专利名称：用于运行通信设备的方法以及为此的通信设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分的用于运行具有数据链路层和具有 PPP框架的点对点协议(Point-to-Point-Protokoll)的通信设备的方法，以及一种按照权 利要求5的前序部分的通信设备。
背景技术：
PPP的和以此为基础工作的通信设备的主要应用是所谓的IP网络领域。这例如可 以是因特网，但也可以是私有的企业内部互联网。在使用特殊的界面和接口(例如RS232、 蓝牙或通过USB的端口(Comport))的条件下，串行传输进入该网络的数据流。对于该串行 化，采用面向分组的PPP协议作为通用的标准。一种基于PPP协议工作的通信设备例如可 以是调制解调器。在现有技术中公知的PPP结构带来的是，只要存在数据链路，这样的设备总是完 全占用硬件方面现有的接口。通信设备在这种情况下处于被称为数据模式的状态。不是传 输的数据流的一部分的附加命令在该条件下不能被发送到通信设备。然而，当例如必须传 输所谓的AT命令时，附加命令的发送通常是必须的，这些AT命令是用于检查和验证链接质 量，用于显示关于场强或网络运营商的网络信息，用于确定电池的充电状态，用于结束链接 等其它监视和控制功能所必须的。此外，在满足作为无线调制解调器的功能的通信设备中，有重大意义的是，除了数 据传输，还能够实现附加的业务或应用。为此，必须使得这些业务可以与运行着的数据传输 并行地访问通信设备的硬件。这点例如在如下应用情况下是这样这些应用要用于，在任何 时候中断(abzusetzen)或接受语音呼叫或者发送或接收短消息(SMS)和由此利用通信设 备的其它功能。在现有技术中已经公知为此的一些解决方案在第一工作方式中，将通信设备从 数据模式置于所谓的命令模式。在此，数据传输被中断并且然后通信设备在命令模式下可 用于激活的应用。该转换通常通过特殊的字符串或控制信号来进行。然而，在该转换过 程中通过通信设备的数据流极大减慢。此外，协议的时间特性负面地影响较高的抽象层 (Abstraktionsschichten)0为了将命令并行于已有的数据链路发送到通信设备，因此使用附加的物理接口， 通过该接口一方面进行数据连接另一方面进行命令的传输。合适地，使用多路复用协议，利 用该多路复用协议在通信设备的一个物理接口上提供多个逻辑信道，通过这些逻辑信道可 以发送多个应用命令到通信设备。原则上还可以在该技术方案中至少暂时地结束通信设备 的数据模式并且由此去除已有的数据链路，由此在命令模式下工作的应用和业务可以访问 通信设备。此外，多路复用协议的执行和集成通常与附加的问题相关。对于这样的协议的构 建，有时必须负担极大的开发工作。此外，多路复用协议对在通信设备中已有的存储器和处 理器提出了高的要求。通常只能独占地(proprietor )实现多路复用协议。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种方法，利用该方法能够避免所述缺陷 并且还可以将具有较小处理器功率和存储器资源的通信设备用于真正的并行运行并且能 够运行，而不会明显地影响数据链路的质量。首先，当在命令模式下工作的应用要访问通信 设备时，也能够保持通信设备的数据模式。本发明通过一种具有权利要求1的特征的用于运行通信设备的方法解决上述技 术问题。关于装置方面，上述技术问题通过一种具有权利要求5的特征的通信设备解决。从 属权利要求给出按照本发明的方法或通信设备的合适的或优选的实施方式。按照本发明的方法的特征在于，插入到PPP框架中的、可借助于标识符分离的设 备控制协议。设备控制协议提供在通信设备的应用层和物理层之间的至少一个逻辑信道。按照本发明，由此PPP协议的PPP框架在数据链路层的层面上扩展一个附加的协 议。被称为设备控制协议的附加协议在PPP层面上，即作为数据模式下点对点数据传输的 部分，提供了一个逻辑信道，其为应用层中的一个应用备用，并且其使得可以访问通信设备 的物理层，即硬件。由此，一方面设备控制协议是在数据模式下运行的PPP通信的一部分，另一方面 设备控制协议为如下的应用提供一个访问窗口 该应用通常在数据模式下是不可以在通信 设备上实施的。其命令类似“背负式(Huckepack) ”在PPP框架中传输。在该方法的一种合 适的实施方式中，借助设备控制协议进行对用于应用层中的至少一个第一应用和至少一个 第二应用物理地访问通信设备的至少两个逻辑信道的实例化anstanzierung)。由此，为每 个应用各提供一个可以被特别地响应的本身的逻辑信道。在该方法的一种优选实施方式中，设备控制协议为一个应用提供至少一个虚拟的 串行接口。在这样的实施方式中，各个访问的应用可以如通常的串行接口那样利用设备控 制协议的逻辑信道。在一种实施方式中，至少一个第一应用是GPRS或UMTS数据业务并且至少一个第 二应用是用于传输语音和短消息的业务。在该两种业务中的一个通过前面提到的虚拟串行 接口进行数据传输。用于借助具有PPP框架的点对点协议实施通信过程的通信设备的特征是按照本 发明的至少一个虚拟串行接口。该接口通过集成于PPP框架中的具有至少一个逻辑信道的 设备控制协议构成，该逻辑信道用于应用层中的应用对在通信设备的一个物理层的单元的 访问O各个虚拟接口的逻辑信道是实例化的。由此，通过每个虚拟的串行接口，对通信设 备的物理层的分别可独立执行的访问是可能的。通过至少一个虚拟的串行接口，在通信设备的一种实施方式中，可以执行拨号、短 消息、电话和/或传真应用。在通信设备的另一种实施方式中，通过至少一个虚拟的串行接 口可以执行语音和/或短消息应用。在第一实施方式中，通信设备是有线连接的和/或无线的调制解调器。在另一种 实施方式中，通信设备是用于在GPRS和/或UMTS/HSDPA数据业务中的应用的个人数字助理。
以下结合实施例详细解释该方法和通信设备。对于相同或相同作用的组件使用相 同的附图标记。图1至6用于解释，其中，图1示出了对于该方法的应用领域来说通常的抽象层模型，图2示出了对于在通信设备的数据模式和命令模式之间的已知的转换方法的层 模型，图3示出了对于利用在应用层和通信设备之间的物理接口的已知方法的层模型，图4示出了对于在使用多路复用协议的条件下的已知方法的层模型，图5示出了按照本发明的第一实施方式的具有一个PPP框架和一个附加地插入 的、用于一个逻辑信道的设备控制协议的层模型，以及图6示出了按照本发明的第二实施方式的具有一个PPP框架和多个附加地插入 的、具有多个逻辑信道的设备控制协议的层模型。
具体实施例方式图1示出了在通信设备上运行的数据传输的基本模型。该模型具有一系列抽象 层。在图中较高位置的层形成各个位于其下的较低的层的虚拟化。该虚拟化使得在各个较 高的层中的处理或应用可以访问较低的层的资源，而不必已知在较低的层中的组件或处理 的细节(Spezifikationen)0最低的层形成通信设备的或直接通过通信设备传输的信号的直接呈现的硬件和 固件组件。该层被称为物理层或Wiysical Layer PL。在其上的一个抽象级设置数据链路层DLL (Data Link Layer)。其包含作为最重要 的组件的通信协议和用于较高的处理或应用访问通信设备的物理层PL中存在的功能的接在该情况下，数据链路层DLL包含点对点协议PPP。该PPP使得不同的较高的网络 协议如特别是TCP/IP、IPX或AppleTalk的传输是可能的。PPP的结构在RFC 1661中被标 准化。PPP作为通用的通信协议在因特网中被采用并且特别是用于执行在用户终端设备之 间对因特网提供者的选择过程。PPP由被称为PPP框架或PPP帧的定义的信号顺序组成。PPP框架的前三个信号 与一个被称为高级数据链路控制(High Level Data Link Control, HDLC)的、由ISO标准 化的网络协议兼容。它由边界Flag、地址ADD和控制CNT组成。该控制被称为HDLC控制。 Flag、ADD和CNT都分别具有1字节的长度。这些字段通常具有固定设置的值。PPP框架的下一个组成部分被称为链路控制协议或Link Control ProtocolLCP0 LCP给出对于传输的有用数据的分组类型的代码。常规的LCP具有1至2字节的长度。LCP 的值对应于一系列协议种类，例如用于因特网协议IP、用于压缩控制协议CCP、IP控制协议 IPCP、密码认证协议PAP或挑战握手认证协议(Challenge Handshake Authentification) CHAP的各个标准化的值。PPP框架的下一个单元具有可变的长度并且是为在分组中被传输的有用数据DAT 保留的。DAT单元的长度分别通过LCP字段的值来确定并且可以在需要时被填充。DAT单元也称为有效载荷O^ayload)。PPP框架的最后单元形成HDLC检验和(HDLC-Priifsumme) FCS。其从单元ADD、CNT、 LCP和DAT的循环的冗余检验中得到。然后在数据流中下一个PPP框架的Flag单元与该单 元FCS相连。在数据链路层DLL上设置的抽象层由网络层或Network Layer NL形成。网络层 包含与不同的网络结构匹配的基本通信协议。为此的一个例子是TCP/IP协议，其形成用于 在世界范围内的数据网的通信的标准，或者还可以是用户数据电文协议UDP。最高的抽象层由应用层AL形成。其一方面包括典型的用户应用，诸如浏览器、更 新管理器或服务器，但是还可以包括认证程序和设置程序。应用层形成用户接口，用户借助 于该用户接口可以利用在通信设备上的数据传输的位于深层的功能并且访问这些功能。图2以抽象层的模型示出了在通信设备的数据模式和命令模式之间的转换方法。 在物理层PL的层面上具有通信设备MODEM。借助转换功能SWITCH，或者以数据模式或者以 命令模式运行通信设备。转换功能SWITCH部分地属于物理层PL，也就是，其通过一定的硬 件或固件组件在通信设备中实现。但是其部分地还可以是数据链路层DLL的一部分并且与 已经描述的PPP协议并列实现在其中。在数据模式下，在通信设备MODEM上只有PPP协议与位于其上的网络层NL和在其 中运行的协议TCP/IP或UDP是激活的。应用层AL中的应用TCP-AP，例如因特网浏览器或 电子邮件客户机，在该模式下可以在很大程度上访问深层的功能或通信设备的硬件功能。为了从数据模式转换到命令模式，通过程序AMD激活转换功能SWITCH。程序AMD 管理用于应用的数据链路，其例如可以是认证程序、配置程序、连接或设置程序。由此在通 信设备上结束数据模式并且激活命令模式。图3示出了在应用层和通信设备之间使用附加物理接口的条件下的该方法。除了 在图2中示出的实施方式，还设置了在应用层AL中的用于发送短消息的应用SMS、电话业务 应用DIAL和监视程序MON与在物理层PL中的通信设备MODEM之间的另一个直接的硬件入 口。借助在应用层中的程序AMD，通过已经提到的转换功能SWITCH结束PPP协议的运行和 在设备MODEM上的数据模式并且为应用SMS、DIAL或MON开放设备的硬件入口。图4示出了一种在层模型中使用多路复用协议的条件下的方法的模型。在该实施 方式中除了在图3和4中示出的组件之外还在物理层PL的层面上实现了多路复用器MP。 该多路复用器MP提供各个在应用层中的应用SMS、DIAL和MON与设备MODEM之间的逻辑对 应。多路复用器MP在该实施方式中是按照硬件构造的。通过已经提到的转换功能SWITCH 或应用AMD激活它。在图4中示出的现有技术的模型相应地同样要求如在前面的例子中那 样在设备MODEM上的数据模式和命令模式之间的转换。图5结合层模型示出了按照本发明的方法的第一实施方式。在图中示出的层模型 基于图2的层模型。与那里描述的层模型不同，在图5的实施方式中，将设备控制协议MCP 作为基本组成部分插入到点对点协议的PPP框架中。该协议MCP开发了在应用层AL中的 应用AMD和物理层PL(即通信设备MODEM的硬件组件)之间的逻辑信道。在应用AMD和设 备MODEM的硬件组件之间的数据交换由此作为PPP通信的一部分进行。因此，当应用AMD 访问通信设备或者通过通信设备发送或接收数据时，通信设备也处于数据模式下。在此，由应用AMD产生的控制信号作为一个借助MCP协议识别的分组被传输到设备MODEM。在那里将数据分组分离并且输出控制信号到设备MODEM。为了分离，使用特别是 用于划分和传输输入的程序，即所谓的语法分析程序(Parser)。由此，通过PPP进行的数据 传输构成了逻辑信道LC并且此外还构成了用于用来访问通信设备的应用AMD的虚拟串行 接口 COM。设备控制协议原则上还可以设置在PPP框架的LCP字段的位置上。在这种情况 下，该字段标记在PPP框架中包含的有用数据字段的内容作为用于通信设备的控制信号。 通过PPP传输的数据流在这种情况下表示分组顺序，在该分组顺序中具有一方面包含常规 的LCP字段并且由此属于标准的数据流的分组，和通过MCP字段标记的控制信号被传输到 通信设备的硬件上的分组。原则上可以通过多个分别可单独识别和分离并且由此可实例化的MCP协议来扩 展PPP框架。图6以一个实施例示出了这一点。在此处示出的层模型中，PPP框架扩展了 四个不同的设备控制协议MCP1、MCP2、MCP3和MCP4。由此，每个设备控制协议在使用PPP 框架或PPP的条件下，为应用层中的应用AMD、SMS、DIAL和MON各提供一个逻辑信道LC1、 LC2、LC3和LC4，通过它们，这些应用分别能够访问设备MODEM的硬件。这些逻辑信道由应 用作为虚拟串行接口 COMl至COM4处理。PPP框架的实现，主要是实例化的MCP协议的精确 数量，由此确定了 20个在通信设备上可并行利用的虚拟串行接口的数量。此外，在图6中示出的实施例中，这一点还意味着，通过协议TCP通信的应用 TCP-AP,例如浏览器，以及应用AMD，例如设置程序，都能够并行地访问设备MODEM，而对于 用于短消息、电话业务和监视的应用SMS、应用DIAL和通过应用MON业务，同样提供通信设 备的设备资源用于并行访问。在图5和主要在图6中公开的层模型，特别好地适合于运行以个人数字助理PDA 形式的移动设备。对于这样的设备通常也称为Personal Digital Assistant (个人数字助 理)。在这种情况下，根据各个呈现的移动网络，应用TCP-AP是GPRS或UMTS/HSDPA数据业 务，或者在PDA上安装的应用，例如与PDA的资源匹配的浏览器。此外，在PDA上还执行具有一个至少扩展了设备控制协议MCP的PPP框架的如上 所述的PPP。在PDA上安装的用于创建或发送短消息的应用，通过作为接口的设备控制协议 来访问PDA的硬件。这点通过如下实现用于拆分和传输输入的程序，即语法分析程序，对 于通过点对点传输的数据流扩展设备控制协议。在此，将过滤后的有用数据置于提到的虚 拟串行接口，即PDA的接口 COMl至COM4。在此，用于创建和发送短消息的应用，响应该虚拟 串行接口并且如现有技术中公知的物理给出的串行接口那样处理该虚拟串行接口。结合实施例解释了按照本发明的方法。在专业处理范围内可以有其它的实施方 式，而不脱离本发明的基本思路的范围。其它实施方式在从属权利要求中给出。附图标记清单ADD地址AMD用于管理对于应用的数据链路的程序AL应用层CNT控制COM虚拟串行接口DAT有用数据
DIAL电话业务DLL数据链路层FCS检验和Flag边界LCP链路控制协议MCP设备控制协议MODEM通信设备MON监视程序MP多路复用器NL网络层PL物理层PPP点对点协议SMS短消息业务SWITCH转换功能TCP-AP基于TCP/IP的应用
权利要求
1.一种用于运行具有数据链路层(OLL)和具有PPP框架的点对点协议(PPP)的通信设 备的方法，其特征在于，插入到PPP框架中的、可借助标识符分离的设备控制协议(MCP)的运行， 该设备控制协议在所述通信设备的应用层(AL)和物理层(PL)之间提供至少一个逻辑信道 (LC)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助所述设备控制协议(MCP)进行对用于应用层(AL)中的至少一个第一应用(API) 和/或至少一个第二应用(AP》物理地访问所述通信设备的至少两个逻辑信道(LC1，LC2) 的实例化。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述设备控制协议(MCP)为一个应用提供至少一个25虚拟串行接口(COM)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个第一应用(API)是GPRS或UMTS数据业务，并且所述至少一个第二应用 (AP2)是用于传输语音和短消息的业务，其中，这两个业务中的一个通过所述虚拟串行接口 (COM)进行数据传输。
5.一种借助具有PPP框架的点对点协议(PPP)进行通信过程的通信设备，其特征在于至少一个虚拟串行接口(COM)，该接口通过集成于PPP框架中的具有至少 一个逻辑信道的设备控制协议(MCP)构成，该逻辑信道用于应用层(AL)中的应用(AP)对 在通信设备的一个物理层(PL)的单元的访问。
6.根据权利要求5所述的通信设备，其特征在于，各个虚拟串行接口(COM)的逻辑信道是实例化的，其中，通过每个虚拟串行接口可以 对物理层(PL)分别独立进行访问。
7.根据权利要求5或6所述的通信设备，其特征在于，通过所述至少一个虚拟串行接口，可以执行拨号、短消息、电话业务和/或传真应用。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的通信设备，其特征在于，通过30个所述至少一个虚拟串行接口能够执行语音和/或短消息应用。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的通信设备，其特征在于，所述通信设备是有线连接的和/或无线的调制解调器。
10.根据权利要求5至8中任一项所述的通信设备，其特征在于，所述通信设备是用于在GPRS和/或UMTS/HSDPA数据业务中的应用的个人数字助理 (PDA)。
全文摘要
用于运行通信设备的方法和通信设备。本发明涉及一种用于运行具有数据链路层(OLL)和PPP框架的点对点协议(PPP)的通信设备的方法。该方法的特征在于插入到PPP框架中的、可借助标识符分离的设备控制协议(MCP)的运行，该设备控制协议提供在所述通信设备的应用层(AL)和物理层(PL)之间的至少一个逻辑信道(LC)。按照本发明的借助具有PPP框架的点对点协议(PPP)进行通信过程的通信设备的特征在于至少一个虚拟串行接口(COM)，该接口通过集成于PPP框架中的具有至少一个逻辑信道的设备控制协议(MCP)构成，该逻辑信道用于应用层(AL)中的应用(AP)对在通信设备的一个物理层(PL)的单元的访问。
文档编号H04L29/06GK102047650SQ200980119876
公开日2011年5月4日 申请日期2009年3月23日 优先权日2008年3月28日
发明者弗兰克·冈瑟 申请人:辛特里昂无线电模块有限责任公司