Beschreibung DRAHTLOSES KOMMUNIKATIONSSYSTEM ZUR ÜBERMITTLUNG VON SPRACHDATEN IN ASYNCHRO- NEN DATENPAKETEN Bei vielen Kommunikationssystemen werden Endgeräte, die un- terschiedlichen Zwecken dienen können, wie z. B. einem tuber- tragen von Sprach-, Video-, Fax-, Datei-, Programm-und/oder Meßdaten, in zunehmendem Maße drahtlos angekoppelt. Derartige mobile Endgeräte sind häufig über eine mehrkanalige Luft- schnittstelle an eine Basisstation gekoppelt, die ihrerseits an ein Kommunikationsnetz angeschlossen ist. Unter mobilen Endgeräten sollen im folgenden auch sogenannte schnurlose Endgeräte verstanden werden. Über die Basisstation werden Verbindungen zwischen den daran angekoppelten mobilen Endge- räten und weiteren, an das Kommunikationsnetz angeschlossenen Endeinrichtungen erstellt. Die Basisstation fungiert dabei unter anderem als Umsetzer zwischen im Kommunikationsnetz verwendeten Ubertragungsprotokollen und Übertragungsprotokol- len der Luftschnittstelle.

Die beschriebene Art einer drahtlosen Netzanbindung ist ins- besondere bei mobilen Endgeräten zur Sprachkommunikation sehr gebräuchlich. In diesem Zusammenhang betrifft die Erfindung ein auch zur Sprachkommunikation vorgesehenes Kommunikations- system mit einer an ein Kommunikationsnetz anschließbaren Ba- sisstation und daran drahtlos angekoppelten, mobilen Endgerä- ten.

Bisher sind zur Sprachkommunikation vorgesehene Basisstatio- nen bekannt, die an einem ISDN-Kommunikationsnetz, wie z. B. dem öffentlichen Fernsprechnetz, zu betreiben sind. Über sol- che Basisstationen können Verbindungen zwischen den mobilen Endgeräten und weiteren, an das ISDN-Kommunikationsnetz ange- schlossenen Endeinrichtungen erstellt werden. Die Basissta- tionen verfügen dazu über Einrichtungen zum Umsetzen zwischen einem im ISDN-Kommunikationsnetz verwendeten ISDN-Übertra-

gungsprotokoll und einem Ubertragungsprotokoll der Luft- schnittstelle.

Häufig können parallel zur Sprachübertragung auch Daten ande- rer Kategorien, wie z. B. Videodaten oder im Rahmen einer drahtlosen Anbindung eines tragbaren Rechners an ein Daten- netz auszutauschende Dateidaten, zwischen ISDN-Kommunika- tionsnetz und mobilen Endgeräten über die Basisstation ausge- tauscht werden. Anders als digitalisierte Sprachsignale, die mit weitgehend konstanter Datenrate zu übertragen sind, tre- ten zu übermittelnde Dateidaten jedoch häufig stoßweise, d. h. mit stark variierender Datenrate, auf. Da ein ISDN-Kommunika- tionsnetz für eine synchrone Datenübertragung ausgelegt ist und deshalb keine dynamische Bandbreitenvariation erlaubt, kann bei einer Übertragung stoßweise anfallender Dateidaten eine Uberlastungssituation auftreten, wenn die Datenrate der Dateidaten temporär eine vorgegebene Ubertragungsbandbreite übersteigt. Zur Vermeidung einer solchen Situation müssen die Dateidaten entweder zwischengespeichert (gepuffert) werden- was ihre Übertragung verzögert-oder es muß eine sich nach der zu erwartenden Spitzendatenrate bemessende, oft unver- hältnismäßig hohe Übertragungsbandbreite vorgesehen werden.

In vielen Fällen sind Daten zwischen einem mobilen Endgerät und einem externen Datennetz, wie z. B. dem Internet oder ei- nem anderen zur Kommunikation von Datenverarbeitungsanlagen vorgesehenen Netzwerk, auszutauschen. Bei einer an einem ISDN-Kommunikationsnetz zu betreibenden Basisstation erfor- dert ein solcher Datenaustausch jedoch eine zusätzliche Ein- richtung, z. B. ein Modem oder einen sogenannten Gateway- Rechner, mit dem die Daten zwischen dem externen Datennetz und dem ISDN-Kommunikationsnetz umgesetzt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein auch für Sprachkommunikation vorgesehenes Kommunikationssystem anzuge- ben, das mit wenigstens einer Basisstation und drahtlos ange- koppelten mobilen Endgeräten ausgestattet ist, und das mit

geringem Aufwand einen Datenaustausch über externe Datennetze erlaubt.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Kommuni- kationssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Kommunikati- onssystems besteht darin, daß es über die Basisstation direkt an ein paketvermittelndes Kommunikationsnetz, wie z. B. das Internet oder ein Datennetz, angekoppelt werden kann. Zusätz- liche Einrichtungen zum Umsetzen von mit dem Kommunikations- netz auszutauschenden Daten, wie z. B. ein Modem oder ein Ga- teway-Rechner, sind dabei nicht erforderlich. Da ein Trans- port von Sprachdaten oder anderen Nutzdaten im erfindungsge- mäßen Kommunikationssystem wie in einem paketvermittelnden Kommunikationsnetz auf einer asynchronen Übertragung von Da- tenpaketen beruht, können bei Verwendung eines gemeinsamen Übertragungsprotokolls, wie z. B. des Internet-Protokolls, die Datenpakete direkt zwischen dem erfindungsgemäßen Kommunika- tionssystem und einem paketvermittelnden Kommunikationsnetz ausgetauscht werden. Das erfindungsgemäße Kommunikationssy- stem kann damit mit wenig Aufwand in ein paketvermittelndes Kommunikationsnetz integriert werden, was insbesondere im Hinblick auf die gegenwärtige Entwicklung immer leistungsfä- higerer paketvermittelnder Kommunikationsnetze eine vorteil- hafte Eigenschaft ist.

Weiterhin können mit dem erfindungsgemäßen Kommunikationssy- stem neben Sprachdaten auch Daten anderer Kategorien, wie z. B. Video-, Fax-, Datei-, Programm-oder Meßdaten, ebenfalls innerhalb asynchron zu übertragender Datenpakete übermittelt werden. Die Datenpakete werden von der Routereinrichtung an- hand einer in den jeweiligen Datenpaketen enthaltenen Adres- sierungsinformation weitergeleitet. Da die Weiterleitung von Datenpaketen unabhängig von der Kategorie der in den Datenpa- keten enthaltenen Daten erfolgen kann, ist in der Basisstati- on keine Unterscheidung oder Sonderbehandlung von Daten un-

terschiedlicher Kategorien erforderlich. Eine Differenzierung nach der Kategorie der zu übertragenden Daten ist erst in ei- nem jeweiligen Ziel-Endgerät notwendig. Damit können die Vor- teile, die mit einer integrierten Sprach-und Datenübermitt- lung in drahtgebundenen paketvermittelnden Kommunikationsnet- zen verbunden sind, auf drahtlose Kommunikationssysteme uber- tragen werden.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kommunikationssy- stems besteht darin, daß sich eine Ubertragungsrate mit der Sprachdaten oder Daten anderer Kategorie übermittelt werden, auf einfache Weise dem aktuellen Datenaufkommen anpassen läßt, indem die Rate, mit der die zu übermittelnden Datenpa- kete erzeugt und/oder übertragen werden, entsprechend vari- iert wird.

Eine in den mobilen Endgeräten enthaltene Sprachkompri- miereinrichtung dient zur Komprimierung der über die Luft- schnittstelle zu sendenden Sprachdaten, wodurch weniger Über- tragungsbandbreite bei der Luftschnittstelle belegt wird.

Entsprechend dient eine in den mobilen Endgeräten enthaltene Sprachdekomprimiereinrichtung zur Dekomprimierung von über die Luftschnittstelle empfangenen Sprachdaten, die vor der Übertragung über der Luftschnittstelle zu deren Entlastung komprimiert wurden.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfin- dung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Kommunikationssystem läßt sich mit Luft- schnittstellen gemäß unterschiedlichen Standards realisieren, wobei auch mehrere Standards kombinierbar sind. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich insbesondere mit Luftschnitt- stellen gemäß den ETSI-Standard-Definitionen DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications), DCS (Digital Cellular System) oder GSM (Global System for Mobile Communication) oder einer Luftschnittstelle gemäß der zur Standardisierung

vorgeschlagenen UMTS-Definition (Universal Mobile Telecommu- nication System) ; ferner mit Luftschnittstellen gemäß der ARI-Standard-Definition PHS (Personal Handyphone System).

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in der Basisstation eine Detektoreinrichtung enthalten, mit der anhand von in einzelnen Datenpaketen enthaltenen Prioritäts- informationen überprüft werden kann, ob die Anwendungen, de- nen die Datenpakete zugeordnet sind, Quasiechtzeitanwendungen mit vorgegebener maximal zulässiger Paketübertragungsdauer sind. Ferner ist gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung in der Basisstation eine Priorisiereinrichtung enthalten, die eine bevorzugte Übertragung von einer Quasiechtzeitanwendung zugeordneten Datenpaketen veranlaßt. Bei einer bevorzugten Übertragung von Datenpaketen können auch mehrere unterschied- liche Prioritatsklassen berücksichtigt werden, denen die Da- tenpakete anhand der darin enthaltenen Prioritätsinformatio- nen zugeordnet werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann auch die Basisstation eine Sprachkomprimiereinrichtung und/oder eine Sprachdekomprimiereinrichtung enthalten. Die Sprachkomprimiereinrichtung dient dabei dazu, unkomprimierte von den weiteren Endgeräten zu den mobilen Endgeräten zu übertragende Sprachdaten vor der Übertragung über die Luft- schnittstelle zu komprimieren. Entsprechend ist die Sprachde- komprimiereinrichtung dazu vorgesehen, komprimierte, von den mobilen Endgeräten zu den weiteren Endgeräten zu übertragende Sprachdaten vor Übertragung ins Kommunikationssystem zu de- komprimieren. Eine derart ausgestattete Basisstationen hat den Vorteil, daß mit den ans Kommunikationsnetz gekoppelten weiteren Endgeräten auch umkomprimierte Sprachdaten ausge- tauscht werden können, wodurch die Notwendigkeit einer Ab- stimmung der im erfindungsgemäßen Kommunikationssystem und in den weiteren Endgeräten verwendeten Sprachkomprimierverfahren entfällt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigen Fig 1 ein Kommunikationssystem mit einer Basisstation und mo- bilen Endgeräten, die über die Basisstation mit weiteren End- geräten gekoppelt sind, in schematischer Darstellung, Fig 2 die Basisstation in schematischer Darstellung, Fig 3 ein mobiles Endgerät in schematischer Darstellung.

In Fig 1 ist ein Kommunikationssystem mit einer Basisstation BS und drahtlos daran gekoppelten mobilen Endgeräten El und E2 schematisch dargestellt. Eine drahtlose Ankopplung ist da- bei jeweils durch einen stilisierten Blitz angedeutet. Die Basisstation BS ist ferner an ein Kommunikationsnetz KN, z. B. an das Internet oder an ein anderes zur Kommunikation von Da- tenverarbeitungsanlagen vorgesehenes Datennetz angeschlossen, an das weitere Endgeräte E3 und E4 angekoppelt sind und das in diesem Ausführungsbeispiel ein Internet-Protokoll (IP) un- terstützt. Den mobilen Endgeräten El, E2 ist weiterhin je- weils eine-hinsichtlich des Kommunikationsnetzes KN-ein- deutige Netzadresse, d. h. hier eine IP-Adresse IP1 bzw. IP2 zugeordnet. Außerdem sind die mobilen Endgeräte El, E2 in der Basisstation BS als über diese Basisstation BS erreichbar re- gistriert.

Zwischen dem mobilen Endgerät El und dem weiteren Endgerät E3 sowie zwischen dem mobilen Endgerät E2 und dem weiteren End- gerat E4 besteht in diesem Ausführungsbeispiel jeweils eine Sprechverbindung. Im Rahmen dieser Sprechverbindungen werden von den weiteren Endgeräten E3, E4 zu den mobilen Endgeräten El, E2 zu übertragende Sprachsignale digitalisiert und zur Reduktion des zu übertragenden Datenvolumens komprimiert. Die komprimierten Sprachdaten werden anschließend als Nutzdaten

ND1 bzw. ND2 in asynchron zu übertragende Datenpakete einge- fügt. Diese werden mit einer ihr jeweiliges Übertragungsziel identifizierenden Adressierungsinformation, d. h. mit den IP- Adressen IP1 bzw. IP2 der mobilen Endgeräte E1 bzw. E2 verse- hen und in das Kommunikationsnetz KN übertragen. Im Kommuni- kationsnetz KN werden die Datenpakete gemäß Internet-Proto- koll anhand der ihnen beigefügten IP-Adressen IP1, IP2 bis zur Basisstation BS weitergeleitet, von wo aus die Datenpake- te über die Luftschnittstelle zu den mobilen Endgeräten El bzw. E2 übermittelt werden.

In Fig 2 ist die Basisstation BS schematisch dargestellt, die als Funktionskomponenten eine Sende/Empfangseinrichtung SEB, eine Routereinrichtung ROU und eine Netzschnittstelle NS zum Anschluß der Basisstation BS an das Kommunikationsnetz KN enthält. Die Routereinrichtung ROU ist dabei einerseits mit der Netzschnittstelle NS verbunden, über die Daten mit dem Kommunikationsnetz KN ausgetauscht werden können, und ande- rerseits über logische oder physikalische Ports P1, P2,..., PN mit der Sende/Empfangseinrichtung SEB gekoppelt. Durch die Sende/Empfangseinrichtung SEB wird eine Luftschnittstelle, z. B. gemäß DECT-Standard, zu den mobilen Endgeraten E1, E2 realisiert und eine Anzahl von drahtlosen Ubertragungskanälen für einen Austausch digitaler Daten zwischen Basisstation BS und mobilen Endgeräten El, E2 bereitgestellt. Die drahtlosen Ubertragungskanäle sind dabei jeweils einem der Ports P1, P2,..., PN zugeordnet.

Im Rahmen der Sprechverbindungen zu den mobilen Endeinrich- tungen El, E2 werden die der Basisstation BS über die Netz- schnittstelle NS übermittelten Datenpakete mit den Nutzdaten ND1 bzw. ND2 und den IP-Adressen IP1 bzw. IP2 von der Netz- schnittstelle NS der Routereinrichtung ROU zugeleitet. In der Routereinrichtung ROU wird die IP-Adresse jedes eintreffenden Datenpakets gelesen und das durch die IP-Adresse spezifizier- te Ubertragungsziel des Datenpakets bestimmt. Anschließend wird überprüft, ob dieses Übertragungsziel ein über die Ba-

sisstation BS erreichbares mobiles Endgerät ist. Falls dies zutrifft, wird weiter ein für eine Verbindung zu diesem mobi- len Endgerät verfügbarer Übertragungskanal der Luftschnitt- stelle ermittelt, woraufhin das Datenpaket über einen dem er- mittelten Übertragungskanal zugeordneten Port P1, P2,... oder PN zu der Sende/Empfangseinrichtung SEB übertragen wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist das mobile Endgerät El über einen dem Port Pl zugeordneten Übertragungskanal und das mo- bile Endgerät E2 über einen dem Port P2 zugeordneten Ubertra- gungskanal mit der Basisstation gekoppelt. Entsprechend wird das durch die IP-Adresse IP1 gekennzeichnete Datenpaket über den Port Pl und das durch die IP-Adresse IP2 gekennzeichnete Datenpaket über den Port P2 zur Sende/Empfangseinrichtung SEB übertragen. Von der Sende/Empfangseinrichtung SEB werden die über die Ports Pl bzw. P2 empfangenen Datenpakete dann über die den Ports Pl bzw. P2 zugeordneten Ubertragungskanale der Luftschnittstelle zu den mobilen Endgeräten El bzw. E2 über- mittelt.

Fig 3 zeigt das mobile Endgerät El in schematischer Darstel- lung. Als Funktionskomponenten sind eine Sende/Empfangsein- richtung SEE, ein Umsetzmodul UM, eine Komprimier/Dekompri- miereinrichtung KD und ein Ein/Ausgabemodul SIO für Sprachda- ten enthalten. Die einzelnen Funktionskomponenten sind in der Reihenfolge ihrer Aufzählung hintereinandergeschaltet.

Das im Rahmen der Sprechverbindung zum mobilen Endgerät El gesendete Datenpaket mit Nutzdaten ND1 und IP-Adresse IP1 wird von der Sende/Empfangseinrichtung SEE empfangen und zum Umsetzmodul UM weitergeleitet. Im Umsetzmodul UM werden die Nutzdaten ND1 aus dem Datenpaket extrahiert und mit den ex- trahierten Nutzdatenanteilen anderer im Rahmen der Sprechver- bindung an das Endgerät El übertragener Datenpakete zu einem kontinuierlichen Nutzdatenstrom zusammengesetzt. Das Umsetz- modul UM wird häufig auch als Segmentation & Reassembly Modu- le bezeichnet. Die extrahierten Nutzdaten ND1 werden darauf- hin als Teil des Nutzdatenstroms der Komprimier/Dekomprimier-

einrichtung KD zugeführt, wo die Nutzdaten ND1 bzw. der Nutz- datenstrom dekomprimiert werden. Durch die Dekomprimierung werden aus den Nutzdaten ND1 wieder die ursprünglichen digi- talisierten Sprachsignale DND1 rekonstruiert, die schließlich als Teil eines dekomprimierten Nutzdatenstroms der Ein/Ausga- beeinrichtung SIO zugeführt und dort als Sprache ausgegeben werden.

Um im Rahmen der Sprechverbindung auch Sprachsignale in umge- kehrter Richtung, d. h. vom mobilen Endgerät El zum weiteren Endgerät E3 zu übermitteln, ist der oben beschriebene Ablauf sinngemäß umzukehren. Die Sprachsignale werden in diesem Fall in der Ein/Ausgabeeinrichtung SIO eingegeben und von dort in digitaler Form der Komprimier/Dekomprimiereinrichtung KD zur Komprimierung zugeführt. Die komprimierten Sprachdaten werden anschließend im Umsetzmodul UM in Datenpakete eingefügt, die mit der IP-Adresse des weiteren Endgerätes E3 versehen werden und durch die Sende/Empfangseinrichtung SEE drahtlos zur Ba- sisstation BS übertragen werden. In der Basisstation BS wer- den die empfangenen Datenpakete dann von der Sende/Empfangs- einrichtung SEB über einen der Ports P1, P2,..., PN zur Rou- tereinrichtung ROU übermittelt, wo anhand der IP-Adressen der Datenpakete entschieden wird, wohin ein jeweiliges Datenpaket weiterzuleiten ist. Im vorliegenden Fall erkennt die Router- einrichtung ROU, daß das durch die IP-Adresse spezifizierte Ziel-Endgerät E3 nicht zu den an die Basisstation BS gekop- pelten mobilen Endgeräten El, E2 gehört und leitet deshalb die mit dieser IP-Adresse versehenen Datenpakete über die Netzschnittstelle NS in das Kommunikationsnetz KN weiter. Im Kommunikationsnetz KN werden die Datenpakete dann gemäß In- ternet-Protokoll anhand der IP-Adressen zum Endgerät E3 wei- tergeleitet, wo die Sprachdaten wieder aus den Datenpaketen extrahiert und nach ihrer Dekomprimierung als Sprache ausge- geben werden.