CN100438410C - 用于在数字无线电网络系统内发送信息的系统 - Google Patents

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CN100438410C CNB028244532A CN02824453A CN100438410C CN 100438410 C CN100438410 C CN 100438410C CN B028244532 A CNB028244532 A CN B028244532A CN 02824453 A CN02824453 A CN 02824453A CN 100438410 C CN100438410 C CN 100438410C
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Abstract

本发明涉及一种用于在至少两种操作模式之间在数字无线电网络系统(21)内传输信息的系统，所述两种操作模式例如可以是：-独立于物理无线电网络系统(21)操作的两个终端设备(10.1，10.2)之间的直接模式操作(DMO)和-支持网络资源分配和在物理无线电网络系统(21)内操作的中继模式操作(TMO)。其中借助于专用网关单元(22)实现传输，其中网关单元(22)：-监听每个或选定的操作模式(DMO，TMO)；-接收在一种操作模式(TMO，DMO)中出现的传输；和-将所接收的传输发送给另一操作模式(DMO，TMO)。网关单元(22)由两个终端设备(12.1，12.2)构成，所述终端设备支持每种操作模式，其数据传输接口(23.3*，23.3’)具有音频输入(AUDIO IN)和输出(AUDIO OUT)以及接收指示输出(RXON)和发送连接输入(PTT)。终端设备(12.2、12.2)的接收指示输出(RX On)连接到另一终端设备(12.2、12.1)的发送连接输入(PTT)，和其中终端设备(12.2、12.2)的音频输出(AUDIO Out)连接到另一个终端设备(12.2、12.1)的音频输入(AUDIO In)。

Description

用于在数字无线电网络系统内发送信息的系统
技术领域
本发明涉及一种用于在至少两种操作模式之间在数字无线电网络系统内发送信息的系统，所述两种操作模式可以是：
-独立于物理无线电网络系统操作的的两个终端设备之间的直接模式操作(DMO)；和
-支持网络资源分配和在物理无线电网络系统内操作的中继模式操作(TMO)。
和其中借助于专用网关单元实现传输，其中网关单元：
-监听每个或选定的操作模式(DMO，TMO)；
-接收在一种操作模式(TMO，DMO)中出现的传输；和
-将所接收的传输发送给另一操作模式(DMO，TMO)。
背景技术
根据TETRA(陆地中继无线电)标准，终端设备的不同操作模式是从无线电电话网络获知的。操作模式例如是所谓的直接模式操作，即，终端设备的DMO(直接模式操作)功能，它意味着在终端设备之间与TETRA网络本身无关地执行直接通信。DMO功能尤其在下述情况下使用，例如，在TETRA网络覆盖区域的外围区域或者之外，其中网络的场强很弱或者网络根本不可用。DMO功能也可以在网络覆盖区域内使用，如果用户组例如希望仅内部地通信，而并不希望它的通信可以被在网络内通信的所有其它用户收听到。
此外，在TETRA网络内，所谓的支持网络资源分配的操作模式，即，终端设备的TMO(中继模式操作)功能，在由基站收发信机站构成的物理网络的覆盖区内(通常至少是用户密集的区域)是可以使用的。此功能的使用对于位于TETRA网络覆盖区域内的所有终端设备用户都是可行的。除了语音消息的传输之外，在TMO功能中，例如可以形成用户组，因此可以将消息分配给相关组。此外，在物理TETRA网络内，所谓的状态和SDS(短数据业务)消息的传输以及组设置的传输都是可行的，例如，通过构成一组的单元或者通过一个调度员，所述调度员通常是在一件固定终端设备上值班的操作管理员。这些消息包括例如短消息和报警，设置包括由操作员通过无线执行的分组划分及其管理。
然而，因为例如TETRA网络可听性覆盖区域的边沿和覆盖区域之外的区域，可能会在平稳通信中造成问题。维持单元之间的通信能力是至关重要的，例如，在远端区域内，其中由于其有限的覆盖区域，实际的物理TETRA网络是不可用的，并且其中使用DMO功能的群组决不会有与诸如在固定终端上工作的操作管理员或者与移动操作管理员通信的明显需要。
经常将需要消息传输中所述类型功能的典型情况的例子是将在TETRA网络覆盖区之外以及在人口密度很大的区域内执行的各种营救任务，例如将在混凝土建筑物的地下室和停车场内执行的操作，其中因为实际的物理TETRA网络的覆盖能力可能会出现问题。即使在实际的物理TETRA网络的覆盖区域内，这些情况也可能出现，例如当操作管理员将需要从他的终端设备与一个群组通信时，所述群组已经选择DMO功能，并且在通信方面是“相互隔离的”。此外，在TETRA网络覆盖区域内以相同操作模式操作的群组之间执行消息传输是困难的，例如因为授权给这些单元的不同接入许可，因为在多数情况下必需在操作中心由值班员来处理。
TETRA网络的一些网关解决方案是先前已知的，其中例如在车辆内设置一个专用网关设备。使用此设备，例如可以从实际物理TETRA网络的覆盖区之外将使用DMO功能的所有终端设备的通信传送给位于实际TETRA网络覆盖区域内的终端设备。然而，此设备的实现是非常复杂的，存在许多缺点，并且是专用的。此外，所述类型的设备不仅以语音形式通信，实际上还传送将在TETRA网络内传送的所有数据，例如群组的状态信息、等等。例如，在上述情况下，仅以语音形式在单元之间传送通信将是足够的，例如，从使用它们终端设备的DMO功能的群组到位于实际TETRA网络覆盖区域内和使用终端设备的TMO功能的群组，或者反之。
WO公开文本96/11554公开了一种TMO-DMO中继站，它使用两个接收机单元、一个发射机单元以及控制它们的专用管理单元。第一接收机单元从基站收发信机站接收无线电消息，第二接收机单元从作为DMO功能发送的终端设备接收无线电消息。然而，这样使用两个接收机单元使解决方案复杂化，并有很多缺点。
从模拟技术获知的其它解决方案是网关类型的各种解决方案。WO公开文献94/28641介绍了一种适合于用于诸如模拟移动电话系统(例如NMT)的中继站。在此，从接收侧到发送侧的连接处于音频模式。此解决方案纯粹是中继器类型的，因此，它不能用于中继例如在不同操作模式内工作的终端设备之间的通信。
鉴于已知的技术，在根据TETRA标准的无线电网络系统内实现诸如所述类型的在TETRA直接模式操作DMO和支持网络资源分配的TMO操作模式之间的通信不存在有利的和简单的方式。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种更加简单和有利的系统，用于在数字无线电网络系统内在相同操作模式和不同操作模式内操作的终端设备之间传输信息。根据本发明的该系统的特征在权利要求1内予以介绍。
根据本发明的系统使用基于两个终端设备的网关单元来实现，所述终端设备是公知的，并同时支持两种操作模式和具有匹配数据传输接口，从而在半双工和/或全双工原理上传输至少简单的消息(例如音频形式的)。因此，数据传输接口必需至少包括接收指示输出、传输连接输入以及音频形式的输出和输入。根据一种有利的实施例，根据本发明的系统允许互相链接不同操作模式的通信，从而使在使用DMO功能的终端设备之间进行的通信在终端设备内在实际物理TETRA网络的覆盖区域内也是可听的，所述终端设备已经选择TMO功能，反之亦然。
根据一种更先进的实施例，除了操作模式之间的语音消息之外，还可以传送将在操作模式的群组内传送的数据信息，例如短消息、状态消息、情况指示和TETRA网络的其它这样的数据特性。因此，网关单元例如包括串行形式的RS数据总线，用于中继操作模式群组的业务。
此外，根据本发明的系统允许改变其用途以用于多种不同的链接模式。使用它可以不仅链接选择不同操作模式的群组，而且链接工作在同一操作模式内的群组以及其它的无线电网络系统与TETRA网络，仅假设其它无线电网络系统的数据传输接口在所述功能所需要的部件方面与TETRA网络是兼容的。根据本发明的系统还允许在选择同一操作模式但是具有不同通信权限的单元之间的通信。
使用根据本发明的系统，以一种简单和有利的方式实现了这种功能，它通常是DMO中继器，可以使用它来大大扩展实际物理TETRA网络的覆盖区域，从而提供了远程通信的能力，例如与在网络覆盖区域之外执行任务的DMO群组。可以在单元上和可以在空中执行的网关单元的管理是很简单的，可以将其构造成所知的组件和功能部件。在终端设备内在软件层上不需要改进，但是根据现有的标准，它们不需修改就可以适用于实现根据本发明的网关。根据说明书部分将可以理解可使用根据本发明的系统实现的其它优点，根据权利要求书将理解特有的特征。
附图说明
将参考附图更加详细地描述根据本发明的系统，该系统并不限制于下文中介绍的实施例，在附图中：
图1图示根据本发明的使用此系统的应用例子的示意图；
图2图示根据本发明的网关单元的逻辑部件的简单示意图；和
图3图示根据本发明的网关单元的数据传输接口的更先进的实施例。
具体实施例详述
图1和图2图示实现根据本发明的系统的装置。在工作场地内移动的用户单元，例如警察(未图示)，随身携带根据TETRA标准的终端设备10.1、10.2、11.1、11.2。根据诸如它们的位置或职责，这些单元可以构成群组10和11，因此，他们将他们的终端设备10.1、10.2、11.1、11.2设置在合适的操作模式。
DMO群组10已经将他们的终端设备10.1、10.2设置在DMO功能，它们仅在它们自己的群组内通信，因此，根据现有技术，群组10之外的单元不能收听或参与群组10的通信。这种情况，其中终端设备10.1、10.2可以设置在DMO功能，可以出现在物理TETRA网络21的覆盖区域内以及覆盖区域之外，因此终端设备10.1和10.2的DMO功能是仅允许单元之间通信的操作模式。
终端设备11.1和11.2的TMO功能可以仅由在实际物理TETRA网络21的覆盖区域内执行任务和构成TMO群组11的单元使用。物理数字TETRA无线电网络21由基站收发信机站13所覆盖的区域来确定。在TMO功能中，TETRA网络21将网络资源分配给位于覆盖区域内的终端设备11.1和11.2，所述资源分配基于终端设备的请求并根据在通信中它们的优先级。
此外，当然可以在不同的操作模式中将这些单元划分成群组，例如根据他们的职责或工作区域。
实现根据本发明的系统的网关单元22可以在常规的和能够在每种希望的操作模式DMO和TMO内工作的两个移动站终端设备12.1和12.2上快速和轻易地建立，假设它们装备有用于已知的音频和发送/接收信号的接口。两个终端设备12.1和12.2包括控制单元16.1和16.2，它们安装有用户接口，并包括例如显示器和键盘单元18.1和18.2，以及与它们连接的麦克风部件17。此外，终端设备12.1和12.2包括发射机-接收机部件(无线电模块)14.1和14.2，使用它们来执行信息的发送和接收。这样一种终端设备12.2和12.2的例子是标准的诺基亚TMR400无线电终端设备。
图2更详细地图示了根据本发明的网关单元22的一种实施例的逻辑实施方式。在控制单元16.1和16.2和发射机-接收机部件14.1和14.2之间，连接盒15.1和15.2连接在终端设备12.1和12.2内，以实现根据本发明的网关单元22，例如MCB405的改版MCB410。连接盒15.1和15.2具有三个连接接口。通过电缆系列24.1*和24.1’，例如TA4092，将终端设备的12.1和12.2的控制单元16.1和16.2连接到第一接口23.1*和23.1’。通过电缆系列24.2*和24.2’，例如TA4038，将终端设备的12.1和12.2的发射机-接收机部件14.1和14.2连接到第二接口23.2*和23.2’。连接盒15.1和15.2的第一和第二接口23.1*、23.1’、23.2*和23.2’的连接是常规连接，它以已知方式连接终端设备23.3*和23.3’的控制单元16.1和16.2以及发射机-接收机部件14.1和14.2，对于第三接口23.3*和23.3’的连接来说，实现根据本发明的系统所需要的线路采用终端设备12.1和12.2的控制单元16.1和16.2以及发射机-接收机部件14.1和14.2之间的数据传输总线。
以最小成本实现根据本发明的网关单元22所需要的线路是音频输入AUDIO IN和音频输出AUDIO OUT以及接收指示输出RX ON和发送连接输入PTT(按键通话)，对于所述线路来说，将一条连接设置在连接盒15.1和15.2的第三接口23.3*和23.3’内。
通过电缆系列(例如TA4114)使连接盒15.1和15.2连接到上述输入和输出连接23.3*和23.3’的是开关装置19，它从所述线路交叉地连接终端设备12.1和12.2，此开关装置19例如以MCB400机构为基础。开关装置19例如可以包括：接触断路器A和B，它们被人工地操作，并便于网关22传输状态的控制，从而选择主动的数据传输方向；和一个开关，用于激活和关闭网关单元22(图1)。用于选择数据传输方向的开关A和B可以设置为与Rx On-PTT线路19.1和19.2的连接。
图3图示基于图2的应用例子，除了允许以音频形式通信的所述控制线路19.1和19.2以及线路19.3和19.4之外，它还包括数据总线20，此总线例如可以实现为串行形式(RS)(例如RS-485或RS-232型的)。数据总线20可以用于传送诸如状态或SDS(短数据业务)消息，所述消息例如可以是紧急消息、紧急请求、回呼请求、消息确认、群组设置和TETRA网络的其它这样的信息特性。
在下文中，将参考图1和图2描述根据本发明的系统的操作。应当指出图1是网关单元22的示意图，因为在这个实施例中，连接盒15.1和15.2设置在终端设备12.1和12.2的控制单元16.1和16.2和发射机-接收机部件14.1和14.2之间，如图2所示。因此，构成网关22的终端设备12.1和12.2也可以用作普通终端，而不需要根据本发明的网关功能。当网关功能工作时，也可以将终端设备12.1和12.2用于普通的通信目的。
在该例子中，半双工和全双工形式的通信都是可行的，这取决于终端设备12.1和12.2的设置。图1图示在其TETRA终端设备10.1和10.2内使用DMO功能的群组10和在物理TETRA网络21和根据本发明的网关单元22的覆盖区域内在相应终端设备11.1和11.2内使用TMO功能的群组11之间的通信结构。
首先，网关22的第一终端设备12.2从控制单元16.1的键盘部件18.1连接到DMO功能(DMO ON)，第二终端设备12.2从控制单元16.2的键盘部件18.2连接到TMO功能(TMO ON)。连接也可以通过无线电网络21在空中执行，因此，可以通过例如调度器或者通过操作管理员(未图示)来实现。然后，位于TETRA网络21覆盖区域内的单元可以从它们的终端设备11.1和11.2中选择作为它们的TMO群组，所述群组是与网关22的TMO终端设备12.2相同的群组。例如，将位于TETRA网络21覆盖区域之外的无线电终端设备10.1和10.2连接到DMO功能，由此它们选择DMO信道用于它们的通信。
如果希望已经构成的DMO群组10的通信在TMO群组11内是可听的，反之亦然，则开关装置19的两个接触断路器A和B都处于开启(ON)位置，因此，两个Rx On-PTT线路19.1和19.2都打开。网关单元22收听每种操作模式DMO和TMO。例如，如果因此在DMO群组内存在通信，则设置在网关单元22的DMO功能的终端设备12.1将接收传输。同时，从网关单元22的终端设备12.1的接收指示输出Rx On将一个信号中继到连接到TMO功能的网关单元22的接收终端设备12.2的PTT输入。同时，连接到DMO功能的终端设备12.1将它所接收的在DMO群组10内出现的消息从音频输出连接中继到使用网关22的TMO功能的终端设备12.2的音频输入连接，由此将消息进一步发送给位于物理TETRA网络21内和使用TMO功能的同一群组11。
执行与在TMO群组11内执行的传输相类似种类的中继步骤，其中将连接到TMO功能的终端设备12.2的接收指示Rx On信号中继到设置为DMO功能的网关22的终端设备12.1的PTT连接，因此，DMO群组10的终端设备10.1和10.2收听到通过交叉连接的音频线路中继的消息。这允许TETRA DMO群组10和TETRA TMO群组11之间的通信，因此能够在TMO群组11内接收到在DMO群组10内执行的传输，反之亦然。
图3图示一种应用的例子，其中可以仅在一个方向上执行消息传输，由此仅可以收听到相反方向内的消息。因此，使用接触断路器A和B来关闭Rx-On-PTT线路的仅一条线路。例如，如果在终端设备10.1和10.2内使用DMO功能的群组10仅希望收听位于TETRA网络21内的TMO群组11的通信，而不希望它们自己的讨论被DMO群组之外的人收听到，则网关单元22的接触断路器B打开在开启位置上。因此，当在TMO群组11内出现通信时，设置为TMO功能的网关21的终端设备12.2的接收指示Rx On将被激活，它将切换到传输状态，终端设备12.2设置在网关22的DMO功能，从而激活PTT线路，由此将通过网关单元22的终端设备12.1将在音频线路19.4上传输的消息发送给DMO群组10。当DMO群组10在通信时，它们的消息将不通过网关22中继到TMO群组11的终端设备11.1和11.2，因为现在开关A不在关闭允许有关方向内通信的接收指示输出Rx On和发送输入PTT之间线路19.1的关闭位置上。类似类型的单向功能也可以在另一传输方向内实现。
根据本发明的网关单元还可以在没有在上述应用例子内使用的连接盒15.1和15.2的情况下实现。因此，所述线路19.1、19.2、19.3、19.4和20直接连接到发射机-接收机部件14.1和14.2，使用开关装置19来控制网关单元22的传输状态。此外，开关装置19也可以省略，因此例如通过终端设备12.1和12.2的用户接口使用软件或者借助于在与控制单元16.1和16.2或发射机-接收机部件14.1和14.2的连接被设置的开关(未图示)来控制传输状态。作为另一种替代的实施方式，为了控制网关单元22的传输状态，存在通过无线电网络21在空中执行的远程控制，其中例如操作管理员或调度员可以根据每次的当前需要来激活或关闭网关单元22的传输状态。
使用根据本发明的系统，还可以实现DMO中继器类型的功能，因此可以例如连接使用DMO功能和位于TETRA网络21的覆盖区域之内或之外的两个群组。在网络21的盲区和在营救工作情况下，这尤其实用。
因为终端设备12.1和12.2的所有控制及控制信号依然存在，所以不需要在装置级或者在软件级上为了实现根据本发明的系统的任何改变。
使用根据本发明的系统，可以连接不仅上述情况，其中在位于TETRA网络21的覆盖区域之外的DMO群组10和位于TETRA网络21之内的TMO群组11之间建立连接，而且TETRA网络21的其它操作模式的组合。例如，TMO-TMO、TMO-DMO和DMO-DMO。不同的接收和发送权力可以给予TETRA网络21内的单元，即使在相同的操作模式下，因此，可以使用根据本发明的系统实现网关单元22轻易地执行具有不同权力的单元的通信连接，因为操作管理员可以在空中将传输消息所必要的群组权力授予终端设备12.1和12.2。操作管理员还可以通过网关单元22来改变例如DMO群组10的群组设置。因此，通过数据总线20将所述设置中继到使用DMO功能的终端设备12.1，可能中继到群组10。
使用根据本发明的网关单元22，还可以在根据TETRA标准的终端设备10.1、10.2、10.3和10.4和某种其它无线电系统的终端设备(未图示)之间执行通信传输。在此，传输操作的基本前提是从这些系统的数据传输接口是否发现相同的所述连接，它构成了实现根据本发明的系统的最低前提条件。
在下文中，列出了一些典型的示范性情况，其中实现根据本发明的系统的功能带来了显著的优点。警察在停车场执行任务，其中混凝土墙体降低了TMO接收区域。安装有根据本发明的网关的警察车辆驶入具有TMO覆盖区域的场地。在停车场内执行任务的警察现在可以使用DMO，并可以与使用TMO的任务领导者保持联系。
当搜寻失踪小孩时，营救人员处于TMO覆盖区域之外。他们使用他们内部通信的DMO功能。安装有根据本发明的网关的车辆驶入例如位于TMO覆盖区域内的小山山顶。通过此网关，营救任务的领导者现在可以从总部与营救人员保持通话联系，即使他将距离失踪的实际地点很远。
警察在大型公共事件中执行交通控制，在TETRA网络覆盖区域内，他们在通信中使用他们的终端设备的DMO功能。通过根据本发明的网关，调度员或警察指挥者可以在需要时通过TETRA网络与他们建立联系。
应当理解上述解释和与此相关的附图将仅用于说明根据本发明的当前系统。因而，本发明并不仅限于上述实施例，或者在权利要求书中所要求保护的方案，对于本领域的技术人员来说，本发明的多种不同的变型和修改将是显而易见的，它们可能在权利要求书所定义的发明概念的范围之内。

Claims (10)

1.数字无线网络系统(21)内用于在至少两种操作模式之间传送信息的系统，所述两种操作模式是：
-独立于物理无线网络系统(21)操作的两个终端设备(10.1，10.2)之间的直接模式操作；和
-支持网络资源分配和在物理无线网络系统(21)内操作的中继模式操作；
所述传送信息的系统包括网关单元(22)，其中网关单元(22)：
-监听每种或选定的操作模式和接收在一种操作模式中出现的传输；和
-将所接收的传输发送给另一操作模式；
其特征在于，网关单元(22)由支持每种操作模式的两个终端设备(12.1，12.2)构成，所述终端设备(12.1，12.2)包括用于发送和接收无线信号的无线电模块(14.1，14.2)，无线连接到直接模式操作和中继模式操作用户组的所述终端设备(12.1，12.2)分别设置为直接模式操作和中继模式操作功能，所述终端设备(12.1，12.2)的数据传输接口(23.3*，23.3’)具有音频输入和输出以及接收指示输出和发送连接输入，终端设备(12.1、12.2)的接收指示输出连接到另一终端设备(12.2、12.1)的发送连接输入，和终端设备(12.1、12.2)的音频输出连接到另一个终端设备(12.2、12.1)的音频输入。
2.根据权利要求1的传送信息的系统，其特征在于终端设备(12.1、12.2)的数据传输接口(23.3*、23.3’)还包括用于数据传输的总线(20)。
3.根据权利要求2的传送信息的系统，其特征在于所述总线(20)是串行通信形式的。
4.根据权利要求3的传送信息的系统，其特征在于所述总线(20)是RS-485。
5.根据权利要求3的传送信息的系统，其特征在于所述总线(20)是RS-232。
6.根据权利要求2或3的传送信息的系统，其特征在于所述总线(20)用于传输状态、短数据业务消息和群组设置中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的传送信息的系统，其特征在于开关装置(19)与数据传输接口(23.3*、23.3’)相连，用于控制传输状态。
8.根据权利要求1所述的传送信息的系统，其特征在于使用终端设备(12.2、12.2)的控制单元(16.1、16.2)来控制网关单元(22)的传输状态。
9.根据权利要求1所述的传送信息的系统，其特征在于通过无线网络(21)在空中来控制网关单元(22)的传输状态。
10.根据权利要求1所述的传送信息的系统，其特征在于所述数字无线网络是陆地中继无线网络(21)。
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