Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СИСТЕМА И СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РОУМИНГА МОБИЛЬНОГО ТЕРМИНАЛА В СПУТНИКОВОЙ/НАЗЕМНОЙ СИСТЕМЕ СВЯЗИ
СИСТЕМА И СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РОУМИНГА МОБИЛЬНОГО ТЕРМИНАЛА В СПУТНИКОВОЙ/НАЗЕМНОЙ СИСТЕМЕ СВЯЗИ

СИСТЕМА И СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РОУМИНГА МОБИЛЬНОГО ТЕРМИНАЛА В СПУТНИКОВОЙ/НАЗЕМНОЙ СИСТЕМЕ СВЯЗИ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к мобильным системам связи, в частности к наземным сотовым и мобильным спутниковым системам связи. Технический результат состоит в осуществлении взаимодействия одной или более наземных мобильных систем с мобильной спутниковой системой. Система связи содержит элемент спутниковой системы связи, имеющий по меньшей мере один спутник и по меньшей мере один наземный узел межсетевого сопряжения, а также элемент беспроводной наземной системы связи, имеющий по меньшей мере один ретранслятор и по меньшей мере один центр коммутации мобильного обслуживания. 7 с. и 8 з.п. ф-лы, 18 ил., 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2193815
Класс(ы) патента: H04B7/185, H04B7/26
Номер заявки: 99106424/09
Дата подачи заявки: 27.08.1997
Дата публикации: 27.11.2002
Заявитель(и): ГЛОБАЛСТАР Л.П. (US)
Автор(ы): ВИДЕМАН Роберт А. (US); САЙТС Майкл Дж. (US)
Патентообладатель(и): ГЛОБАЛСТАР Л.П. (US)
Описание изобретения: ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к мобильным системам связи, в частности к наземным сотовым и мобильным спутниковым системам связи.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Мобильные спутниковые системы связи используются во всем мире. Такие системы, в основном, были региональными. Однако предлагаются и вводятся глобальные системы. Эти глобальные системы обеспечивают возможности для роуминга в международном масштабе, в результате чего возникает необходимость в пользовательских терминалах, которые могут обеспечить роуминг по всему миру. То есть, существует необходимость в пользовательском терминале, который может быть использован для направления и получения вызовов вне зависимости от географических, экономических или политических границ.
Однорежимные пользовательские терминалы с использованием одного спутника могут обеспечить доступ по всему миру. Однако в условиях широкого распространения сотовых систем, персональных систем связи (ПСС) и других наземных мобильных систем будет существовать логическая необходимость во взаимодействии с такими системами. Например, в таких системах и для двухрежимных терминалов (например, аналоговый и цифровой) часто предпочтительным является цифровой режим, автоматически выбираемый там, где доступен.
Такое взаимодействие является эффективным и экономичным и может повысить качество обслуживания пользователя в городской среде и в пригородных районах, в то время как спутниковое обслуживание может быть использовано в сельской местности и в тех местах, где наземное мобильное обслуживание не доступно или не экономично.
Для обеспечения такого взаимодействия может потребоваться двухрежимный пользовательский терминал, то есть пользовательский терминал, имеющий возможность работы либо в спутниковой, либо в наземной сотовой системе.
Предусматривается, что мобильные пользователи будут использовать роуминг в обоих этих системах. Среда наземной системы в основном ограничивается теми областями обслуживания, которые имеют ретрансляторы наземного базирования (башни и т.д.) или другие ретрансляторы локальных регионов (например, шар-зонды или летательные аппараты). Эти области мобильного обслуживания неизбежно будут относительно малыми, располагаясь в основном в городах и вдоль дорог с интенсивным движением. Спутниковая система, с другой стороны, обеспечивает глобальную зону обслуживания и включает как наземные области мобильного обслуживания, так и не наземные области обслуживания.
Наземные мобильные системы не обеспечивают совершенной зоны обслуживания, особенно на границе областей ячеек, и, более того, многие имеют пропуски и провалы в областях обслуживания из-за местных условий, приводящих к блокировке, или по другим причинам. Результатом является пропуск вызовов и негарантированное обслуживание при нахождении пользователей в этих граничных областях или провалах. Спутниковые системы могут заполнять эти провалы, если пользовательские терминалы могут осуществлять взаимодействие достаточно эффективно для того, чтобы гарантировать техническое соединение и переключение с одной системы на другую.
Изобретателям не известны существующие или предложенные наземные и спутниковые системы связи, которые адекватным образом решают эту проблему.
В работе "An Integrated Satellite-Cellular Land Mobile System for Europe", E. Del Re, (1989) описан предлагаемый вариант интеграции спутниковой системы связи с Европейской наземной системой стандарта GSM. В предлагаемой объединенной системе желательно поддерживать общие протоколы (уровни 2 и 3) между спутниковой системой и системой GSM, причем основные различия сохраняются на уровне 1 (например, полоса радиочастотного сигнала, процедуры синхронизации).
В патенте США 5073900 на "Интегрированную сотовую систему связи" описана система сотовой связи, имеющая полностью интегрированные поверхностные и спутниковые узлы. То есть, спутниковые ячейки космических узлов могут перекрывать наземные ячейки. Центр управления сети системы используется для распределения обработки конкретного вызова для одного из спутниковых узлов или из центров управления региональных узлов. В одном из вариантов осуществления, согласно патенту США 5073900 пользователь может выбрать либо использование спутниковой линии связи, либо наземной линии связи.
Однако ни одна из вышеупомянутых систем не обеспечивает удовлетворительного решения проблемы обеспечения полной совместной работы между спутниковой системой связи и одной или более существующих наземных систем связи.
ЦЕЛИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей изобретения является создание способов и устройств для осуществления взаимодействия одной или более наземных мобильных систем с мобильной спутниковой системой.
Также задачей изобретения является создание способов и устройств автоматической обработки вызовов, осуществляемых в пределах зоны обслуживания одной или более наземных мобильных систем и мобильной спутниковой системы.
Кроме того, задачей изобретения является создание многорежимного терминала пользователя, имеющего возможность выбирать или обеспечивать выбор предпочтительных для него начальных условий, а также создание способов и устройств автоматического переключения между этими условиями.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Описанные выше и другие проблемы преодолеваются и задачи изобретения решаются способами и устройствами, соответствующими вариантам осуществления изобретения.
В одном из аспектов изобретение относится к системе связи, имеющей подсистему спутниковой связи, включающую в себя по меньшей мере один спутник и по меньшей мере один наземный узел межсетевого сопряжения, а также беспроводную наземную подсистему связи, включающую в себя по меньшей мере один ретранслятор и по меньшей мере один центр коммутации мобильного обслуживания (ЦКМ). По меньшей мере один узел межсетевого сопряжения и по меньшей мере один ЦКМ связаны между собой посредством первой сети части мобильного применения. По меньшей мере один узел межсетевого сопряжения и по меньшей мере один ЦКМ связаны с наземной сетью связи. Система также включает в себя по меньшей мере один пользовательский терминал, двухрежимный или более высокий (например, трехрежимный), включающий в себя первый приемопередатчик для двусторонней связи с узлом межсетевого сопряжения через спутник и второй приемопередатчик для двусторонней связи с ЦКМ через ретранслятор, и контроллер, соответствующий протоколу, выбранному пользователем или выбранному узлом межсетевого сопряжения для селективного разрешения первому или второму приемопередатчику осуществлять связь пользователя с наземной сетью связи.
Различные провайдеры услуг могут использовать различные стандарты эфирных интерфейсов и соответствующие протоколы сигнализации (т.е. IS-41 и IS-95). Такие стандарты эфирных интерфейсов и протоколы сигнализации могут совместно упоминаться просто как "протокол", который в настоящем изобретении предполагается включающим в себя физические и логические требования для успешной связи с данным спутником или наземной системой связи.
Пользовательский терминал реагирует на ряд начальных условий (с). Эти условия включают: (а) работу только через спутник; (b) регистрацию в спутниковой системе при наличии разрешения для переключения на наземную систему; (с) регистрацию как в спутниковой, так и в наземной системах и начало режима автоматического поиска сети со спутниковой системы; (d) регистрацию только в наземной системе; (е) регистрацию в наземной системе при наличии разрешения для переключения на спутниковую систему; (f) регистрацию как в спутниковой, так и в наземной системах и начало режима автоматического поиска сети с наземной системы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Описанные выше и другие признаки изобретения поясняются в последующем подробном описании изобретения, иллюстрируемом чертежами, на которых представлено следующее:
Фиг. 1 - блок-схема спутниковой/наземной системы связи, соответствующей изобретению;
Фиг.2A-3D - блок-схемы способов работы двухрежимного (спутникового/наземного) пользовательского терминала в спутниковой/наземной системе связи по фиг.1;
Фиг.4 - упрощенная блок-схема двухрежимного пользовательского терминала, имеющего возможность выбора системы в соответствии с изобретением;
Фиг. 5 - упрощенная блок-схема узла межсетевого сопряжения, показанного на фиг.1;
Фиг. 6А-8В - блок-схемы вариантов осуществления узлов межсетевого сопряжения в соответствии с изобретением;
Фиг.9 - диаграмма, иллюстрирующая поток информации сигнализации и информации трафика в спутниковой/наземной системе связи, соответствующей изобретению;
Фиг.10 - диаграмма, иллюстрирующая пример областей обслуживания спутниковой и наземной системы;
Фиг. 11А-11С - логические схемы, иллюстрирующие способы, соответствующие изобретению;
Фиг. 11D и 11Е - иллюстрации различных начальных условий (С1-С6) для начального режима работы спутниковой системы и начального режима работы наземной системы, соответствующие схемам на фиг.11А-11С;
Фиг. 12-16 - иллюстрации примеров различных соотношений между областями обслуживания сотовой системы и областями обслуживания наземных местных сотовых систем;
Фиг. 17 - упрощенная блок-схема узла межсетевого сопряжения, включающего в себя базы данных для хранения карт ухудшения обслуживания и архивные записи доступности терминалов пользователя в соответствии с одним из аспектов изобретения; и
Фиг.18 - блок-схема способа, обеспечивающего доставку вызовов к пользовательскому терминалу после того, как пользовательский терминал временно потерял синхронизацию с узлом межсетевого сопряжения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В последующем подробном описании изобретения приводятся ссылки на патент США 5303286 на "Беспроводную телефонную/спутниковую систему роуминга", патент США 5448623 на "Спутниковую систему связи, использующую узлы межсетевого сопряжения, взаимодействующую с наземной системой связи" и патент США 5422647 на "Спутниковую полезную нагрузку системы мобильной связи". Эти патенты США описывают различные системы спутниковой связи, использующие спутники с бортовой обработкой сигнала или спутниковые ретрансляторы, а также варианты осуществления полезной нагрузки спутникового ретранслятора.
Фиг. 1 иллюстрирует двухрежимную систему спутниковой и наземной связи (ДССНС) 1, в которой может быть использовано настоящее изобретение. ДССНС 1 содержит по меньшей мере одну наземную систему (НС1) 2, но обычно содержит множество НС, связанных напрямую или не напрямую с коммутируемой телефонной сетью общего пользования (КТСОП) 3. Некоторые из НС 2 могут быть связаны с частной сетью. Каждая НС 2 включает в себя ЦКМ 4 и по меньшей мере одну базовую станцию (БС) 5. Каждый ЦКМ 4 имеет соответствующую область охвата 6, внутри которой может находиться пользовательский терминал (ПТ) 7. При использовании двусторонней наземной ВЧ линии (Т1) ПТ 7 может быть связан с КТСОП 3. Различные НС 2 могут работать с протоколами и стандартами эфирного интерфейса, такими как аналоговый (например, AMPS), множественного доступа с временным разделением (МДВР), множественного доступа с кодовым разделением (МДКР), комбинацией этих типов доступа. Могут быть различные НС с доступом одного типа (например, МДВР), которые работают с различными протоколами (например, цифровой протокол, принятый в США, и GSM).
На фиг.1 также показана по меньшей мере одна спутниковая система, включающая в себя по меньшей мере один спутник 8, но в типовом случае группу от двух до N спутников каждая, двигающихся по орбите вокруг земли и обеспечивающих соответствующие зоны обслуживания или области охвата 9 на поверхности земли. Область охвата может быть образована единичным спутником в виде одного или множества лучей (или частот) или может быть образована множеством перекрывающихся областей охвата от нескольких спутников, каждая из которых включает в себя один или множество лучей. В области охвата 9 спутника и, возможно, в пределах зоны обслуживания 6 наземной системы находятся ПТ 7 и узел межсетевого сопряжения 10, который соединяет ПТ 7 с КТСОП 3 через один или более спутников 8 посредством двусторонних спутниковых ВЧ линий связи S1 (от ПТ 7 к спутнику 8) и S2 (от спутника 8 к узлу межсетевого сопряжения 10).
Группа спутников может включать в себя спутники низких околоземных орбит (НОО), спутники средних околоземных орбит (СОО) или спутники геосинхронных орбит (ГСО). Для целей изобретения спутники могут представлять собой ретрансляторы, которые просто осуществляют информационный обмен между ПТ 7 и узлами межсетевого сопряжения (УМС) 10 или они могут демодулировать полученные данные для выполнения бортовой обработки для определения маршрутизации и другой информации.
В данном предпочтительном варианте осуществления изобретения ПТ 7 является двухрежимным терминалом (или обеспечивает большее число режимов) и может работать в области охвата 9 спутника или по меньшей мере в наземной области обслуживания 2. То есть, ПТ 7 имеет возможность связи как со спутниковой системой, так и по меньшей мере с одной наземной системой. Например, ПТ 7 может осуществлять связь либо с наземными системами связи МДКР, либо AMPS, или с системой спутниковой связи по меньшей мере одного типа.
Таким образом, хотя описание изобретения представлено в контексте двухрежимного ПТ 7, следует иметь в виду, что изобретение также применимо для трех- (и более) режимных пользовательских терминалов (стандартов спутниковых и множества наземных систем, таких как GSM и/или IS-95 МДКР, и/или AMPS).
Одной из особенностей как спутниковой, так и наземной систем является процедура регистрации, которая позволяет ПТ 7 осуществить доступ к системе и затем к КТСОП 3. Процедура регистрации производит идентификацию ПТ 7, обеспечивает возможность различного обслуживания и выполнения различных функций обращения к базе данных. В настоящее время существуют два типа процедур регистрации: процедуры, основанные на использовании данных исходного местоположения, и роуминг или функции определения местоположения "визитера". Процедуры регистрации выполняются в ЦКМ 4 для наземных систем и в УМС 10 для спутниковых систем.
В основном процесс регистрации предусматривает обращение к двум типам баз данных. В случае определения исходного местоположения используется регистр исходного местоположения (РИМ), а для терминалов, использующих функцию роуминга, (т.е. тех, у которых РИМ находится в другой зоне обслуживания) используется регистр местоположения визитеров (РМВ).
В настоящее время существуют два типа сотовых телефонов, используемых в мире. На американском континенте преобладает система AMPS (IS-41), в то время как в остальном мире используются различные другие стандарты, при этом наиболее популярным является GSM. Эти различные стандарты обычно не обеспечивают возможность совместной работы, и такие функции, как осуществление расчетов, управление мобильными терминалами и установление подлинности, не совместимы для различных систем. Однако добавление спутниковой системы обеспечивает возможность роуминга от системы к системе с некоторыми ограничениями. Два потенциальных случая роуминга связаны, например, с системой AMPS и спутниковой сотовой системой либо с системой GSM и спутниковой сотовой системой.
Потенциальные рабочие условия представлены в Таблице.
Из Таблицы следует, что двухрежимный ПТ 7 AMPS и спутниковой сотовой системы может работать: а) в сотовой системе AMPS как в режиме определения исходного местоположения, так и при определении местоположения при роуминге как пользователь наземной системы; b) в УМС спутниковой системы вместе с системой AMPS либо при определении исходного местоположения, либо при роуминге как наземный пользователь или с) в спутниковом УМС вместе с системой GSM только как пользователь спутниковой системы. Двухрежимная система AMPS плюс спутниковый сотовый телефон или ПТ могут, таким образом, быть активизированы для автоматического переключения между режимами (а) и (b), если правильно зарегистрированы. Этот режим упоминается далее как автоматический двойной режим AMPS плюс спутниковая система.
Из Таблицы следует, что двухрежимный терминал, имеющий возможность работы в системе GSM и в спутниковой сотовой системе, может работать: (d) в сотовой системе GSM либо при определении исходного местоположения, либо при роуминге как пользователь наземной системы или е) со спутниковым узлом межсетевого сопряжения с системой GSM либо при определении исходного местоположения, либо при роуминге как пользователь спутниковой системы; или f) со спутниковым узлом межсетевого сопряжения с системой AMPS как исключительно пользователь спутниковой системы.
Двухрежимный сотовый телефон или ПТ 7, имеющий возможность работы в системе GSM и спутниковой системе, может активизироваться для автоматического переключения между режимами (d) и (е), как определено выше, при надлежащей регистрации. Этот режим упоминается в настоящем описании как автоматический двойной режим "GSM плюс спутниковая система".
ПТ 7 может также быть выполнен с возможностью переключения между спутниковой системой и наземной системой типа МДКР или AMPS в зависимости от доступности AMPS или МДКР в наземной сети. Четырехрежимный телефон, соответствующий другому стандарту наземных систем, такому как GSM (например, спутниковая система, системы AMPS, МДКР или GSM), также входит в объем изобретения.
Есть шесть начальных условий для каждого типа двухрежимного ПТ 7. Эти начальные условия (С) следующие:
С1-ПТ зарегистрирован только в спутниковой системе;
С2-ПТ зарегистрирован только в спутниковой системе, но имеет разрешение на переключение на наземную систему;
С3-ПТ зарегистрирован только в спутниковой системе и наземных системах, и режим автоматического поиска системы начинается со спутниковой системы;
С4-ПТ зарегистрирован только в наземной системе;
С5-ПТ зарегистрирован в наземной системе, но имеет разрешение на переключение на спутниковую систему и
С6-ПТ зарегистрирован как в спутниковой системе, так и в наземных системах, и режим автоматического поиска системы начинается с наземной системы.
Одной из задач изобретения является создание многорежимного ПТ 7, имеющего возможность выбора или обеспечение выбора для него предпочтительных начальных условий, и создание механизма для автоматического переключения между режимами, соответствующими этим условиям. Этот результат достигается в соответствии с изобретением, как описано ниже.
Начальное условие С1: Работа ПТ 7 только через спутниковую систему.
При этом условии пользователь ПТ 7 осуществляет попытки зарегистрироваться в спутниковой системе. В этом случае возможно несколько ситуаций. Первая ситуация заключается в том, что местоположение ПТ 7 соответствует плохим условиям распространения сигнала в спутниковой системе, в результате чего ПТ 7 не может зарегистрироваться. Вторая ситуация заключается в том, что ПТ 7 находится вне зоны, где обеспечивается обслуживание. В этом случае ПТ 7 может получить сигнал для отображения результата попытки регистрации. Третья ситуация заключается в том, что ПТ 7 успешно регистрируется в спутниковой системе как в режиме определения исходного местоположения, так и в режиме роуминга в системе. Четвертая ситуация заключается в том, что ПТ 7 получает "неудовлетворительный" ответ.
Эта процедура показана в основном на Фиг.2А и более подробно на Фиг.2В. При включении ПТ 7 (блок А) ПТ 7 может осуществлять поиск либо спутниковой, либо наземной системы в зависимости от предварительно установленных предпочтений пользователя в ПТ 7 или соответственно тому, как модифицировано узлом межсетевого сопряжения 10. Если конфигурация системы такова, что сначала осуществляется поиск спутниковой системы (блок В), но если ПТ 7 не находится в области обслуживания спутниковой системы, например, когда он находится в соседней стране, которая не имеет разрешения на обслуживание спутниковой системой (блок С), или если регистрация безуспешна из-за условий распространения или получения "неудовлетворительного" ответа, ПТ 7 устанавливает таймер повторения или счетчик на некоторое значение, которое может быть постоянным или изменяться с числом попыток. Соответственно в блоке D осуществляется проверка для определения того, превысило ли число попыток регистрации значение таймера повторения или счетчика. Если да, то процедура регистрации прерывается в блоке Е.
Предполагается, что "неудовлетворительный" ответ будет одним из следующих. Первое, выбранная наземная сеть мобильной связи (НСМС) не поддерживается абонементным обслуживанием. Второе, область обслуживания не подходит, потому что она не поддерживается региональным абонементным обслуживанием (т. е. виртуальным узлом межсетевого сопряжения). То есть, может быть, что хотя обеспечивается региональное абонементное обслуживание, однако выбор конкретной НСМС может не иметь места. Третье, область обслуживания может соответствовать местоположению, которое не принимает пользователей в режиме роуминга, относящихся к другой НСМС той же страны. Другие условия также могут быть результатом получения ПТ 7 "неудовлетворительного" ответа.
Если в блоке D установлено, что допустимое число попыток превышено, тогда в ПТ 7 может устанавливаться индикация доступа к спутниковой системе как "Отсутствие обслуживания". Пауза может быть использована (с помощью команды либо ручного управления) для обеспечения возможности ПТ 7 переместиться в положение, характеризуемое лучшими условиями распространения.
Если ПТ 7 успешно осуществил сигнализацию в группе спутников и сети блока межсетевого сопряжения 10 (в предпочтительном варианте осуществления узел межсетевого сопряжения, осуществляющий координацию в сети), линия связи устанавливается только через спутниковую систему. После того как ПТ 7 идентифицирован, он назначается узлу межсетевого сопряжения, и после назначения пейджингового канала и канала доступа ПТ 7 находится в режиме ожидания (блок F) и готов получать вызовы от КТСОП 3 или направлять запросы в узел межсетевого сопряжения 10 об установке соединения вызова в КТСОП. ПТ 7 остается в этих условиях до тех пор, пока при установке вызова или установке процедуры для приема вызова не будет обнаружено узлом межсетевого сопряжения 10, что ПТ 7 переместился в другую область обслуживания (блок G). В этом случае ПТ 7 регистрируется в новой области обслуживания (блок Н). В случае, если ПТ 7 потеряет контакт из-за плохих условий распространения сигналов или других эффектов в процессе осуществления вызова, связь с пользователем может быть прервана (т. е. вызов завершается). При потере контакта ПТ 7 должен обычно ждать, пока условия распространения не позволят повторно засинхронизироваться в спутниковой системе (блок I). Аналогичным образом, если ПТ 7 находится в неудовлетворительных условиях распространения сигнала, ПТ 7 не будет отвечать на вызов, который уведомляет ПТ 7 о входящем вызове, или инициированный ПТ 7 запрос доступа не будет прослушиваться узлом межсетевого сопряжения 10 и, таким образом, узел межсетевого сопряжения 10 не сможет ответить.
Другими словами, пока ПТ 7 регистрируется в станции сопряжения 10, находится в зоне обслуживания и условия распространения ВЧ сигнала позволяют установить связь, ПТ 7 использует обслуживание в спутниковой системе (блок F). В этих условиях наземная система 2 не используется.
Если ПТ 7 теряет доступ из-за условий распространения сигнала или неблагоприятного ответа или если пользователь переместился в местоположение, в котором обслуживание не разрешено, ПТ 7 устанавливает максимальное число попыток на определенное значение (которое может быть постоянным или может устанавливаться по команде от узла межсетевого сопряжения 10). В ПТ 7 индицируется сообщение "Отсутствие спутникового обслуживания" для пользователя или он иным образом отмечает условие отсутствия обслуживания, устанавливает таймер повторения на "N" и повторяет процедуру регистрации. Для перемещения ПТ 7 в местоположение, характеризуемое лучшими условиями распространения, может быть использована пауза (по команде или с помощью ручного управления). Если "N" превышено (блок D), то может оказаться, что пользователь должен перерегистрироваться в спутниковой системе, в этом случае осуществляется новый цикл попыток поиска спутника. Для того, чтобы предотвратить бесконечное зацикливание, используется счетчик максимального числа попыток с приращениями, и при превышении максимального числа индикация обслуживания в спутниковой системе устанавливается на "Отсутствие обслуживания" и процедура останавливается.
Начальное условие С2: Работа пользователя первоначально через спутник с разрешением на переключение на наземные системы.
В этом условии пользователь при включении ПТ 7 пытается зарегистрироваться в спутниковой системе. В этом случае возможны несколько ситуаций, которые подобны тем, которые описаны выше для условия С1. Первая ситуация заключается в том, что ПТ 7 находится в местоположении, характеризуемом плохими условиями распространения сигнала в спутниковой системе и не может зарегистрироваться. Вторая ситуация заключается в том, что ПТ 7 находится в области, где не разрешено обслуживание. Третья ситуация заключается в том, что ПТ 7 успешно регистрируется в спутниковой системе как при определении исходного местоположения в системе, так и при роуминге в систему.
Процедура показана на Фиг.3А и 3В, где Блоки A-D и F-I аналогичны описанным выше. Блок Е такой же, но не соединяется на прямую с блоками В, С или D, как это описано выше. При включении (Блок А) ПТ 7 сначала пытается зарегистрироваться в спутниковой системе (Блок В). Если эта операция успешна, то ПТ 7 переходит в режим ожидания и находится в активном состоянии (Блок F). При отсутствии успеха из-за расположения в области, где обслуживание не разрешено (Блок С), ПТ 7 начинает поиск наземной системы (Блок J). Если регистрация в спутниковой системе безуспешна из-за условий распространения сигнала или получения неудовлетворительного ответа, ПТ 7 устанавливает таймер повторения попыток. Затем ПТ 7 осуществляет циклические операции (Блок D), пытаясь зарегистрироваться в спутниковой системе. После N попыток ПТ 7 начинает поиск наземной системы (Блок J).
После успешной регистрации в спутниковой системе (Блок F) могут возникнуть следующие ситуации.
Во-первых, области обслуживания могут быть разрешенными для обслуживания и ПТ 7 успешно инициирует и принимает вызовы. После каждого такого вызова ПТ 7 возвращается в режим ожидания.
Во-вторых, ПТ 7 может перейти в новую область обслуживания (Блок G). Текущий блок межсетевого сопряжения подает команду ПТ 7 осуществлять новый спутниковый узел межсетевого сопряжения, и в ответ на эту команду ПТ 7 начинает последовательность операций поиска спутниковой системы (Блоки Н и В).
В-третьих, ПТ 7 может обнаружить, что он переместился в положение, которое соответствует области, где не разрешено спутниковое обслуживание (Блок С). Этому положению может соответствовать разрешение обслуживания в наземной системе или отсутствие такого разрешения. В этом случае блок межсетевого сопряжения 10 может подать команду в ПТ 7 осуществлять поиск наземной системы обслуживания.
В-четвертых, ПТ 7 может испытывать потерю обслуживания из-за плохих условий распространения сигналов (Блок I). В этом случае ПТ 7 устанавливает таймер повторения попыток, возвращается в режим ожидания и повторяет попытки доступа. Как и ранее, пауза некоторой фиксированной или переменной длины между попытками может быть использована для обеспечения возможности ПТ 7 переместиться в более благоприятное местоположение. После того, как значение "N" превышено, ПТ 7 осуществляет поиск и пытается зарегистрироваться в наземной системе (Блок J).
К этому моменту ПТ 7 может направить данные сигнализации на блок межсетевого сопряжения 10 и, возможно, установить потенциальную связь через спутниковую систему. ПТ 7 получает разрешение переключиться на наземную систему после того, как будут выполнены некоторые заранее определенные условия. Примерами таких условий являются следующие условия.
Во-первых, обслуживание ПТ 7 не обеспечивается из-за условий распространения. После N попыток ПТ получить доступ к блоку межсетевого сопряжения 10 ПТ 7 переключается на наземный режим и пытается зарегистрироваться в наземной системе (Блоки D и J).
Во-вторых, ПТ 7 перемещается за пределы области разрешенного спутникового обслуживания в область, где разрешен роуминг в наземной системе. Блок межсетевого сопряжения 10, имеющий возможность осуществить определение местоположения ПТ, определяет это условие и подает команду в ПТ 7 переключиться на режим наземной системы.
В любом случае ПТ 7 реагирует на невозможность эасинхронизироваться со спутниковой системой и осуществляет поиск наземной системы 2 (Блок J). После регистрации в наземной системе 2 ПТ 7 не возвращается к спутниковой системе до тех пор, пока ПТ 7 не выключится и затем включится снова (блок А), или если ПТ 7 теряет контакт с наземной системой. Последующая потеря контакта и повторная установка выполняются в соответствии с работой наземной системы 2. В любом случае ПТ 7 не осуществляют автоматический поиск спутниковой системы, пока число "МАХ" попыток меньше, чем максимум, установленный провайдером местного обслуживания или другим системным администратором. Это начальное условие важно для предотвращения условия, при котором ПТ, переместившиеся за пределы области обслуживания спутниковой системы, не предпринимали бесконечно попытки зарегистрироваться.
Согласно Фиг.3А и 3В, при условии, что ПТ 7 переместился в область, где не разрешено обслуживание (Блок С), или при условии, что доступ к обслуживанию был потерян после N попыток (Блок D), ПТ 7 осуществляет поиск обслуживания в наземной системе (J). При этом могут иметь место следующие условия.
Во-первых, ПТ 7 успешно регистрируется при определении исходного местоположения в наземной системе 2 и начинает нормальную работу (Блок L).
Во-вторых, ПТ 7 успешно регистрируется в режиме определения местоположения визитера в наземной системе 2 и начинает нормальную работу (Блок L).
В-третьих, ПТ 7 не имеет успеха или получает неудовлетворительный ответ (Блок К).
В случае первых двух условий ПТ 7 устанавливает указатель на дисплее, соответствующий режиму определения исходного местоположения или роуминга в наземной системе, и переходит в режим ожидания. Кроме того, ПТ 7 устанавливает максимальное значение для счетчика попыток на определенное значение "МАХ", которое в конечном итоге будет ограничивать число попыток регистрации для того, чтобы предотвратить бесконечное зацикливание и расходование ресурсов спутниковой системы. Пользователь затем управляет ПТ 7 в соответствии с параметрами наземной системы. Если обслуживание в наземной системе потеряно (Блок М) и предписанное число попыток использовано (Блок N), ПТ 7 пытается обратиться к спутниковой системе и осуществляет циклические операции до тех пор, пока установленное число попыток не будет использовано. При этом ПТ 7 показывает на дисплее сообщение "Отсутствие обслуживания", и процедура регистрации прерывается (Блок Е).
Для третьего условия, упомянутого выше, ПТ 7 не имеет успеха в поиске наземной системы после N попыток, устанавливает "МАХ" на заранее определенное значение и замыкает контур процедуры поиска спутниковой системы (Блок В), переустанавливает таймер повторения попыток и осуществляет попытки поиска спутниковой системы. Дисплей ПТ 7 показывает сообщение "Отсутствие наземного обслуживания", и процедура регистрации ПТ 7 прерывается паузой. Пауза может иметь предварительно определенную длительность или вручную устанавливаться пользователем. Пользователь может принять решение остановить процедуру регистрации, чтобы продолжить ее после перемещения в другое местоположение, или ожидать лучших условий распространения.
Поскольку "МАХ" обычно меньше, чем "N", может быть сделано несколько попыток регистрации. Это позволяет пользователю контролировать местоположение и перемещаться, если требуется, до тех пор, пока не будет найдено лучшее местоположение. Если использовано число "МАХ" попыток, индикаторы дисплеев спутникового и наземного обслуживания устанавливаются на "Отсутствие обслуживания", и процедура регистрации прерывается (Блок Е).
Начальное условие С3: Первоначальная работа пользователя через спутник при наличии возможности автоматического поиска.
Данный режим работы иллюстрируется с помощью Фиг.3С и 3D, причем в первом случае (Фиг. 3С) ПТ 7 находится в системе, для которой осуществлена успешная регистрация, а во втором случае (Фиг.3D) ПТ 7 находится в предпочтительной системе. В общем случае ПТ 7 при включении сначала осуществляет поиск спутниковой системы и затем регистрируется в наземной системе и может осуществлять автоматическое переключение между этими режимами.
Согласно Фиг.3С, ПТ 7 регистрируется в каждой системе (спутниковой и наземной), начинает работать в первой выбранной системе (при успешной регистрации) и затем переходит в свободный режим. При нахождении в свободном режиме либо при неудаче в достижении доступа к спутниковой системе ПТ 7 переключается на другую систему. В этом случае ПТ 7 продолжает работать в системе, на которую он переключился, до тех пор, пока не потеряет доступ к системе, после чего он переключается обратно на предыдущую систему.
Согласно Фиг.3D, ПТ 7 регистрируется в каждой системе, начинает работать в первой выбранной (предпочтительной) системе (при успешной регистрации) и затем переходит в свободный режим. При нахождении в свободном режиме либо при неудаче в достижении доступа к спутниковой системе ПТ 7 переключается на другую систему и начинает работать. Находясь в свободном режиме, после задержки, ПТ 7 производит тестирование для первой выбранной системы. Если тестирование неуспешно, ПТ 7 возвращается к другой системе, но если тестирование успешно, ПТ 7 возвращается к выбранной системе и переходит в свободный режим. Таким образом ПТ 7 пытается остаться в предпочтительной системе, пока она доступна.
Ниже поясняется пример работы в автоматическом режиме переключения. Следует отметить, что этот пример представлен в контексте способа функционирования, обеспечивающего возможность "нахождения в предпочтительной системе".
При включении ПТ 7 пытается зарегистрироваться в спутниковой системе, причем процедура соответствует той, которая показана на Фиг.2А и 2В. При успешной регистрации регистр исходного местоположения (РИМ) и регистр местоположения "визитера" (РМВ) спутниковой системы устанавливаются соответственно спутниковому узлу межсетевого сопряжения, и дисплей спутниковой системы устанавливается на индикацию "Спутниковая система". ПТ 7 затем переходит в обычный режим и, одновременно, пытается зарегистрироваться в наземной системе 2. Блок-схема регистрации в наземной системе показана на Фиг.3В. Если регистрация в обеих этих системах не завершается, тогда после соответствующего числа попыток ПТ 7 прерывает процедуру регистрации. Если регистрация не завершается в одной или другой системе, ПТ 7 устанавливает цепь поздней регистрации или флаг (не показан) и пытается выполнить регистрацию позже.
При успешной регистрации в обеих системах осуществляется следующая процедура, пока ПТ 7 находится в холостом режиме. ПТ 7 при холостом состоянии спутниковой системы периодически осуществляет тестирование доступности спутниковой системы. Если спутниковая система доступна (тест успешен), ПТ 7 возвращается к холостому состоянию спутниковой системы. Если тестирование доступности спутниковой системы неуспешно, то после соответствующего числа попыток (не показано) ПТ 7 выдает сигнал наземной системе 2 на установку ее РМВ/ЦКМ или РИМ соответственно наземной системе для целей вызова и/или выставление счетов и затем переходит в холостой режим наземной системы. ПТ 7 затем периодически осуществляет тестирование доступности спутниковой системы. Если тестирование доступности наземной системы успешно, то таймер задержки устанавливается на определенную величину. По истечении установленного времени таймера ПТ 7 снова проводит тестирование спутниковой системы.
Если ПТ7 определяет в течение своих периодических тестирований, что наземная система не доступна (неудача), он осуществляет тестирование доступности спутниковой системы. В любом случае ПТ 7 в обычном режиме в конечном итоге тестирует доступность спутниковой системы. Если тестирование успешно, ПТ 7 передает сигнал спутниковой системе на установку его РМВ/ЦКМ или РИМ соответственно спутниковой системе для целей вызова и/или выставление счетов и затем переходит в холостой режим для спутниковой системы. Если тестирование неуспешно, то ПТ 7 снова пытается получить доступ к наземной системе, которая при ее доступности обуславливает переход ПТ 7 снова в холостой режим для наземной системы. Если тестирование неуспешно (т.е. наземная система не доступна), ПТ 7 повторяет попытки несколько раз и при безуспешности прерывает процедуру.
В режиме доступа ПТ 7 в конечном счете пытается инициировать вызов или запросить доступ. В этом случае есть две возможности. Во-первых, при успешной операции ПТ 7 он возвращается в холостой режим для спутниковой системы. И наоборот, операции ПТ 7 могут оказаться неуспешными (как показано на Фиг. 3А и 3В). В этом случае ПТ 7 передает сигнал наземной системе 2 на установку РИМ/ЦКМ или РМВ в состояние соответственно наземной системе для целей вызова или выставление счета и затем пытается получить доступ к наземной системе. В случае успеха ПТ 7 возвращается в холостой режим для наземной системы и начинает периодически проверять доступность спутниковой системы, как описано выше. При неуспехе этой операции ПТ 7 осуществляет попытки доступа к спутниковой системе и при неуспехе этих операций прерывает процедуру.
Начальные условия С4, С5 и С6.
Эти условия и процедуры подобны тем, которые описаны выше со ссылками на Фиг. 3А, 3В, 3С и 3D в предыдущих разделах, при реверсировании функции наземной и спутниковой систем. Незначительные изменения могут потребоваться для обеспечения совместимости систем.
Фиг. 11А-11С иллюстрируют выбор режима ПТ 7. Эти блок-схемы показывают логику и методологию введения различных режимов при активизации пользователем двухрежимного ПТ 7, имеющего возможность работы в спутниковой и наземной системе. Эти процедуры приводят пользователя к условиям от С1 до С6, как описано выше. Эти схемы показаны только в качестве примера и характеризуют собой один из возможных вариантов осуществления. Фиг.11D и 11Е иллюстрируют эти различные начальные условия и статус ПТ 7 для шести режимов. Элементы, обозначенные С1-С6 на Фиг.11А-11С, соответствуют условиям С1-С6 на Фиг.11D и 11Е.
После описания предпочтительных вариантов осуществления способов в соответствии с изобретением ниже приводится описание элементов аппаратных средств, обеспечивающих осуществление этих способов.
На Фиг.4 представлена блок-схема двухрежимного ПТ 7. ПТ 7 включает в себя телефон 12 наземной системы, включающий в себя первый приемопередатчик ВЧ с антенной 14, обеспечивающей связь с существующей наземной телефонной системой 2, такой как сотовая система AMPS или GSM, через ВЧ линии связи Т1. ПТ 7 также содержит телефон 16 спутниковой системы, включающий в себя второй приемопередатчик ВЧ с антенной 18, обеспечивающей связь с мобильной спутниковой системой через ВЧ линии связи S1. В ПТ 7 входят процессор селекции и узел переключения (ПСУП) 20, который включает в себя алгоритмы селекции (АС), которые могут представлять собой набор алгоритмов, запускаемых для осуществления способов, описанных выше со ссылками на Фиг.2A-3D. Таким образом, ПТ 7 способен осуществлять различные способы, которые могут быть выбраны либо пользователем, либо системным оператором с помощью соответствующего протокола сигнализации, на который реагирует ПСУП. Активизируемая пользователем функция ручного управления 24 может быть реализована, например, вводом с помощью кнопки или клавишной панели, что используется для отмены любого хранящегося алгоритма, если оператору разрешена такая отмена в ручном режиме. Канал сигнализации для ПТ 7 от узла межсетевого сопряжения 10 к ПТ 7 может обеспечивать разрешение ручной отмены оператором или запрет таких ручных операций пользователя.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения телефон 16 спутниковой системы может работать в полном дуплексном режиме и связываться, например, посредством линии связи в L-диапазоне частот ВЧ линий связи (прямая или обратная линия связи) и в S-диапазоне частот ВЧ линий связи (обратная или прямая линия связи) через спутниковые приемоответчики обратной или прямой линий связи соответственно. ВЧ линии обратной связи L-диапазона могут работать в диапазоне частот от 1,61 ГГц до 1,625 ГГц с шириной полосы 16,5 МГц и модулируются упакованными цифровыми речевыми сигналами и/или сигналами данных, например, в соответствии со способом расширенного спектра МДКР путем прямой модуляции последовательностью (ПМП). ВЧ каналы прямой линии связи S-диапазона могут работать в диапазоне частот от 2,485 ГГц до 2,5 ГГц с шириной полосы 16,5 МГц. ВЧ каналы прямой линии связи также модулируются в узле межсетевого сопряжения 10 упакованными цифровыми речевыми сигналами и/или сигналами данных в соответствии со способом расширенного спектра МДКР-ПМП.
Полоса пропускания 16,5 МГц прямой линии связи разделена на множество каналов, причем на один канал приходится до 128 пользователей. Обратная линия связи может иметь различные полосы пропускания, и данному ПТ 7 может быть назначен или не назначен канал иной, чем канал, назначенный прямой линии связи. Однако при работе в режиме приема с разнесением в обратной линии связи (прием от двух или более спутников 8) ПТ 7 может быть назначена одна и та же ВЧ прямая и обратная линия связи для каждого из спутников.
Узел межсетевого сопряжения 10 связывается со спутниками 8 посредством, например, дуплексной ВЧ прямой линии связи (прямой линии связи к спутнику 8) и с обратной линией связи 19b (от спутника), которая работает в диапазоне частот в основном выше 3 ГГц и, предпочтительно, в С-диапазоне. ВЧ линии связи С-диапазона осуществляют двустороннюю связь, а также передают в спутниковой системе связи команды к спутникам и телеметрическую информацию от спутников.
Все частоты, полосы пропускания и т.д., упоминаемые в настоящем описании, характеризуют конкретный вариант осуществления. Другие частоты и полосы пропускания могут быть использованы без изменения принципов изобретения. Например, линии связи между узлом межсетевого сопряжения 10 и спутниками 8 могут использовать частоты иного диапазона, отличающегося от С-диапазона (примерно от 3 ГГц до 7 ГГц), например частоты Ки-диапазона (примерно от 10 ГГц до 15 ГГц) или Ка-диапазона (выше 15 ГГц).
Телефон 12 наземной системы ПТ 7 выполнен с учетом обеспечения совместимости с желаемым типом наземного сотового эфирного интерфейса, например, предусмотренного стандартом IS-41 (АMPS) или GSM, или другими цифровыми стандартами множественного доступа с временным разделением (МДВР), или IS-95 (МДКР ПМП).
Упрощенная блок-схема спутникового узла межсетевого сопряжения показана на фиг.5. Узел межсетевого сопряжения 10 связан с КТСОП 3, а также с наземной сетью передачи данных (НСД) 26. НСД 26 соединяет узел межсетевого сопряжения 10 с наземной частью спутниковой системы связи, в частности с другими узлами межсетевого сопряжения. Центр управления наземными операциями не показан и Центр управления спутниковыми операциями не показан. Узел межсетевого сопряжения 10 включает в себя по меньшей мере одну направленную антенну 28 для передачи и приема сигналов МДКР-ПМП спутниковых линий связи S2, которые соединяют узел межсетевого сопряжения 10 со спутниками 8 и потом с ПТ 7. Узел межсетевого сопряжения 10 также соединен с сетями части мобильного применения (ЧMП). В показанном примере есть две сети ЧMП. Это сеть 30 стандарта IS-41 (AMPS) ЧMП и сеть 32 стандарта GSM ЧMП. В свою очередь сети ЧMП соединяются с ЦКМ различных наземных мобильных сетей общего пользования (НМСОП). Сеть 30 IS-41 ЧMП соединяется с ЦКМ 34 IS-41, а сеть GSM ЧMП соединена с ЦКМ 36 GSM.
На Фиг. 6А и 6В более подробно представлен узел межсетевого сопряжения 10. В частности, на фиг.6А иллюстрируется узел межсетевого сопряжения "Типа 1", а на Фиг. 6В - узел межсетевого сопряжения "Типа 2". Узел межсетевого сопряжения 10 "Типа 1" (Фиг.6А) непосредственно связан сетью 32 стандарта GSM ЧMП от блока 38 процессора управления вызовом и РМВ с ЦКМ 36 стандарта GSM. Узел межсетевого сопряжения 10 "Типа 1" может обеспечивать большинство, но не все характеристики системы GSM. Также в узле межсетевого сопряжения 10 "Типа 1" соединение от системы ВЧ интерфейса 40 МДКР к узлу переключения (УП) 42 (т.е. ЦКМ IS-41) связано напрямую с КТСОП 3. Блок 38 процессора управления вызовом и РМВ также соединен с РИМ 44 IS-41, который, в свою очередь, соединен с сетью 30 IS-41 ЧМП и затем ЦКМ 34 IS-41. ВЧ интерфейс МДКР 40 включает коммутатор пакетов и маршрутизатор.
Узел межсетевого сопряжения 10 "Типа 2" (Фиг.6В) использует аналогичную конфигурацию для интерфейса к сети 30 IS-41 ЧМП, но предусматривает модификацию узла межсетевого сопряжения 10 так, чтобы обеспечить все характеристики системы GSM. ВЧ интерфейс МДКР 40 сопряжен с интерфейсом контроллера базовой станции (ИКБС) 46 для обеспечения управления сигнализацией непосредственно от ВЧ интерфейса МДКР 40 к блоку 48 коммутации и РМВ GSM, который, в свою очередь, также связан с GSM РИМ 50. Блок 48 коммутации и РМВ GSM включает в себя коммутатор системы GSM. В этом случае блок 48 непосредственно осуществляет связь с сетью 32 GSM-ЧМП и затем с одним или несколькими ЦКМ 36 системы GSM. Блок 38 процессора управления вызовом и РМВ и РИМ IS-41 функционируют как раньше. Соединение с КТСОП 3 осуществляется через коммутатор 48 GSM.
Функциями системы, показанной на Фиг.6А и 6В, является обеспечение информационного обмена и сигнализации между ЦКМ 34 и 36 и узлами межсетевого сопряжения для переключения режимов связи между спутниковыми и наземными системами и для обеспечения надлежащего управления идентификацией, загрузкой и мобильным обслуживанием. Эти функции известны как функции межсетевого взаимодействия.
На Фиг. 7А представлена более подробная блок-схема узла межсетевого сопряжения 10 "Типа 1" по Фиг.6А, а на Фиг.7В представлена упрощенная схема по Фиг. 7А для иллюстрации каналов сигнализации для регистрации ПТ 7. Линии связи S2 поддерживаются как к спутникам, так и от спутников 8 через антенны 28, которые могут быть фиксированными, или для мобильной спутниковой системы, использующей низкоорбитальные спутники (НОС), могут использовать ряд управляемых следящих антенн. Эти антенны связаны с соответствующим ВЧ узлом 52, включающим в себя приемопередатчик ВЧ. Выход и вход ВЧ узла 52 связаны с контроллером базовой станции (КБС) 54, который включает систему трафика 10а, которая передает сигналы пользователя от спутников 8 в КТСОП 3. Трафик связи от ПТ 7 и к ПТ передается через ВЧ интерфейс МДКР 40 к системе 56 набора селекторов, которая функционирует как маршрутизатор пакетов, и затем к узлу переключения (УП) 42 и КТСОП 3. Вызовы передаются от ВЧ интерфейса МДКР 40 к системе расчетов 58 через адаптер данных управления (АДУ) 60, к НСД 26 через администратора базовой станции (АБС) 62, а также к блоку 38 процессора управления вызовом (ПУВ) и РМВ. ПУВ включает в себя местный РМВ, который соединен с сетью 32 GSM ЧМП и затем с различными РИМ 50 GSM. Блок 38 ПУВ и РМВ также соединен с РИМ 44 IS-41 и затем с сетью 30 IS-41 и с различными РИМ 34а IS-41.
Упрощенная схема на Фиг. 7В иллюстрирует подсистему сигнализации и маршрутизации сигнализации от блока 38 ПУВ и РМВ либо к сети 30 IS-41 ЧМП, либо к сети GSM ЧМП. Показаны соединения с различными сотовыми операторами ЦКМ GSM и различными сотовыми операторами ЦКМ IS-41. ЦКМ GSM 36 содержит РМВ 51 GSM и РИМ 50 GSM. ЦКМ IS-41 34 включает в себя РМВ 34b IS-41 и РИМ 34а IS-41.
На Фиг. 8а представлена более подробная блок-схема узла межсетевого сопряжения 10 "Типа 2" по Фиг.6В, а на Фиг.8В представлена упрощенная схема по Фиг. 8А для иллюстрации каналов сигнализации ПТ 7, используемых для сигнализации.
Соединения для передачи трафика в основном такие же, как описаны для узла межсетевого сопряжения 10 "Типа 1" по Фиг.7А, за исключением того, что вход и выход коммутатора 48а GSM соединены с ЦКМ 48 GSM, который является частью узла межсетевого сопряжения 10. Соединение устанавливается через коммутатор 48а GSM к КТСОП 3. Потоки сигнализации передаются от ВЧ интерфейса МДКР к блоку 38 ПУВ и РМВ и затем к РИМ 44 IS-41, как описано выше для соединений и межсетевого взаимодействия в соответствии со стандартом IS-41. Сигнализация для GSM передается от ВЧ интерфейса МДКР 40 к интерфейсу контроллера базовой станции (ИКБС) 46 и затем к ЦКМ 48 GSM. Межсетевое взаимодействие от РМВ 48b, содержащегося в ЦКМ 48 GSM, осуществляется через сеть 32 GSM ЧМП.
Как показано на Фиг.9, ЦКМ координирует установку вызовов от пользователей и к пользователям систем GSM или IS-41 и обеспечивает интерфейсы к внешним сетям. Интерфейс облегчает связь с внешними сетями для передачи пользовательских данных или сигнализации между системами GSM или IS-41, используя протоколы системы сигнализации МККТТ 7 (SS-7), обеспечивающие межсетевое взаимодействие систем коммутации различных систем в одной сети стандарта GSM или IS-41, или между несколькими сетями стандарта GSM или IS-41.
Следует отметить, что может оказаться необходимым осуществлять преобразование одной версии SS-7 к другой. Например, может оказаться необходимым осуществлять преобразование от версии ANSI-SS-7 (используемой в США) к версии, используемой международными системами сигнализации (т.е. ITU-SS-7).
Регистр исходного местоположения (РИМ) является базой данных информации пользователя, которая поддерживается в инфраструктуре системы связи независимо от местоположения пользователя. Она включает данные текущего местоположения пользователя (т.е. в какой сети находится пользователь), а не физические координаты местоположения пользователя. РИМ является в типовом случае отдельным компьютером и имеет разделы для осуществления идентификации и защищенные данные для идентификации пользователя. Регистр местоположения визитера (РМВ) связывается с одним или несколькими ЦКМ и временно сохраняет данные для пользователей, находящихся в области обслуживания соответствующих ЦКМ в текущий момент. Местоположение пользователя в текущий момент в общем случае более точно известно в РМВ, чем РИМ. Коммутатор узла межсетевого сопряжения (КУМС) используется для обработки вызовов и манипулирования входящих вызовов от КТСОП 3. Эти вызовы направляются к КУМС без информации о местоположении пользователя. Определяется местоположение пользователя и вызов направляется к соответствующему ЦКМ. При осуществлении этого КУМС сначала находит соответствующий РИМ, зная только номер директории абонента сети GSM или IS-41, а затем осуществляет запрос информации пользователя в РИМ.
Детальная информация, касающаяся различных аспектов такого межсетевого взаимодействия, содержится, например, в публикации "The GSM System for Mobile Communications", Michel Mouly and Marie-Bernadette Paulet, Chapters 5, 6, 7.
Первоначально межсетевое взаимодействие систем предусматривало сигнализацию между различными системами для установки и предоставления доступа пользователю к различным сетям на основе данных местоположения пользователя. В основном проблема заключается в обеспечении того, чтобы доступ пользователя идентифицировался до разрешения пользователю доступа к сети, и установке информации для разрешения маршрутизации входящих вызовов пользователю и, в конечном итоге, для обеспечения правильного выставления счетов. В принципе процедура межсетевого взаимодействия включает регистрацию и отмену регистрации в соответствии с правилами различных систем, что связано с передачей сообщений между системами, участвующими в межсетевом взаимодействии.
Одной из проблем, возникающих при выполнении автоматического переключения между спутниковой и наземной системами в соответствии с изобретением, является большой объем сигнализации, требующейся в процессе регистрации. Для спутниковых систем, которые, как правило, имеют ограничение по мощности, эта процедура может вызвать избыточное потребление мощности, ограничивая тем самым пропускную способность. Более того, избыточное использование ВЧ и других схем в ПТ 7 может снизить срок службы батареи питания. Одним из способов решения этой проблемы является осуществление запросов альтернативной системы с редкими интервалами (т. е. через десятки минут). Однако этот способ далеко неоптимальный.
Более эффективная процедура описана ниже со ссылками на Фиг.10. Область обслуживания спутника (ООС) 70 может рассматриваться как территория в пределах границ страны. Внутри ООС 70 находится область обслуживания 72 наземной системы, состоящая из ячеек 72а и имеющая границы, определяемые эффектами распространения сигналов в пределах ячеек. Внешние кромки границ ячеек по объединенной границе области обслуживания определяются как краевые области 72b. Также внутри области обслуживания 72 наземной системы обычно есть по меньшей мере одна городская область 74 и зоны 76 с низким качеством обслуживания. Спутниковый РМВ ЦКМ (т.е. 48, 48b) может направлять запрос на обслуживание в ЦКМ области обслуживания наземной системы для пользователей "последней" ячейки. Поэтому местоположение пользователя может быть известно с точностью до нескольких километров. Аналогичным образом, измерения местоположения пользователя, выполняемые спутниковой системой на основе измерений дальности и/или доплеровских измерений между ПТ 7, спутником 8 и наземными узлами 10 межсетевого сопряжения спутниковой системы, позволяют определить местоположение ПТ 7. Поэтому как наземные, так и спутниковые системы связи имеют информацию о местоположении ПТ 7, но, в общем случае, за счет использования различных средств. Обе системы также имеют возможность запрашивать пользователя о его местоположении.
Ниже описаны способы предотвращения избыточной регистрации и поиска сигналов альтернативных систем.
На Фиг. 17 представлена блок-схема узла 10 межсетевого сопряжения, обеспечивающего осуществление такого способа. В рассматриваемом варианте осуществления осуществляется обращение к карте для разрешения или запрета функции автоматической регистрации/поиска до тех пор, пока не будут удовлетворены определенные условия. Блок определения местоположения 80 связан с ВЧ интерфейсом МДКР 40 и с процессором 82, который содержит различные алгоритмы. Также с процессором 82 связан блок 48 ЦКМ и РМВ стандарта GSM и блок 38 ЦКМ и РМВ стандарта IS-41. С процессором 82 связана база данных 84 карты. База данных 84 карты содержит данные множества местоположений, характеризуемых неблагоприятными соединениями для всех пользователей наземной и спутниковой систем связи. Например, известно, что вне "краевой области" 72b OOC 72 отсутствует наземное обслуживание. Постоянный поиск наземной системы, осуществляемый ПТ 7 в этой области, таким образом, приведет к потере мощности и безрезультатным затратам времени вычислений. Аналогичным образом, хотя городская область 74 входит в спутниковую область обслуживания, однако вследствие многих препятствий распространению ВЧ сигнала качество связи будет плохим. Постоянный поиск спутниковой системы в городской области 74 может, таким образом, быть в принципе неэффективным. Кроме того, наземная ячейка 72а с зонами 76 низкого качества связи также хорошо известна наземному сотовому оператору.
Основанная на этой и другой информации точная карта может храниться в базе данных 84. На основе информации, хранящейся в базе данных 84 карты, и в соответствии с известным расположением ПТ 7 процессор 82 может выдать команду ПТ 7 селективно запретить или разрешить функцию автоматического поиска системы. ПТ 7, перемещающийся в спутниковой области обслуживания 70, например, может получить команду с использованием соответствующего протокола сигнализации не осуществлять поиск наземной системы до тех пор, пока не будет определено, что ПТ 7 находится в наземной области обслуживания 72 или вблизи нее. ПТ 7, находясь в зоне ООС 72, может войти в ячейку 72а, содержащую зону 76. Переключение на спутник при нахождении в ячейке, находящейся в спутниковой зоне обслуживания, может, таким образом, обеспечить возможность связи. Пользователь может оказаться в городской области 74, для которой в общем случае характерно низкое качество спутникового обслуживания. Границы городской области 74 могут быть определены и сохранены в базе данных 84 карты или могут выдаваться в ПТ 7 узлом межсетевого сопряжения 10. Переключение на наземную сотовую систему при нахождении в городской области 74 может, таким образом, обеспечить связь без избыточного автоматического поиска спутниковой системы.
Изобретение также предусматривает обеспечение ПТ 7 возможности хранения информации, которая указывает на местоположения неудовлетворительного спутникового и/или наземного обслуживания во взаимосвязи с картой (содержащейся либо в узле межсетевого сопряжения 10, либо в ПТ 7). Позиция ПТ 7, определенная самостоятельно или узлом межсетевого сопряжения 10, может, таким образом, быть использована для выполнения программируемого или адаптивного переключения на основе архивных данных качества и доступности связи в системе.
В этом случае узел межсетевого сопряжения может определять доступность ПТ 7 блоком 86 и также записывать местоположение ПT 7, когда доступность снижается ниже порогового значения. Например, отдельный процессор 88 может быть использован для поддержки архивной базы данных 90, в которой хранится информация о доступности и местоположении ПТ 7. Это позволяет процессору 82 также использовать информацию, получаемую из архивной базы данных 90, и текущее местоположение ПТ 7 для определения профиля переключения.
Таким образом, ПТ 7 будет формировать архивные данные по мере того, как ПТ 7 будет периодически блокироваться или терять контакт со спутниковой или наземной системой. В этом случае доступность ПТ 7 измеряется блоком 86 и обрабатывается процессором 88 путем объединения данных от блока 80 определения местоположения и блока измерения 86. Результаты хранятся в архивной базе данных 90. При перемещении ПТ 7 в районе областей 70 и 72 архивная информация используется в дополнение к ранее описанным способам оптимизации режимов поиска и регистрации ПТ 7.
На фиг.12-16 иллюстрируются различные типы систем, имеющих различные соотношения между спутниковой областью обслуживания 70 и наземной областью обслуживания 72. На фиг.12 местная область наземного обслуживания 72, имеющая множество составляющих ее ячеек 72а, примерно совпадает со спутниковой областью обслуживания 70. Каждая область обслуживания определенного типа имеет один центр коммутации мобильного обслуживания (ЦКМ), причем один является ЦКМ наземной системы, а другой является ЦКМ, связанным с узлом межсетевого сопряжения 10. Фиг.12 также иллюстрирует область охвата местного провайдера услуг, которая располагается в неразрешенной спутниковой области обслуживания. Фиг.13 подобна фиг.12, за исключением того, что в ней есть множество ЦКМ 4 наземных систем, расположенных в спутниковой области обслуживания 70. Фиг.14 иллюстрирует случай, когда спутниковая область обслуживания 70 соответствует одной стране, включает множество местных провайдеров услуг и, таким образом, включает множество ЦКМ 4 наземных систем. Различные провайдеры услуг могут использовать различные эфирные интерфейсы и соответствующие протоколы вызовов (т.е. IS-41 и IS-95). Фиг.15 иллюстрирует случай, подобный Фиг. 14, но где есть множество областей спутникового обслуживания, обозначенных А и В. В этом случае каждая область спутникового обслуживания включает в себя соответствующий узел 10 межсетевого сопряжения и ЦКМ 38 узла межсетевого сопряжения. Фиг.16 иллюстрирует другой вариант осуществления изобретения, где имеется множество областей спутникового обслуживания, которые обслуживаются одним совместно используемым узлом 10 межсетевого сопряжения и ЦКМ 38 узла межсетевого сопряжения. Принципы изобретения равным образом применимы ко всем этим различным типам конфигураций систем.
Выше было отмечено, что предпочтительным способом связи в спутниковой системе связи является способ МДКР-ПМП. Для многих способов МДКР, например, основанных на стандарте IS-95, обычным является использование канала пилот-сигнала. Пилот-сигнал представляет собой немодулированный сигнал последовательности расширенного спектра, который постоянно передается каждым узлом 10 межсетевого сопряжения. Канал пилот-сигнала позволяет ПТ 7 синхронизироваться с каналом МДКР прямой линией связи, обеспечивает опорную фазу для когерентной демодуляции, а также обеспечивает средство для обеспечения сравнения мощности сигнала для разных узлов межсетевого сопряжения.
Пусть ПТ 7 осуществляет связь с узлом 10 межсетевого сопряжения и имеет возможность инициировать и принимать вызовы. Узел 10 обеспечивает доставку вызовов к ПТ 7 по прямому пейджинговому каналу. Например, от шести до восьми вызовов может быть послано за 30 секунд. В ответ на вызов ПТ 7 отвечает узлу 10 соответствующей сигнализацией. Таким образом узел 10 межсетевого сопряжения получает информацию о том, что ПТ 7 принял вызов.
В случае, когда ПТ 7 потерял канал пилот-сигнала и, следовательно, потерял синхронизацию с узлом 10 межсетевого сопряжения, узел 10 сохраняет любые не подтвержденные (не доставленные) вызовы. Соответственно, ПТ 7 повторно обнаруживает канал пилот-сигнала и сообщает узлу 10 межсетевого сопряжения соответствующей сигнализацией, что он вновь находится в рабочем состоянии и обнаружил канал пилот-сигнала. В ответ узел 10 межсетевого сопряжения посылает сообщение к ПТ 7 о том, что имеются вызовы, ожидающие в базе данных входящих вызовов, и требует, чтобы ПТ 7 указал, следует ли передать не доставленные вызовы или они должны храниться до тех пор, пока не будут затребованы позже. Если нет вызовов, сохраняемых для ПТ 7, узел 10 межсетевого сопряжения может либо четко указать то же самое, либо указать это косвенным образом, не посылая сообщения "ожидание вызовов".
Хотя изобретение было конкретно описано в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, для специалистов в данной области техники очевидно могут быть осуществлены изменения по форме и в деталях без изменения объема и сущности изобретения.
Формула изобретения: 1. Система связи, содержащая по меньшей мере один пользовательский терминал, элемент спутниковой системы связи, включающий в себя по меньшей мере один спутник и один наземный узел межсетевого сопряжения (УМС), элемент беспроводной наземной системы связи, включающий в себя по меньшей мере один ретранслятор и по меньшей мере один центр коммутации мобильного обслуживания (ЦКМ), при этом по меньшей мере один упомянутый УМС и по меньшей мере один упомянутый ЦКМ связаны вместе первой сетью подсистемы мобильной связи (ПМС), причем по меньшей мере один упомянутый УМС и по меньшей мере один ЦКМ дополнительно связаны с наземной сетью связи, по меньшей мере один упомянутый пользовательский терминал содержит первый приемопередатчик для двусторонней связи с упомянутым УМС через упомянутый спутник, второй приемопередатчик для двусторонней связи с упомянутым ЦКМ через упомянутый ретранслятор и средство управления, реагирующее на протокол, выбранный пользователем, или протокол, выбранный УМС, для обеспечения возможности первому приемопередатчику или второму приемопередатчику осуществлять передачу пользовательских данных в упомянутую наземную сеть связи.
2. Система связи по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутая наземная сеть связи включает в себя коммутируемую телефонную сеть общего пользования.
3. Система связи по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутый УМС связан двусторонней связью с упомянутой сетью ПМС через регистр исходного местоположения (РИМ) или регистр местоположения визитера (РМВ).
4. Система связи по п. 3, отличающаяся тем, что упомянутый УМС связан двусторонней связью со второй сетью ПМС через РИМ или РМВ.
5. Система связи по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутый УМС содержит базу данных для хранения данных, представляющих карту, указывающую области связи низкого качества в пределах области обслуживания УМС, причем упомянутый протокол, выбранный УМС, модифицируется в зависимости от упомянутых данных из упомянутой базы данных.
6. Система связи по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутый УМС содержит базу данных для хранения данных, представляющих архивные записи доступности пользовательского терминала в области обслуживания УМС, при этом упомянутый протокол, выбранный УМС, модифицируется в зависимости от упомянутых данных из упомянутой базы данных.
7. Система связи по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутый УМС содержит первое средство интерфейса для соединения УМС с упомянутой сетью ПМС и второе средство интерфейса для соединения УМС со второй сетью ПМС.
8. Система связи по п. 7, отличающаяся тем, что упомянутое второе средство интерфейса также соединяет упомянутый УМС с упомянутой наземной сетью связи.
9. Система связи по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутый УМС содержит средство для хранения вызовов, направленных к упомянутому пользовательскому терминалу, когда пользовательский терминал не доступен для получения вызовов, и для последующей доставки упомянутых сохраненных вызовов к пользовательскому терминалу, когда упомянутый пользовательский терминал имеет возможность получать вызовы.
10. Двухрежимный пользовательский терминал, содержащий первый приемопередатчик для связи со спутниковой сетью связи, которая содержит по меньшей мере один спутник и по меньшей мере один наземный узел межсетевого сопряжения (УМС), второй приемопередатчик для связи с наземной сотовой сетью связи, которая содержит по меньшей мере один ретранслятор и по меньшей мере один центр коммутации мобильного обслуживания (ЦКМ), процессор, реагирующий на протокол, выбранный пользователем, или на протокол, выбранный УМС, для обеспечения возможности упомянутому первому или второму приемопередатчику регистрировать упомянутый пользовательский терминал в упомянутой спутниковой сети связи или упомянутой наземной сотовой сети связи, при этом одной из упомянутых спутниковой или наземной сотовых сетей связи назначается более высокий приоритет, чем другой, для первой попытки регистрации, причем упомянутый процессор инициирует регистрацию в другой сети после регистрации в сети более высокого приоритета.
11. Двухрежимный пользовательский терминал, содержащий первый приемопередатчик для связи со спутниковой сетью связи, которая содержит по меньшей мере один спутник и по меньшей мере один наземный узел межсетевого сопряжения (УМС), второй приемопередатчик для связи с наземной сотовой сетью связи, которая содержит по меньшей мере один ретранслятор и по меньшей мере один центр коммутации мобильного обслуживания (ЦКМ), и процессор, реагирующий по меньшей мере на протокол, выбранный пользователем, или на протокол, выбранный УМС, для обеспечения возможности упомянутому первому или второму приемопередатчику зарегистрировать упомянутый пользовательский терминал в одной из упомянутых спутниковой или наземной сетей связи, причем одной из упомянутых спутниковой или наземной сетей связи назначается более высокий приоритет, чем другой, для первой попытки регистрации, при этом упомянутый процессор автоматически инициирует регистрацию в другой сети после отмены регистрации в сети с более высоким приоритетом.
12. Двухрежимный пользовательский терминал, содержащий первый приемопередатчик для связи со спутниковой сетью связи, которая содержит по меньшей мере один спутник и по меньшей мере один наземный узел межсетевого сопряжения (УМС), второй приемопередатчик для связи с наземной сотовой сетью связи, которая содержит по меньшей мере один ретранслятор и по меньшей мере один центр коммутации мобильного обслуживания (ЦКМ), и процессор для регистрации упомянутого пользовательского терминала одновременно как в упомянутой спутниковой сети связи, так и в упомянутой наземной сотовой сети связи и для передачи в ответ на потерю связи с предпочтительной одной из упомянутых спутниковой или наземной сетей связи сообщения в РИМ или в РМВ другой сети.
13. Двухрежимный пользовательский терминал, содержащий первый приемопередатчик для связи со спутниковой сетью связи, которая содержит по меньшей мере один спутник и по меньшей мере один наземный узел межсетевого сопряжения (УМС), второй приемопередатчик для связи с наземной сотовой сетью связи, которая содержит по меньшей мере один ретранслятор и по меньшей мере один центр коммутации мобильного обслуживания (ЦКМ), средство управления, реагирующее на множество предварительно определенных начальных условий для установления двусторонней связи по меньшей мере с одной из упомянутых спутниковой или наземной сетей связи, при этом упомянутое множество начальных условий включает (а) регистрацию только в упомянутой спутниковой системе связи; (b) регистрацию в упомянутой спутниковой сети связи с разрешением переключения на упомянутую наземную сеть связи; (с) регистрацию в упомянутой спутниковой сети связи и в упомянутой наземной сети связи, причем режим автоматического поиска сети начинается с упомянутой спутниковой сети связи; (d) регистрацию только в упомянутой наземной сети связи; (е) регистрацию только в упомянутой наземной сети связи с разрешением для переключения на упомянутую спутниковую сеть связи; и (f) регистрацию в упомянутой спутниковой сети связи и в упомянутой наземной сети связи, причем упомянутый режим автоматического поиска сети начинается с упомянутой наземной сети связи.
14. Система связи, содержащая по меньшей мере один пользовательский терминал, элемент спутниковой системы связи, включающий в себя по меньшей мере один спутник и по меньшей мере один наземный узел межсетевого сопряжения (УМС), причем указанный УМС содержит базу данных, предназначенную для хранения данных, представляющих карту, указывающую области низкого качества связи в области обслуживания УМС, элемент беспроводной наземной системы связи, включающий в себя по меньшей мере один ретранслятор и по меньшей мере один центр коммутации мобильного обслуживания (ЦКМ), при этом по меньшей мере один УМС и по меньшей мере один ЦКМ связаны посредством первой сети подсистемы мобильной связи (ПМС), по меньшей мере один УМС и по меньшей мере один ЦКМ связаны с наземной сетью связи, по меньшей мере один пользовательский терминал содержит первый приемопередатчик для двусторонней связи с упомянутым УМС через упомянутый спутник, второй приемопередатчик для двусторонней связи с упомянутым ЦКМ через упомянутый ретранслятор и средство управления, реагирующее на протокол, выбранный пользователем, или протокол, выбранный УМС, для обеспечения возможности упомянутому первому приемопередатчику или упомянутому второму приемопередатчику осуществлять передачу пользовательских данных в наземную сеть связи, причем упомянутый протокол, выбранный УМС, модифицируется в зависимости от данных из упомянутой базы данных.
15. Система связи, содержащая по меньшей мере один пользовательский терминал, элемент спутниковой связи, включающий в себя по меньшей мере один спутник или по меньшей мере один наземный узел межсетевого сопряжения (УМС), при этом упомянутый УМС содержит базу данных для хранения данных, представляющих архивную запись доступности пользовательского терминала в области обслуживания УМС, элемент беспроводной наземной системы связи, включающий в себя по меньшей мере один ретранслятор и по меньшей мере один центр коммутации мобильного обслуживания (ЦКМ), упомянутый по меньшей мере один УМС и упомянутый по меньшей мере один ЦКМ связаны первой сетью подсистемы мобильной связи (ПМС), упомянутый по меньшей мере один УМС и по меньшей мере один ЦКМ соединены с наземной сетью связи, и упомянутый по меньшей мере один пользовательский терминал содержит первый приемопередатчик для двусторонней связи с упомянутым УМС через упомянутый спутник, второй приемопередатчик для двусторонней связи с упомянутым ЦКМ через упомянутый ретранслятор и средство управления, реагирующее на протокол, выбранный пользователем, или протокол, выбранный УМС, для обеспечения возможности упомянутому первому приемопередатчику или упомянутому второму приемопередатчику осуществлять передачу пользовательских данных в наземную сеть связи, причем упомянутый протокол, выбранный УМС, модифицируется в зависимости от упомянутых данных из упомянутой базы данных.