Controllern geändert werden
kann, um transparent im PCM-Highway-Modus (PCM = Pulse Code Modulation)
zu arbeiten, der nahezu auf dieselbe Weise wie die SIO-Schnittstelle
des DSP arbeitet. Wenn die Takt- und Synchronisationssignale, die
von der SIO-Schnittstelle benötigt
werden, im Telefon erzeugt werden, kann eine nahezu vollständige Verbindung
zwischen den zwei Prozessoren implementiert werden. Auch kann eine
separate Schaltung zum Erzeugen der Signale benutzt werden. Auf
diese Weise können
zwei Mikroprozessoren unterschiedlicher Typen ohne irgendwelche
Kompatibilitätsprobleme
verbunden werden, wie sie in der Praxis so üblich sind.
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4 präsentiert
eine physikalische Verbindung zwischen Mikroprozessor MC68302 und
Signalprozessor DSP16. Der Block zur Linken stellt den Signalprozessor
des Telefons dar, bei dem es sich im vorliegenden Beispiel um einen
Motorola DSP1610 handelt, der jedoch auch ein anderer Geeigneter
sein könnte.
Der Block zur Rechten stellt einen Prozessor in einem Datenadapter
dar, der die Anpassung der zu übertragenden
Daten an das dem benutzten Dienst gemäße Protokoll bzw. die Konvertierung der
der dem Protokoll der empfangenen Daten gemäßen Daten in eine vom Datenendgerät lesbare
Form vornimmt. Bemerkenswert ist, dass sich der Block „Takterzeugung", der die Taktgeber-
und Synchronisierungssignale erzeugt, im Telefon befindet und dass die
Signale in eigenen Leitern über
einen externen seriellen Bus gemäß der Erfindung
zu einem Datenadapter am anderen Ende des Busses übertragen werden.
Die Bezeichnungen der Signalanschlüsse im Signalprozessor sind
wie folgt:
OLD (Output Load, Ausgang Last). Die abfallende Flanke
dieses Signals startet die Übertragung
eines 8-bit-Datenbytes.
ILD
(Input Load, Eingang Last). Die abfallende Flanke dieses Signals
startet den Empfang eines 8-bit-Datenbytes.
OCK
(Output Clock, Ausgangs-Taktgeber). Ein Taktgebersignal in der Schrittfolge,
in der Daten übertragen
werden.
ICK (Input Clock, Eingangs-Taktgeber). Ein Taktgebersignal
in der Schrittfolge, in der Daten empfangen werden.
DO (Data
Output, Datenausgang). Zu übertragende Daten.
DI
(Data Input, Dateneingang). Zu empfangende Daten.
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Dementsprechend
lauten die Bezeichnungen der Schnittstelle des Mikroprozessors im
Datenadapter wie folgt:
L1SYO (Layer 1 Sync., Schicht 1 Sync.).
Die ansteigende Flanke, die in die Schnittstelle eintritt, startet die Übertragung
eines 8-bit-Datenbytes.
L1CLK (Layer 1 Clock, Schicht 1 Taktgeber).
Ein Taktgebersignal in der Schrittfolge, in der Übertragung und Empfang stattfinden.
L1RXD
(Layer 1 Received Data, Schicht 1 empfangene Daten).
Die zu empfangenden Daten.
L1TXD (Layer 1 Transmitted
Data, Schicht 1 übertragene
Daten). Die zu übertragenden
Daten.
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Die
Synchronisation der LISYO- und ICK-Eingänge bzw. die Taktgebersignale
werden in Invertern invertiert. Bezüglich des Zeitablaufs werden die
Synchronisation und die Taktgebersignale im Telefon erzeugt, sodass
die abfallende Flanke des Synchronisationssignals sich in der Mitte
des Taktimpulses befindet, wenn der Impuls oben ist, und die ansteigende
Flanke des Synchronisiersignals sich in der Mitte des Taktimpulses
befindet, wenn der Impuls oben oder unten ist.
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Die
physikalische Implementierung eines seriellen Busses wird im Vorhergehenden
mit einem aktiven Kabel sowie der Erzeugung der Taktgeber- und Synchronisationssignale
präsentiert.
Das Datenübertragungsprotokoll,
das im Bus benutzt wird, ist unten unter Bezug auf 5 und 8 beschrieben.
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5 zeigt
ein Format einer Nachricht. Die Nachricht wird mit einer Zieladresse
begonnen, wobei es sich um einen Empfangsblock, eine physikalische
Vorrichtung oder einen Programmtask oder eine Schicht handelt, der
bzw. die darin enthalten ist. Dadurch wird es einem Gerät, das mit
dem Telefon über
das serielle Kabel verbunden ist, möglich gemacht, direkt sowohl
mit dem Kanalcodierer/-decodierer
als auch dem Signalisierungs- und Steuerungsblock des Telefons zu
kommunizieren und außerdem
mit jedem Block, der eine eigene Adresse aufweist. Die Adresse muss
natürlich
vom Synchronisationsbyte abweichen. Nach der Adresse wird ein Hinweis
zur Länge
der Datennachricht gegeben, gefolgt von der Datennachricht selbst.
Deren Format kann ein beliebiges, mit dem benutzten Datendienst kompatibles
und von einer dem Dienst entsprechenden Programmschicht unterstütztes sein.
Die Nachricht wird transparent über
den Bus übertragen.
Am Ende der Nachricht befinden sich die Paritätsbits.
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6 zeigt
einen Teil des Datenflusses, der in dem Bus durchläuft und
Nachrichten gemäß 5 und
Synchronisationsbytes dazwischen umfasst. Da der Bus synchron ist,
müssen
im Datenfluss bestimmte Synchronisationsbytes hinzugefügt werden, wenn
keine Daten zu übertragen
sind. Der Empfänger
erkennt diese, ohne ihnen irgendwelche Beachtung zu schenken. Wie
oben erwähnt,
muss das Synchronisationsbyte von jedweder benutzten Adresse abweichen,
sodass der Empfänger
in der Lage ist, einen Unterschied zwischen dem Synchronisationsbyte
und dem Beginn der Nachricht zu machen. Die Datennachricht, die
nach dem Adressfeld folgt, wird transparent empfangen, d. h. vor
Empfang der gesamten Nachricht wird nicht nach einer Korrelation mit
dem Synchronisationsbyte gesucht.
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Bei
den Nachrichten wie jenen in 5 kann es
sich um Signalisierungs- und Steuernachrichten handeln. Die darin
enthaltenen Daten beziehen sich auf die Funkrufsteuerung, den Kurzmitteilungsdienst (SMS)
und verschiedene interne Betriebsverfahren im Telefon. Die fehlerfreie
Natur der Übertragung
von Signalisierungs- und Steuernachrichten wird in der Weise sichergestellt,
dass beim Übertragen
einer Nachricht der Bestätigungszeitgeber
gestartet wird und dass die Nachrichten eine Ordnungszahl aufweisen,
sodass das empfangende Ende eine zweimal übertragene Nachricht erkennt.
Bestätigt
die Paritätsprüfung einer
empfangenen Nachricht, dass die Nachricht fehlerfrei ist, wird eine
Bestätigung
mit derselben Ordnungszahl wie in der Nachricht gesendet. Ergibt
die Prüfung
stattdessen, dass die Nachricht fehlerhaft ist, wird sie zurückgewiesen
und es wird keine Bestätigung
gesendet. Hierdurch überträgt, nachdem
die Zeit für
den Bestätigungszeitgeber
verstrichen ist, die übertragende
Partei die Nachricht unter der Annahme noch einmal, dass die maximale
Anzahl, die für
die Wiederholungsübertragungen
vorgegeben wurde, noch nicht überschritten
worden ist. Wurde sie überschritten,
wird die Datenübertragung aufgegeben
und es wird angenommen, dass der Bus vom Telefon ausgeschaltet wurde.
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Die
Nachrichten gemäß 5 können auch Verkehrskanalnachrichten
sein. Dabei handelt es sich um echte Informationsnachrichten, die
in den Kanalcodierer geführt
wurden, um vom Funkgerät weiter übertragen
zu werden, oder um solche, die vom Funkgerät empfangen und im Kanaldecodierer decodiert
wurden. Im Unterschied zu Steuer- und Signalisierungsnachrichten
werden Verkehrskanalnachrichten auch dann weiter übertragen,
wenn die Paritätsprüfung ergibt,
dass die Nachricht fehlerhaft ist. Abhängig vom ausgewählten Dienst
kann der Empfänger
die fehlerhaften Informationen benutzen oder nicht benutzen.
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Wir
wollen ferner den mit Unterstützung durch 7 den
Beitrag des Taktgebersignals in der vorliegenden Erfindung prüfen. Die
Figur ist ein Flussdiagramm ab dem Beginn der Aktivierung des Busses,
Block 71. Wie weiter vorn erwähnt, werden die Taktgebersignale
des Busses im Telefon erzeugt. Zuerst befindet sich der Bus nach
dem Einschalten der Betriebsspannung in einem Aufwachzustand und im
Bus ist kein Taktgebersignal vorhanden. Nun kann in Block 72 der
Schnittstellenadapter das Telefon auffordern, den Bus dadurch zu
aktivieren, dass die Leitung der zu übertragenden Daten in den Zustand „low" geschaltet wird.
Bei der Leitung handelt es sich um Leitung L1TXD im Block auf der
rechten Seite in 4. Der Zeitgeber, der die zulässige Zeit
für die Synchronisation
begrenzt, wird ebenfalls gestartet, Block 73. Der Zustand „low" der Leitung verursacht
in dem Prozessor im Telefon, der den Zustand des Busses steuert,
eine Unterbrechung, wonach er die Übertragung vom Taktimpulsen
zum Bus startet und der Synchronisationsprozess beginnt. In dessen
Verlauf übertragen
der Schnittstellenadapter und das Telefon lediglich Synchronisationsbytes
zum Bus. Der Adapter erwartet deren Ankunft in Block 74.
Kommt innerhalb der Zeit, die für
den Zeitgeber eingestellt wurde, keines davon an, wird der Fehler
dadurch angezeigt, dass auf die oberen Schichten in Block 76 umgeschaltet
wird, und weitere Versuche werden aufgegeben. Nach Empfangen eines
Byte in Block 76 ist die Synchronisation erfolgreich abgeschlossen und
die Verbindung der oberen Schichten des Protokolls wird bestätigt, Block 78.
Dann wird das sync-Senden
gestartet, Block 79, und das Aufwachen ist beendet, Block 710.
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Das
Telefon ist außerdem
in die Lage versetzt worden, einen Datenbus zu aktivieren, wenn Daten
ankommen, die an ein daran angeschlossenes Datenendgerät adressiert
sind. Nun verbindet das Telefon das Taktgebersignal mit dem Bus.
Der Schnittstellenadapter ist in der Lage, Daten jederzeit zu empfangen,
sodass der Prozess fortgesetzt wird, wie in 7 gezeigt.
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Um
Strom zu sparen, ist es wünschenswert, die
Taktgebersignale im Wartemodus vom Bus auszuschalten. Dies ist in 8 gezeigt.
Die Prozedur beginnt ab Block 81, Wartemodusanforderung
starten. Der Schnittstellenadapter kann eine Anforderung zum Übergang
in den Wartemodus senden, indem er eine spezielle, eigene Steuernachricht
zum Telefon überträgt (Block 82),
die das Telefon annehmen kann (Blöcke 83, 84, 85, 87, 89)
oder verweigern kann anzunehmen (Blöcke 83, 86, 88, 89).
Nimmt das Telefon die Anforderung an, überträgt es keine Taktimpulse mehr
zum Bus. Der Adapter wartet eine vorgegebene Zeit lang auf die Entscheidung
des Telefons (Block 86), in deren Verlauf er die Datenübertragungsleitung
in den Zustand „high" umschaltet, um keine
Aktivierungsanforderung des Busses auszugeben, was dem Zustand „low" des Busses entspräche.
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Der
Bus kann gänzlich
vom Telefon getrennt werden, wenn das Kabel abgetrennt oder beschädigt ist.
Anders ausgedrückt,
steht aus Sicht des Protokolls eine Fehlersituation in Frage. Die
Trennung des Busses ist vollzogen, wenn weder Taktimpulse noch Synchronisationsbytes
vorhanden sind oder wenn in einer gegebenen Zeit keine Nachrichten
zu beobachten waren oder wenn keine Bestätigung empfangener Signalisierungs-
oder Steuernachrichten nach Rücksendungen
im Verlauf des vorgegebenen Zeitraums vorliegt. Der Adapter verbindet
dessen Datenübertragungsleitung
in den Zustand „low". Dies führt zu einer
Aufwach-Trennung des Busses im Prozessor des Telefons, wenn das
Kabel wieder angeschlossen wird. Das Telefon trennt den Aufbau des Busses
und ein potenzieller Anruf wird entfernt. Wenn das Kabel eingeschaltet
wird, kann der Verkehr starten, wie in Verbindung mit 7 beschrieben.
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Der
Umfang der vorliegenden Beschreibung schließt jedwede neuartigen Merkmale
oder Kombinationen von Merkmalen, die darin entweder explizit oder
implizit beschrieben sind, oder jedwede Verallgemeinerungen derselben
ungeachtet dessen mit ein, ob es die beanspruchte Erfindung betrifft
oder nicht oder eines oder alle der Probleme mildert oder nicht,
die durch die vorliegende Erfindung angesprochen werden. Der Anmelder
gibt hiermit zur Kenntnis, dass während der Weiterverfolgung
dieser Patentanmeldung oder jedweder daraus abgeleiteter weiterer Patentanmeldung
neue Ansprüche
für derartige Merkmale
abgefasst werden können.
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In
Anbetracht der voranstehenden Beschreibung ist es für einen
Fachmann offensichtlich, dass innerhalb des Umfangs der Erfindung
mannigfaltige Modifikationen vorgenommen werden können. Insbesondere
können,
wie durch die Erfindung gelehrt, der Bus und der Adapter auf eine
große
Zahl unterschiedlicher Weisen implementiert werden, während sie
innerhalb des schützenden
Umfangs der beiliegenden Ansprüche
bleiben. Mit dem Bus und dem Adapter kann ein PC oder ein Faxgerät einfach
mit einem digitalen Mobiltelefon verbunden werden, das keine Merkmale
aufweist, die die Datendienste des Netzes unterstützen.