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Dokumentenidentifikation DE112005002079T5 05.07.2007
Titel Drahtlose, interaktive Unterhaltungs- und Informationsanzeige-Netzwerksysteme
Anmelder Yau, Frank, Redwood City, Calif., US
Erfinder Yau, Frank, Redwood City, Calif., US
Vertreter Fleuchaus & Gallo, 81479 München
DE-Aktenzeichen 112005002079
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KM, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NG, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, EP, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, LV, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR, OA, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, AP, BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW, EA, AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM
WO-Anmeldetag 30.08.2005
PCT-Aktenzeichen PCT/US2005/030828
WO-Veröffentlichungsnummer 2006026613
WO-Veröffentlichungsdatum 09.03.2006
Date of publication of WO application in German translation 05.07.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.07.2007
IPC-Hauptklasse H04N 7/18(2006.01)A, F, I, 20050830, B, H, DE

Beschreibung[de]
VERWANDTE ANMELDUNGEN

Für die vorliegende Erfindung wird die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 60/605,946, eingereicht am 30. August 2004, in Anspruch genommen.

BEREICH DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme für drahtlose, interaktive Unterhaltungs- und Informationsanzeige-Netzwerksysteme. Darüber hinaus betrifft sie insbesondere solche Systeme zum Bereitstellen effizienter Zustellung (delivery) von digitalen Inhaltsdaten über drahtlose Netzwerke an interaktive Unterhaltungs- und Informations-Anzeigeeinrichtungen zum Speichern von Inhalten und zum Abspielen von Inhalten in Echtzeit oder auf Abruf (on demand).

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Mit der Weiterentwicklung der Technik elektronischer Anzeigevorrichtungen und Netzwerke wird die Zustellung von interaktiven Unterhaltungs- und Informationsinhalten zu etwas ganz Alltäglichem, und zwar nicht nur im Wohnbereich und in Büros nach individuellen Entscheidungen. Ähnliche persönliche digitale Unterhaltungssysteme sind in den letzten Jahren in Passagierflugzeugen und Zügen eingeführt worden, in denen im Sitz integrierte elektronische Anzeigevorrichtungen und drahtgestützte Netzwerksysteme zum Einsatz kommen. Gemäß dem Stand der Technik ist die Installation umständlich, da Netzwerkkabel zu verlegen sind, die auch Herstellungs-, Material-, Arbeits-, Ausrüstungs- und Wartungskosten mit sich bringen. Neben den physischen und finanziellen Nachteilen eines drahtgestützten Netzwerksystems sind auch das für eine Netzwerkverkabelung erforderliche Gewicht und der Platzbedarf insbesondere für die Installation im Flugzeug weniger attraktiv. Standards für drahtlose Netzwerke wie z.B. IEEE 802.11 bieten für die Übertragung digitaler Inhalte eine kostengünstige Alternative zum drahtgestützten Netzwerk. Drahtlose Anzeigenetzwerksysteme könnten kostengünstige Lösungen bieten, die sich auf die Bereitstellung großer Netzwerke von individuellen, interaktiven Unterhaltungs- und Informationsinhaltsanzeigesystemen erstrecken könnten – etwa in Fluggastkabinen, Zugabteilen, Bussen, PKWs, Fahrgastkabinen von Personenfähren, Konzertsälen, Vortragssälen, Bibliotheken, Unternehmens- bzw. Universitätsgeländen, Wohnheimen, Hörsälen, Stadien, Unterhaltungseinrichtungen, Sportanlagen, Wartezimmern, Geschäften oder auch in Wohngebieten, wo eine Übertragung oder ein Zustellen digitaler Inhalte an eine Gruppe drahtloser, interaktiver Anzeigevorrichtungen zum Speichern und Abspielen in Echtzeit bzw. auf Abruf möglich ist.

Drahtlose Anwendungen gemäß dem Stand der Technik sind unzureichend für das Senden oder Empfangen großer Dateien, insbesondere für die Übermittlung von Video-Inhalten per Datenstrom (video content streaming), für ihr Heraufladen oder ihre Übertragung in der Weise, dass ein Netzwerk von Anwendern sie auf Abruf abspielen kann. Es besteht Bedarf an einem drahtlosen, interaktiven Unterhaltungs- und Informationsanzeige-Netzwerksystem, das digitale Inhalte zum Abspielen in Echtzeit oder auf Abruf effizient zustellen könnte.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Angesichts der gemäß dem Stand der Technik momentan bestehenden Nachteile stellt die vorliegende Erfindung eine neue und nützliche Einrichtung für ein drahtloses, interaktives Unterhaltungs- und Informationsanzeige-Netzwerksystem zur Verfügung, die einfacher einzurichten, universeller einsetzbar und vielseitiger im Betrieb ist als jedes bekannte System dieser Art.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues, drahtloses, interaktives Unterhaltungs- und Informationsanzeige-Netzwerksystem mit zahlreichen neuartigen Merkmalen bereitzustellen, die der Stand der Technik nicht bietet und die ein neues, drahtloses, interaktives Unterhaltungs- und Informationsanzeige-Netzwerksystem zum Ergebnis haben, das weder direkt noch indirekt aus dem Stand der Technik ersichtlich ist, von ihm nahegelegt wird oder suggeriert wird.

Der Aspekt der Erfindung ist ein System zur effizienten Zustellung von digitalen Inhaltsdaten an eine oder mehrere Gruppen individueller, drahtloser, interaktiver Unterhaltungs- und Informationsanzeigeeinrichtungen zum Abspielen in Echtzeit oder auf Abruf über ein drahtloses Netzwerk in, jedoch nicht ausschließlich in, einer Fluggastkabine, einem Zugabteil, einem Bus, einem PKW, einer Fahrgastkabine einer Personenfähre, einem Konzertsaal, einem Vortragssaal, einer Bibliothek, einem Unternehmens- bzw. Universitätsgelände, einem Wohnheim, einem Hörsaal, einem Stadion, einer Unterhaltungseinrichtung, einer Sportanlage, einem Wartezimmer, einem Geschäft oder einem Wohngebiet, wo die digitalen Inhaltsdaten aus externen Medienquellen heraufgeladen werden könnten. Die Inhalte können auf den Anzeigeeinrichtungen in Echtzeit abgespielt werden oder dort gespeichert werden, um dann interaktiv, individuell auf Abruf abgespielt zu werden. Die vorliegende Erfindung umfasst allgemein ein System mit drahtlosen, interaktiven Unterhaltungs- und Informationsanzeigeeinrichtungen, drahtlosen Zugangsmodulen, Routern, einer Systemverwaltungskonsole sowie einer externen Medienschnittstelleneinheit (media interface panel).

Vorangehend sind die physischen Aspekte der Erfindung umrissen worden, um ein besseres Verständnis der umfassenderen, detaillierteren Beschreibung zu ermöglichen, die nun folgt. Diesbezüglich wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf das Verfahren oder Details der Konstruktion, der Herstellung, des Materials oder der Anwendung beschränkt ist, die hier beschrieben und dargestellt werden. Etwaige weitere Varianten der Herstellung, Verwendung oder Anwendung sollten als ersichtliche alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrachtet werden.

AUFGABEN DER ERFINDUNG

Dementsprechend sind einige Vorteile und Aufgaben der vorliegenden Erfindung die folgenden:

Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Einrichtung für drahtlose, interaktive Unterhaltungs- und Informationsanzeige-Netzwerksysteme, mit welcher die Nachteile der Einrichtungen des Standes der Technik überwunden werden.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Einrichtung für drahtlose, interaktive Unterhaltungs- und Informationsanzeige-Netzwerksysteme, bei welcher ein drahtloses Netzwerk dafür verwendet wird, digitale Inhaltsdaten zum Zweck des individuell auf Abruf oder in Echtzeit erfolgenden Abspielens effizient und zeitgerecht in eine oder mehrere Gruppen drahtloser, interaktiver Unterhaltungs- und Informationsanzeigeeinrichtungen heraufzuladen oder diesen zuzustellen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Einrichtung für drahtlose, interaktive Unterhaltungs- und Informationsanzeige-Netzwerksysteme, bei welcher IEEE 802.11a, 802.11g, 802.11n, 802.16, Ultrabreitband (UWB), drahtloses USB oder beliebige andere Drahtlos-Standards dazu verwendet werden, eine Verbindungsgeschwindigkeit von 54 Mbps oder darüber zur Verfügung zu stellen, um Datendurchsatzraten von 45 Mbps oder mehr zu erreichen, was der Bandbreite für digitale T3-Übertragungsverbindungen entspricht oder diese übersteigt, um effizientes und zeitgerechtes Heraufladen von digitalen Inhalten in einer sicheren Umgebung an eine oder mehrere Gruppen drahtloser, interaktiver Anzeigeeinrichtungen zu ermöglichen, und zwar unter Verwendung einer Technik zur Optimierung des drahtlosen Datendurchsatzes (Wireless Data Throughput Optimization – WDTO), bei der eine Kombination folgender Techniken zum Einsatz kommt: UDP-Netzwerkprotokoll, Multicasting, Übertragung von einem Rechner an mehrere gleichberechtigte Rechner (peer-to-multi-peers) über ein Ad-hoc-Netzwerk, Abstimmung der Parameter des drahtlosen Netzwerkes, Techniken zur Optimierung der Fragmentierung und des erneuten Zusammensetzens von Datenrahmen, Datenpaketverkettung sowie Dateisegmentierungs-Übertragungstechniken.

Etwaige weitere Vorteile und Aufgaben der vorliegenden Erfindung, welche sich aus der detaillierten Beschreibung oder den hierin enthaltenen Illustrationen ergeben, verstehen sich als zum Umfang der vorliegenden Erfindung gehörig.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die folgenden Zeichnungen dienen als weitere Beschreibung der Vorteile und Aufgaben der vorliegenden Erfindung durch Illustration. Im folgenden Abschnitt "DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG" wird auf die jeweilige Zeichnung mit entsprechenden Figuren-Bezugszeichen Bezug genommen.

1 ist eine bildliche Darstellung eines drahtlosen, interaktiven Unterhaltungs- und Informationsanzeige-Netzwerksystems gemäß der vorliegenden Erfindung.

2 ist ein Flussdiagramm, welches den Ablauf der Sitzung (session) zum Heraufladen von Inhalten über das drahtlose, interaktive Anzeigenetzwerk-System unter Verwendung der WDTO-Technik gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

3 ist ein Flussdiagramm, welches den Ablauf der Sitzung für die Übermittlung von Inhalten per Datenstrom über das drahtlose, interaktive Anzeigenetzwerk-System unter Verwendung der WDTO-Technik gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

4 ist eine bildliche Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines vereinfachten drahtlosen, interaktiven Unterhaltungs- und Informationsanzeige-Netzwerksystems gemäß der vorliegenden Erfindung.

5 ist ein Flussdiagramm, welches eine alternative Ausführungsform eines Ablaufes der Sitzung zum Heraufladen von Inhalten über das drahtlose, interaktive Anzeigenetzwerk-System unter Verwendung einer vereinfachten WDTO-Technik gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es wird nun beschreibend auf die Zeichnungen Bezug genommen. Dabei stellen die beiliegenden Figuren eine Einrichtung für drahtlose, interaktive Unterhaltungs- und Informationsanzeige-Netzwerksysteme dar:

Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung versteht sich nicht als Begrenzung des Umfanges der Erfindung, sondern soll es vielmehr dem Fachmann ermöglichen, die vorliegende Erfindung herzustellen und zu verwenden.

Wie in 1 gezeigt, handelt es sich bei der Erfindung um ein drahtloses, interaktives Anzeige-Netzwerksystem 10, welches aus drahtlosen, interaktiven Unterhaltungs- und Informationsanzeigeeinrichtungen 11, drahtlosen Zugangsmodulen 12, Routern 14, der Systemverwaltungskonsole 15 und der externen Medienschnittstelleneinheit 13 besteht. Für die vorgesehene Umgebung bestehende Vorschriften sind von der erfindungsgemäßen Einrichtung einzuhalten.

Wie in 1 gezeigt, besteht die drahtlose, interaktive Anzeigevorrichtung 11 aus einem berührungssensitiven Bildschirm oder einer anderen, drahtgestützten oder ferngesteuerten Einrichtung zur Eingabe einer Auswahl durch den Anwender; ferner umfasst sie Computerschaltungen und -software, womit digitale Daten verarbeitet werden können, welche möglicherweise kodiert und/oder verschlüsselt sind, zum Speichern oder Abspielen von Video, Audio und digital berechneten und ausgegebenen Bildern (digital image rendering auf Abruf. Der Zugriff auf Audio erfolgt über einen oder mehrere drahtlose oder drahtgestützte Kopfhörer oder Lautsprecher. Ein drahtloses Sende-Empfangsmodul wird zur Bereitstellung von Verbindungsgeschwindigkeiten von 54 Mbps oder darüber mit IEEE 802.11a, 802.11g, 80211n, 802.16, Ultrabreitband (UWB), drahtlosem USB oder beliebigen anderen Drahtlos-Standards betrieben, wobei durch Bandbreitenoptimierung unter Verwendung von WDTO-Technik 20, wie in 2 gezeigt, Datendurchsatzraten von 45 Mbps oder darüber erzielt werden können und die Antenne des drahtlosen Sende-Empfangsmoduls mit dessen Schaltungen als Einheit ausgebildet ist. Die jeweiligen Computerschaltungen können in dem Gehäuse der Anzeigevorrichtung oder als separate Einrichtung angeordnet sein, die in der Nähe der elektronischen Anzeigeeinrichtung angebracht und mit ihr verbunden ist. Die drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtungen können in Sitze integriert, fest an Konstruktions- oder anderen Ausrüstungsteilen angebracht oder abnehmbar gestaltet sein. Die drahtlose, interaktive Anzeigevorrichtung ist an eine ausreichende Stromquelle angeschlossen. Die drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtungen sind drahtlos mit dem ihnen vorab zugewiesenen, drahtlosen Teilnetz-Zugangsmodul 12 verbunden. Alternativ müssen die drahtlosen, interaktiven Anzeigeeinrichtungen 11 in dem drahtlosen Netzwerk nicht verbunden bleiben, wenn der Prozess des Heraufladens von Inhalten 20, wie in 2 gezeigt, für das interaktive Abspielen auf Abruf beendet ist. Das Löschen von Inhalten kann gemäß einer vorgegebenen zeitlichen Abfolge, auf Abruf, vorprogrammiert oder nach voreingestellten Parametern erfolgen.

Wie in 1 gezeigt, besteht das drahtlose Zugangsmodul 12 aus einer bzw. mehreren Antenne(n), die mit Sende-Empfangsschaltungen verbunden sind, welche über die Fähigkeit verfügen, digitale Signale für die Ethernet-Netzwerk- 17 -Schnittstelle zu verarbeiten. Das Sende-Empfangsmodul, das beim Bereitstellen von Verbindungsgeschwindigkeiten von 54 Mbps oder darüber mit IEEE 802.11a, 802.11g, 802.11n, 802.16, Ultrabreitband (UWB), drahtlosem USB oder beliebigen anderen Drahtlos-Standards funktioniert, wobei durch Bandbreitenoptimierung unter Einsatz von WDTO-Technik 20, wie in 2 erläutert, Datendurchsatzraten von 45 Mbps oder darüber erzielt werden, wird mit Anwendungssoftware und Firmware betrieben, um Multicast- und Unicast-Netzwerkoperationen mit den drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtungen 11 durchzuführen. Zweck des drahtlosen Zugangsmoduls 12 ist es, eine drahtlose Übertragung von digitalen Daten zwischen den drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtungen 11 und den externen Medien-Schnittstellen 16 einschließlich der Systemverwaltungskonsole 15 über den Router 14 zu ermöglichen. Das drahtlose Zugangsmodul 12 ist an eine ausreichende Stromquelle angeschlossen und ist im Allgemeinen in der Decke oder erhöht angebracht, um eine drahtlose Sichtverbindung mit der Gruppe der drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtungen 11 innerhalb seines eigenen Teilnetzes zu ermöglichen; dementsprechend verfügt jedes Teilnetz über ein eigenes drahtloses Zugangsmodul 12. Jedem Teilnetz ist ein Kanal zugewiesen, wobei etwa einander überlagernde Kanäle in der Konfiguration des Netzwerkes isoliert oder physisch verteilt angeordnet sind. Die maximale Anzahl der dem jeweiligen Teilnetz zugewiesenen drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtungen 11 hängt von den Bandbreiten-Erfordernissen ab; die optimale Anzahl der drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtungen 11 in dem Teilnetz sollte 253 oder weniger betragen. Die verfügbaren Kanäle hängen von der jeweiligen geographischen Region und den vor Ort geltenden Vorschriften ab.

Wie in 1 gezeigt, besteht der Router 14 aus Schaltungen, die digitale Paketdaten zwischen dem drahtlosen Zugangsmodul 12 des jeweiligen Teilnetzes, der externen Medienschnittstelleneinheit 13 und der Systemverwaltungskonsole 15 über Ethernet 17 verwalten, verarbeiten und leiten können; wenn die Entfernung mehr als 300 Fuß beträgt, könnte eine Ethernet-Vermittlungseinrichtung (switch) vorgesehen werden. Bei größeren Netzwerken mit mehreren Teilnetzen sind mehrere Router 14 möglich. Der Router 14 ist an eine ausreichende Stromquelle angeschlossen.

Wie in 1 dargestellt, besteht die Systemverwaltungskonsole 15 aus einem Rechner mit einem berührungssensitiven Bildschirm oder einer Tastatur als Schnittstelle, wobei der Rechner digitale Datenverarbeitung, Speicherung, Anzeige von Inhalten und Netzwerkschnittstelle bereitstellt. Anzeigevorrichtung und Steuerung der Benutzerschnittstelle können tragbar gestaltet sein und drahtgestützt oder drahtlos mit der Konsole fernverbunden sein. Die Systemverwaltungskonsole 15 dient dazu, Steuerung, Überwachung, Wartung und Schnittstellen zu allen Bestandteilen des drahtlosen Netzwerkes 10 bereitzustellen. Sie ermöglicht auch die Sicherungsspeicherung von digitalen Inhalten, das Abspielen von DVDs, das Sammeln von Systemdaten und die Konfiguration von Systemparametern. Die Systemverwaltungskonsole 15 kann auch als Schnittstelle des drahtlosen Systems 10 zum Internet dienen, wobei sie DHCP-Server-Funktionen aufweisen würde, womit Pseudo-IP-Adressen für den Datenverkehr zwischen dem Internet und den drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtungen 11 zugewiesen werden. Sie fungiert auch als Abrechnungsstelle und Schnittstelle für etwaige Anforderungen hinsichtlich finanzieller oder Zahlungs-Transaktionen in dem drahtlosen Netzwerk 10. Die Systemverwaltungskonsole 15 ist an eine ausreichende Stromquelle angeschossen.

Wie in 1 gezeigt, besteht die externe Medienschnittstelleneinheit 13 aus Verbindungspunkten als Eingang 16 für digitale Daten aus externen Medien, wie etwa Text, Grafiken, Video und Audio. Dazu könnte auch, jedoch nicht ausschließlich, folgendes gehören: digitale Medienserver, Einrichtungen zum Laden von Inhalten (content loader), Einrichtungen zur Umwandlung analoger in digitale Medien, die z.B. Inhalte von VCR-Bändern in digitale Video- und Audioinhalte im MPEG-Format umwandeln könnten, sowie DVD-Spieler, digitale Satellitenempfänger/Decoder oder das Internet.

Wie in 1 gezeigt, handelt es sich bei dem Ethernet 17 entweder um 10/100Base-T-Ethernet oder Gigabit-Ethernet (Kupferdraht oder Glasfaser).

Wie in 1 gezeigt, würde eine alternative Ausführungsform drahtlose, interaktive Anzeigevorrichtungen 18 aufweisen, die mit zweifachen Funkmodulen (dual wireless modules) für zweifache drahtlose Verbindungsoperationen, entweder als Backup oder zur Erhöhung der drahtlosen Bandbreite des Teilnetzes, betrieben werden. Die drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtungen 18 sollten über Arbeitsspeicher-(RAM-)-Kapazität verfügen, um die zusätzlichen Daten aus den zweifachen drahtlosen Verbindungsoperationen zu verarbeiten und zu puffern. Diese spezielle alternative Ausführungsform würde in dem betreffenden Teilnetz ein zusätzliches drahtloses Zugangsmodul 19 erfordern. Das zusätzliche drahtlose Zugangsmodul 19 benutzt entweder einen anderen Kanal mit demselben Drahtlos-Standard oder einen anderen Drahtlos-Standard. Alternativ ist ein Dualband-Betrieb des drahtlosen Zugangsmoduls 19 möglich, um die zweifachen drahtlosen Verbindungsoperationen zu unterstützen oder ein bzw. mehrere drahtlose Zugangsmodule 19 in dem Netzwerk zu verbinden.

Wie in 2 gezeigt, kommt während der Sitzung zum Heraufladen von Inhalten WDTO-(Wireless Data Throughput Optimization)-Technik 20 zum Einsatz, welche sich aus einer kombinierten Ausnutzung von UDP-Netzwerkprotokoll, Multicasting, Übertragung von einem Rechner an mehrere gleichwertige Rechner in einem Ad-hoc-Netzwerk, Abstimmung der Parameter des drahtlosen Netzwerkes, Techniken zur Optimierung der Fragmentierung und des erneuten Zusammensetzens von Datenrahmen, Datenpaketverkettung sowie Dateisegmentierungs-Übertragungstechniken zusammensetzt. Während einer Normalbetriebsperiode 21 befindet sich das drahtlose Netzwerk 10, wie in 1 gezeigt, im TCP/IP-Modus, wobei die jeweilige drahtlose, interaktive Anzeigevorrichtung 11 bzw. 18 über eine eindeutige MAC Adresse und eine vorab zugewiesene statische IP-Adresse, bezogen auf sein Teilnetz, verfügt. Der jeweilige Teilnetz-Kanal ist voreingestellt und unveränderlich. Die Zustellung digitaler Inhalte im normalen Modus ohne WDTO-20-Bandbreitenoptimierung erfolgt als Datenzustellung durch Unicast- und/oder Multicast-Datenstromübermittlung im TCP/IP- bzw. UDP-Modus.

Wie in 2 gezeigt, werden Dateien mit digitalen Inhalten wie z.B. Video- und Audiodateien unter Verwendung von Segmentierungs-Dateiübertragungstechnik 22 in die drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtungen 11 bzw. 18 heraufgeladen, wobei eine Datei in optimal große Datenpakete von Teildateien segmentiert wird, um übertragen und später zum Speichern und Abspielen wieder zu einer ganzen Datei zusammengesetzt zu werden. Die Segmentierung der Dateien könnte vor dem Einbringen in das System außerhalb des Netzwerkes erfolgen, oder sie könnte durch die Systemveraltungskonsole 15 in Echtzeit bearbeitet werden. Im Verfahren der Datenverkettung werden mehrere kleine Pakete als Teildateien für die Übertragung verbunden, um den Durchsatz zu erhöhen. Es wird eine Kontrollliste 22 zum Vergleichen und erneuten Zusammensetzen generiert und mit Bestätigung vor der Upload-Sitzung an jeden der vorgesehenen Empfänger gesendet. Die Kontrollliste wird von den empfangenden drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtungen 11 dazu benutzt, fehlende Pakete zu ermitteln, die während der Korrektursitzung (make-up session) erneut zu senden sind.

Wie in 2 gezeigt, wird das System für die Herauflade-Sitzung 23 initialisiert, die drahtlosen Teilnetz-Zugangsmodule 12 bzw. 19 senden Bereithalte-("stay awake")-Übertragungsnachrichten und ATIMs (announcement traffic indication map) an sämtliche Empfänger. Die jeweiligen drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtungen 11 bzw. 18, die drahtlosen Zugangsmodule 12 bzw. 19 und die Systemverwaltungskonsole 15 wechseln für eine Multicast-Sitzung in den UDP-Modus. Durch Teilnetz-Parameterabstimmung werden alle jeweiligen drahtlosen, interaktiven Anzeigeeinrichtungen 11 bzw. 18 in den Nur-Empfangsmodus geschaltet und das Sendeaufforderungsprotokoll, die Empfangsbestätigung und die Fehlerkorrektur durch die drahtlosen, interaktiven Anzeigeevorrichtungen während der Herauflade-Sitzung abgeschaltet, um Datenkollision zu verhindern und einen Protokoll-Überschuss zu verringern, so dass die Datendurchsatzrate erhöht wird. Kennungen (beacons), Ursachencodes und Statuscodes aus den drahtlosen Zugangsmodulen 12 bzw. 19 würden ebenfalls abgeschaltet. Während der UDP-Herauflade-Sitzung werden Datenpakete für das ganze Netzwerk oder für bestimmte Teilnetze in Rahmenform gebracht. Während eines Teilnetz-Heraufladevorgangs wechseln nur das jeweilige Teilnetz oder die jeweiligen Teilnetze in den UDP-Herauflademodus. Außerdem werden die segmentierten Teildateien in fragmentierten Rahmen auf der Netzwerkschicht übertragen, wobei die Größe der Rahmen optimiert wird, indem die Fragmentierungsschwelle je nach der im Netzwerk verfügbaren Bandbreite, Aktivität und Anzahl der Empfänger in der Weise eingestellt wird, dass eine Balance zwischen der Verringerung überschüssiger Rahmen-Header und später notwendigen Korrekturen erreicht wird. Die Fragmentierungsschwelle muss in jeder Sitzung entsprechend ermittelt und eingestellt werden oder durch Software für das Anwenden einer Technik zum Übertragen und erneuten Zusammensetzen fragmentierter Pakete voreingestellt werden.

Während die segmentierten Teildatei-Rahmen bei den empfangenden drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtungen 11 bzw. 18 eingehen, werden, wie in 2 gezeigt, die Datenpakete verarbeitet, wieder zu Teildateien zusammengesetzt und nachfolgend zu ganzen Dateien als die vorgesehenen, digital zu speichernden Inhalte zusammengefügt. Nachdem die Multicast-Sitzung aus der ursprünglichen Ladequelle beendet ist 24, ist die Korrektursitzung 26 für die Übermittlung von einem Rechner an mehrere gleichberechtigte Rechner auf das jeweilige individuelle Teilnetz begrenzt, wobei ein vorab bestimmter Leitrechner (peer-leader) aus einer der drahtlosen Anzeigevorrichtungen 11 bzw. 18 in der Teilnetzgruppe die Ad-hoc-Korrektursitzung unter seinen gleichberechtigten Rechnern (peers) innerhalb des Teilnetzes durchführt und dabei einzeln von jeder drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtung 11 bzw. 18 gemäß einer "Hackordnung" (pecking order) eine Liste fehlender Teildateien abruft, die unter Verwendung der Teildatei-Datenvergleichs-Kontrollliste 22 generiert wird. Der Leitrechner führt dann die Sitzung zum erneuten Übertragen der angeforderten Teildateien im Multicast-Modus beschränkt auf sein eigenes Teilnetz in seinem jeweiligen Kanal durch, ohne dass andere Teilnetze davon betroffen wären, da andere Teilnetze ebenfalls so aufgeteilt sind, dass sie ihre eigenen Korrektursitzungen in Teilgruppen durchführen. Sobald bestätigt wird, dass eine drahtlose, interaktive Anzeigevorrichtung 11 bzw. 18 die fehlenden Teildateien erhalten hat, wird mit einer anderen interaktiven Anzeigeeinrichtung 11 bzw. 18 fortgesetzt, um denselben Prozess erneut durchzuführen. Im Fortlauf der Korrektursitzung ist zu erwarten, dass sich die Zahl der Anforderungen für fehlende Teildateien verringert, während der Prozess sich durch die Hackordnung hindurch fortsetzt und beschleunigt. Wenn die angeforderten Teildateien nicht auf dem Leitrechner verfügbar sind, würde er einen anderen gleichberechtigten Rechner innerhalb des Teilnetzes auffordern, die fehlenden, segmentierten Teildatei-Pakete zu übertragen, sofern sie verfügbar sind, oder andernfalls die Ladequelle 16 oder die Systemverwaltungskonsole 15 in dem darauffolgenden Prozess zu erneutem Senden auffordern.

Wie in 2 gezeigt, führt die Systemverwaltungskonsole 15 auch die Korrektursitzung mit der Ladequelle 16 durch. Die Sicherungsinhalte für die Korrektur könnten auch von der Systemverwaltungskonsole 15 kommen. Die Leitrechner 27 melden der Ladequelle 16 oder der Systemverwaltungskonsole 15 Anforderungen für etwaige nicht verfügbare Teildateien in dem jeweiligen Teilnetz. Sobald alle Meldungen der Leitrechner bestätigt sind, tritt das System wieder in den UDP- und Multicast-Modus ein, um nur die spezifischen, fehlenden Teildateien erneut zu übertragen. Die netzwerkweite Korrektursitzung ist durch die Systemverwaltungskonsole 15 oder die Ladequelle 16 mit den Leitrechnern der Teilnetze in Hackordnung durchzuführen wobei nach erfolgreicher Durchführung Bestätigungen erfolgen.

Wie in 2 gezeigt, treten die Leitrechner der Teilnetze nach Beendigung der netzwerkweiten Korrektursitzung im UDP-Modus wieder in die Ad-hoc-Sitzung 28 ein, um von bestimmten gleichberechtigten Rechnern eine Bestätigung des Empfangs der zuvor nicht verfügbaren Teildateien zu erhalten oder die Korrektur gegebenenfalls ein weiteres Mal durchzuführen.

Wie in 2 gezeigt, versetzt das System das gesamte drahtlose Netzwerk in den normalen TCP/IP-Betrieb 29 zurück, sobald alle Leitrechner aus den Teilnetzen an die Ladequelle 16 oder die Systemverwaltungskonsole 15, zurückgemeldet haben (oder abgefragt wurde), dass die Korrektursitzungen beendet sind.

Wie in 3 gezeigt, wechseln während einer Live-Datenstrom-Sitzung 30 unter Verwendung von WDTO-Technik das jeweilige Teilnetz bzw. die jeweiligen Teilnetze vom TCP/IP- in den UDP-Modus für eine Multicast-Datenstrom-Sitzung 32 mit denselben Techniken zur Teilnetzparameter-Abstimmung und Rahmenfragmentierung wie bei dem Prozess des Heraufladens von Inhalten 20, wie in 2 gezeigt. Wenn die per Datenstrom übermittelten digitalen Inhalte sowohl für eine Speicherung zum Abspielen auf Abruf als auch für das Abspielen einer Übertragung in Echtzeit auf den drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtungen 11 bzw. 18 bestimmt wären, so würde die Dateisegmentierung 33 während der Live-Datenstromsitzung erfolgen, wobei Generierung und Senden der Kontrollliste nach Beendigung der Datenstromsitzung erfolgen würden. Die Teilnetz-Ad-hoc-Korrektursitzung 35 nach dem Prinzip "ein Rechner an mehrere gleichberechtigte Rechner" sowie darauffolgende Prozesse, die als optionale Aufgaben gekennzeichnet worden sind, würden ebenfalls in ähnlicher Weise durchgeführt wie der Prozess des Heraufladens von Inhalten 20, wie in 2 gezeigt.

4 zeigt eine alternative Ausführungsform mit einer einzelnen Netzwerk-Anwendung wie zum Beispiel, jedoch nicht ausschließlich, Taxis oder anderen Kraftfahrzeugen mit in den Rückenlehnen angebrachten Einrichtungen für drahtlose Unterhaltungs- und Informationsanzeigesysteme mit einem vereinfachten Ad-hoc-Netzwerksystem 40 mit einer drahtlosen Basisstation 45 ähnlich der Systemverwaltungskonsole 15, wie in 1 gezeigt, jedoch zusätzlich mit unabhängigem Funkmodul und Antenne versehen oder direkt mit einem drahtlosen Zugangspunkt (nicht dargestellt) verbunden. Die drahtlose Basisstation 45 stellt die Fähigkeit des drahtlosen Heraufladens digitaler Inhalte und der Systemverwaltung für die drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtungen 41 bereit, die im Fahrzeug installiert sind. Die drahtlose, interaktive Anzeigevorrichtung 41 ähnelt der drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtung 11 bzw. 18, wie in 1 gezeigt. Die externen digitalen Inhalte 46 können über das Internet oder andere digitale Medien wie z.B. DVDs in die drahtlose Basisstation 45 eingespeist werden, die sich in den meisten Fällen in einem Privathaus oder Büro befindet, wo sie eine quasioptische Reichweite von normalerweise bis zu 300 Fuß aufweist, um die drahtlosen Ad-hoc-Heraufladesitzungen 50, wie in 5 gezeigt, mit den drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtungen 41 in dem Fahrzeug bzw. den Fahrzeugen durchzuführen. Die heraufgeladenen Inhalte können überall auf Abruf abgespielt werden, wann immer die drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtungen 41 in dem Fahrzeug eingeschaltet sind. Die drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtungen 41 können sich zum Heraufladen von Inhalten oder für Systemverwaltungsfunktionen jederzeit wieder mit der drahtlosen Basisstation 45 verbinden, wenn das Fahrzeug sich innerhalb der Reichweite der drahtlosen Basisstation 45 oder des jeweiligen entfernten drahtlosen Zugangspunktes bzw. der entfernten drahtlosen Zugangspunkte befindet, wobei an strategischen Punkten Richtantennen bzw. Antennen mit hohem Gewinn angeordnet sind (nicht dargestellt). Die drahtlose Basisstation 45 ist an eine ausreichende Stromquelle angeschlossen. Die drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtungen 41 sind an eine ausreichende Stromquelle im jeweiligen Fahrzeug angeschlossen.

Wie in 5 dargestellt, ist eine alternative Ausführungsform der WDTO-Technik 20, jedoch nicht ausschließlich, ein vereinfachter Heraufladeprozess 50 für digitale Inhalte für ein einzelnes drahtloses Netzwerk mit mehreren drahtlosen, interaktiven Anzeigeeinrichtungen 41, wie in 4 gezeigt. Der vereinfachte WDTO-Prozess 50 ähnelt dem WDTO-Prozess 20, wie in 2 dargestellt, wobei die drahtlose Basisstation 45 den Dateisegmentierungsprozess 52 und die Kontrolllistenzustellung initiiert, wobei eine Bestätigung von den empfangenden drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtungen 41 erfolgt. Die Abstimmung der Netzwerkparameter 53 erfolgt vor der Ad-hoc-Multicast-Heraufladesitzung im UDP-Modus. Während der Heraufladesitzung wird die Optimierung der Rahmenfragmentierung verwendet, um den Datendurchsatz zu optimieren. Die segmentierten Teildateien werden über die drahtlose Ad-hoc-Sitzung 53 heraufgeladen, um in den drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtungen 41 verarbeitet und gespeichert zu werden. Die Korrektursitzung 56 wird durch die drahtlose Basisstation 45 direkt mit den drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtungen 41 gemäß der Hackordnung durchgeführt, so dass etwa fehlende Teildateien nach Anforderung erneut übertragen werden. Sobald die drahtlose Basisstation 45 bestätigt, dass die Korrektursitzung mit den drahtlosen, interaktiven Anzeigevorrichtungen 41 beendet ist, kehrt das System-Netzwerk 40 zum TCP/IP-Betrieb zurück.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden Arten der Umsetzung von Netzwerk- und Inhaltssicherheit beschränkt, zu denen Verschlüsselungs- und Entschlüsselungsverfahren wie z.B. "Public-Key"-Verschlüsselung, Dreifach-DES oder das MPEG4-Format zum Schutz von Inhalten gehören.

Das drahtlose Netzwerk ist als geschlossenes Netzwerk eingerichtet, so dass es für unbefugte Nutzer bei abgeschalteter ESSID-Übertragung unsichtbar ist, und die drahtlosen Zugangsmodule sind mit MAC-Adressen-Authentifikation und Zuordnungssteuerung so voreingestellt, dass der Zugang auf bestimmte MAC Adressen beschränkt ist. Außerdem würde zur Sicherheit des drahtlosen Netzwerks auch eine oder mehrere der folgenden Techniken und Verfahren gehören: z.B. 802.11i-Standards mit TKIP (Temporal Key Integrity Protocol, "temporäres Schlüssel-Integritätsprotokoll"), eine Firewall mit SPI (Stateful Packet Inspection, "statusbetonte Paketinspektion"), Port-Abbildung, 152-Bit-WEP-Verschlüsselung, WPA, das Aufspüren von Eindringlingen mit einem Intrusion Detection System (IDS) mit Protokollierung und Meldungsausgabe, IPSec-basierte VPN-Endpunkt-Tunnel für sichere Fernverbindungen, 168-Bit-IPSec-basiert mit 3DES verschlüsselte Tunnel für sichere WAN-Verbindungen, Fernverwaltungsfähigkeit über SSL (Secure Socket Layer, "sichere Sockelschicht"), PEAP (Protected Extensible Authentication Protocol, "geschütztes erweiterbares Authentifikationsprotokoll").

Für finanzielle oder Zahlungs-Transaktionen über das drahtlose Netzwerk würden Verfahren für sichere Transaktionen wie z.B. Verschlüsselung mit symmetrischen Schlüsseln und SSH (Secure Shell) implementiert.

Des Weiteren verstehen sich etwaige andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die sich aus etwaigen Änderungen in der Anwendung oder dem Verfahren der Verwendung oder des Betriebs, des Herstellungsverfahrens, der Gestalt, Größe oder des Materials ergeben und die nicht in der vorliegenden detaillierten Beschreibung oder den beiliegenden Zeichnungen enthalten sind, für den Fachmann jedoch ersichtlich oder naheliegend sind, als zum Umfang der vorliegenden Erfindung gehörig. Darüber hinaus können, wie der Fachmann auf dem Gebiet drahtloser, interaktiver Unterhaltungssysteme aus der vorangegangenen detaillierten Beschreibung und aus den Figuren erkennt, Modifikationen und Änderungen an der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgenommen werden, ohne dass dadurch der Umfang der vorliegenden Erfindung verlassen würde.

Zusammenfassung

Ein drahtloses, interaktives Unterhaltungs- und Informationsanzeige-Netzwerksystem, welches in der Lage ist, digitale Inhalte an eine Gruppe oder mehrere Gruppen von drahtlosen, interaktiven Anzeigeeinrichtungen zum Abspielen in Echtzeit oder auf Abruf und Verfahren zum zeitgerechten und effizienten Streamen, Hochladen oder Übertragen digitaler Inhalte von externen Medienquellen über drahtlose Verbindungen an das Netzwerk der drahtlosen, interaktiven Anzeigeeinrichtung. Das System umfasst drahtlose, interaktive Unterhaltungs- und Informationsanzeigeeinrichtungen, drahtlose Zugangsmodule, Router, Systemverwaltungskonsolen und externe Medienschnittstellen-Konsolen.


Anspruch[de]
Drahtloses, interaktives Unterhaltungs- und Informationsanzeige-Netzwerksystem, welches effiziente und zeitgerechte Zustellung von digitalen Inhaltsdaten in einem drahtlosen Netzwerk an mehrere Anwender zum individuellen oder gleichzeitigen Abspielen ermöglicht und folgendes umfasst: eine oder mehrere Gruppen mehrerer drahtloser, interaktiver Anzeigeeinrichtungen zum Abspielen digitaler Inhalte in Echtzeit oder auf Abruf (on demand) gemäß individueller Auswahl; ein oder mehrere drahtlose Zugangsmodul(e), welche drahtlose Verbindungen zum Senden und Empfangen digitaler Inhaltsdaten zwischen der/den externen digitalen Medienquelle(n) oder Schnittstelle(n) und der/den Gruppe(n) drahtloser, interaktiver Anzeigeeinrichtungen und alternativ drahtlose Verbindungen zu einem oder mehreren anderen drahtlosen Zugangsmodul(en) in dem Netzwerk zur Verfügung stellt bzw. stellen; einen Router für jede Zone oder Abschnitte des drahtlosen Netzwerkes, welcher Netzwerkdaten zu und von dem/den jeweiligen drahtlosen Zugangsmodul(en) und der/den externen Medienquelle(n), Schnittstelle(n) oder Systemverwaltungskonsole(n) leitet; wobei die externe(n) Medien-Schnittstelleneinheit(en) einen oder mehrere physikalische Verbindungspunkt(e) zu beliebigen externen digitalen Medienquellen oder Schnittstellen zur Verfügung stellt bzw. stellen; eine oder mehrere Systemverwaltungskonsole(n), welche Speicher für digitale Inhalte für den Netzwerkzugang und Bedienungsschnittstellen zu den drahtlosen Netzwerksystemen für Steuerungs-, Überwachungs- und Wartungsfunktionen zur Verfügung stellt bzw. stellen. Drahtloses, interaktives Unterhaltungs- und Informationsanzeige-Netzwerksystem gemäß Anspruch 1, wobei das drahtlose Netzwerk sowohl zur Unicast- als auch zur Multicast-Zustellung eines Datenstromes im TCP/IP- bzw. UDP-Modus funktioniert. Drahtloses, interaktives Unterhaltungs- und Informationsanzeige-Netzwerksystem gemäß Anspruch 1, wobei das drahtlose Netzwerk effiziente Datenkommunikations-Bandbreitenverwaltung für die Zustellung digitaler Inhalte unter Verwendung von IEEE 802.11a, 802.11g, 802.11n, 802.16, drahtlosem USB, Ultrabreitband (UWB) oder beliebigen anderen Drahtlos-Standards zur Verfügung stellt, wobei eine Verbindungsgeschwindigkeit von 54 Mbps oder mehr zur Verfügung gestellt wird. Drahtloses, interaktives Unterhaltungs- und Informationsanzeige-Netzwerksystem gemäß Anspruch 1, wobei die digitalen Inhalte Video, Audio oder berechnete und ausgegebene grafische Darstellungen (graphical image rendering) in digitalen Datenformaten wie zum Beispiel, jedoch nicht ausschließlich, MPEG, MP3, JPEG, TIFF, HTML oder XML sind. Drahtlose, interaktive Anzeigeeinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die drahtlose, interaktive Anzeige eine elektronische Einrichtung ist, welche zur drahtlosen Kommunikation, Datenverarbeitung, Datenspeicherung und zum Anzeigen von berechneten und ausgegebenen digitalen Bildern und Videos sowie zum Abspielen von Audio mit durch Anwender erfolgender oder programmierter Steuerung fähig ist. Drahtloses Zugangsmodul gemäß Anspruch 1, wobei das drahtlose Zugangsmodul eine Einrichtung ist, welche elektronische Schaltungen aufweist, die eine oder mehrere drahtgestützte Netzwerk-Kommunikationsschnittstelle(n) mit Funknetz-Kommunikation über Einzelband oder Dualband mit demselben Drahtlos-Standard oder unterschiedlichen Drahtlos-Standards zur Verfügung stellen. Externe digitale Medienquellen gemäß Anspruch 1, welche, jedoch nicht ausschließlich, einen oder mehrere Server für digitale Medien, eine oder mehrere Einrichtung(en) zum Laden digitaler Inhalte, einen oder mehrere Analog-Digital-Wandler für Medien, welcher) ein analoges Medienformat wie z.B. NTSC oder PAL in ein digitales Datenformat umwandelt bzw. umwandeln, einen oder mehrere DVD-Spieler, eine oder mehrere Digitalkamera(s) oder einen bzw. mehrere terrestrische(n) oder Satelliten-Fernsehempfänger/Decoder umfassen. Externe digitale Medienschnittstellen gemäß Anspruch 1, welche, jedoch nicht ausschließlich, das Internet oder ein oder mehrere Intranet(s) umfassen. Router gemäß Anspruch 1, welcher einen Netzwerk-Router oder eine Netzwerk-Vermittlungseinrichtung umfasst, welche(r) drahtgestützte Netzwerk-Schnittstellen von einem oder mehreren drahtlosen Zugangsmodul(en), einer oder mehreren externen Medienkonsole(n) und einer oder mehreren Systemverwaltungskonsole(n) durch Verkabelung miteinander verbindet. Systemverwaltungskonsole gemäß Anspruch 1, wobei es sich bei der Systemverwaltungskonsole um eine unabhängige Einheit oder um separate Einheiten handeln kann, wobei die Anzeige und Steuerung der Benutzeroberfläche, welche tragbar sein können, drahtgestützt oder drahtlos mit der Einheit fernverbunden sind, welche die Inhaltsspeicher- und Netzwerkschnittstellenfunktionen enthält. Verfahren für eine Einrichtung für drahtlose, interaktive Unterhaltungs- und Informationsanzeige-Netzwerksysteme zum Erreichen einer Optimierung der Bandbreite für die drahtlose Netzwerkskommunikation, umfassend: die Verwendung von IEEE 802.11a, 802.11g, 802.11n, 802.16, drahtlosem USB, Ultrabreitband (UWB) oder beliebigen andere Drahtlos-Standards, wobei eine Verbindungsgeschwindigkeit von 54 Mbps oder mehr zur Verfügung gestellt wird, um Datendurchsatzraten von 45 Mbps oder mehr zu erreichen, wobei eine Technik zur Optimierung des drahtlosen Datendurchsatzes (WDTO) verwendet wird, welche die Ausnutzung von UDP-Netzwerkprotokoll, Multicasting, Übertragung von einem Rechner an mehrere gleichberechtigte Rechner (peer-to-multi-peers) in einem Ad-hoc-Netzwerk, die Abstimmung von Parametern des drahtlosen Netzwerkes, Techniken zur Optimierung des Fragmentierens und erneuten Zusammensetzens von Datenrahmen, Datenpaketverkettung und Dateisegmentierungs-Übertragungstechniken miteinander verbindet.






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