DE69707419T2 - Sprech- und datenendgerät für funktelefonienetz - Google Patents

Description

• Telefonnetze werden vermehrt zur Übertragung von Daten genutzt, weil sie große Zugriffsmöglichkeiten bieten. Um ein Datenübertragungsgerät wie einen Personal-Computer (PC) an ein Telefonnetz anzuschließen, schließt man ihn über einen Adapter zur Herstellung einer Telefonverbindung an. Dieser Adapter umfasst ein Modem, das eine Umsetzung der vom PC ausgesandten Signale ermöglicht, damit diese den Modulationspegel und die Modulationsart aufweisen, die zu ihrer Übertragung über das Netz notwendig sind, und dieses Modem stellt auch die Rückumsetzung der empfangenen Signale sicher. Da die Telefonverbindung im allgemeinen nur ein einzelnes Gespräch erlaubt, lässt eine Zweiwegeweiche es zu, ein entsprechendes Telefongerät oder das Modem auszuwählen.
• Um eine Verbindung herzustellen, steuert der anrufende PC über den Adapter die Umschaltung der Weiche auf seinen Kanal an und sendet Wählmodusbefehle, wobei diese Befehle über die Tastatur des PCs erfolgen oder aber von einer PC-Software erzeugt werden. Wenn dann die Telefonverbindung steht, findet der Datenaustausch über den Adapter statt, der auch gegebenenfalls eine logische Anpassung sicherstellt, d.h. eine Protokollumwandlung zwischen den Signalen sowohl am Eingang/Ausgang des PCs als auch der über das Netz übertragenen Signale vornimmt.
• Bei der Aufgabe, die sich die Anmelderin gestellt hat, und die keinesfalls die Reichweite der vorliegenden Anmeldung einschränken soll, handelte es sich um das GSM-Telefonnetz, und es war ein telefonisches GSM-Datenendgerät, das die Weichenstellung zu einem Adapter mit GSM-Modem zum Anschluss eines PCs mit Kommunikationsfunktion sicherstellte.
• Ein solcher Adapter ist jedoch sehr teuer.
• Die EP-A-697 860 offenbart relationale Mensch-Maschine Endschaltungseinrichtungen (Anzeige-Display) mit einer elektrischen Anpassung an ihrer Schnittstelle. Es handelt sich um das OSI-Layer der Stufe 1 mit physikalischer Signalanpassung und nicht um eine logische Anpassung der oben erwähnten digitalen Daten.
• So betrifft die Erfindung ein Datenendgerät für drahtlose Telefonie zum Verbinden eines Handapparats mit einem Funktelefonnetz, Mitteln zur Anpassung von Daten, die vorgesehen sind, um an einen Datenübertragungsapparat und eine Zentraleinheit zur Verwaltung von sprachlichem Telefonverkehr und dem Verkehr dieser Daten angeschlossen zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentraleinheit vorgesehen ist, um im Teilnehmerbetrieb diesen sprachlichen Telefonverkehr zu verwalten und die Anpassung der digitalen Daten vorzunehmen.
• Die Zuweisung der datenbezogenen Funktionen scheint auf den ersten Blick wirtschaftlich unvernünftig zu sein. Sie besteht nämlich darin, dem Datenendgerät, dessen Basisfunktion die Telefonie ist, Datenübertragungs- und Datenanpassungsfunktionen hinzuzufügen, ohne zu wissen, ob die dadurch entstehenden Mehrkosten ihren Ausgleich in einer effizienten Verwendung finden werden. Mit anderen Worten bestand der vernünftig erscheinende und bislang verfolgte Lösungsansatz darin, eine Adapterkarte in das Datenübertragungsgerät einzusetzen. Einer der Verdienste der Anmelderin lag also darin, ein Funkterminal ersonnen zu haben, das letztendlich auf wirtschaftliche Weise einen direkten Netzanschlussdienst bietet. Da nämlich die Anpassungsfunktion in der Zentraleinheit integriert ist, wird kein spezielles Gehäuse benötigt, da sie sich im Teilnehmerbetrieb ganz oder teilweise der Zentraleinheit bedient. Kurz ausgedrückt hat die zunächst unvernünftig erscheinende Lösung nach eingehendem Studium der Anmelderin gezeigt, dass dieser Forschungsweg zur wirtschaftlichsten Lösung führt.
• Vorteilhafterweise ist die Zentraleinheit vorgesehen, um die Daten zu verwalten, und die Übertragungseinrichtungen sind im Datenendgerät integriert.
• Diese kann somit über alle Funktionen verfügen, die dazu erforderlich sind, die betreffenden Anwendungen zu bearbeiten, d.h. einerseits eine Datenübertragungsverbindung mit einem entfernt angeordneten Server oder Datenterminal, und andererseits dann mit diesem die anwendungsrelevanten Daten auszutauschen und auszuwerten. Kurz ausgedrückt integriert das Datenendgerät die Funktionen eines Datenterminals.
• Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsvarianten des Stimm-Daten- Terminals der Erfindung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung verständlicher, in der die Fig. 1 und 2 jeweils schematisch die beiden Ausführungsvarianten darstellen.
• Es ist klar, dass die beiden Schemata ein didaktisches Ziel verfolgen, d.h. dass bestimmte beschriebene Funktionen als Einzelschaltung im Teilnehmerbetrieb bzw. Time-Sharing ausgeführt sind. Anders ausgedrückt, stellen die Blöcke also Funktionen dar und keine Schaltungen, die für diese Funktionen reserviert sind, wie später noch genauer erklärt wird.
• In Fig. 1 ist ein Datenendgerät 1 dargestellt, das an ein Datenübertragungsgerät 40, hier einen Personalrechner (PC), angeschlossen ist. Das Datenendgerät 1 ist ein Telefonapparat, hier für ein Funktelefonnetz, der über einen Funkkanal 32 mit dem GSM-Netz 33 verbunden ist. Das Datenendgerät 1 umfasst eine Funkschaltung 30 mit GSM- Schnittstelle, eine Einheit 20 für die sprachliche Telefonie und eine Einheit 10 für die Datenanpassung. Die Schnittstellenschaltung 30 lässt es zu, dass der Kanal 32 hier jeweils nur immer mit einer der Einheiten 10 und 20 verbunden werden kann. Die Anpassungseinheit 10 ist auch mit dem PC 40 verbunden.
• Die Schnittstellenschaltung 30 umfasst einen herkömmlichen Funksender und einen herkömmlichen Funkempfänger, die jeweils für eine eigene Trägerfrequenz ausgelegt sind und deren Trägerfrequenzsignal moduliert wird, um in einem Funkkanal ein Stimmsignal oder die Signale eines Modems zu übertragen. Der Kanal 32 kann dazu durch die Funkschnittstellenschaltung 30 mit der Einheit 10 oder der Einheit 20 verbunden werden oder diese über eine Weichenstellung ansteuern.
• Die Einheit 10 für die Datenanpassung umfasst eine V24- Schnittstellenschaltung 11, die einerseits mit dem PC 40 und andererseits mit einer Einheit 12 zur Bearbeitung der Signalübertragung und einer Einheit 16 zur Datenverarbeitung verbunden ist, die durch eine durchbrochene Linie durch einen Rahmen begrenzt dargestellt sind. Eine Zentraleinheit 9 ist mit den Einheiten 12 und 16 verbunden.
• Die Einheit 12 umfasst eine Funktion 13 zu herkömmlichen telefonischen Signalübertragungsverarbeitungen (Schaltungsmodus) und eine Funktion 14 zur Verarbeitung der Signalübertragungen für die Datenserver, die an ein Paketdatenübertragungsnetz angeschlossen sind, wobei beide Funktionen mit der Schnittstellenschaltung 11 verbunden sind. Genauer ausgedrückt handelt es sich bei diesem Beispiel um Server für Datenendgeräte der geschützten Marke MINITEL. Diese Server sind an ein spezielles digitales Netz X25 für Paketübertragung angeschlossen, auf das auch über die RTC- und GSM-Telefonwahlnetze zugegriffen werden kann. Eine GSM-Signalübertragungsfunktion 15 verbindet die Funktionen 13, 14 mit einem Modem 31 der Einheit 20, die an die Funkschaltung 30 angeschlossen ist.
• Die Datenverarbeitungseinheit 16 hat eine ähnliche Struktur wie die Einheit 12 mit einer Funktion 17 zur telefonischen Signalübertragungsdatenverarbeitung und einer Funktion 18 zur MINITEL-Signalübertragungsdatenverarbeitung, die mit dem Modem 31 über eine Weichenstellungsfunktion 19 verbunden ist, wobei beide Funktionen an die Schnittstellenschaltung 11 angeschlossen sind.
• Die Telefoneinheit 20 umfasst auf herkömmliche Weise eine Mikroprozessor-Zentraleinheit 21 und eine Schnittstellenschaltung 22 für das Telefongerät, die mit der Funkschaltung 30 verbunden sind. Ein Telefongerät 23, das ein Mikrophon 24 und einen Hörer 25 umfasst, ist mit der Schnittstellenschaltung 22 verbunden.
• Der PC 40 umfasst eine V24-Schnittstellenschaltung 41, um jeweils über die Schaltung 11 eine Verarbeitungsschaltung 43 für die Datenfernverarbeitung mit den Funktionen 13, 17 und 18 zu verbinden. Der PC 40 umfasst auf herkömmliche Weise Eingangs-/Ausgangseinrichtungen für Mensch-Maschine- Verbindungen und hier insbesondere eine Tastatur 42 und ein Display 45.
• Im folgenden wird nun die Wirkungsweise des Datenendgeräts 1 und des PCs 40 beschrieben.
• Die Herstellung einer sprachlichen Kommunikation, die mittels der Einheit 20 begonnen wird, findet durch das durch die Zentraleinheit 21 gesteuerte Aussenden von Signalen über das GSM-Netz 33 statt, die der vom Benutzer mittels der Tastatur des Datenendgeräts 1 gewählten Nummer entsprechen. Die herkömmlichen Einrichtungen, die dazu notwendig sind, wurden nicht dargestellt. Die Schnittstellenschaltung 22 polarisiert das Mikrophon 24 und stellt eine Modulationsadapterfunktion sicher, um in beiden Richtungen eine Anpassung zwischen den analogen Stimmsignalen und der für die Funkübertragung vorgesehenen Modulation, hier die Modulation des GMSK-Typs, durchzuführen.
• Für eine direkte oder über das Netz erfolgende Datenübertragung zwischen dem PC 40 und einem anderen an das GSM-Netz 33 angeschlossenen Datenübertragungsapparat, stellt die Einheit 10 die Anpassung der zwischen den beiden Geräten ausgetauschten Daten sicher, damit sie über das GSM-Netz 33 übertragen werden können.
• In einem ersten Fall eines direkten oder über das analoge RTC-Netz erfolgenden Datenverbindungsaufbaus im telefonischen Modus oder als "Schaltung" zu einem mit dem GSM-Netz 33 verbundenen Gerät, aktiviert ein Benutzer die Schaltung 43 von der Tastatur 42 aus. Die Schaltung 43 umfasst einen Softwarespeicher, der adressiert ist, um durch die Schaltung 41 die Telefonnummer des angerufenen Apparats auszusenden. Die von der Schaltung 41 ausgesandte Nummer wird von der Funktion 13 über die Schaltung 11 empfangen. Diese Weichenstellung zur Funktion 13 hin wird nämlich durch die Zentraleinheit 9 bewerkstelligt, die die empfangenen Signale analysiert und je nach ihrer Art zur Funktion 13 oder zur Funktion 14 leitet: telefonisch, Schaltungsmodus oder MINITEL-Modus. Diese Nummer wird an die Funktion 15 übertragen, die die Herstellung der GSM-Kommunikation verwaltet und insbesondere die Funktionen des Layers der 3. Stufe bei den sieben Stufen der internationalen OSI- Klassifikation sicherstellt. So tauscht die Funktion 15 durch das Modem 31 mit dem GSM-Netz 33 eine Sequenz Signalübertragungsnachrichten aus und passt diese Sequenz in Abhängigkeit von den von diesem auf jede Nachricht hin empfangenen Signalübertragungsnachrichten an, um die Herstellung oder den Abbruch einer Kommunikation zu verwalten. Die Funktion 15 steuert auch das Anschlussmodem 31 zur Schaltung 30, in dem Sinn, dass sie es nach bestimmten Parametern, wie beispielsweise seine Geschwindigkeit und Modulationsfrequenzen, konfigurieren kann.
• Wenn die Verbindung mit dem angerufenen Gerät über das Netz 33 erst einmal steht, lässt die Datenübertragung zwischen diesen die Einheit 16 eingreifen. Die Funktion 17 stellt eine spezielle Datenanpassung zwischen der V24-Schnittstelle und dem GSM-Netz 33, deren Darstellungsformat betreffend, sicher. Es handelt sich um die Funktion RA1' der ETSI 04.21- Empfehlung, die den Aufbau/die Zerlegung von V110-Rahmen aus 36 oder 60 Bits mit 24 oder 48 echten Bits und 12 Hilfsbits aus/zu Blöcken von 64 echten Bits betrifft. Die V24- Schnittstelle sendet mit 2,4, 4,8 oder 9,6 kB/s, während seitens des GSM-Netzes 33 die Bits mit einer Übertragungsrate von 3,6, 6 oder 12 kB/s ausgetauscht werden. Die Funktion 18 realisiert die Funktion RAO der Empfehlung 04.21, d.h. die Anpassung der Übertragungsrate zwischen synchronen und asynchronen Daten zur nächsthöheren Übertragungsrate 2n · 600 Bits (n: positive ganze Zahl) durch Hemmung oder Unterdrückung der "Stop"-Bits. Eine direkte Verbindung zwischen den Funktionen 17 und 18 erlaubt ihr Zusammenwirken, um ein und denselben Datenblock zu verarbeiten. Die Zentraleinheit 9 kann die Einheit 16 insbesondere mit von der Einheit 12 kommenden Befehlen steuern und die Daten zurückliefern.
• Beim Versenden von Daten über das GSM-Netz 33 liest die Funktion 17 die Daten aus der V24-Schnittstelle 11 aus und legt sie in einem Pufferspeicher ab. Die Daten werden dann zyklisch im V110-Format codiert, und beispielsweise werden 6 Bytes durch Hinzufügen von Start- und Stop-Bits zu 9 Bytes. Beispielsweise wird bei der Geschwindigkeit von 2400 Bit/s dieselbe Sequenz in der Form einer Softwareprogrammschleife alle 45 Bytes angewandt. Beim Empfang der Datenblöcke des GSM-Netzes 33 nimmt die Funktion 18 die Zustandsbits heraus, um einen kontinuierlichen Strom an echten Daten zu bilden. Ein Start-Bit und/oder Stop-Bit wird gesucht. Fällt die Suche positiv aus, wird angezeigt, dass eine Dateninformation erfasst wurde. Wenn der Block aufgebraucht ist, wird der Empfang des nächsten Blocks zur Durchführung der selben Verarbeitung abgewartet. Die Zwischenpuffer werden zur Verarbeitung niedriger Übertragungsraten verwendet.
• Im Falle der Rufherstellung zu einem MINITEL-Server ist das Prinzip der Kommunikationsherstellung das selbe wie oben, nur nehmen die Schaltungen und Funktionen 44, 14, 17 und 18 daran teil.
• Bei diesem Beispiel dient die Einheit 10 zur Anpassung für die Datenübertragung über das GSM-Netz 33. Mit anderen Worten sind das Datenendgerät 1, das Netz 33 und ein weiteres ähnliches Datenendgerät, das das andere Datenübertragungsgerät anschließt, gegenüber der Anwendung transparent. Die Übertragung selbst kann nicht transparent sein, d.h. insbesondere keine Fehlererfassung und -korrektur umfassen.
• Dennoch hätte vorgesehen werden können, dass die Anpassungseinheit 10 Funktionen in Bezug auf die OSI-Layers umfasst, die über die Stufe 3 hinausgehen und insbesondere mindestens einen Teil der Anwendung bearbeitet, der sich auf die übertragenen Daten bezieht. Es können dort insbesondere Fax- oder Teletextfunktionen integriert werden, d.h. dass ein Faxkoppler realisiert wird, der ein Signal- oder Austauschprotokoll zwischen Faxgeräten oder mit über diese Funktion verfügenden Geräten verwaltet. Auf diese Weise verfügt man also, ausgehend von einem mit dem PC 40 verbundenen Scanner und Drucker und die Bilddaten mit der Anpassungseinheit 10 austauschen, über ein verteiltes Faxgerät.
• Wie weiter oben angegeben, werden manche der beschriebenen Funktionen durch eine einzelne Schaltung im Time-Sharung- Betrieb bewerkstelligt. Das trifft insbesondere auf die Zentraleinheit 9 und die Zentraleinheit 21 zu, die aus einer gemeinsamen Zentraleinheit gebildet sind und so sowohl den sprachlichen Telefonverkehr als auch die über die Anpassungseinheit 10 laufenden Daten verwalten. Die Schaltung 22 und das Modem 31 können ein- und dieselbe mit der Funkschaltung 30 verbundene Modulations-/Demodulations- Schaltung für analoge, sprachliche oder digitale Signale sein. Insbesondere kann die Erkennung/Erzeugung von Signalen digitaler Modulation des Modems 31 durch die gemeinsame Zentraleinheit oder einen Signalprozessor erfolgen. Auch können die Erkennungsfunktionen für die vom PC 40 kommenden Signalübertragungen, die durch die Einheit 12 und die Funktionen der Einheit 16 bewerkstelligt werden, durch die gemeinsame Zentraleinheit verarbeitet werden. So kann eine gemeinsame Sprach-/Daten-Zentraleinheit unter der Steuerung durch eine dazu ausgelegte Software die telefonischen Funktionen und diejenigen, die für die Einheit 10 beschrieben wurden, im Time-Sharing-Betrieb verarbeiten. Kurz ausgedrückt erfordert die Einheit 10 nur Zeit der Zentraleinheit und keine zusätzliche Schaltung.
• Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der das Datenendgerät, das nun die Bezugszahl 100 trägt, Funktionen bezüglich der OSI-Layers bearbeitet, die über Stufe 3 hinausgehen, um insbesondere die Anwendungsschicht zu erreichen, d.h. die Datenübertragungseinrichtungen (40) sind im Datenendgerät 100 integriert.
• Die Funktionen der Elemente von Fig. 1, die hier ihre Bezugszahl beibehalten, sind unverändert. Die Einrichtungen zur Mensch-Maschine-Verbindung 42 und 45 können durch eine abnehmbare Anschlussschnur mit dem Datenendgerät 100 verbunden oder, wie dargestellt, in dieses integriert sein. Die Schnittstellenschaltung 11 hat keine Daseinsberechtigung mehr.
• Die obige Darstellung durch Funktionsblöcke kommt einer klaren Darlegung entgegen. In der Praxis wird vorzugsweise eine einzelne Zentraleinheit verwendet, die einen Mikroprozessor (9) umfasst, Arbeitsspeicher zum Ablegen der Daten und Speicher mit verschiedenen Programmen zur Bearbeitung der OSI-Layers 2 bis 7. Im selben Fall kann auch in Betracht gezogen werden, dass die Zentraleinheit Datenanpassungseinrichtungen bildet, die die Funktionen der Herstellung und Unterbrechung einer Verbindung im speziellen jeweiligen Netz, hier das GSM-Funknetz, (Layer 2 und 3) bearbeitet, dass Anpassungseinrichtungen eingerichtet sind, um eine oder mehrere Anwendungen (Layer 4 bis 7) zu bearbeiten, wobei die Anwendungsfunktionen im wesentlich unabhängig von der Art des Übertragungsnetzes sind, sei es nun über Funk oder Draht.
• Ein Anwendungsbeispiel, das die Funkübertragung von Kurzmitteilungen, SMS genannt, betrifft, ist nachstehend beschrieben.
• Es geht darum, vom Datenendgerät 100 aus den Nachrichtentext und die Bestimmungsadresse eines Teilnehmers über einen Videotext-Mailserver vom GSM-Netz, wo er aufbereitet wird, zu versenden. Dem Empfänger wird die Ankunft der Nachricht durch den SMS-Dienst auf herkömmliche Weise mitgeteilt.
• Das sequentielle Ordnen der vom Datenendgerät 100 ausgehenden Sendeprotokollvorgänge, die von den oben genannten Programmspeichern verwaltet werden, ist wie folgt. Der Benutzer des Datenendgeräts 100 aktiviert das Sendeprogramm für Kurzmitteilungen. Die Funktionalität des Modems 31 wird dann nach den im Programmspeicher hinterlegten Parametern konfiguriert, die unter anderem die Geschwindigkeit, die Parität und die analoge oder digitale Art der netzseitig übertragenen Signale bestimmt.
• Wenn ein lokaler Server-Manager eine Empfangsseite geliefert hat, synchronisiert sich die Anwendung darauf, um eine Zeichenfolge zu verschicken, die den Namen des Servers enthält. Die Anwendung synchronisiert sich dann auf eine andere Zeichenfolge "Telefonnummer des angerufenen Gesprächspartners", die vom Benutzer gewählt (42) wurde, und zeigt sie auf dem Display (45) an. Die letztere Zeichenfolge kann sehr gut vorab eingespeichert werden.
• Die an der Tastatur 42 erfasste Zeichenfolge wird dann an den Server gesandt, gegebenenfalls mit einer Umsetzung bestimmter Zeichen.
• Nachdem der Benutzer die Kurzmitteilung über die Tastatur 42 eingegeben und sie im Arbeitsspeicher hinterlegt hat, synchronisiert sich die Anwendung dann auf den vom Server kommenden Empfang der Zeichenfolge "zu verschickender Text" und zeigt dann auf dem Display 45 an: "Wählen der gespeicherten Kurznachricht und anschließend bestätigen". Alle Zeichen und Mitteilungen können auch vorabgespeichert werden.
• Nach dem Filtern und Umsetzen wird die vorübergehend lokal gespeicherte Zeichenfolge der erfassten Mitteilung nach der Bestätigung durch den Benutzer zum Server verschickt.
• Die Anwendung synchronisiert sich dann auf die Zeichenfolge "Nachricht verschickt" und zeigt den erfolgreichen Versand am Display an, was die Versandabfolge der Kurzmitteilung beendet.
• Der Programmspeicher kann mehrere Anwendungen enthalten und kann über die Tastatur 42 geändert werden.

Claims (8)

1. Datenendgerät (1) für drahtlose Telefonie mit Anschlussmitteln (30, 31; 22) zum Verbinden eines Handapparats (23) mit einem Funktelefonnetz (33), Mitteln (10) zur Anpassung von Daten, die vorgesehen sind, um an einen Datenübertragungsapparat (40) und eine Zentraleinheit (9, 12, 16, 21, 31) zur Verwaltung von sprachlichem Telefonverkehr und dem Verkehr dieser Daten angeschlossen zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentraleinheit (9, 12, 16, 21, 31) vorgesehen ist, um im Teilnehmerbetrieb diesen sprachlichen Telefonverkehr zu verwalten sowie die Anpassung der digitalen Daten vorzunehmen.

2. Datenendgerät nach Anspruch 1, bei dem die Anpassungsmittel (10) vorgesehen sind, um die Mittel (15) zur Herstellung einer Telefonverbindung zu steuern (13, 14).

3. Datenendgerät nach einem der Ansprüche 1 und 2, bei dem die Anpassungsmittel (10) vorgesehen sind, um eine Paketdatenübertragung zu verwalten (14).

4. Datenendgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Zentraleinheit (9, 12, 16, 21, 31) vorgesehen ist, um die Daten zu verwalten.

5. Datenendgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Datenübertragungsmittel im Datenendgerät (100) integriert sind.

6. Datenendgerät nach Anspruch 5, bei dem die Anpassungsmittel (10) vorgesehen sind, um ein Faxprotokoll zu erzeugen.

7. Datenendgerät nach einem der Ansprüche 5 und 6, bei dem die Anpassungsmittel (10) vorgesehen sind, um ein Teletextprotokoll zu erzeugen.

8. Datenendgerät nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem die Datenübertragungsmittel vorgesehen sind, um Kurzmitteilungen zu übertragen.