ES2306205T3 - Sistema de presencia y localizacion de telefonos moviles que utiliza un transmisor de tarjeta sim. - Google Patents
Sistema de presencia y localizacion de telefonos moviles que utiliza un transmisor de tarjeta sim. Download PDFInfo
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Abstract
Sistema de presencia y localización de terminales de comunicaciones móviles, que comprende: por lo menos un terminal de comunicaciones móviles, por lo menos una estación receptora, y un servidor de tratamiento de información, comprendiendo dicho terminal de comunicaciones móviles un transmisor y una tarjeta SIM, que incluye un procesador SIM, estando dispuesta dicha estación receptora para recibir y descodificar una señal transmitida por dicho transmisor, y reenviar información basándose en dicha señal recibida y descodificada hacia el servidor de tratamiento de información, caracterizado porque - dicho transmisor es un transmisor RF de baja potencia y de ciclo de trabajo reducido, incluido en la tarjeta SIM, estando dispuesto el transmisor para emitir mediante difusión general, a intervalos, una ID de usuario, - dicho procesador SIM está dispuesto para comunicarse con el transmisor y para controlar el contenido, la temporización y la duración de la transmisión del transmisor, - dicha estación receptora está dispuesta asimismo para reenviar información sobre señales físicas hacia el servidor de tratamiento de información, y - dicho servidor de tratamiento de información está dispuesto para - recibir dicha información de señales físicas desde dicha estación receptora, - obtener información de presencia o ubicación a partir de dicha información de señales físicas, y - enviar información hacia dicho terminal de comunicaciones móviles a través de una red celular, basándose la información en dicha información de presencia o ubicación.
Description
Sistema de presencia y localización de teléfonos
móviles que utiliza un transmisor de tarjeta SIM.
La presente invención se refiere a
comunicaciones inalámbricas, y más particularmente, a un sistema
para establecer la presencia y/o la ubicación de terminales de
comunicaciones móviles, tales como teléfonos móviles, dentro de una
zona local específica, bien en interiores o bien en exteriores, sin
usar los recursos (canales) celulares. La información de presencia
o ubicación se entrega a un servidor de tratamiento de información
que extrae, formatea y envía información pertinente hacia un
usuario específico, basándose en la información de presencia o
ubicación.
En la actualidad existen más de mil millones de
teléfonos GSM con tarjetas SIM en servicio. Muchos teléfonos
móviles soportan la gestión de información multimedia. El acceso
sencillo a la información pertinente está cobrando una importancia
mayor, y se espera que la invención ideada simplifique el acceso a
Servicios de Mensajes Multimedia, y que por lo tanto incremente su
uso.
Es posible configurar un teléfono celular con un
módulo GPS incorporado para que comunique posiciones a un servidor,
y el cual a continuación envía información pertinente. Este caso
resulta poco práctico en muchas situaciones debido al elevado coste
de las comunicaciones, el alto consumo de potencia y la
disponibilidad limitada de señales GPS en interiores y en cañones
urbanos. Los teléfonos celulares con un módulo GPS incorporado
tienden a ser voluminosos, lo cual limita el atractivo
comercial.
La mayoría de teléfonos móviles no se pueden
localizar de forma pasiva (sin transmisiones) dentro de un área
geográfica reducida. La determinación de la ubicación con los
requisitos del 911 se resuelve habitualmente usando la transmisión
celular y midiendo la distancia (retardo bidireccional), el tiempo
de llegada, el sentido de la señal/zona de antenas o la intensidad
de la señal en las estaciones base. Esta es una buena solución para
localizaciones poco frecuentes, aunque resultaría demasiado costosa
para actualizaciones frecuentes no urgentes.
Ekahau (http://www.ekahau.com) de
Finlandia ofrece etiquetas WLAN que usan Puntos de Acceso WiFi
convencionales y la intensidad de la señal para determinar la
ubicación de un dispositivo WiFi. Este dispositivo no está
conectado a una tarjeta SIM y no presenta ninguna capacidad
inherente para extraer información SIM.
Radionor (http://www.radionor.com) de
Noruega ofrece etiquetas WLAN que funcionan con sus sistemas de
antenas en fase y el receptor asociado (RadioEye), y usan ángulos
de llegada bidimensionales para determinar la ubicación. Las
etiquetas no están conectadas a una tarjeta SIM y no presentan una
capacidad inherente para extraer información SIM.
SanDisk LAN
(http://www.sandisk.com/retail_{-}sdwifi.html) está
ofreciendo una tarjeta conectable WiFi Secure Digital (SD), que
potencialmente se podría usar en un teléfono móvil con una ranura
SD.
Probablemente, los teléfonos móviles futuros con
WLAN integrada (comunicador Nokia 9500
http://www.nokia.
com/nokia/0,,54108,00.html) se harán más populares, aunque actualmente representan un pequeño segmento del mercado y sus capacidades W-LAN no están orientadas a servicios U/SIM.
com/nokia/0,,54108,00.html) se harán más populares, aunque actualmente representan un pequeño segmento del mercado y sus capacidades W-LAN no están orientadas a servicios U/SIM.
Existen por lo menos cuatro problemas
principales que tendrán que superar los transceptores WiFi
convencionales, conectables e incorporados:
- i)
- Los mismos dependen considerablemente del modelo del teléfono móvil - si el teléfono móvil no dispone de un lector integrado de tarjetas de memoria, entonces la solución no se puede usar. Actualmente, existen solo unos pocos modelos con esta capacidad, y habitualmente son dispositivos de gama alta con una penetración reducida en el mercado.
- ii)
- La interfaz WLAN se usa únicamente para la navegación WAP/web y no proporciona ningún medio de comunicación para la tarjeta SIM a no ser que el mismo esté soportado específicamente por el sistema operativo del teléfono móvil.
- iii)
- El protocolo WLAN convencional se basa en la detección de la portadora lo cual requiere que el receptor esté encendido cuando hay actividad. El uso de un receptor hace que aumente el tamaño, los costes y el consumo medio de potencia.
- iv)
- Los chips WLAN disponibles no están diseñados para funcionar con un transmisor de ciclo de trabajo reducido y, por esta razón, no incluyen el eficaz modo de espera requerido para evitar que se influya negativamente en la vida de la batería del teléfono móvil.
\newpage
Muchos teléfonos móviles tienen capacidades de
comunicaciones por infrarrojos o Bluetooth incorporadas. Aun cuando
la finalidad principal de estos enlaces es sustituir cables locales,
sería posible acceder a la información SIM usando software
personalizado.
http://www.codeproject.com/ce/irdamobile.asp?df=100&forumid=14123&exp=0&
select=702415).
select=702415).
Las comunicaciones por infrarrojos tienen un
alcance limitado de quizás unos pocos metros y requieren una línea
de visión directa entre el transmisor y el receptor, y esto limita
significativamente la comodidad del usuario.
El Bluetooth presenta un alcance algo mayor (10
m para dispositivos de clase 1), aunque tiene un protocolo que es
ineficaz con la alimentación de la batería en relación con la
invención ideada. Además, sería necesario readaptar los teléfonos
existentes con software nuevo.
Las etiquetas RFID han llegado a popularizarse y
se pueden colocar en una tarjeta SIM; una solución de este tipo es
satisfactoria cuando se requiere un alcance muy corto (menor que 1
m).
La patente US nº 6.750.883 describe un módulo de
servicio de contexto, dispuesto para determinar el contexto de un
ordenador portátil.
La patente US nº 5.835.061 (Method and
apparatus for geographic-based communications
service) describe un sistema para ordenadores portátiles que
transmite una señal de baliza hacia una pluralidad de puntos de
acceso conectados a una pluralidad de proveedores de información la
cual a su vez se comunica a través del punto de acceso que detecta
la señal de baliza. Este sistema es aplicable en redes WiFi
móviles.
La presente invención difiere con respecto a la
patente US nº 5.835.061 en que se basa en tarjetas SIM de teléfonos
móviles las cuales no contienen ningún receptor. En la presente
invención, las comunicaciones subsiguientes con el dispositivo
móvil hacen uso de una red celular que es independiente con respecto
a la red del transmisor SIM. Como la cobertura celular es
omnipresente, la presente invención no hace uso de transmisiones de
señales baliza para identificar el punto de acceso más próximo con
fines relacionados con el encaminamiento.
El documento WO-98/58509
describe una tarjeta SIM que incluye un transceptor, proporcionando
una comunicación local entre la tarjeta SIM y una estación
externa.
El documento US-2002/0086663
describe un sistema basado en la presencia para proporcionar
servicios a un terminal móvil.
El documento WO 2004/002176 A da a conocer un
módulo SIM autónomo que comprende un procesador y un transmisor, el
cual transmite una ID a una estación móvil.
Uno de los objetivos de la presente invención es
proporcionar un sistema para entregar información, es decir,
información multimedia, a un terminal de comunicaciones móviles
específico, basándose en la ubicación o la presencia del
dispositivo.
Otro de los objetivos de la invención es
proporcionar un sistema del tipo mencionado en el que la información
se envía sin ser solicitada hacia el terminal de comunicaciones
móviles, automáticamente sin ninguna intervención del usuario.
Otro de los objetivos de la invención es
proporcionar un sistema del tipo mencionado que se pueda usar con
un terminal de comunicaciones móviles regular, tal como un teléfono
móvil, siempre que el terminal esté equipado con una tarjeta SIM,
lo cual es novedoso y distintivo de la presente invención.
Un objetivo adicional de la invención es
proporcionar una tarjeta SIM para ser usada con un terminal de
comunicaciones móviles que funcione en el sistema de presencia y
localización de terminales de comunicaciones móviles.
Un objetivo adicional de la invención es
proporcionar un terminal de comunicaciones móviles para ser usado
con el sistema de presencia y localización de terminales de
comunicaciones móviles.
Un objetivo adicional de la invención es
proporcionar un servidor de tratamiento de información para ser
usado con el sistema de presencia y localización de terminales de
comunicaciones móviles.
Todavía otro de los objetivos de la invención es
proporcionar una estación receptora para ser usada con el sistema
de presencia y localización de terminales de comunicaciones
móviles.
Objetivos adicionales de la presente invención
consisten en proporcionar un sistema de presencia y localización de
terminales de comunicaciones móviles, una tarjeta SIM, un terminal
de comunicaciones móviles, un servidor de tratamiento de
información y una estación receptora, los cuales superen o por lo
menos reduzcan los inconvenientes de la técnica anterior.
\global\parskip0.940000\baselineskip
Los objetivos anteriores y otras ventajas se
logran por medio de un sistema de presencia y localización de
terminales de comunicaciones móviles, una tarjeta SIM, un terminal
de comunicaciones móviles, un servidor de tratamiento de
información y una estación receptora según se expone en las
reivindicaciones independientes adjuntas.
En las reivindicaciones subordinadas se
presentan otras formas de realización ventajosas de la
invención.
A partir de la siguiente descripción detallada
se reconocerán características y principios adicionales de la
presente invención.
Debe entenderse que tanto la anterior
descripción general como la siguiente descripción detallada son
únicamente ilustrativas y explicativas, y no son limitativas de la
invención, según se expone en las reivindicaciones. En particular,
aunque, por motivos de simplicidad, durante toda la memoria
descriptiva se ha usado la expresión "teléfono móvil", los
expertos observarán fácilmente que se puede usar cualquier terminal
de comunicaciones móviles destinado a ser usado en un sistema
celular de comunicaciones, tal como un ordenador portátil, un PDA,
etcétera.
A continuación se describirá más detalladamente
la invención, únicamente a título de ejemplo, haciendo referencia a
los dibujos adjuntos, en los cuales:
la Fig. 1 es un diagrama de bloques esquemático
que ilustra un sistema de presencia y localización de teléfonos
móviles según la invención;
la Fig. 2 es un diagrama de bloques esquemático
que ilustra un transmisor que entra en una zona de objetos;
la Fig. 3 es un diagrama de temporización
esquemático que ilustra la dispersión de frecuencias con respecto
al tiempo de transmisión para dos terminales activos;
la Fig. 4 es un diagrama de bloques funcionales
de una tarjeta SIM con un transmisor;
la Fig. 5 es un diagrama de bloques funcionales
de una tarjeta SIM;
la Fig. 6 es un diagrama de flujo esquemático
que ilustra el proceso realizado por el software transmisor de la
tarjeta SIM, y
la Fig. 7 es un diagrama de flujo esquemático
que ilustra el proceso realizado por el software del sistema de
tratamiento de información.
La Fig. 1 es un diagrama de bloques esquemático
que ilustra un sistema de presencia y localización de teléfonos
móviles según la invención.
El sistema celular de presencia y localización
100 ilustrado en la fig. 1 comprende por lo menos un terminal
celular de comunicaciones 110, en particular un teléfono móvil, que
incluye una tarjeta SIM 120 con un transmisor incorporado de ciclo
de trabajo reducido 130. El sistema 100 comprende además una
estación receptora 160 con una antena 170. La estación receptora
160 está conectada operativamente a un sistema de tratamiento de
información 150, por ejemplo, a través de una red de datos fija
162. A su vez, el sistema de tratamiento de información 150 está
conectado a una red celular 140, tal como una red GSM, que está
conectada operativamente a sus terminales asociados, incluyendo el
terminal 110.
El transmisor 130 está dispuesto para emitir
mediante difusión general, a intervalos, una ID de usuario.
La tarjeta SIM 120 comprende un procesador SIM,
dispuesto para comunicarse con el transmisor y para controlar el
contenido, la temporización y la duración del contenido de
transmisión del transmisor.
El servidor de tratamiento de información 150
está dispuesto para entregar información al teléfono móvil 110.
Esta información puede incluir, por ejemplo,
archivos almacenados previamente, incluyendo páginas web, imágenes,
vídeo, audio e información de texto sobre objetos cercanos, así como
mapas locales que muestren puntos de interés. La información
multimedia puede incluir hiperenlaces para permitir que un usuario
acceda a información adicional.
La información es entregada preferentemente por
el servidor de tratamiento de información 150 a través de un canal
de datos bidireccional, tal como la red GSM 140 habilitada para el
GPRS.
En una de las formas de realización, el servidor
de tratamiento de información 150 está dispuesto además para
recibir información de presencia o ubicación de la estación
receptora 160, y para enviar sin solicitud previa información hacia
dicho teléfono móvil 110 a través de la red celular 140, basándose
en dicha información de presencia o ubicación.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Alternativamente, el servidor de tratamiento de
información 150 está dispuesto para recibir información de señales
físicas de la estación receptora 160, obtener información de
presencia o ubicación a partir de la información de las señales, y
enviar información sin solicitud previa hacia el teléfono móvil 110
a través de la red celular 140, basándose en la información de
presencia o ubicación.
De forma ventajosa, el sistema de tratamiento de
información 150 está dispuesto para anotar qué mensajes se han
enviado. Además, esta dispuesto para no repetir la transmisión de
mensajes hasta que haya cambiado el contenido o haya transcurrido
una cierta cantidad de tiempo.
La estación receptora 160 está dispuesta para
recibir y descodificar una señal transmitida por un transmisor en
la tarjeta SIM 120. La estación receptora 160 está dispuesta además
para reenviar información, basándose en dicha señal recibida y
descodificada, hacia el servidor de tratamiento de información 150,
para entregar información al teléfono móvil 110 basándose en
información de presencia o ubicación obtenida mediante la señal
recibida y descodificada.
La estación receptora 160 está dispuesta
preferentemente para reenviar información de señales físicas hacia
el servidor de tratamiento de información. La información de señales
físicas puede incluir la intensidad de la señal y/o el tiempo de
llegada de la transmisión con respecto a un reloj estable.
La estación receptora 160 comprende o está
conectada operativamente a por lo menos una antena 170. En una de
las formas de realización, la estación receptora 160 comprende
antenas radiogoniométricas. En este caso, la información de señales
físicas incluye o se obtiene a partir de ángulos de llegada.
En una de las implementaciones básicas, la
estación receptora 160 consta de unos cuantos Puntos de Acceso WiFi
convencionales conectados a un servidor. Los mensajes transmitidos
que contienen el número del teléfono móvil e información de los
Puntos de Acceso se envían a un servidor. El servidor extrae de su
base de datos un mensaje multimedia que contiene información
específica de la ubicación (basándose en la cobertura de
radiocomunicaciones conocida del Punto de Acceso) y envía el mismo,
en forma de un mensaje multimedia, hacia el usuario, a través de la
red de datos de telefonía móvil. El servidor anota que se ha enviado
un mensaje a este usuario, y no se envían mensajes nuevos hasta que
haya cambiado el contenido o ubicación, o haya transcurrido una
cierta cantidad de tiempo.
En una de las formas de realización, la estación
receptora 160 comprende un sistema de antenas en fase. La estación
receptora 160 está dispuesta para extraer las ubicaciones (ángulos
de llegada) del por lo menos un transmisor SIM 130 y para trasladar
esta información de ubicación y la información transmitida (por
ejemplo, el número y las preferencias del teléfono móvil) hacia el
sistema de tratamiento de información 150. El sistema de
tratamiento de información 150 conoce la ubicación de ciertos
objetos dentro de la zona de cobertura, y, a partir de una base de
datos asociada, extrae información pertinente, y envía esta
información al teléfono móvil 110 del usuario cada vez que el
usuario entra en la zona de objetos.
En una aplicación más sofisticada, el receptor
extrae la ubicación del usuario de forma más precisa (por ejemplo,
usando el RadioEye de Radionor) y traslada esta información al
servidor. El servidor conoce la ubicación de ciertos objetos dentro
del área de cobertura, y, usando la red celular, envía información
sobre estos objetos cuando el usuario entra en la zona por primera
vez.
La tarjeta SIM 120 del teléfono celular
comprende un transmisor RF de baja potencia y ciclo de trabajo
reducido 130, dispuesto para emitir por difusión general, a
intervalos, una ID de usuario, y un procesador SIM, dispuesto para
comunicarse con el transmisor y para controlar el contenido, la
temporización y la duración de la transmisión del transmisor.
El procesador SIM de la tarjeta SIM 120 está
dispuesto de forma ventajosa para conseguir que el transmisor 130
transmita, a intervalos, usando la dispersión temporal.
El procesador SIM está dispuesto de forma
ventajosa para conseguir que el transmisor 130 transmita a
intervalos que aumentan cuando el teléfono móvil no se ha movido
durante un periodo de tiempo.
El procesador SIM está dispuesto de forma
ventajosa para conseguir que el transmisor transmita a intervalos
que son controlados por el usuario del teléfono móvil.
Alternativamente, el procesador SIM puede estar
dispuesto para conseguir que el transmisor transmita o emita
mediante difusión general bajo demanda.
El transmisor 130 está dispuesto de forma
ventajosa para transmitir en una banda sin necesidad de licencia.
Más particularmente, el transmisor 130 está dispuesto para
transmitir con una forma de onda compatible con Bluetooth, una
forma de onda compatible con WiFi, una forma de onda compatible con
WiMax ó una forma de onda compatible con Zigbee.
En este momento, la disponibilidad de
componentes electrónicos altamente integrados posibilita la
instalación de un transmisor en las partes no usadas de una tarjeta
SIM de tamaño normalizado. Por consiguiente, preferentemente, los
componentes electrónicos del transmisor 130 están montados
físicamente en la tarjeta SIM 120. Las ventajas principales de la
integración del transmisor en la tarjeta SIM son el no tener que
llevar o cargar dispositivos adicionales, la disponibilidad
automática de una ID de teléfono móvil segura a partir de los chips
SIM, y una interfaz eléctrica y mecánica que es común para la
mayoría de teléfonos móviles.
Las transmisiones de los diferentes teléfonos
móviles/usuarios no están coordinadas y es esencial un ciclo de
trabajo reducido para minimizar el consumo de potencia, para reducir
las interferencias y para maximizar la capacidad. Para minimizar
adicionalmente el impacto de las interferencias y para reducir las
colisiones en el tiempo repetidas se usa la dispersión tanto
temporal como de frecuencias.
La Fig. 2 es un diagrama de bloques esquemático
que ilustra un transmisor que entra en una zona de objetos.
Como ejemplo, el sistema según la invención se
puede usar para proporcionar información a visitantes de un museo
con varios puntos de interés diseminados por una planta. Un usuario
con un terminal celular que incluye un transmisor habilitado con
tarjeta SIM, que funcione según la presente invención, se mueve
desde una primera zona de objetos 210 a una segunda zona de objetos
220. Un receptor 160 con una antena 170 está asociado a la segunda
zona de objetos 220. De forma similar, otro receptor con una antena
correspondiente está asociado a la primera zona de objetos 210. El
receptor 160 con la antena 170 detectará el transmisor 130 como
transmisor que entra en la segunda zona de objetos 2. Esto activará
al sistema de tratamiento de información 150, dando como resultado
la transmisión, hacia el terminal celular 110, de información tal
como imágenes, sonido y/o texto en el lenguaje elegido,
posiblemente en el lenguaje del usuario.
Añadiendo una cámara web conectada al sistema de
tratamiento de información 150, al usuario se le puede reenviar un
videoclip o imágenes de él mismo delante de un punto de interés,
este mensaje multimedia se puede almacenar en el teléfono móvil o
se puede redirigir hacia la familia o amigos en forma de una postal
electrónica moderna.
\vskip1.000000\baselineskip
Un paquete transmitido típico, por ejemplo, un
mensaje sonda, contiene menos de 300 bytes incluyendo las taras
WiFi, y se puede transmitir en menos de 0,25 ms. Por lo tanto,
cuando se transmite por término medio una vez por segundo, se logra
un ciclo de trabajo de 1/4.000.
\vskip1.000000\baselineskip
Para minimizar el consumo de la batería, es
importante limitar tanto el ciclo de trabajo de transmisión como el
nivel de potencia de transmisión. Por esta razón, el transmisor 130
de la tarjeta SIM 120 radiará aproximadamente 10 mW. De este modo,
el consumo de potencia DC medio será mucho menor que 1 mW. Este
consumo de potencia DC adicional es insignificante para un teléfono
móvil típico con una capacidad de batería mayor que 3.000 mWh.
\vskip1.000000\baselineskip
Los transmisores 130 no están sincronizados, y
ocasionalmente se perderán mensajes como consecuencia de colisiones
de temporización (múltiples señales superpuestas en el tiempo en la
entrada del receptor). Los mensajes se envían a intervalos, con una
dispersión temporal aleatoria, para evitar colisiones repetidas. Con
un ciclo de trabajo menor que 0,025%, varios cientos de usuarios
pueden operar dentro del mismo área de cobertura de las antenas con
un índice de pérdida de mensajes aceptable (<10%). Como los
mensajes se repiten continuamente, la pérdida de mensajes
únicamente provoca retardos en la localización/detección de
presencia.
La Fig. 3 es un diagrama de temporización
esquemático que ilustra la dispersión de frecuencias con respecto
al tiempo de transmisión para dos terminales activos.
La Fig. 3 ilustra una situación en la que dos
teléfonos móviles 110, que incluyen cada uno de ellos una tarjeta
SIM con un transmisor 130, están funcionando exactamente en la misma
área de cobertura del transmisor. La primera transmisión 310 es
transmitida por el primer transmisor de la tarjeta SIM del primer
teléfono móvil, en un primer tiempo de transmisión y en un primer
canal de frecuencia. La segunda transmisión 320 es transmitida por
el segundo transmisor de la tarjeta SIM del segundo teléfono móvil,
en un segundo tiempo de transmisión y en un segundo canal de
frecuencia. La tercera transmisión 330 es transmitida por el segundo
transmisor de la tarjeta SIM del segundo teléfono móvil, en un
tercer tiempo de transmisión y en el primer canal de frecuencia. La
cuarta transmisión 340 es transmitida por el primer transmisor de la
tarjeta SIM del primer teléfono móvil, en un cuarto tiempo de
transmisión y en un tercer canal de frecuencia.
El tiempo 350 entre transmisiones subsiguientes
está distribuido aleatoriamente entre aproximadamente cero y
aproximadamente dos segundos, y el tiempo medio entre transmisiones
es aproximadamente un segundo.
\vskip1.000000\baselineskip
Los dispositivos que funcionan en una banda sin
necesidad de licencia pueden provocar y experimentar interferencias
provenientes de otros usuarios. Las interferencias con otros
usuarios se minimizan de tres maneras:
- a)
- El ciclo de trabajo reducido afecta solamente a muy pocos paquetes (1/4.000) y estos paquetes serán retransmitidos por los protocolos ARQ
- b)
- La potencia de transmisión se mantiene baja para minimizar el nivel de interferencia
- c)
- Los transmisores saltan de forma aleatoria entre varias frecuencias predeterminadas para cada paquete, reduciendo de este modo la probabilidad de frecuencias con canales WiFi que normalmente son fijos
El deterioro por interferencias en el sistema de
presencia y localización desde redes WiFi se reduce de varias
maneras:
- a)
- Se repiten paquetes
- b)
- Se envían paquetes en múltiples frecuencias
- c)
- Se pueden usar antenas receptoras direccionales o zonales
- d)
- Se pueden colocar antenas receptoras en posiciones en las que los transmisores no deseados queden ocultos por objetos, tales como edificios, árboles o el terreno.
La Fig. 4 es un diagrama de bloques funcionales
de una tarjeta SIM con un transmisor.
En esta implementación se usa un transmisor
WiFi, aunque también se podría usar satisfactoriamente un transmisor
Bluetooth o Zigbee con modificaciones triviales en el diagrama de
bloques.
Las operaciones del transmisor las controla un
procesador de transmisión 410 con un temporizador de espera
incorporado, accionado por un oscilador de 32 kHz 490. El procesador
410 incluye además memorias RAM y Flash asociadas.
El diagrama de bloques ilustra además un filtro
paso-bajo 420, un modulador en cuadratura 430, un
amplificador 440, un filtro 450, un circuito de adaptación de
antena 460, una antena 462, un sintetizador 470, un oscilador de
referencia 480, un dispositivo de gestión de potencia 404,
componentes SIM normalizados 402 y una interfaz (I/O Serie, Reloj,
Reinicialización, Tierra, alimentación 3 V) que conecta la tarjeta
SIM con el teléfono móvil 110. Las interconexiones operativas entre
estos dispositivos/módulos están indicadas mediante líneas y
flechas en la fig. 4.
Las señales en cuadratura de banda base del
procesador de transmisión 410 son digitales, y el filtrado y las
conversiones de nivel requeridos se realizan en el Filtro
paso-bajo 420. Este filtro usa una combinación de
inductores, resistores y condensadores para garantizar la
concordancia con la forma de onda WiFi. Puede que se requieran
muescas filtrantes para eliminar relojes y sus armónicos.
El modulador 430 modula directamente en la
frecuencia de transmisión usando una señal portadora del
sintetizador 470.
A continuación, la señal RF modulada se alimenta
a un amplificador de potencia 440 en el que la potencia de salida
se incrementa hasta aproximadamente 20 mW.
Los armónicos y las emisiones fuera de banda se
reducen en el filtro de transmisión 450 que alimenta al circuito de
adaptación de antena 460.
El circuito de adaptación 460 funciona de la
siguiente manera: una señal modulada por anchura de impulsos y
filtrada por paso-bajo, proveniente del procesador,
sintoniza la antena usando varicaps. Se usa un pequeño acoplador
con un diodo para convertir la potencia reflejada en un voltaje DC
detectado por la entrada analógica del procesador. El voltaje de
adaptación se incrementa en una magnitud reducida en cada
transmisión, y se mide el cambio en la potencia reflejada. Si la
potencia reflejada aumenta se cambia el signo del incremento del
voltaje.
El tamaño y la forma de la antena están
fuertemente restringidos, y por lo tanto la misma o bien es una tira
corta situada en la PCB ó bien se usa un hilo metálico corto.
El subsistema de gestión de potencia consta de
componentes de filtrado DC normalizados y de reguladores de voltaje
independientes con baja caída de la señal y de baja potencia para
cada subsistema. Cada regulador se controla a "on" u
"off" mediante un puerto digital en el microprocesador.
\newpage
El sintonizador 470 se programa mediante el
microprocesador usando una interfaz en serie. Para garantizar una
estabilidad y una pureza espectrales satisfactorias se usa un
oscilador de referencia independiente 480.
El procesador de transmisión detecta una señal
de detección de enganche PLL, y las transmisiones se producirán
únicamente cuando el sintetizador esté enganchado.
El cristal de 32 kHz 490 es un cristal de reloj
convencional de bajo coste.
El procesador 410 presenta el suficiente poder
de tratamiento como para generar la forma de onda de banda base. El
procesador 410 está dispuesto para realizar las siguientes
funciones:
- a)
- Desactiva todos los subsistemas excepto el temporizador de espera, a no ser que esté en marcha una transmisión de paquetes o el puerto de comunicaciones SIM se encuentre en un estado activo,
- b)
- Controla al sintetizador 470 y lo fija a una frecuencia determinada
- c)
- Genera las formas de onda en fase y cuadratura requeridas por el modulador, y configura el modulador
- d)
- Pone en marcha los diversos subsistemas secuencialmente basándose en tiempos de precalentamiento y estabilización, mediante el módulo de gestión de potencia 404,
- e)
- Gestiona las comunicaciones SIM tanto con el teléfono móvil como con el procesador SIM, de forma transparente, usando los protocolos ISO 7816,
- f)
- Controla la temporización de las transmisiones
- g)
- Mide la potencia reflejada de la antena 462
- h)
- Ajusta el voltaje de sintonización para que la red de adaptación minimice la potencia reflejada basándose en mediciones anteriores de la potencia reflejada
- i)
- Se comunica con la CPU del SIM, y extrae información necesaria para las comunicaciones con el Sistema de Tratamiento de Información, tal como:
- -
- número de teléfono móvil (Número Internacional de Estación Móvil ISDN),
- -
- un saludo opcional (por ejemplo, nombre de usuario)
- -
- capacidades del teléfono móvil (por ejemplo, versión del software, capacidades gráficas, límites de memoria, capacidades de audio, nivel de batería, formatos de archivos soportados)
- -
- preferencias de usuario (por ejemplo, nivel de acceso, off),
- -
- riqueza de información,
- -
- tipo de información (videoclips, imágenes, texto, sonido, documentos XML),
- -
- cantidad máxima de datos,
- -
- filtros de información
- -
- lenguaje.
La Fig. 5 es un diagrama de bloques funcionales
de una tarjeta SIM. Una CPU 530 del SIM está conectada
operativamente a una memoria RAM 520 y a una memoria Flash- 540. La
CPU 530, la memoria RAM 520 y la memoria Flash 540 están además
conectadas operativamente a un chip criptográfico 510. La CPU del
SIM está conectada operativamente a un dispositivo I/O 550, en
particular, una interfaz ISO 7816.
Habitualmente, la tarjeta SIM comprende un
procesador de 8 bits 530, una memoria flash de 2-32
kB 540 que almacena código ejecutable, y una RAM de entre 128 y 512
bytes 520. La interfaz 550 con el teléfono consta de 8 contactos,
con las siguientes señales:
- -
- C1, VCC, entrada de voltaje de alimentación, 3 V.
- -
- C2, RST, pin de entrada, reinicialización de la tarjeta chip.
- -
- C3, CLK, pin de entrada, reloj de la tarjeta chip.
- -
- C4, reservado para un uso futuro.
- -
- C5, GND, tierra de la tarjeta SIM.
- -
- C6, VPP, conexión de alimentación para programación, usada en tarjetas de primera generación. En la actualidad normalmente no se usa.
- -
- C7, I/O, línea de datos en serie, entrada y salida.
- -
- C8, reservado para un uso futuro.
Los protocolos de comunicaciones entre el
terminal y la tarjeta SIM se describen en el ISO
7816-3 (Protocolo de Transporte) y el ISP
7816-4 (Protocolo de Aplicación). El terminal
inicializa una tarjeta inteligente transmitiendo una señal hacia el
contacto de reinicialización (RST) de la tarjeta. La tarjeta
responderá transmitiendo una cadena de bytes hacia el terminal.
(ATR Respuesta a la Reinicialización).
La Fig. 6 es un diagrama de flujo esquemático
que ilustra el proceso realizado por el software del transmisor de
la tarjeta SIM.
Debería indicarse que cualquier actividad en la
interfaz SIM del Teléfono Móvil interrumpirá las actividades de
transmisión en curso para garantizar una gestión transparente de las
transacciones entre la CPU del SIM y el teléfono móvil. Cuando se
hayan completado las transacciones con el SIM, el procesador de
transmisión extraerá la última información del procesador SIM, y la
usará en transmisiones subsiguientes.
Cuando se pone en marcha el teléfono móvil
(etapa 610), se producen varios intercambios o transacciones (etapa
612) entre el teléfono móvil y la CPU del SIM. Estas transacciones
se hacen pasar de forma transparente a través del procesador de
transmisión con un retardo mínimo. Se entra en un estado estable
cuando estas transacciones de puesta en marcha han cesado durante
más de unos pocos segundos (etapa 614).
A continuación, el procesador de transmisión
extrae la información necesaria (ver punto (i) anterior) de la CPU
del SIM. La información se procesa y se ensambla en paquetes para
que sea compatible con la forma de onda WiFi (IP v6) y se almacena
en cuadratura en una memoria (etapa 616).
Se genera un número aleatorio de 16 bits
correspondiente a un retardo de tiempo de transmisión entre 0 y 2
segundos, con un valor medio de 1 segundo. El temporizador de espera
se fija a este periodo, y se desactiva la totalidad del resto de
sistemas para minimizar el consumo de potencia (incluido en la etapa
620).
Cuando ha finalizado el periodo de espera, el
procesador realiza las siguientes funciones:
- -
- Espera a que el oscilador de referencia se estabilice (tiempo fijo) (etapa 634)
- -
- Pone en marcha el sintetizador (etapa 636)
- -
- Programa la frecuencia del sintetizador y espera a una indicación de enganche (etapa 636)
- -
- Pone en marcha el modulador (etapa 638)
Fija el voltaje de sintonización de la red de
adaptación de antena basándose en las lecturas de la potencia
reflejada de las dos últimas transmisiones (etapa 640)
Genera la forma de onda almacenada incluyendo
bits de estabilización
Pone en marcha el amplificador mientras dura el
paquete (etapa 644)
Mide la potencia reflejada (etapa 646)
Incrementa la tabla de frecuencias de
transmisión (puntero) (incluido en la etapa 620)
Calcula un número de espera de 16 bits tal como
se ha descrito anteriormente (incluido en la etapa 620)
Desactiva todos los subsistemas y activa el
temporizador de espera
A continuación se repiten las etapas
anteriores
El proceso se puede interrumpir (etapa 650)
durante cualquiera de las subetapas antes mencionadas, devolviendo
el control a la etapa de transacciones 612.
En su forma más sencilla, la estación receptora
consta de un Punto de Acceso (AP) WiFi con una antena
omnidireccional. Algunos AP proporcionan información sobre la
intensidad de la señal, y esta información, cuando está disponible,
se traslada al servidor usando una red IP. El hecho de que desde un
terminal se reciba un paquete válido emitido mediante difusión
general demuestra que este terminal está presente dentro del área de
cobertura. La información sobre la intensidad de la señal se puede
usar para proporcionar una mejor información de la ubicación. Para
realizar esta función se puede usar el software servidor de
Ekahau.
Una solución más avanzada usará un sistema de
antenas en fase y una estación receptora que pueda determinar el
ángulo de llegada de la señal transmitida, y este último, conociendo
la ubicación de la antena, se puede convertir en un punto de
posición en el lado de la estación receptora o en el lado del
servidor. RadioEye de Radionor ofrece esta funcionalidad como parte
de la estación receptora.
Las estaciones receptoras que usan diferencias
del tiempo de llegada para la determinación de la ubicación usan un
reloj muy preciso para indicar el tiempo de llegada del paquete.
\vskip1.000000\baselineskip
El Sistema de Tratamiento de Información usa un
servidor que está conectado al receptor de Presencia y Localización
usando una red de datos por paquetes tal como Internet. A un
servidor pueden estar conectadas una o más estaciones
receptoras.
Además de la información contenida en el
paquete, la estación receptora proporciona datos auxiliares, tales
como intensidad de la señal e información que se puede usar para
obtener la ubicación. La ubicación se puede determinar en la
estación receptora, aunque es preferible centralizar esta función y
realizarla en el servidor.
En el caso del RadioEye de Radionor, la estación
receptora proporciona información de ubicación bidimensional
(ángulos) y, conociendo la posición, la orientación, la altura y la
dirección de la antena de la estación receptora, se puede
determinar de forma precisa la ubicación de un transmisor. A
continuación, los datos se cuantifican en una cuadrícula o un
diagrama radial del que se han establecido unas correspondencias con
objetos de información almacenados en una base de datos. Siempre
que el usuario no haya recibido información sobre un objeto
recientemente y haya fijado las preferencias adecuadas, el servidor
extrae información almacenada y envía la misma, en forma de un
mensaje de datos, hacia el terminal celular a través de la red
celular. El mensaje se puede enviar como un servicio multimedia, un
SMS ó incluso como un correo electrónico.
El contenido depende de la ubicación. Para un
museo típico, esta información puede incluir imágenes, texto e
incluso información de audio en el lenguaje del usuario. También
podría ser una página web con enlaces a la información más
detallada.
Una cámara web puede generar un videoclip de un
usuario delante de un punto de interés, y a continuación el usuario
puede enviar este videoclip en forma de una postal electrónica a los
amigos y la familia.
\vskip1.000000\baselineskip
Un sistema celular ilustrativo (red 140) es el
SMS GSM que soporta hasta 140 bytes de datos en forma de un SMS, y
se puede usar para información de texto limitada. Los servicios GSM
GPRS y EDGE se pueden usar para MMS y pueden gestionar texto e
imágenes comprimidas.
Los servicios UMTS nuevos incrementan las
velocidades binarias, y pueden soportar videoclips como parte de
los servicios MMS.
Aunque, durante toda esta memoria descriptiva,
por motivos de simplicidad, se ha usado la expresión "teléfono
móvil", los expertos observarán fácilmente que se puede usar
cualquier terminal de comunicaciones móviles destinado a utilizarse
en un sistema celular de comunicaciones, tal como un ordenador
portátil, un PDA, etcétera.
La invención es aplicable a campos técnicos que
incluyen los siguientes:
Redes Celulares, Sistema Global para
Comunicaciones Móviles (GSM), Sistema de Telecomunicaciones Móviles
Universales (UMTS), Módulos de Identidad de Abonado (SIM), WiFi
(IEEE 802.11), Blue Tooth (IEEE 802), y Zigbee (IEEE 802.15).
A partir de la anterior descripción detallada,
se pondrá de manifiesto, para los expertos, una serie de
aplicaciones útiles de la invención, incluyendo un sistema de envío
de información sin solicitud previa para ser usado en instalaciones
públicas o áreas tales como un museo o un punto de interés turístico
similar. Otra de las aplicaciones de la invención es la orientación
de personas con visión deficiente. En este caso, la información de
audio automática puede orientar a una persona en torno a obstáculos.
La invención también se puede usar para control de
accesos.
accesos.
La anterior descripción detallada ha explicado
la invención a título de ejemplo. Los expertos en la materia
observarán que dentro del alcance de la invención existen numerosas
variaciones y alternativas sobre la forma de realización detallada,
según exponen las reivindicaciones adjuntas.
Claims (13)
1. Sistema de presencia y localización de
terminales de comunicaciones móviles, que comprende:
- por lo menos un terminal de comunicaciones móviles, por lo menos una estación receptora, y un servidor de tratamiento de información,
- comprendiendo dicho terminal de comunicaciones móviles un transmisor y una tarjeta SIM, que incluye un procesador SIM,
- estando dispuesta dicha estación receptora para recibir y descodificar una señal transmitida por dicho transmisor, y reenviar información basándose en dicha señal recibida y descodificada hacia el servidor de tratamiento de información, caracterizado porque
- -
- dicho transmisor es un transmisor RF de baja potencia y de ciclo de trabajo reducido, incluido en la tarjeta SIM, estando dispuesto el transmisor para emitir mediante difusión general, a intervalos, una ID de usuario,
- -
- dicho procesador SIM está dispuesto para comunicarse con el transmisor y para controlar el contenido, la temporización y la duración de la transmisión del transmisor,
- -
- dicha estación receptora está dispuesta asimismo para reenviar información sobre señales físicas hacia el servidor de tratamiento de información, y
- -
- dicho servidor de tratamiento de información está dispuesto para
- -
- recibir dicha información de señales físicas desde dicha estación receptora,
- -
- obtener información de presencia o ubicación a partir de dicha información de señales físicas, y
- -
- enviar información hacia dicho terminal de comunicaciones móviles a través de una red celular, basándose la información en dicha información de presencia o ubicación.
2. Sistema según la reivindicación 1, en el que
la información sobre señales físicas incluye la intensidad de la
señal.
3. Sistema según la reivindicación 2, en el que
la información sobre señales físicas incluye el tiempo de llegada
de la transmisión con respecto a un reloj estable.
4. Sistema según la reivindicación 1, en el que
la estación receptora comprende unas antenas radiogoniométricas, y
la información sobre señales físicas incluye o se obtiene a partir
de ángulos de llegada.
5. Sistema según la reivindicación 1, en el que
el procesador SIM está dispuesto para conseguir que el transmisor
transmita, a intervalos, usando una dispersión temporal.
6. Sistema según la reivindicación 1, en el que
el procesador SIM está dispuesto para conseguir que el transmisor
transmita a intervalos que se incrementan cuando el terminal de
comunicaciones móviles no se ha movido durante un periodo de
tiempo.
7. Sistema según la reivindicación 1, en el que
el procesador SIM está dispuesto para conseguir que el transmisor
transmita a intervalos que son controlados por el usuario del
terminal de comunicaciones móviles.
8. Sistema según la reivindicación 1, en el que
el transmisor está dispuesto para transmitir en una banda sin
necesidad de licencia.
9. Sistema según la reivindicación 1, en el que
el transmisor está dispuesto para transmitir con una forma de onda
compatible con el Bluetooth.
10. Sistema según la reivindicación 1, en el
que el transmisor está dispuesto para transmitir con una forma de
onda compatible con el WiFi.
11. Sistema según la reivindicación 1, en el
que el transmisor está dispuesto para transmitir con una forma de
onda compatible con el WiMax.
12. Sistema según la reivindicación 1, en el
que el transmisor está dispuesto para transmitir con una forma de
onda compatible con el Zigbee.
13. Sistema según la reivindicación 1, siendo
dicho terminal de comunicaciones móviles un teléfono móvil.
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