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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Vergebührungssystem und insbesondere
ein Vergebührungssystem
zur Verwendung in öffentlichen
Verkehrseinrichtungen wie z. B. Busbahnhöfen, Eisenbahnhöfen oder
U-Bahnhöfen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
Verwendung von mobilen Endgeräten (Mobiltelefonen,
tragbaren Computern, PDA's
(Persönliche
Digitale Assistenten), Pagern (Funkrufeinrichtungen) etc.)) als
Bezahlwerkzeug ist ein zunehmend sich entwickelnder Bereich in dem
Gebiet der Drahtloskommunikation. Mobilendgeräte können zum Bezahlen von Rechnungen
innerhalb eines Ladens oder zum Bezahlen von Diensten verwendet werden.
Ein Bereich, in dem ein Mobilendgerät sich als nützlich erweisen
würde für das Bezahlen
von Diensten ist der öffentliche
Verkehrsbereich. Der Benutzer könnte
für eine
Bus- oder eine Zugberechtigung am Bus- oder Eisenbahnhof unter Verwendung seines
Mobilendgerätes
bezahlen.
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Ein
Problem bei Mobilendgerätebezahl-Methodologien
ist die Zeit, die ein Mobilendgerät eines Benutzers benötigt, um
sich mit einem Drahtlossystem zu verbinden. Eine gewisse Zeitdauer
ist erforderlich, um eine Drahtlosverbindung einzurichten. Dies
könnte
potentiell erfordern, dass ein Benutzer an einem Ort für eine Zeitdauer,
die nicht akzeptierbar ist, stehen bleiben muss. Um ein System dieser Art
effizient zu machen, muss ein Benutzer imstande sein, direkt durch
den Bus- oder Eisenbahnhof zu gehen ohne für irgendeine Zeitdauer anzuhalten,
damit sein Mobilendgerät
mit dem Drahtlossystem verbunden werden kann. Daher wird ein System
benötigt, das
einen Benutzer in die Lage versetzt, eine Verbindung mit einer Drahtloseinheit
einzurichten im Wesentlichen in Echtzeit derart innerhalb eines
Eisenbahn-, U-Bahn- oder Bus-Bahnhofs,
dass keine Verzögerungen
erforderlich sind.
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US 5,920,818 offenbart ein
Netz mit zwei Netzabschnitten, aber betrifft kein Transaktionssystem.
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RESÜMEE DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung räumt
das vorangehende und andere Probleme aus mit einem System zum Erhalten
einer Bezahlung für
ein Ticket für ein
Verkehrssystem von einem Drahtlos-Mobilendgerät. In einer ersten Ausführungsform
richtet ein Drahtlos-Mobilendgerät
auf das Eintreten des Mobilendgeräts in einen ersten Abdeckungsbereich
des Verkehrssystems bzw. (Personen)-Transportsystems eine erste
Verbindung mit einer ersten Zugriffseinheit ein. Verbindungsdaten
für das
Drahtlos-Mobilendgerät
werden durch die erste Zugriffseinheit erhalten und weitergeleitet
zu einer zweiten Zugriffseinheit. Ansprechend auf die Verbindungsdaten
und den Eintrag des Drahtlos-Mobilendgeräts in einem der zweiten Zugriffseinheit
zugeordneten zweiten Abdeckungsbereich wird eine zweite Drahtlosverbindung mit
der zweiten Zugriffseinheit eingerichtet. Dann werden Bezahldaten
von dem Drahtlos-Mobilendgerät durch
die zweite Zugriffseinheit über
die zweite Drahtlosverbindung erhalten.
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In
einer alternativen Ausführungsform
wird eine erste Verbindung zwischen einer ersten Zugriffseinheit
und dem Drahtlos-Mobilendgerät
auf das Eintreten des Drahtlos-Mobilendgeräts in einen
ersten Abdeckungsbereich des Verkehrssystems eingerichtet. Die Verbindungsdaten
werden zu einer zweiten Zugriffseinheit weitergeleitet, die ansprechend
auch die Verbindungsdaten und das Eintreten des Drahtlos-Mobilendgeräts in einen
zweiten Abdeckungsbereich eine zweite Verbindung mit dem Drahtlos-Mobilendgerät einrichtet.
Die zweite Zugriffseinheit leitet die Verbindungsdaten zu einer
dritten Zugriffseinheit weiter, die der zweiten Zugriffseinheit
zugeordnet ist, welche auf das Eintreten des Drahtlos-Mobilendgeräts in einen
dritten Abdeckungsbereich eine dritte Drahtlosverbindung einrichtet.
Die dritte Zugriffseinheit erhält
Bezahldaten von dem Drahtlos-Mobilendgerät über die
dritte Drahtlosverbindung.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Ein
vollständigeres
Verständnis
des Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung können unter
Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung erhalten werden,
wenn aufgenommen im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen,
in denen zeigt:
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1 das
Ticketbezahlsystem der vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Blockdiagramm der Zwischenverbindung zwischen den Eingangseinheiten
und den Toreinheiten der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
alternative Ausführungsform
des Ticketbezahlsystems der vorliegenden Erfindung;
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4 ein
Blockdiagramm der Zwischenverbindung zwischen den Eingangseinheiten
und den Toreinheiten der ersten und zweiten Stufe der Ausführungsform
der 3;
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5a und 5b die
Art und Weise, in der die Eingangseinheiten und die Toreinheiten
Daten zwischeneinander weitergeben können;
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6 ein
Ablaufdiagramm einer Datenübertragung
zwischen einer Eingangseinheits- und einer Toreinheits-Konfiguration, wie
in 5a gezeigt;
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7 ein
Ablaufdiagramm der Übermittlung von
Daten zwischen einer Eingangseinheits- und einer Toreinheits-Konfiguration,
wie in 5b gezeigt; und
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8 ein
Ablaufdiagramm zum allgemeinen Erläutern des Betriebs des Systems
der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESSCHREIBUNG
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Nun
wird Bezug genommen auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1 und 2 und es
wird eine erste Ausführungsform
des Ticketbezahlsystems der vorliegenden Erfindung dargelegt. Während die
vorliegende Erfindung in Bezug auf ein Ticketbezahlsystem beschrieben
wird, kann die Erfindung auch auf andere Systeme angewendet werden, bei
denen Daten von einem Mobilendgerät über ein Kurzbereichs-Drahtlossystem
wie z. B. Bluetooth erhalten werden (Verifizierung einer Ticketinhaberschaft,
Verifizierung eines Ausweises oder eines anderen Identitätsbelegs,
etc.). Das System umfasst eine oder mehrere Eingangseinheiten 10,
die einen Abdeckungsbereich 15 bereitstellen zum Überwachen
der Eingänge 20 eines
Bus-, Eisenbahn- oder U-Bahnbahnhofs (Verkehrsmittelbahnhofs) wenn
der Benutzer durch den von den Eingangseinheiten 10 bereitgestellten
Abdeckungsbereich 15 hindurchgeht, richtet ein von dem
Benutzer getragenes Mobilendgerät 25 eine
Drahtloskommunikationsverbindung 30 mit einer der Eingangseinheiten 10 ein.
Das Mobilendgerät 25 umfasst
ein Mobiltelefon, einen tragbaren Computer, einen Pager, einen PDA
etc., der den Eingangseinheiten 10 bereitgestellte Abdeckungsbereich 15 hat
eine ausreichende Größe um unabhängig von
der Geschwindigkeit, mit der der Benutzer sich bewegt sicherzustellen,
dass eine ausreichende Zeit zum Einrichten einer Verbindung bereitsteht.
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Sobald
die Drahtlosverbindung 30 zwischen der Eingangseinheit 10 und
dem Mobilendgerät 25 eingerichtet
worden ist, können
Verbindungsdaten (d. h., das Frequenzhüpfschema, die Vorrichtungsadresse,
der Taktversatz etc.) zu den Toreinheiten 35 über ein
Verbindungsnetz oder einen dedizierten Drahtloskanal 40 zwischen
den Eingangseinheiten 10 und den Toreinheiten 35 übertragen
werden. In einer bevorzugten Ausführungsform verwenden die Eingangseinheiten 10 und
die Toreinheiten 35 der vorliegenden Erfindung das Bluetooth-Kommunikationsprotokoll,
um Kommunikationen zwischen der Eingangseinheit 10, den
Toreinheiten 35 und den Mobilendgeräten 25 einzurichten.
Die Kommunikationen zwischen der Eingangseinheit 10 und
den Toreinheiten 35 können
auch über
das Bluetooth-Protokoll stattfinden. Unter Verwendung des Bluetooth-Standards
können
viele feste Eingangseinheiten und Toreinheiten 35 über einen
Zentralserver miteinander verbunden werden, wie sogleich vollständiger diskutiert
wird. Jede Mobileinheit 25 kann mit einer einzelnen Bluetooth-Zugriffseinheit verbunden
sein und diese Verbindung wird aufrecht erhalten, bis der Abdeckungsbereich
für eine
Kommunikation zu schwach wird.
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Die
Toreinheiten 35 haben jeweils ihren eigenen Abdeckungsbereich 45,
der sich um ein spezielles Zugangstor 50 zu dem Verkehrssystem
befindet. Jede der Toreinheiten 35 sucht nach der Mobileinheit 25 unter
Verwendung der Bluetooth-Funkruf- bzw. Pagingprozedur. Sobald eine
der Toreinheiten 35 eine Verbindung 55 mit der
Mobileinheit 25 einrichtet, geben die anderen Toreinheiten 35 den
Paging-Vorgang für die Mobileinheit 25 auf.
Da eine Anfangsverbindung und Synchronisation mit der Mobileinheit 35 mit
den Toreinheiten 35 bedingt durch die Verbindungsinformation,
die durch die Eingangseinheiten 10 bereitgestellt worden
ist, nicht eingerichtet zu werden braucht, ist eine viel kürzere Verbindungseinrichtungsperiode
erforderlich, und Transaktionsdaten 61 zum Erwerben eines
Tickets können
rasch von der Mobileinheit 25 geholt werden.
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Nun
wird Bezug genommen auf 3 und 4 und es
wird eine alternative Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung erläutert,
wobei die Tore 50 durch eine erste Stufe von Toreinheiten 70 und eine
zweite Stufe von Toreinheiten 75 abgedeckt werden. Wie
zuvor stellen die Eingangseinheiten 10 einen ersten Abdeckungsbereich 15 für das Einrichten einer
Anfangsverbindung mit einem Mobilendgerät 25 bereit, sobald
ein Benutzer durch einen Eingang 20 eines Verkehrsmittelbahnhofs
hindurchgeht. Die Eingangseinheit 10 richtet eine Drahtlosverbindung 30 mit
der Mobileinheit 25 ein, wie zuvor unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben
worden ist. Sobald diese Verbindung 30 eingerichtet ist,
werden die Verbindungsdaten (d. h., Frequenzhüpfschema, Vorrichtungsadresse,
Taktversatz) zu den Toreinheiten 70 der ersten Stufe über das
Verbindungsnetz oder eine Drahtlosverbindung 100 weitergeleitet.
In einer bevorzugten Ausführungsform
verwenden die Eingangseinheiten 10 und die Toreinheiten 35 der vorliegenden
Erfindung das Bluetooth-Kommunikationsprotokoll,
um Kommunikationen zwischen der Eingangseinheit 10, den
Toreinheiten 35 und den Mobilendgeräte 25 einzurichten.
Die Kommunikationen zwischen der Eingangseinheit 10 und
den Toreinheiten 35 können
auch über
das Bluetooth-Protokoll ablaufen. Unter Verwendung des Bluetooth-Standards können mehrere
feste Eingangseinheiten 10 und Toreinheiten 35 über einen
Zentralserver miteinander verbunden werden, wie sogleich vollständiger diskutiert
wird. Jedes Mobilendgerät 25 kann
mit einer einzelnen Bluetooth-Zugriffseinheit
verbunden sein und diese Verbindung aufrecht erhalten, bis der Abdeckungsbereich
zu schwach für
Kommunikation wird.
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Die
Toreinheiten 70 der ersten Stufe senden Paging-Nachrichten für das Mobilendgerät 25 bis eine
der Toreinheiten 70 eine Verbindung einrichtet. Sobald
eine der Toreinheiten 70, beispielsweise die Toreinheit 70a,
eine Drahtlosverbindung 90 mit dem Mobilendgerät 25 eingerichtet
hat, wird das Mobilendgerät 35 von
einer Wunschliste entfernt und die Verbindungsdaten werden zu dem
Tor 75a der zweiten Stufe weitergeleitet, die speziell
der Toreinheit 70a der ersten Stufe zugeordnet ist, die
die Mobileinheit 25 erfasst hat. Die Toreinheiten 70 der
ersten Stufe geben dann das Senden von Paging-Nachrichten für das Mobilendgerät 25 auf.
Die Einheit 75a der zweiten Stufe richtet eine Drahtlosverbindung 95 mit der
Mobileinheit 25 unter Verwendung der bereitgestellten Verbindungsdaten
ein und erhält
die Transaktionsdaten 61, die für das Bezahlen eines Tickets oder
eines Berechtigungsnachweises für
den Bus, den Zug oder die U-Bahn erforderlich sind.
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In
noch einer weiteren Ausführungsform
des in 3 und 4 gezeigten Systems können jede Toreinheit 70 der
ersten Stufe und jede Toreinheit 75 der zweiten Stufe miteinander
angeordnet sein oder nahe beieinander angeordnet sein.
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Die
Einheit 70 der ersten Stufe kann eine 100 mW-Bluetooth-Einheit umfassen
und die Einheit 75 der zweiten Stufe kann eine oder mehrere
1 mW-Einheiten umfassen. Die 100 mW-Einheit 70 der ersten Stufe
würde nach
einer neuen Bluetooth-Mobileinheit 25 suchen
und sobald ein geeignetes Endgerät 25 innerhalb
des Bereichs gefunden würde,
würde die Verbindung
von der 100 mW- zu der 1 mW-Einheit weitergereicht.
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Nun
wird Bezug genommen auf 5a und 5b,
und es werden erste und zweite Ausführungsformen der Art und Weise,
in der die Schnittstelle zwischen den Eingangseinheiten 10 und
den Toreinheiten 35, 70, 75 gesteuert
werden können,
dargelegt. In der ersten Ausführungsform
der 5a sind die Eingangseinheiten 10 und
die Toreinheiten 35, 70, 75 mit einem
Zentralserver 100 über
das Verbindungsnetz oder Drahtlosverbindung 40, die zuvor in
Bezug auf 1–4 diskutiert
worden sind, mit einem Zentralserver 100 verbunden. In
dieser Ausführungsform
steuert der Zentralserver 100 die Übermittlung von Verbindungsdaten
zwischen den Eingangseinheiten 10 und den Toreinheiten 35, 70, 75. Die
Information kann über
einen Drahtlosbus oder unter Verwendung eines dedizierten Bluetooth-Kanals
oder einer anderen Art von Drahtlos-Kommunikationskanal übertragen
werden. Der Zentralserver 100 agiert als Informationsvermittlung
(HUB, d. h. Vermittlungseinrichtung mit Weitergabefunktion) und steuert
die Weitergabe der Information zwischen den Zugriffseinheiten über das Verbindungsnetz
oder dedizierte Kommunikationskanäle 40 übermittelte
Signale. Der Zentralserver 100 kann Implementierungen wie
beispielsweise das "Bluetooth
Solution Provider Kit" (Bluetooth-Lösungsbereitstellerbausatz)
verwenden, um Kommunikationen zwischen den Zugriffseinheiten bereitzustellen.
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Die Übermittlungen
zwischen den Eingangseinheiten 10 und den Toreinheiten
(30, 70, 75) können in einer Ausführungsform
durch eine Lösung
realisiert werden wie einen dedizierten Bluetooth-Server oder andere
zentralisierte Techniken. In dieser Konfiguration agiert der Steuerserver 100 als
Informationsweitergabeeinheit und steuert die Zugriffseinheiten.
Ein dedizierter Bluetooth-Server hat eine Datenbank und die Funktionalität, Verbindungen
mit einigen Bluetooth-Zugriffseinheiten und externen Computersystemen
aufzubauen. In dem in 6 gezeigten Ablaufdiagramm sendet
eine Eingangseinheit 10 bei Schritt 200 Verbindungsinformation
von dem erfassten Mobilendgerät 25 zu
einem Steuerserver 100, der ein dedizierter Bluetooth-Server
sein kann. Der Steuerserver 100 weist bei Schritt 205 die
Toreinheiten (30, 70, 75) an, mit "Polling" (eine Such- bzw. Anforderungsfunktion)
für das
Mobilendgerät
bei Schritt 205 zu beginnen. Die Toreinheiten beginnen bei
dem Schritt 210 mit dem Polling nach dem Mobilendgerät 25.
Eine Toreinheit (30, 70, 75) erfasst
bei Schritt 215 das Mobilendgerät 25 und meldet diese Information
zurück
zu dem Steuerserver 100. Der Steuerserver 100 entfernt
bei Schritt 220 das erfasste Mobilendgerät 25 von
einer "Wunschliste" von Mobilendgeräten, für die ein "Polling" durchgeführt wird, und
weist bei Schritt 225 die Toreinheiten (30, 70, 75) an,
das Polling in Bezug auf das Mobilendgerät 25 aufzugeben.
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In
einer alternativen Ausführungsform
kann die Verbindungsqualität
zwischen einem Mobilendgerät 25 und
einer Toreinheit (30, 70, 75) verwendet werden.
Wenn eine Toreinheit (35, 70, 75) ein
Mobilendgerät 25 kontaktiert,
führt die
Toreinheit (35, 70, 75) eine kurze Sequenz
von Testkommunikationen aus, um Information über Signalstärke oder
Fehlerrate zu erlangen. Eine Art, bei der ein Weiterreichen zwischen
Eingangseinheiten 10 und Toreinheiten (35, 70, 75)
gesteuert werden kann, ist durch Messen der Signalstärke der
Funksignale zwischen einer Zugriffseinheit und einem Mobilendgerät 25.
Wenn die Funksignalstärken
gewisse Pegel erreichen, können Verbindungsweitergaben
auftreten. Es ist jedoch nicht immer angemessen, Signalstärkeinformation zwischen
unterschiedlichen Einheiten innerhalb eines Systems kommuniziert
zu haben. Ein alternatives Verfahren verwendet eine Aufzeichnung
von Neusendepaketen (fehlerhaften Paketen) über eine Drahtloskommunikationsverbindung
und basiert Verbindungsweitergabeentscheidungen auf dieser Information.
Die Signalstärke
oder die Fehlerpaketinformation wird zu dem Steuerserver 100 weitergegeben
und die Verbindung zwischen den verbundenen Toreinheiten (35, 70, 75)
und der Mobileinheit 25 wird beendet. Wenn eine Anzahl
von Toreinheiten (35, 70, 75) die Information über Signalstärke oder
Fehlerrate dem Steuerserver 100 in einer kurzen Zeitdauer
meldet, entscheidet der Steuerserver 100, welche Toreinheit
(35, 70, 75) das Mobilendgerät 35 bedienen sollte
und sendet die Anweisung an die bestimmte Toreinheit (35, 70, 75).
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In
der in 5b beschriebenen Ausführungsform
schließen
die Eingangseinheiten 10 und die Toreinheiten 35, 70, 75 ferner
Steuerlogik 105 ein, die sie befähigt, autonom miteinander darüber, welche
Zugriffseinheit eine spezifische Mobileinheit 25 steuern
soll, zu verhandeln. Nun wird Bezug genommen auf 7 und
es wird der Prozess gezeigt, bei dem Information zwischen der Eingangseinheit 10 und
den Toreinheiten 35, 70, 75 übermittelt
wird, wenn die Steuerlogik 105 innerhalb jeder Zugriffseinheit
implementiert ist, wie in 5b gezeigt.
Wenn die Eingangseinheit 10 bereit ist, ein Mobilendgerät 25 weiterzugeben,
sendet die Eingangseinheit 10 beim Schritt 230 Verbindungsdaten
zu den Toreinheiten (35, 70, 75). Wenn
eine Toreinheit (30, 70, 75) das Mobilendgerät 25 erfasst,
wird diese Information zurückgemeldet
an die Eingangseinheit 10 beim Schritt 235. Die
Eingangseinheit 10 entfernt das Mobilendgerät 35 von
einer "Wunschliste" von Mobilendgeräten und
weist die Toreinheit (35, 70, 75) beim Schritt 240 an,
eine Verbindung zu dem Mobilendgerät 25 aufzubauen. Die
Eingangseinheit 10 weist beim Schritt 245 auch
den Rest der Toreinheiten (35, 70, 75)
an, die Suche nach dem Mobilendgerät aufzugeben. Alternativ kann
die Qualität
der zuvor unter Bezugnahme auf 6 beschriebenen
Verbindungsprozedur auch beim Übermitteln
von Information zwischen der Eingangseinheit 10 und den
Toreinheiten (35, 70, 75) verwendet werden.
In diesem Prozess würde
die Eingangseinheit 10 während des Prozesses als Steuerserver 10 agieren.
Situationen können auftreten,
bei denen ein Mobilendgerät 25 von
seiner Verbindung bedingt durch verschiedene Ereignisse abgeworfen
wird, beispielsweise kann der Benutzer des Mobilendgerätes sich
zu einer Toreinheit bewegen, die von der erwarteten Toreinheit abweicht,
das Mobilendgerät
kann die Abdeckung verlieren, der Benutzer kann den Verkehrsmittelbahnhof
verlassen und so weiter. Das Standardverhalten bei diesen Szenarien
würde sein,
dass die Toreinheiten (35, 70, 75) den
Verlust des Mobilendgerätes 25 an
den Steuerserver 100 oder eine die Steuerlogik 105 enthaltende
Zugriffseinheit meldet. Die Eingangseinheit 10 würde imstande
sein, wieder eine neue Verbindung mit dem Mobilendgerät 25 aufzunehmen,
wenn es in den Abdeckungsbereich eintritt.
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Nun
wird Bezug genommen auf 8 und es wird ein Ablaufdiagramm
gezeigt, das den Betriebsablauf des Systems der vorliegenden Erfindung beschreibt.
Anfangs wird eine Verbindung zwischen dem Mobilendgerät und der
Eingangseinheit beim Schritt 120 eingerichtet. Verbindungsdaten
werden beim Schritt 122 von dem Mobilendgerät durch
die Eingangseinheit erhalten. Die Eingangseinheiten übermitteln
beim Schritt 125 die Verbindungsdaten zu den Toreinheiten.
Die Toreinheiten führen
beim Schritt 130 eine Suche nach dem Mobilendgerät durch.
Sobald das Mobilendgerät
lokalisiert worden ist, wird eine Verbindung beim Schritt 145 mit
dem Mobilendgerät
eingerichtet und eine Suche durch die anderen Toreinheiten kann
beim Schritt 150 aufgegeben werden. Die Transaktionsdaten
werden der Toreinheit, die die Mobileinheit erfasst hat, beim Schritt 155 bereitgestellt
werden oder alternativ, wie in der alternativen Ausführungsform
der Erfindung beschrieben, können
Verbindungsdaten zu einer zugeordneten Toreinheit weitergeleitet
werden, um die Transaktion abzuschließen.
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Die
vorangehende Beschreibung bezieht sich auf eine bevorzugte Ausführungsform
zum Implementieren der Erfindung und der Schutzbereich der Erfindung
sollte nicht notwendigerweise durch diese Beschreibung eingeschränkt werden.
Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung wird stattdessen durch
die folgenden Ansprüche
definiert.