CN1286884A - 用于移动终端定位的系统与方法 - Google Patents

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Abstract

公开用于确定归属与服务移动定位中心(MPC)的地址的一种电信系统与方法。将对于其PLMN是有效的MPC地址提供给在公用陆地移动网络(PLMN)内的每个移动交换中心/访问者位置寄存器(MSC/VLR)与归属位置寄存器(HLR)。当移动站(MS)漫游进入新的(服务)PLMN时,由服务MSC/VLR对归属位置寄存器(HLR)执行位置更新。在对HLR执行的每个位置更新操作中将包括用于服务MSC/VLR的MPC地址,HLR随后可将此服务MPC地址存储在用户的HLR记录中。而且,在从HLR至服务MSC/VLR的每个用户数据传送操作中包括了对于HLR的PLMN是有效的归属MPC地址,此服务MSC/VLR随后可将此归属MPC地址存储在用户的VLR记录中。

Description

用于移动终端定位的系统与方法
本发明的背景
发明领域
本发明一般涉及用于确定移动终端在蜂窝网络内的位置的电信系统与方法，并具体涉及通过将归属与服务移动定位中心的地址通知给归属与服务网络来确定一个已漫游进入服务网络的移动终端的位置。
本发明的背景和目的
蜂窝网络总是最迅速发展和需求最多的电信应用之一。当今，蜂窝电信在世界上所有新电话预约业务中占据极大的与连续增长的百分比。建立于1982年的欧洲电信标准局(ETSI)标准化组制定用于全球移动通信系统(GSM)数字移动蜂窝无线电系统的规范。
现在参见附图1，示出诸如蜂窝网络10的GSM公用陆地移动网络(PLMN)，此网络又相应地由多个区域12组成，每个区域中具有移动交换中心(MSC)14与位于其中的综合的访问者位置寄存器(VLR)16。MSC/VLR区域12又包括多个位置区域(LA)18，这些LA被定义为其中的移动站(MS)(终端)20可以自由移动而不必发送更新位置信息给控制此LA18的MSC/VLR区域12的给定MSC/VLR区域12的一个部分。每个位置区域18划分为许多网孔22。移动站(MS)20是供移动用户用于与蜂窝网络10(有线与无线)通信、相互通信和与在签约的网络外面的用户通信的物理设备，例如汽车电话机或其它便携式电话机。
MSC14与至少一个基站控制器(BSC)23通信，BSC23又与至少一个基站收发信机(BTS)24联络。BTS是为简便起见而表示为无线天线塔的提供无线电覆盖给它负责的网孔22的物理设备。应该明白：BSC23可以连到几个基站收发信机24并且可以实施为独立节点或与MSC14相综合。在任何一种情况中。BSC23与BTS24组成部分合起来一般称为基站系统(BSS)25。
还参见图1，PLMN服务区或蜂窝网络10包括归属位置寄存器(HLR)26，此HLR26是保持例如用户分布、当前位置信息、国际移动用户识别(IMSI)号码与其它管理信息的所有用户信息的数据库。HLR26可以与给定的MSC14位于一起、与MSC14相综合、或可选择地如图1所示能为多个MSC14提供服务。
VLR16是包含有关当前位于MSC/VLR区域12内的所有移动站20的信息的数据库。如果MS20漫游进入新的MSC/VLR区域12，连接到那个MSC14的VLR16将向HLR数据库26请求有关那个移动站20的数据(同时，将此MS20的当前位置通知HLR26)。因此，如果此MS20的用户随后想进行呼叫，本地VLR16将具有必需的识别信息而不必重新询问HLR26。在上述方式中，VLR与HLR数据库16与26分别包含与给定的MS20相关的各种用户信息。
确定MS在蜂窝网络内的地理位置对于大范围的应用近来已变得重要。例如，定位业务可以由运输与出租汽车公司用来确定其车辆的位置。另外，对于例如911呼叫的紧急呼叫，移动终端的准确位置对于紧急情况的处理可能尤为重要。而且，定位业务能用于确定被盗汽车的位置、用于检测以较低费率收费的归属区域呼叫、用于微网孔的热点的检测、或用于为用户确定例如最近的加油站、餐馆或医院。
如能从附图2中看出的，根据网络定位请求，为MS200提供服务的基站系统(BSS)(220与240)可以生成传送给移动交换中心(MSC)260的定位数据。此定位数据随后传送给移动定位中心(MPC)270，用于计算MS200的地理位置。MS200的位置然后能发送给请求定位的应用280。可选择地，请求应用280自己能位于MS200内或位于网络(MSC/VLR260)内。
为了准确地确定MS200的位置，需要来自三个或更多的独立基站收发信机(210、220与230)的定位数据。用于GSM系统的此定位数据例如能包括定时提前(TA)值，此值对应于MS200必须提前发送消息以便BTS220在分配给那个MS200的时隙中接收此消息的时间量。在从MS200发送消息给BTS220时，具有取决于MS200与BTS220之间的距离的传播延迟。TA值以比特周期来表示并且其范围可以是0-63，而每个比特周期对应于MS200与BTS220之间大约550米的距离。然而，应该明白：能使用对于任何蜂窝系统的任何时间、距离或角度的估算来替代本文所公开的TA值。
一旦为一个BTS220确定一个TA值，则可以知道MS200与那个特定BTS220之间的距离，但不知道实际的位置。例如，如果TA值等于1，MS200能在沿550米的半径上的任何地方。来自例如BTS210与220的两个BTS的两个TA值提供MS200所能位于的两个可能的点(两个半径相交的地方)。然而，利用来自例如BTS210、220与230的三个BTS的三个TA值，能以一定的准确度确定MS200的位置。使用三角测量算法，在知道与每个BTS(210、220与230)有关的三个TA值和站点位置数据时，能由移动定位中心(MPC)270(以一定的准确度)确定移动站200的位置。
因此，可从原始(服务)BTS220与两个相邻(目标)BTS(210与230)中获得定时提前(TA)值。为了使每个目标BTS(210与230)能确定TA值，必须定位切换到每个BTS(210与230)。定位切换类似于普通的异步切换。例如是BTS210的目标BTS可以利用CHANNEL ACTIVATION(信道启动)消息中一个新ACTIVATION TYPE(启动类型)来区分定位切换与普通切换。不同于普通切换，在从MS200中接收到HANDOVER ACCESS(切换接入)消息时，目标BTS210仅计算TA值并且不应答MS200，即，不发送PHYSICAL INFORMATION(物理信息)给MS200。因而，MS200随后将在由MS200的内部计数器定义的时间周期(例如320毫秒)期满之后返回到由原始BTS220分配的先前信道上。
每个GSM PLMN10包括至少一个移动定位中心(MPC)，此MPC能定位在由该MPC所服务的HLR中登记的用户、和漫游进入由该MPC所服务的PLMN中的用户。为了当用户位处于归属或服务PLMN之中的同时支持GSM定位业务，归属PLMN与服务PLMN必须知道属于此用户的归属PLMN的移动定位中心(MPC)的地址以及属于当前服务PLMN的MPC的地址。现有技术未能提供用于确定归属与服务MPC的地址的方法。因此，本发明的一个目的是为每个移动用户确定归属与服务移动定位中心(MPC)的地址。
本发明的另一目的是允许归属MPC获得服务MPC的地址，并且反之亦然。
发明概要
本发明涉及用于确定归属与服务移动定位中心(MPC)的地址的电信系统与方法。向PLMN内的每个MSC/VLR与HLR提供对于其PLMN是有效的MPC地址，可以利用服务MSC/VLR与HLR中的指令对此MPC地址进行管理。另外，在移动站(MS)漫游进入新(服务)PLMN时，由服务MSC/VLR对归属位置寄存器(HLR)执行位置更新。在对HLR执行的每个位置更新操作中将包括用于服务MSC/VLR的MPC地址，HLR随后能将此服务MPC地址存储在用户的HLR记录中。而且，在从HLR至服务MSC/VLR的每个用户数据传送操作中包括对于HLR的PLMN有效的归属MPC地址。此服务MSC/VLR随后能将在用户数据传送过程中接收的此归属MPC地址存储在用户的VLR记录中。因此，HLR与MSC/VLR都包含用于归属MPC(对于HLR是有效的)和服务MPC(对于服务MSC/VLR是有效的)的MPC地址。
附图简述
所公开的本发明将结合附图进行描述，其中附图表示本发明的重要的示例实施例并结合在此说明书中作为参考，其中：
图1是常规的基于地面的无线电信系统的方框图；
图2表示其中定位数据由目标基站收发信机获得并发送给服务基站控制器的示例定位切换；
图3表示一种示例的位置更新操作中的步骤，其中归属与服务移动定位中心的地址根据本发明的优选实施例在归属与服务网络之间进行交换。和
图4描述根据本发明的优选实施例在已经漫游超出其归属网络的移动终端的示例的定位处理中的步骤。
当前优选实施例的详述
本申请的许多新颖的教导将特别结合目前优选的示例实施例进行描述。然而，应该明白：这一类型的实施例只提供了其中新颖教导的许多有益使用的一些示例。总之，本申请的说明书中进行的陈述不一定划定各个要求保护的发明之中任何一个发明的边界。而且，一些陈述可以应用于一些发明特征，但不可以应用于其它发明特征。
现在参见附图3，分别给分别位处于公用陆地移动网络(PLMN)205与285内的每个移动交换中心/访问者位置寄存器(MSC/VLR)260与归属位置寄存器(HLR)265提供分别对于其PLMN205与285有效的移动定位中心(MPC)270与275的地址(步骤300)。此MPC地址能利用每个MSC/VLR260与HLR265中的指令来进行管理。在移动站(MS)200漫游进入新的(服务)PLMN205(步骤305)时，由服务MSC/VLR260发送位置更新消息给归属位置寄存器265(HLR)(步骤310)以便将MS200的当前位置通知给HLR265。在对HLR265执行的每个位置更新操作中包括用于服务MSC/VLR260的MPC地址，HLR265随后能将此服务MPC地址存储在用户的HLR记录中作为服务MPC地址(步骤315)。而且，在从HLR265至服务MSC/VLR260的每个用户数据传送消息中包括对于HLR265的PLMN285有效的归属MPC地址(步骤320)，此用户数据传送消息包括用户记录的当前拷贝，例如，此用户已购买的业务。服务MSC/VLR260随后能将在用户数据传送操作中接收的此归属MPC地址存储在用户的VLR记录中(步骤325)。因此，HLR265与服务MSC/VLR260都包含用于归属MPC275(对于HLR265是有效的)和服务MPC270(对于服务MSC/VLR260是有效的)的MPC地址。
因此，如附图4所示，在定位请求进入用户的归属MPC275(步骤400)时，归属MPC275将询问归属位置寄存器265(HLR)以确定登记了此用户的当前MSC/VLR260(步骤405)。如果此用户漫游离开归属PLMN285(步骤410)，此用户的归属MPC275将传送此定位请求给服务MPC270(步骤420)，后者可以位于服务MSC/VLR260之内，或者是一个与MSC/VLR260通信的独立节点。此后，发送此定位请求给服务移动交换中心/访问者寄存器(MSC/VLR)260(步骤425)，此MSC/VLR260随后必须验证：要收集特定用户的定位数据的该请求是来源于有效的MPC(服务MPC270或归属MPC275)(步骤430)，通过由服务MSC/VLR260来检验被包括在收集定位数据的请求中的MPC地址、以及使该MPC地址与均被存储在MSC/VLR260中的服务PLMN205的MPC地址或此用户的归属PLMN285的MPC地址相匹配，可以实现上述过程。
在服务MSC/VLR260接收到此定位请求(步骤425)和确定此MPC地址的有效性(步骤430)之后，服务MSC/VLR260于是传送此定位请求给BSC240(步骤435)。如果此MS200处于空闲模式中，服务MSC/VLR260必须在传送此定位请求给BSC240之前寻呼此MS200并建立至此MS200的呼叫(步骤435)。此呼叫不启动MS200上的振铃音，因此并不被此MS200注意到。
始发BSC240随后确定是哪个基站收发信机(BTS)220当前正为此MS200提供服务(步骤440)，并在可能时从此服务BTS220中获得定时提前(TA)值(TA1)或其它定位数据(步骤445)。此后，通过执行定位切换(步骤450)从两个目标BTS(210与230)中获得TA值(步骤480)。如果服务BTS220不支持定位，必须选择另外的目标BTS(未示出)。应注意：也可以使用基于三角测量而不是如上所获得的TA值的其它定位方法。另外，能使用多于三个的BTS(210、220与230)执行对MS200的定位。
通过由服务BSC240在CHANNEL ACTIVATION消息中发送一个通知目标BTS230应该执行定位切换(步骤455)的新的ACTIVATION TYPE给目标BTS230，可以实现至一个目标BTS230的定位切换(步骤450)。目标BTS230随后向服务BSC250确认此CHANNEL ACTIVATION消息(步骤460)。
此后，BSC240通过服务BTS220发送指令给MS200(步骤465)以便发送HANDOVER ACCESS消息给目标BTS230(步骤470)。在MS200正在等待来自BTS230的应答的时间期间(例如大约320毫秒)，目标BTS230使用由MS200发送的接入脉冲串来测量定时提前值(接入延迟)(TA3)(步骤475)，并传送此定位数据给服务BSC240(步骤480)。随后可以以上述的方法执行至另一目标BTS210的定位切换。由目标BTS230测量的TA值(TA3)然后和从服务BTS220与其它目标BTS210中获得的TA值(TA1与TA2)一起由服务BSC250发送给MSC260(步骤485)。
最后，从目标BTS230中获得的TA值(TA3)与其它TA值(TA1与TA2)一起从MSC260传送给移动定位中心(MPC)270(步骤490)，在该移动定位中心270中使用三角测量算法确定MS200的位置(步骤495)。MPC270随后提供MS200的地理位置给归属MPC275，此MPC275然后能将此位置信息提供给请求应用(节点)280(步骤498)。
应该注意：定位业务可以由位于或连到用户的MS的应用项目使用，或者由网络应用项目或外部应用项目使用。例如，在一个应用项目使用了对一个特定MS定位的定位业务(该特定MS位处在允许由那个应用项目定位的一组MS之内)时，服务PLMN必须知道服务PLMN的MPC地址和此用户的归属PLMN的MPC地址，这是因为已将允许由那个应用项目定位的该组的MS表和关于该应用项目定位该用户的能力范围存储在此用户的归属MPC中。因此，通过将服务MPC的MPC地址包括在对归属PLMN执行的位置更新操作中、和将归属MPC的地址包括在对服务PLMN的用户数据传送操作中，就能由服务MPC例如通过在执行定位操作和发送其结果给提出请求的应用项目之前询问归属MPC来检验此提出请求的应用项目定位那个特定MS的授权。
如本领域技术人员将认识到的，本申请中描述的新颖概念能在很大的应用范围内进行修改与变化。因此，在此要求专利保护的主题的范畴不应被限制为所讨论的任何一个特定的示例教导。

Claims (24)

1．一种用于确定与归属移动定位中心相关的归属地址和与服务移动定位中心相关的服务地址的电信系统，所述电信系统包括：
归属位置寄存器，被连接到所述归属移动定位中心，用于存储所述归属移动定位中心的所述归属地址；和
移动交换中心，被连接到所述服务移动定位中心，用于存储所述服务移动定位中心的所述服务地址，当在所述归属位置寄存器中登记的移动终端进入由所述移动交换中心所服务的位置区域时，从所述移动交换中心发送所述服务地址给所述归属位置寄存器，所述移动终端与所述移动交换中心进行无线通信，在由所述归属位置寄存器接收到所述服务地址时，从所述归属位置寄存器中发送所述归属地址给所述移动交换中心。
2．权利要求1的电信系统，还包括连接到所述移动交换中心的访问者位置寄存器，所述服务地址和所述归属地址存储在所述访问者位置寄存器中。
3．权利要求2的电信系统，其中所述访问者位置寄存器与所述移动交换中心综合成为一体。
4．权利要求1的电信系统，其中在位置更新消息中将所述服务地址传送给所述归属位置寄存器。
5．权利要求1的电信系统，其中在用户数据传送消息中将所述归属地址传送给所述移动交换中心。
6．权利要求1的电信系统，其中当所述归属移动定位中心接收到定位请求时，所述归属移动定位中心从所述归属位置寄存器中检索所述服务移动定位中心的所述服务地址。
7．权利要求6的电信系统，其中所述归属移动定位中心使用所述服务地址发送所述定位请求给所述服务移动定位中心。
8．权利要求7的电信系统，其中所述服务移动定位中心将所述定位请求发送给所述移动交换中心，所述定位请求包括定位地址，所述移动交换中心通过相对所述归属地址和所述服务地址检验所述定位地址来验证所述定位请求。
9．权利要求8的电信系统，其中当所述定位地址是所述归属地址时，则所述请求得到验证。
10．权利要求8的电信系统，其中当所述定位地址是所述服务地址时，则所述请求得到验证。
11．权利要求8的电信系统，还包括连接到所述移动交换中心的基站系统，所述基站系统获得所述移动终端相关的定位数据，所述基站系统将所述定位数据发送给所述移动交换中心，所述移动交换中心将所述定位数据发送给所述服务移动定位中心，以用于所述移动终端位置的计算。
12．权利11的电信系统，还包括与所述归属移动定位中心进行通信的请求节点，所述服务移动定位中心通过所述归属移动定位中心将所述移动终端的位置传送给所述请求节点。
13．用于确定与归属移动定位中心相关的归属地址和与服务移动定位中心相关的服务地址的一种方法，所述方法包括以下步骤：
使一个已在连接到所述归属移动定位中心的归属位置寄存器中登记的移动终端进入由移动交换中心服务的位置区域，所述移动交换中心与所述服务移动定位中心相连接，所述移动终端与所述移动交换中心进行无线通信；
由所述移动交换中心将所述服务移动定位中心的所述服务地址发送给所述归属位置寄存器；和
由所述归属位置寄存器将所述归属移动定位中心的所述归属地址发送给所述移动交换中心。
14．权利要求13的方法，在发送所述归属地址的所述步骤之后，还包括以下步骤：
将所述服务地址和所述归属地址存储在连接到所述移动交换中心的访问者位置寄存器中。
15．权利要求13的方法，其中所述访问者位置寄存器与所述移动交换中心被综合为一体。
16．权利要求13的方法，其中通过在位置更新消息中发送所述服务地址给所述归属位置寄存器来执行发送所述服务地址的所述步骤。
17．权利要求13的方法，其中通过在用户数据传送消息中发送所述归属地址给所述移动交换中心来执行发送所述归属地址的所述步骤。
18．权利要求13的方法，在发送所述归属地址的所述步骤之后，还包括以下步骤：
由所述归属移动定位中心接收定位请求；和
由所述归属移动定位中心从所述归属位置寄存器中检索所述服务移动定位中心的所述服务地址。
19．权利要求18的方法，在检索的所述步骤之后，还包括以下步骤：
由所述归属移动定位中心使用所述服务地址发送所述定位请求给所述服务移动定位中心。
20．权利要求19的方法，在发送所述定位请求给所述服务移动定位中心的所述步骤之后，还包括以下步骤：
由所述服务移动定位中心发送所述定位请求给所述移动交换中心，所述定位请求包括定位地址；和
由所述移动交换中心通过相对所述归属地址和所述服务地址检验所述定位地址来验证所述定位请求。
21．权利要求20的方法，其中当所述定位地址是所述归属地址时，则所述定位请求得到验证。
22．权利要求20的方法，其中当所述定位地址是所述服务地址时，则所述定位请求得到验证。
23．权利要求20的方法，在验证的所述步骤之后，还包括以下步骤：
由连接到所述移动交换中心的基站系统获取与所述移动终端相关的定位数据；
由所述基站系统发送所述定位数据给所述移动交换中心；
由所述移动交换中心发送所述定位数据给所述服务移动定位中心；和
由所述服务移动定位中心计算所述移动终端的位置。
24．权利要求23的方法，在计算的所述步骤之后，还包括以下步骤：
由所述服务移动定位中心通过所述归属移动定位中心将所述移动终端的位置传送给请求节点。
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