CN1143567C - 紧急呼叫处理方法、移动单元位置标志转发方法及远端站 - Google Patents

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Abstract

在不远的将来，处理紧急呼叫可能需要向紧急服务中心提供端站单元的定位信息。本发明范例性的实施方案将提供在定位信息之外还把移动单元的电话号码传递给合适的紧急服务中心的技术。为了在紧急接入期间使得附属的监视系统可利用该信息，可以通过改变封装(第二层)接入尝试所用到的移动站识别号，或者命令移动站或基站明显地传输移动单元的可拨叫号码，以便附属的监控系统能够读取并转发该号码。

Description

紧急呼叫处理方法、移动单元位置标志转发方法及远端站
背景：
申请人的发明一般地涉及到无线通信系统，例如蜂窝或者卫星系统，以及更具体地，涉及在这些系统中支持和增强对紧急呼叫处理程序的技术。
商用无线通信的发展，以及(特别是)蜂窝无线电话系统爆炸性的发展改变了人们通信的方式。一次调查显示购买了移动通信设备和业务预约的人们里有80％是为了提高个人的安全性。推测起来，这些用户中有许多人将希望在紧急情形下利用其移动设备来帮助自己，例如，当其机动车辆损坏了或者在需要快速的医疗以及/或者警方应答的紧急情形中。在这些境况中将希望无线通信系统能够独立地确定移动单元的定位，特别是在用户不知道他或她的精确定位的情况下。此外，预期FCC不久将要求网络运营者将紧急呼叫者的位置转发给紧急服务提供者。
存在许多可用于产生移动单元定位信息的技术。在第一类型里，移动单元可以估计它自己的位置并在发起紧急呼叫的时候发送一种带有其坐标的消息。这一点可以通过，例如，为移动单元提供一个从GPS卫星接收定位信息的全球定位系统(GPS)接收机来实现。于是移动单元就可以向系统传输这个信息，而系统将接着把它转发给紧急服务提供者。然而，为了包含GPS接收机，这要求对已有的移动单元作重大的调整，还要求在移动单元和基站之间有额外的信令。
变通地，向移动单元发送信号并从其接收信号的基站可以用于确定移动单元的位置。为了提供移动单元的定位信息，已经被提议的有多种技术，包括移动单元信号的衰减、到达角度(Angle-of-arrival)以及移动单元的信号在不同基站的到达时间差(TDOA)。例如，可参阅SPIE Vol.2602，pp.134-144中由Louis A.Stilp所撰写的题为“用于定位窄带蜂窝信号的到达时间差技术”的文章。这些解决方案也有其缺点，包括需要修改许多现有的基站，例如为了支持到达角度技术而采用天线阵列或者为了支持TDOA技术而对基站的传输进行同步。
第三类在无线通信系统中定位移动单元的策略涉及到附属系统的设置，例如这是一种可以与无线通信系统完全独立的、或者可以是与无线通信系统共享多种部件(例如天线)但是却独立于它进行信号处理的系统。例如，作为一种在不修改系统中数量巨大的已有基站的条件下提供移动单元定位的权宜方案，这可能是有好处的。例如，设想图1中所描述的设备，其中附属的扫描单元并不是与无线通信系统的基站设在一起的。其中基站1支持在蜂窝小区2之内(特别是，与移动单元3之间)的无线通信。一个由扫描单元4、5和6所部分地表示的附属系统对移动单元3对系统的接入进行监视。当移动单元3发起紧急接入时，附属单元4、5和6通过(例如)始发消息中的一组紧急标志的存在或者基于所拨叫的号码来检测到这次紧急接入。于是附属单元就能够通过利用移动单元在控制信道或业务信道上的传输来向定位处理中心7提供信息。而定位处理中心7接着利用多个附属单元所提供的信息例如采用三角运算来求得移动单元3的位置，并将此位置报告给紧急服务中心8。可以在Stilp等人拥有的题为“蜂窝电话定位系统”的美国专利No.5,327,144中找到更多关于附属系统的范例性的用法。
然而，一个与附属系统的使用相关的问题涉及到紧急中心将附属系统所提供的移动单元定位与无线通信系统所接收到的紧急呼叫相映射的客观需要。在依据IS-136(其中有三种类型的移动站标志)而运营的系统的条件下设想这个问题。移动站身份号码(MIN)与较早的模拟AMPS系统中所用的标志相同的，并且是移动站电话号码的二进制表示，也被称为电话号码簿号码(DN)。然而，如果有全球移动的需要的话，这些技术与其它用于辨别移动单元的技术之间的差异是需要协调的。
作为多种原因之一，这导致了国际移动站识别码(IMSI)的产生，它是一种最多含有为15个十进制数字的十进制标志号码。尽管IMSI不是可拨叫的号码，但它确实解决了国际漫游的问题并且编码成50bit的移动站身份号(MSID)在空中接口上进行传输。然而归因于IMSI的长度，在无线通信系统所传输的单个寻呼消息中能够携带三个采用MIN的寻呼，但只能携带一个采用IMSI的寻呼。因此，采用IMSI降低了每控制信道的寻呼容量(单位时间内的寻呼量)。
为了克服这个困难并进一步提高相对于MIN的寻呼容量而又仍然能提供国际漫游的能力，引入了临时移动站标志(TMSI)。在IS-136中，TMSI的长度是20到24bit，这分别导致在每个寻呼消息中有4个或5个寻呼。在TMSI分配过程中为移动单元分配了TMSI之后，蜂窝系统就可以通过TMSI找到移动单元了。当移动单元行进到“新”系统中时，将为移动单元分配一个由“新”系统控制的新的TMSI。除了在用于联络移动单元之外，当移动站对蜂窝系统进行联络(也就是发起接入尝试)时，通常也采用同样的身份类型。因此，对于一个拥有分配了TMSI的(也称为“激活的”)移动单元，按照惯例这可能就是用于移动单元与系统之间的接入消息的标志。
无线系统具有将这些标志译成移动单元的可拨叫号码并将紧急呼叫和该可拨叫号码提供给紧急服务中心的能力。然而，IMSI和TMSI的采用对附属定位系统提出了问题。具体说来，移动单元3的“电话号码”通常不在附属扫描单元4、5和6所监视的信令中出现，并且附属系统并不能保持对无线通信系统所分配的各个TMSI的跟踪。于是，尽管附属系统能够估计移动单元的位置，例如象Stilp等人拥有的美国专利No.5,327,144中所描述的那样，但是附属系统却不能够将“电话号码”转发给应用者，例如紧急服务中心8。因此，紧急服务中心8把从附属系统收到的位置信息与从无线系统收到的紧急呼叫相映射时将会出现困难。相应地，需要为紧急服务中心提供技术以便接收关于一个正在进行紧急接入无线通信系统的移动单元所关联的电话号码的信息。
发明概要：
根据本发明的范例性实施方案，处理紧急呼叫的这些缺点和限制将得到克服。例如，移动单元一旦意识到将进行紧急呼叫，就能够忽略通常的接入规则而采用它的MIN作为其系统接入消息中的一部分。采用这种方法，附属系统就能够对该信息进行捕获并转发到适当的紧急服务中心。变通地，或者在与此同时，系统可以使用MIN来对下行链路上的消息进行编址，而附属系统也能够对此进行监视。
根据另一种范例性的实施方案，移动单元一旦意识到将进行紧急呼叫，在系统接入期间可以运用其预先定义的移动站身份类型来编址，然而把其可拨叫号码包含在内作为接入的有效负载的一部分。类似地，系统(也就是基站)可以把该移动单元的可拨叫号码作为对紧急接入尝试的响应的一种地址来传输。在任一种情况下，该附属系统都可读出该信息并将其转发到紧急服务中心。
对附图的简要描述
参考附图来阅读本描述，可以更好地理解申请人的发明的特点和优点，其中：
附图1是一种范例性的蜂窝无线电话系统的图解，该系统具有用于向适用本发明的紧急服务中心提供移动单元定位信息的附属监视系统；
附图2阐明了一种依据本发明运作的范例性的基站和移动单元；
附图3是根据IS-136阐明RACH各域的图表的一部分；
附图4是阐明根据本发明的第一种范例性的实施方案的流程图；
附图5是阐明根据本发明的第二种范例性的实施方案的流程图；
详细描述
下面的描述是按照蜂窝无线电话系统陈述的，但是应该理解申请人的发明并不局限于该环境而是可以应用到其他类型的无线系统，例如，采用卫星来提供无线通信业务的系统，语音中继(voice-trunked)系统诸如陆地移动无线电(Land Mobile Radio)(LMR)或者专用移动无线电(Special Mobile Radio)(SMR)系统等等。同样，下面所描述的范例性的实施方案是在时分多址(Time DivisionMultiple Access)(TDMA)通信系统的场景中提出的，而本领域中的技术人员将理解到本发明可以应用于在基站和移动站之间传递信息所采用的DTC和DCC混合体。
仅仅作为范例，现在来考虑在北美盛行的、称为数字先进移动电话业务(D-AMPS)的数字蜂窝无线电话系统，其一部分特征阐述于由电子工业协会和电信工业协会(EIA/TIA)出版的临时标准IS-54B，“Dual-Mode Mobile Station-Base Station CompatibilityStandard(双模式移动站-基站兼容性标准)”之中。
由于具有大量基于仅运行于模拟领域的采用频分多址(FDMA)的设备的现有消费者，IS-54B是这样一种双模式(模拟和数字)的标准，它提供模拟兼容性并且也协同地提供数字通信的能力。例如，IS-54标准既提供FDMA模拟语音信道(AVC)也提供TDMA数字业务信道(DTC)，而系统运营者能够动态地用一种类型代替另一种，以便适应模拟以及数字用户之间波动的业务型式。AVC和DTC的实施采用了调频的无线载波信号，它具有800兆赫(MHz)附近的频率，以便每个无线信道具有30千赫(KHz)的频谱宽度。
IS-54-B标准也提供了多个模拟的控制信道(ACC)，可以在其上始发系统接入以及将系统管理信息传送到移动单元。被称为IS-136的后续标准补充了数字控制信道(DCC)的规范。该标准在此加以引用，以供参考。
在TDMA蜂窝无线电话系统中，每个无线信道划分成一系列的时隙，每个时隙都包含来自数据源的信息(例如经过数字编码的语音谈话片段)的脉冲串。时隙组成连续的具有预定宽度的TDMA帧。根据IS-54B，每个TDMA帧由六个连续的时隙组成并具有40毫秒(msec)的宽度。因此，每个帧可以载送一到六个信道(例如，一到六个无线连接)，它可以是用于在基站和移动站之间传送信息的DTC和DCC的混合体。
附图2表示了一种范例性的蜂窝移动无线电话系统的图解，其中包含范例性的基站110和移动单元120。基站包括连接到MSC 140的控制与处理单元130，而接着MSC又连接到PSTN(未显示)。在本领域中这样的蜂窝无线电话系统的一般状况是众所周知的，正如属于Wejke等人的题为“在蜂窝通信系统中由邻区辅助的切换(Neighbor-Assisted Handoff in a Cellular CommunicationSystem)”的美国专利No.5,175,867以及在1992年10月27日提交的题为“多模信号处理(Multi-mode Signal Processing)”的美国专利申请No.07/967,027中所描述的那样，这两篇文件都结合在本申请中以供参考。
基站110经由一个受控制与处理单元130控制的业务信道收发信机150来处理多个业务信道。同样，每个基站都包括一个能够处理一个以上控制信道的控制信道收发信机160。控制信道收发信机160受到控制与处理单元130的控制。控制信道收发信机160在基站或蜂窝小区的控制信道上向锁定到该控制信道的移动站广播控制信息。应该理解到工作于共享同一载频的控制信道和业务信道的收发信机150和160是能够在单个设备中实现的，如同移动站中的业务与控制收发信机170一样。
在空闲的移动单元120例如通过运用在业务信道上所找到的数字控制信道定位信息定位了控制信道之后，接下来它能够利用其业务与控制收发信机170来读取该控制信道上传输的控制信息(例如寻呼消息)。读者可以参考1994年10月31日提交的题为“在无线通信系统中定位数字控制信道的方法与设备(Method and Apparatus forLocating a Digi tal Control Channel in a RadiocommunicationSystem)”的美国专利申请No.08/331,711(这里将其结合在本申请内以供参考)来得到更多涉及定位数字控制信道的技术的详细信息。当希望具有移动站120与系统之间的连接时，收发信机170将调谐到一个由系统所指定的业务信道。
一旦移动单元找到了满足最小集合的规则的控制信道(例如，移动站必须能够在高于最小接收信号的强度上来接收信道)，移动站可以进一步根据移动单元内所存储的一定的系统优选项来衡量该控制信道。例如，如果该蜂窝小区是被禁止的(如IS-136中所述)，或者该蜂窝小区的运营者不是优选的运营者(采用IS-136中的系统运营者代码(SOC))，则移动单元可以接下来试着去寻找另一个控制信道。
如果蜂窝系统在控制信道上(在DCC中的这一部分通常称为广播控制信道或BCCH)所广播的数据满足移动单元内所存储的系统优选项，移动单元将侦听或锁定到该控制信道必须侦听寻呼消息与/或传输始发消息。然而与此同时，移动单元为潜在的蜂窝小区重选做准备，因为移动站可能是在运动中并离开第一次选择的控制信道所覆盖的区域。有许多现有技术能用来告诉移动单元可以在哪里(例如，采用了一个或者更多的频率、时刻以及代码)找到相邻的控制信道，以便在给定其当时所处位置的条件下，移动单元能够对这些备选者进行测试并与当时的控制信道进行比较从而找到最好控制信道来为移动单元服务。例如，可查看Raith和Muller所拥有的题为“在无线电话系统中的通信管理方法和设备(Method and Apparatus forCommunication Control in a Radiotelephone System)”的美国专利No.5,353,332或者Karlsson所拥有的题为“在分层蜂窝无线系统中的最佳服务器选择(Best Server Selection in LayeredCellular Radio System)”的美国专利No.5,499,386，这里将它们结合在本申请内以供参考。
如上所述，对于紧急服务中心8来说，接收到发起紧急呼叫的移动单元的电话号码是重要的。例如，最初的呼叫可能中断了，因而能够接入该电话号码将使得紧急服务中心可以呼叫这一特定移动单元以便重新建立起通信链路。而且，在对紧急求救进行归档时，电话号码可能具有一定的重要性。此外，如果紧急服务中心没有从附属系统收到电话号码，那么把从附属系统接收到的位置信息与从蜂窝系统接收到的紧急呼叫相映射是有难度的。
当移动单元为了与无线通信系统建立连接而发起接入尝试时，它通过在上行链路的接入信道或控制信道发送消息来完成这一点。在IS-136所规定的系统中，上行链路控制信道称为随机接入信道(RACH)。在附图3中复制了一部分第二层RACH协议的域的规定。作为这里特定的论述，仅对标志类型(IDT)域和移动站标志(MSID)域感兴趣并描述如下。在这些域中，可以看到当移动单元在RACH上发起系统接入的时候，可以发送20比特的TMSI、24比特的TMSI、34比特的MIN或者50比特的IMSI中的任何一个。
实际上，如果移动单元拥有有效的(如IS-136中的章节8.1.2.2所定义)TMSI，则它将在MSID域中传送其TMSI值。如果移动单元仅仅拥有IMSI，则它将采用IMSI作为其MSID。类似地，如果移动单元仅仅拥有MIN，则它将采用MIN作为其MSID。如果移动单元既拥有IMSI也拥有MIN，则根据同样的在IS-136中的定义的规则而从这些识别码中选出一个。值得注意的是，如果按照由该标准来定义的规则，将导致只有相对较少的移动单元提供其MIN作为接入脉冲串的一部分。于是，附属站4、5和6将在多个上行链路脉冲串中接收TMSI或者IMSI。
在这些情形下，根据本发明一种范例性的实施方案，附属站可以将此TMSI信息和由定位处理中心7产生的定位信息一起、并且可选地连同一个表示没有可用的永久性移动站识别码(PMSID)的标志一起转发给紧急服务中心8。尽管TMSI对于紧急服务中心回叫移动单元并没有用处，但是紧急服务中心8也可以将其保存下来以供以后使用，例如，有关主管部门可以将该TMSI连同着蜂窝无线通信系统中可利用的信息一起，在以后根据该TMSI以及呼叫的时刻追踪DN，从而辨别出该移动单元。如果采用了IMSI，则不需要时刻信息，因为IMSI的变化仅发生在原籍系统中的用户预约记录发生变化时(这并不是频繁发生的事件)。
或者，可能希望确保紧急服务中心8确实能够收到移动单元3的电话号码。根据在附图4中以流程图的方式进行描述的本发明的另一种实施方案，当移动单元检测到正在发起紧急呼叫的时候，它将采用其MIN而不是TMSI或IMSI。其中，在步骤400，移动单元对正在发起的呼叫进行衡量来确定其是否紧急呼叫。其实现可以像例如在1997年4月22日提交的题为“在无线通信系统中识别紧急呼叫的系统与方法(Systems and Methods for Identifying Emergency Calls inRadiocommunication Systems)”的美国专利申请序列号08/843,752(这里为了供参考而特别地将其结合入本申请)中所述的那样。
如果该呼叫不是紧急呼叫，则流程进行到模块410，其中移动单元采用“正常”的标志类型来进行接入尝试。例如，设想一个符合IS-136的移动单元拥有有效的TMSI，则在该移动单元传送的RACH消息中将采用该数值。如果呼叫是紧急呼叫，则流程转而进行到模块420，其中移动站选择一种等价于其可拨叫号码的标志类型(如果有的话)。利用上述的范例，该IS-136移动单元将在传送的RACH消息中采用其MIN而不是其有效的TMSI或IMSI。这样，附属的扫描站将接收到移动单元的MIN并将此信息连同由定位处理中心7产生的定位信息一起转发给紧急服务中心8。
根据本发明的另一种范例性实施方案，移动单元既采用根据系统规定的规则的标志(例如，在上述第二层的域中使用MIN、IMSI或TMSI)，同时也包含移动单元的可拨叫号码(DN)作为接入的一部分(例如，作为第三层消息中的一部分)。移动单元可以保存该DN，它可以由用户来输入到单元中。变通地，例如在根据IS-136运作的单元中，DN可以作为空中接口激活业务(over-the-air interfaceactivation service)(OATS)的一部分下载到电话中。
此外，在购买移动单元时，它可能没有包含标志(例如，MIN，IMSI)。对于IS-136，移动单元可采用为此特殊接入而从电子序列号(ESN)构造出来的激活MIN(Activating MIN)(AMIN)来进行接入。于是，如果在这个时刻用户需要进行紧急呼叫，移动单元将在RACH域中采用AMIN作为PMSID并如上述一样进行紧急接入。
否则，如果用户采用该AMIN进行对系统的“正常”的初始接入，此刻系统能够可能会(与其它信息一起)下载此移动单元的标志(例如，MIN和/或IMSI)。注意可能存在多个标志的情况，而每个都与各自的用户协议相联系。例如，可能不同的家庭成员会使用同一个移动单元，其中每个使用者都激活不同的用户预约。变通地，单个的使用者可能会拥有多个用户预约，因为他或她可能会在两个系统中保持激活以避免漫游费用。在任何一种情形下，对于每个逻辑的标志(对于IS-136来说可以是MIN和/或IMSI)，下载的消息都可能包含相联系着的DN。于是，对于当前的用户预约，使用者能够使得DN显示出来，而在紧急呼叫期间也能够将此DN传送到系统去。
根据另一种范例性的实施方案，附属的系统能够通过侦听下行链路的控制信道而获得该DN。例如，系统可能会采用移动单元的MIN来应答该移动单元而附属系统则可以在DCC上读取此信息。然而，这设想了移动单元正在同时侦听它的MIN和它在进行接入时作为地址而使用的标志类型，例如TMSI。如果特殊的系统协议并不要求移动单元同时侦听两种标志类型，则在向移动站发送应答时系统可以采用与移动单元所使用的一致的标志类型，并将DN作为有效载荷的一部分包含在消息中。
附图5的流程图对包括在第三层中明显地传送DN的范例性实施方案进行了概括，其中的技术对于移动单元和基站的运作(也就是说，上行链路或下行链路)来说是通用的。其中，在模块500中，识别呼叫是紧急的还是非紧急的。如果呼叫是非紧急呼叫则在模块510中根据适当的标准和系统规则来处理该消息(例如RACH或者ARCH消息)。否则，如果呼叫是紧急呼叫，则将可拨叫号码包含在一个消息中(步骤520)并在模块530中使用用于第二层寻址的标准或系统所指定的移动站标志来对该消息进行传送。
当然，在不脱离本发明的精神的同时又将本发明具体化成不同于前面所描述的特定形式是可能的。因此，上述的实施方案仅仅说明性的而并不能在任何方式上认为是约束性的。本发明的范围是由下述的权利要求而不是由前面的描述来确定的，而所有落入权利要求范围内的变形和等同物都将认为是包含于其中的。

Claims (11)

1.一种在无线通信系统中处理紧急呼叫的方法，包含下列步骤：
在移动单元中辨别呼叫是紧急呼叫还是非紧急呼叫；
如果该呼叫是紧急呼叫则选择第一种移动单元标志；
如果该呼叫是非紧急呼叫则选择第二种移动单元标志；并且
采用该所选的移动单元标志从该移动单元向所述的系统传送消息。
2.如权利要求1的在无线通信系统中处理紧急呼叫的方法，其中所述的第一种移动单元标志是移动身份号码(MIN)。
3.如权利要求1的在无线通信系统中处理紧急呼叫的方法，其中所述的第一种移动单元标志是激活移动身份号码(AMIN)。
4.如权利要求1的在无线通信系统中处理紧急呼叫的方法，其中所述的第二种移动单元标志是临时移动站标志(TMSI)。
5.如权利要求1的在无线通信系统中处理紧急呼叫的方法，其中所述的第一种移动单元标志包含与移动单元相联系的可拨叫号码。
6.一种在无线通信系统中处理紧急呼叫的方法，包含下列步骤：
在移动单元中辨别呼叫是紧急呼叫还是非紧急呼叫；
如果该呼叫是紧急呼叫则检索出所存储的与移动单元相联系的可拨叫号码；
如果该呼叫是非紧急呼叫则检索出临时移动站标志(TMSI)；并且
向所述系统传送包含上述可拨叫号码或者TMSI的消息。
7.如权利要求6的在无线通信系统中处理紧急呼叫的方法，进一步包含下列步骤：
由该移动单元的使用者把上述的可拨叫号码输入到该移动单元中去；并且
存储该可拨叫号码。
8.如权利要求6的在无线通信系统中处理紧急呼叫的方法，进一步包含下列步骤：
通过空中接口向该移动单元传送上述的可拨叫号码；并且
存储该可拨叫号码。
9.一种远端站，包括：
用于辨别呼叫是紧急呼叫还是非紧急呼叫的设备；
如果呼叫是紧急呼叫则选择第一种移动单元标志的设备；
如果呼叫是非紧急呼叫则选择第二种移动单元标志的设备；以及
采用上述所选择的移动单元标志从该移动单元传送消息的设备。
10.一种在无线通信系统中为发起紧急呼叫的移动单元转发移动单元位置和移动单元标志的方法，包含如下步骤：
在附属系统中，在与所述移动单元发起的紧急呼叫相关连的信令数据中接收该移动单元标志；
确定该移动单元的位置；并且
从附属系统向紧急服务中心转发上述的位置以及移动单元标志。
11.如权利要求10的在无线通信系统中为发起紧急呼叫的移动单元转发移动单元位置和移动单元标志的方法，进一步包含在不经由无线通信系统的情况下将移动单元标志转发给紧急服务中心的步骤。
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