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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Herstellung einer Verbindung zwischen einer Mobilstation und
einem Kommunikationsnetzwerk bei dem eine Verbindung zwischen der
Mobilstation und dem Netzwerk nach Auswahl der Verbindungsparameter über einen
Zugangspunkt erfolgt.
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Eine Mobilstation kann im erfindungsgemäßen Fall
beispielsweise ein schnurloses Telefon, ein Handy oder auch ein
Computer sein. Diese Mobilstationen stellen eine Verbindung zu dem
jeweiligen Kommunikationsnetzwerk über einen sogenannten Zugangspunkt
her. Im Fall des schnurlosen Telefons ist es die Basisstation über die
eine Verbindung zum Telefonnetz hergestellt wird. Im Fall eines
Handys wird über
eine Basisstation einer aktuellen Funkzelle eine Verbindung in das
Mobilfunknetz hergestellt, während
ein Computer beispielsweise über
den Zugangspunkt eines Providers mit dem Internat verbunden wird.
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Aus dem Stand der Technik sind mehrere Verfahren
zur Herstellung einer Verbindung, in der jeweiligen Anwendung, bekannt.
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Ein erstes Verfahren unterstützt die
Erkennung der aktuell benutzten Datenrate bei Modems. Nach der Anwahl
eines anderen Netzteilnehmers über
ein Telefonnetz und einer Anrufannahme durch das angewählte Modem,
stimmen die beiden Geräte wichtige Übertragungsparameter
miteinander ab wie beispielsweise die Übertragungsgeschwindigkeit, Fehlerkorrektur,
Datenkompression und das verwendete Protokoll. Nach Abstimmung der
Parameter beginnt die eigentliche Datenübertragung.
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Ein weiteres Verfahren zur Herstellung
einer Verbindung ist aus dem Berech der drahtlosen Telefone bekannt.
Nach dem DECT-Standard überprüft ein Mobilgerät alle möglichen Übertragungskanäle innerhalb
des Standards und wählt
dann den Kanal mit dem besten Empfangsergebnis zum Aufbau einer Verbindung
aus. Dieses Verfahren senkt die Störanfälligkeit der Übertragung
und erhöht
gleichzeitig die Sprachqualität.
Unterstützt
werden mit diesem Standard Ein- und Mehrzellensysteme mit gleitendem Übergang
zwischen den Zellen.
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Bei dem für Handys genutzten GSM-Standard
wird ebenfalls vor der Aufnahme einer Verbindung ein Suchlauf über die
möglichen
Frequenzbereiche und Kanäle
abgearbeitet.
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Darüber hinaus sind Geräte bekannt,
die standardübergreifend
sowohl mit dem GSM-Standard als auch mit dem DECT-Standard arbeiten
können.
Gleiches gilt für
den Bereich der Computernetze bei denen eine WLAN/GPRS-Implementation
bekannt ist, bei der die Mobilstation entweder auf den WLAN- oder
auf den GPRS-Standard eingestellt wird. Ein Wechsel des Standards
im laufenden Betrieb ist nicht möglich.
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Aus der
US 5,991,287 ist ein Verfahren aus dem
WLAN-Gebiet bekannt, bei dem eine Suche nach weiteren Zugangspunkten,
während
einer bestehenden Verbindung mit einem aktuellen Zugangspunkt, durchgeführt wird.
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Die bekannten Verfahren ermöglichen
vornehmlich den Aufbau einer Verbindung zwischen der Mobilstation
und dem Kommunikationsnetzwerk innerhalb eines Standards oder in
einer einmaligen Auswahl zwischen artverwandten Standards. Sowohl die Übertragungsart
als auch das Zugriffsverfahren und die Modulationsart sind bei GSM
und DECT gleich. Damit erfolgt die Auswahl einer Verbindung die
bezogen auf den aktuellen Standort der Mobilstation nicht die Verbindung
mit der bestmöglichen
Datenübertragungsrate
sein kann. Weiterhin muss beispielsweise bei WLAN/GPRS bereits vor
den Systemstart festgelegt werden, in welchem Standard ein Verbindungsaufbau
erfolgen soll. Bei Unterbrechung der aktuellen Verbindung muss zunächst nach
einem möglichen
Zugangspunkt gesucht und nachfolgend die Verbindung zu diesem hergestellt
werden, was einen gewissen Zeitaufwand erfordert.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht
darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine automatische Erkennung
aktuell nutzbarer Verbindungsmöglichkeiten
zu verschiedenen Kommunikationsnetzwerken in verschiedenen Standards,
eine Speicherung und Bewertung der gefundenen Parametern zu den
Standards und der Aufbau sowie die Aufrechterhaltung einer Verbindung
mit einer der gefundenen Verbindungsmöglichkeiten realisiert wird.
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Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe
bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass
eine automatische Erkennung nutzbarer Verbindungsmöglichkeiten
zu unterschiedlichen Netzwerken in verschiedenen Standards und Frequenzbändern erfolgt,
indem nach Auswahl eines ersten Standards eine Überprüfung der Verbindungsmöglichkeiten
innerhalb dieses Standards erfolgt, dass nachfolgend ein zweiter
Standard ausgewählt wird
indem ebenfalls eine Überprüfung der
Verbindungsmöglichkeiten
erfolgt, sowie eine Speicherung von den Standard, mit dem eine Verbindungsmöglichkeit
gefunden wurde, kennzeichnenden Parametern erfolgt, dass der Aufbau
einer Verbindung zu einem Zugangspunkt, bei der über einen Standard kommuniziert
wird, nach Auswahlkriterien programmgesteuert oder manuell ausgewählt erfolgt.
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Nach dem Einschalten oder Neubooten
einer Mobilstation führt
diese eine Suche nach vorhandenen Verbindungsmöglichkeiten durch. Dazu werden alle,
der Mobilstation bekannten und jederzeit aktualisierbaren, Verbindungsstandards
nacheinander eingestellt. Nach der Einstellung des ersten Standards erfolgt
eine Prüfung
der Verbindungsmöglichkeiten innerhalb
dieses Standards beispielsweise indem nacheinander alle Kanäle zu einer
ersten Trägerfrequenz
des DECT-Standards überprüft werden
bevor eine zweite Trägerfrequenz
des DECT-Standards eingestellt wird und erneut alle zugehörigen Kanäle überprüft werden.
Die Prüfung
kann aktiv, durch das Aussenden eines Signals und einer Auswertung
der empfangenen Antwort, oder passiv, indem nur der Empfang ausgewertet
wird, erfolgen. Nach dem Abschluss der Suche innerhalb des ersten
Standards werden die für
einen Verbindungsaufbau nach einem bestimmten Standard notwendigen
Baugruppen programmgesteuert oder durch ein Neubooten auf den zweiten
zu überprüfenden Standard
eingestellt und die Suche innerhalb dieses Standards fortgesetzt.
Zu den möglichen
Standards zählen
beispielsweise der IEEE 802.11 a/b/g, HiperLAN/2, Bluetooth und GPRS.
Zu jedem Suchlauf werden Parameter wie Standardbezeichnung, Frequenzband,
Trägerfrequenz,
Kanal, Ergebnis des Verbindungstests und andere gespeichert wobei
sich die Datenspeicherung auch auf die Parameter der Möglichkeiten
beschränken
kann, mit denen eine Verbindung gefunden wurde. Die gespeicherten
Daten können
nachfolgend einer Bewertung unterzogen werden. Kriterien der Bewertung
können
beispielsweise die Verbindungsgeschwindigkeit, der Datendurchsatz,
die Signalstärke oder
die Kosten für
die Verbindung sein. Nachfolgend wird, entweder durch eingestellte
Vorgabeparameter programmgesteuert oder nachdem der Nutzer aus einer
Liste der zur Verfügung
stehenden Verbindungsmöglichkeiten
eine Auswahl getroffen hat, eine Verbindung zu einem Zugangsknoten
aufgebaut.
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In einer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Verbindung mit der Verbindungsmöglichkeit aufgebaut wird, die
bezüglich
des Datendurchsatzes ein Maximum erreicht.
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Die bei der Suche nach Verbindungsmöglichkeiten
gespeicherten Daten bieten die Möglichkeit,
eine Bewertung beispielsweise hinsichtlich der Übertragungsgeschwindigkeit
des gefundenen Standards durchzuführen. Bei der Bewertung kann
auch die effektiv erreichbare Datenrate berücksichtigt werden oder welche
Nutzdaten nach Abzug der Präambel-,
Kopf- und CRC-Daten in einem WLAN- Paket noch übermittelt werden können. Eine
weitere Möglichkeit
ist die Bewertung der Signalstärke
da diese einen Rückschluss
auf die Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Datenübertragung
und mit der Notwendigkeit des erneuten Sendens des fehlerhaft übertragenen
Paketes auf die zu erwartende effektive Datenrate hat.
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In einer günstigen Ausführung der
Erfindung ist vorgesehen, dass die Erkennung und die Datenspeicherung
vor der Anmeldung an einen Zugangspunkt erfolgt.
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Nach den Einschalten oder einem Booten der
Mobilstation wird der Erkennungsvorgang durchgeführt, da er die Grundlage für einen
Verbindungsaufbau mit einem Zugangspunkt darstellt. Ist im Ergebnis
dieses ersten Erkennungsvorgangs keine Verbindungsmöglichkeit
erkannt wurden, wird ein zweiter und eventuell weitere notwendige
Erkennungsvorgänge
direkt im Anschluss an den ersten oder nach Ablauf einer Vorgabezeit
gestartet.
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In einer weiteren günstigen
Ausführung
der Erfindung ist vorgesehen, dass die Erkennung und die Datenspeicherung
während
einer bestehenden Verbindung zu einem Zugangspunkt erfolgt.
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Nachdem nach dem Einschalten der
Mobilstation ein erster Erkennungsvorgang durchgeführt wurde
erfolgte der Verbindungsaufbau mit einem Zugangspunkt. Durch eine
Lageveränderung
der Mobilstation zu dem aktuellen Zugangspunkt und/oder durch Störungen kann
sich die Qualität
der bestehenden Verbindung ändern.
Da dem Nutzer der Mobilstation aber eine zuverlässige Verbindung mit dem Kommunikationsnetzwerk
ermöglicht
werden soll, ist es notwendig die Verbindung mit dem aktuellen Zugangspunkt
zu beenden und eine Verbindung zu einem neuen Zugangspunkt aufzubauen.
Zur Reduzierung der verbindungsfreien Zeit beim Umschalten auf einen
anderen Zugangspunkt erfolgt auch innerhalb der Zeitdauer einer
aktiven Verbindung ein weiterer Erkennungsvorgang. Damit kann die
Mobilstation im Fall der Notwendigkeit eines Verbindungswechsels auf
aktuelle Daten alternativer Verbindungen zurückgreifen.
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In einer besonderen Ausführung der
Erfindung ist vorgesehen, dass dem aktuellen Zugangspunkt vor der
Durchführung
der Erkennung mitgeteilt wird, dass die Mobilstation für eine vereinbarte
Zeit keine Daten empfangen kann und die Pufferung eintreffender
Daten in dem Zugangspunkt erfolgt.
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Eine mit nur einer Sende-, Empfangs-
und zugehöriger
Datenverarbeitungsbaugruppe ausgestattete Mobilstation kann in einem
laufenden Erkennungsvorgang keine Daten an den Zugangspunkt senden
oder von ihm empfangen. Aus diesem Grund Sendet die Mobilstation,
wie beispielsweise im WLAN-Standard üblich, eine Mitteilung an den
aktuellen Zugangspunkt über
die Absicht und die Dauer der Verbindungsunterbrechung. Damit wird
gewährleistet,
dass eventuell in der Zeit des Erkennungsvorgangs eintreffende Daten
vom Zugangspunkt gespeichert und nach der Wiederaufnahme der Verbindung an
die Mobilstation übertragen
werden.
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In einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass sich die Mobilstation vor der
Durchführung
der Erkennung bei dem aktuellen Zugangspunkt abmeldet, das der Erkennungsvorgang
durchgeführt
wird und dass sich die Mobilstation nach der Beendigung der Erkennung
bei dem selben oder einem anderen Zugangspunkt anmeldet.
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Auch mit dieser Variante wird gewährleistet, dass
kein Datenverlust bei der Übertragung
zwischen der Mobilstation und dem Zugangspunkt auftritt. Nach der
Abmeldung vom aktuellen Zugangspunkt führt die Mobilstation den Erkennungsvorgang und
die Aktualisierung der gespeicherten Daten durch. Nachfolgend wird
erneut programmgesteuert oder durch eine manuelle Auswahl eine Verbindung zu
einem Zugangspunkt hergestellt.
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In einer besonderen Ausführung der
Erfindung ist vorgesehen, dass die Erkennung und die Datenspeicherung
oder Aktualisierung im Powermanagementzyklus erfolgt.
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In diesem Fall wird der Erkennungsvorgang im
Powermanagementzyklus durchgeführt.
Der Vorteil der Nutzung des Powermanagementzyklus besteht zum einen
darin, dass innerhalb dieser Zeit keine Daten übertragen werden und zum andern
ist die Mobilstation nicht mit der Ausführung weiterer, eventuell nicht
zu unterbrechender, Prozesse beschäftigt.
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In einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung ist vorgesehen, dass die Erkennung und die Datenspeicherung
oder Aktualisierung periodisch erfolgt.
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Der erste, nach dem Einschalten oder
Booten der Mobilstation, stattfindende Erkennungsvorgang speichert
Daten zu den einzelnen geprüften und/oder
gefundenen Verbindungsmöglichkeiten
in einem Speicher der Mobilstation ab. Ein nachfolgender Erkennungsvorgang überschreibt
oder aktualisiert die gespeicherten Daten. Durch eine periodische
Erkennung der Verbindungsmöglichkeiten
im Zusammenhang mit der Speicherung der Daten ist es möglich, im
Fall einer Verschlechterung der Übertragungsqualität oder eines
Verbindungsausfalls zum aktuellen Zugangspunkt, ohne den Aufwand
eines erneuten Erkennungsvorganges zu einem anderen Zugangspunk
innerhalb oder außerhalb
des zuletzt verwenden Standards zu wechseln. Damit wird die verbindungsfreie
Zeit minimiert.
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In einer günstigen Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass die Erkennung nutzbarer Verbindungsmöglichkeiten
aktiv oder passiv erfolgt.
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Unter einer aktiven Erkennung versteht
man das Aussenden eines Signals an mögliche Zugangspunkte und das
Warten auf eine Rückantwort.
Bei der passiven Erkennung hingegen wird nur das Empfangssignal
ausgewertet.
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In einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, dass der Erkennungsvorgang, während einer aktiven Verbindung
zum Zugangspunkt, in einer Datenübertragungspause
durchgeführt
wird.
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Die Mobilstation ist beispielsweise über einen
Zugangspunkt mit dem Internet verbunden. In den meisten Fällen werden
mehr Daten aus dem Netz auf die Mobilstation geladen als umgekehrt. Dies
hat zur Folge das nach dem Laden der Daten einer bestimmten Seite
der Aufbau dieser erfolgt und der Nutzer einige Zeit lang mit der
Durchsicht selbiger beschäftigt
ist, bis eine weitere Anfrage zur Datenübertragung ansteht. Diese Pause
in der Datenübertragung
wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
zur Durchführung
eines Erkennungsvorganges genutzt.
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In einer weiteren günstigen
Ausführungsform der
Erfindung ist vorgesehen, dass bei einer Verschlechterung der Übertragungsqualität oder einem Verbindungsausfall
zum aktuellen Zugangspunkt, nach Rückgriff auf die gespeicherten
Daten oder einem erneuten Erkennungsvorgang, zu einem Zugangspunkt
gewechselt wird, der eine bessere Übertragungsqualität gewährleistet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren realisiert bei
einer Verschlechterung der Übertragungsqualität oder einem
Verbindungsausfall die Aufrechterhaltung der Verbindung zu dem Verbindungsnetzwerk
durch einen Wechsel des aktuellen Zugangspunktes. Dabei greift die
Mobilstation auf die gespeicherten Daten der gefundenen Verbindungsmöglichkeiten
zu und kann somit in kürzester
Zeit eine Verbindung zu einem anderen Zugangspunkt aufbauen, auch
wenn dieser in einem gegenüber
dem zuletzt aktuellen Standard artfremden Standard arbeitet. An
dieser Stelle kann die Verbindung ebenfalls nach Vorgabeparametern
programmgesteuert oder nach einer manuellen Auswahl erfolgen. Liegen
keine gespeicherten Daten mehr vor oder sind diese nicht mehr aktuell so
besteht auch an dieser Stelle die Möglichkeit einen Erkennungsvorgang
zu starten und nachfolgend eine neue Verbindung aufzubauen.
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In einer speziellen Ausführung der
Erfindung ist vorgesehen, dass das Umschalten auf verschiedene Standards
und Frequenzbänder
programmgesteuert oder durch das Neubooten eines Prozessors durchgeführt wird.
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Die Einstellung der Mobilstation
auf einen gewünschten
Standard kann beim Bootvorgang des Gerätes vorgenommen werden. Dazu
ist für
jeden zu überprüfenden Standard
ein entsprechendes Protokoll vorhanden, das bei Änderungen im Stand der Technik
erweitert, gelöscht,
angepasst oder durch ein weiteres ergänzt werden kann. Eine weitere
Variante der Umschaltung auf einen Standard ist die Steuerung durch
einen Programmablauf.
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In einer weiteren Ausführung der
Erfindung ist vorgesehen, dass eine periodischer Vergleich zwischen
den Verbindungsparametern mit dem aktuellen Zugangspunkt und anderen
Verbindungsmöglichkeiten
durchgeführt
wird und dass automatisch oder manuell in eine andere Verbindungsmöglichkeit
gewechselt wird.
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Die Mobilstation führt periodisch
Erkennungsvorgänge
durch. Damit liegen, auch bei einer Ortsveränderung der Mobilstation oder
bei Störungen,
ständig
aktuelle Daten erkannter Verbindungsmöglichkeiten vor. Diese werden
mit vorgegebenen Parametern bewertet und mit der Verbindung zum aktuellen
Zugangspunkt verglichen. Stellt die Mobilstation beispielsweise
fest, dass zwischenzeitlich ein Zugangspunkt mit einer größeren Datenübertragungsrate
oder einer besseren Qualität
erreichbar ist, wechselt die Mobilstation im laufenden Betrieb automatisch
oder nach einer Abfrage zu einem anderen Zugangspunkt.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand
eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert werden.
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Für
dieses Beispiel wird angenommen, dass eine Mobilstation durch einen
tragbaren Computer verkörpert
wird der sich in einer WLAN-Netzwerk-Umgebung befindet. Die Mobilstation
wird eingeschalten und ist nach der Beendigung des Bootvorganges
auf den Standard IEEE 802.11 a eingestellt. Nach der Einstellung
dieses ersten Standards beginnt die Mobilstation innerhalb des eingestellten Standards
mit der automatischen Erkennung nutzbarer Verbindungsmöglichkeiten.
Alle den Standard kennzeichnenden Parameter werden von der Mobilstation
gespeichert. Wenn dieser Datenumfang nicht gewünscht ist, kann die Speicherung
der Parameter auf die der „nutzbaren
Verbindungsmöglichkeiten" reduziert werden.
Nachfolgend wird der zweite Standard, beispielsweise der EEE 802.11
b, eingestellt und eine zweite Suche nach Verbindungsmöglichkeiten
innerhalb dieses Standards mit der zugehörigen Speicherung der Daten
durchgeführt.
Dieser Vorgang des Einstellens eines Standards und der Suche nach
zugehörigen
Verbindungsmöglichkeiten
wird fortgesetzt bis alle der Mobilstation bekannten Standard überprüft wurden.
Anschließend
bewertet die Mobilstation die Daten der erkannten Verbindungsmöglichkeiten
nach dem Vorgabeparameter Datenübertragungsrate
und stellt automatisch eine Verbindung mit dem Zugangspunkt her,
der die größte Datenübertragungsrate
ermöglicht.
Wurde durch den Nutzer der Mobilstation die Einstellung der automatischen
Verbindungsherstellung deaktiviert so wird dem Nutzer eine nach
Datenübertragungsraten
geordnete Auswahlliste der Verbindungsmöglichkeiten angezeigt. Nach
der Auswahl einer Verbindungsmöglichkeit
durch den Nutzer führt
die Mobilstation eine Anmeldung, an den die gewählte Verbindungsmöglichkeit
unterstützenden
Zugangspunkt, durch. Nach der Anmeldung erfolgt die Kommunikation
mit dem Netzwerk in der aus dem Stand der Technik bekannten Weise.
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Im laufenden Betrieb kann beispielsweise durch
eine Lageveränderung
der Mobilstation gegenüber
dem aktuellen Zugangspunkt eine Verschlechterung der Übertragungsqualität eintreten.
Dann wird es erforderlich die Verbindung zu dem aktuellen Zugangspunkt
zu beenden und mit einem anderen neu ausgewählten wieder aufzunehmen. Damit
die Mobilstation für
diesen Fall auf aktuelle Daten über
Verbindungsmöglichkeiten
zugreifen kann wird nicht nur vor der Herstellung einer Verbindung
sondern auch während
der Zeitdauer einer bestehenden Verbindung ein periodischer Erkennungsvorgang
durchgeführt. Somit
kann im Fall einer Verschlechterung der Übertragungsqualität oder des
Abbruchs der Verbindung innerhalb kürzester Zeit zu einem anderen
bekannten Zugangspunkt des Netzwerkes oder eines anderen Netzwerkes
gewechselt werden. Somit ist es nicht nur möglich den Zugangspunkt innerhalb
eines Netzwerkes sondern auch den zur Kommunikation genutzten Standard
zu wechseln. Sind keine aktuellen Daten verfügbar besteht auch möglich nach
einem erneuten Erkennungsvorgang zu einem entsprechenden Zugangspunkt
zu wechseln.
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Zur periodischen Durchführung eines
Erkennungsvorgangs besteht eine Möglichkeit darin, dass die Mobilstation
dem Zugangspunkt mitteilt, dass für eine vereinbarte Zeit kein
Datenempfang möglich
ist und der Zugangspunkt eine Speicherung eventuell eintreffender
Datenpakete realisiert. Innerhalb dieses vereinbarten Zeitfenstern
führt die
Mobilstation eine erneute automatische Erkennung nutzbarer Verbindungsmöglichkeiten
durch und speichert die dabei gewonnenen Daten. Zudem besteht die
Möglichkeit den
gesamten Datensatz zu überschreiben
oder nur ausgewählte
Daten zu aktualisieren.
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Eine zweite Möglichkeit zur Durchführung einer
erneuten Suche besteht in der Abmeldung der Mobilstation am aktuellen
Zugangspunkt, der Durchführung
des Erkennungsvorgangs und dem Neuanmelden der Mobilstation am gleichen
oder an einem anderen Zugangspunkt. Die Entscheidung über den zu
nutzenden Zugangspunkt wird nach der Bewertung der gefundenen Verbindungsmöglichkeiten
anhand von Vorgabeparametern oder durch eine manuell Auswahl getroffen.
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Die Durchführung eines Erkennungsvorgangs
kann vorteilhaft auch im Powermanagementzyklus erfolgen da innerhalb
dieses Zyklus keine Daten übertragen
werden müssen.
Unter Nutzung dieser Möglichkeiten
kann eine periodische Erkennung und damit verbunden eine Aktualisierung
der Daten über
Verbindungsmöglichkeiten
sichergestellt werden.
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Der aktuelle Datenbestand ermöglicht der Mobilstation
einen periodischen Vergleich zwischen den Parametern der Verbindung
zum aktuellen Zugangspunkt und den gefundenen Verbindungsmöglichkeiten.
Wird im Ergebnis dieses Vergleichs festgestellt, dass eine Verbindung
mit verbesserten Parametern über
einen anderen Zugangspunkt möglich ist
wechselt die Mobilstation automatisch oder nach der Bestätigung durch
den Nutzer zu dem anderen Zugangspunkt. Dabei kann auch ein Wechsel
in einen anderen Standard erfolgen. So bucht sich die Mobilstation
beispielsweise nach dem Ausfall des WLAN in ein GPRS-Netzwerk ein.
Mit dieser Verfahrensweise wird eine optimale Verbindungsqualität für den Nutzer
gewährleistet.