ES2323167T3 - Procedimiento y sistema para la recogida de datos de trafico. - Google Patents

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ES2323167T3 ES02772430T ES02772430T ES2323167T3 ES 2323167 T3 ES2323167 T3 ES 2323167T3 ES 02772430 T ES02772430 T ES 02772430T ES 02772430 T ES02772430 T ES 02772430T ES 2323167 T3 ES2323167 T3 ES 2323167T3
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Olli Knuuttila
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Abstract

Un método para recopilar datos de tráfico que se observarán mediante la ayuda de un equipo determinado situado en un vehículo, y una red de equipos de terminales que comprende células agrupadas en grupos, comprendiendo cada uno de los grupos múltiples células adyacentes en las que la localización de cada equipo determinado se actualiza cada vez que se cambia de un grupo a otro, y que se caracteriza en que comprende: límites de definición de zonas geográficas de cada uno de los grupos y, la detección de un primer mensaje de señalización enviado por el equipo terminal actual a la primera zona geográfica relativo a un cambio de la zona geográfica, el almacenamiento del tiempo de incidencia del primer mensaje de señalización como primera vez y la identidad del abonado incluida en el antedicho primer mensaje de señalización, la detección de un segundo mensaje de señalización enviado por el equipo terminal, relacionado con un cambio del equipo del mismo terminal desde la primera zona geográfica a la segunda zona geográfica, el almacenamiento del tiempo de incidencia del segundo mensaje de señalización como segunda vez, y la identidad del abonado incluida en dicho segundo mensaje de señalización, la utilización de la primera vez y de la segunda vez para obtener la velocidad del vehículo que desplaza el equipo determinado, y el procesamiento de los datos de tráfico mediante la selección de pares de tiempo basados en las identidades del abonado que se incluyen en los mensajes primero y segundo de señalización detectados, el cálculo de las diferencias de los pares de tiempo seleccionados, la recopilación de las diferencias calculadas para formar una distribución estadística, y el cálculo de una magnitud específica para la distribución estadística.

Description

Procedimiento y sistema para la recogida de datos de tráfico.
Ámbito del invento
El presente invento trata sobre la recogida de datos de tráfico mediante una red de estaciones móviles.
Antecedentes del invento
Se ha demostrado la necesidad de efectuar el seguimiento de la velocidad de los medios de transporte, especialmente de los vehículos que se utilizan en el tráfico de carretera. Se ha demostrado ampliamente que existe una necesidad primordial de evitar las retenciones de tráfico y realizar la planificación del recorrido de las carreteras, casos en los que la recopilación de datos específicos sobre los vehículos ejecutada en tiempo real permitirá un análisis estadístico del tráfico, así como una comparación del rendimiento.
Actualmente existen buenos métodos para realizar el seguimiento de la velocidad instantánea, por ejemplo, la policía utiliza radares para controlar el tráfico. Además de estos sistemas, también se puede utilizar el método del bucle sensible a la presión de los vehículos que pasan sobre él. Sin embargo, ni los radares ni el método del bucle, permiten detectar el vehículo y no es posible realizar una medición fiable de la velocidad media, por ejemplo.
Por ejemplo, en la región de Helsinki se han utilizado métodos de identificación por imagen destinados a la recogida de datos sobre el tráfico. En una sección de la carretera se coloca una cámara que tomará las imágenes de los vehículos circulantes. En otro punto de la carretera se coloca una segunda cámara para tomar las correspondientes fotografías. Un sistema de análisis, lo más próximo posible al tiempo real en el mejor de los casos, identifica las matrículas de los vehículos fotografiados. Si ambas cámaras han tomado una fotografía de la misma matrícula, se puede determinar con exactitud la velocidad media del vehículo fotografiado. En Holanda han conectado un dispositivo impresor de multas por exceso de velocidad al sistema de análisis para imprimir las órdenes de pago de las personas titulares de los automóviles con exceso de velocidad.
Cuando desde una zona de una red de carreteras de grandes dimensiones se precisan datos sobre el tráfico en tiempo real, el método de identificación por imagen que se describe antes presenta tantos inconvenientes como precisa grandes inversiones, ya que su construcción es cara, así como el mantenimiento de los puestos de medición. Además, las conexiones de transmisión de datos cuestan dinero y el cálculo de la capacidad que se precisa para la identificación de la imagen tampoco es gratis. El método también sufre las inclemencias atmosféricas, lo cual reduce su uso, especialmente en países donde abunda la lluvia, la nieve y la niebla.
Desde hace tiempo se suele utilizar una red de estaciones móviles para localizar al abonado. La utilización de una red de estaciones móviles también es un método muy conocido de recogida de información sobre el tráfico. En las siguientes patentes se hace referencia a dos publicaciones: US 5.933.100 y WO 01/23835 sobre el estado actual de la técnica.
La patente US 5.933.100 muestra el modo en que una medición de datos de un sistema GPS se transmite a través de una estación móvil a un sistema de datos que calcula la velocidad media de cada sección de la carretera.
En la aplicación PCT de la publicación WO 01/23835, el equipo terminal contiene un software especial para seguir el cambio de las células de la red de estaciones móviles e informar al sistema sobre dichos cambios. En un prototipo, el sistema calcula la situación y la velocidad de la estación móvil basándose en la situación de la estación de base transmisora-receptora y en la distancia entre el equipo terminal de transmisión de datos y la estación de base transmisora-receptora para redes móviles.
En otro prototipo (página 61-63 del documento PCT) se propone que la situación de la estación móvil se pueda recoger desde las estaciones de base transmisoras-receptoras en vuelo. La información que se recoge puede consistir, por ejemplo, en transmisiones periódicas de balizas desde el equipo terminal a la red. También se menciona en la publicación de la solicitud que la situación de la estación móvil puede desplazarse a través del punto de conmutación de servicios del sistema de la estación móvil, en el que las antedichas transmisiones periódicas de balizas se pueden recoger del tráfico en el punto de conmutación de servicios.
Si se toma en consideración el equipo propiedad de los usuarios del sistema de la estación móvil, la solución que ofrece la publicación de la aplicación WO 01/23835 no parece factible, ya que presenta problemas fundamentales. En primer lugar, el equipo terminal es necesario para transmitir a la red mensajes extra que podrían causar una recarga innecesaria de la interfaz aérea en zonas de mucho tráfico. Además del tráfico innecesario, debe tenerse en cuenta la capacidad de consumo del equipo terminal. En segundo lugar, la solución que se presenta precisa modificaciones del equipo terminal, por ejemplo, la instalación de una aplicación adicional, lo cual supone que la solución no se puede aplicar en las estaciones móviles existentes y que la propia aplicación no tiene funcionará con equipos terminales de dos fabricantes diferentes. En tercer lugar, la recogida de mensajes de la red no se producirá con éxito si los mensajes están protegidos.
Por consiguiente, la técnica actual no ofrece una solución ideal para un método y un sistema de recogida de datos sobre el tráfico que utilice un sistema de estación móvil sin que se efectúen cambios en estaciones móviles normales o sin que el usuario tenga que intervenir mucho. Además, uno de los problemas de más difícil resolución sobre el estado de la técnica está relacionado con la protección de las personas. La intimidad del usuario está amenazada si se puede efectuar un seguimiento de sus movimientos, aunque se arguya que dicho seguimiento sea por el bien público. Si se utiliza un sistema de este tipo para recoger datos sobre el tráfico que implique que los usuarios sean identificables, se precisará que dichos usuarios den su consentimiento incluso en los casos de menor trascendencia. Se crearía una situación difícil si un usuario no accediera a dar su consentimiento una vez que se haya desarrollado la aplicación general de dichos métodos que afecta a todos los usuarios de la red.
Resumen del invento
La finalidad del presente invento consiste en aportar una solución que permita eliminar los problemas que se han expuesto anteriormente. Esto se puede conseguir utilizando el método o el sistema que se establece en las reivindicaciones independientes. Las zonas se buscan desde la red, donde el equipo terminal del usuario y la red intercambian mensajes relacionados con la zona. El tiempo de llegada del usuario a la primera zona se almacena de conformidad con la señalización que utilice la red y el equipo terminal. A continuación, el tiempo de llegada almacenado se compara con el tiempo de llegada del usuario a otra zona, que se obtiene pertinentemente como el resultado de la señalización efectuada entre la red y el equipo terminal. A partir de esta información sobre el tiempo, se obtiene el tiempo que ha precisado el equipo terminal para recorrer la distancia que separa dos puntos.
Si por la zona se desplazan varios usuarios, las mediciones que se han descrito anteriormente se pueden tomar, por ejemplo, en todas las partes del equipo terminal presentes en la zona. A partir de los conjuntos de tiempos almacenados de esta manera se obtienen distribuciones estadísticas que se pueden utilizar para determinar, por ejemplo, la velocidad media y las anomalías del tráfico que se produzcan en el sector de la conexión.
El seguimiento de la identidad del abonado debe resolverlo el sistema de la estación móvil. Por ejemplo, en el sistema GSM, la utilización de la identificación de usuario IMSI (International Mobile Subscriber Identity, Identidad Internacional de Abonado Móvil) suele evitarse por razones relativas a la seguridad y la protección del usuario, reemplazándose la identidad IMSI por una TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity, Identidad Temporal de Abonado Móvil) que se modificará de conformidad con criterios determinados, por ejemplo, la actualización de los cambios de la zona. En un prototipo del presente invento se efectúa el seguimiento de las modificaciones de identidades TMSI con el fin de determinar la llegada de un usuario a otra zona. Debido a que la identificación TMSI se utiliza en la aplicación del presente invento, no es necesario encontrar la interdependencia de la IMSI y la TMSI en el registro de la red.
Con la ayuda del presente invento se pueden determinar pares de localización e incluso redes completas interconectadas parcialmente que se precisan para obtener datos sobre el tráfico. Los pares de localización de la red interconectada parcialmente se pueden determinar mediante la ayuda de un analizador de señales que combine los datos disponibles a partir del análisis de señales y, por ejemplo, la localización de datos procedentes de un satélite o una red telefónica móvil o mediante el análisis de los datos de las mediciones de radio relacionados con las zonas que se determinarán del tráfico de señalización de la red de estaciones móviles.
Por ejemplo, las zonas en las que cambia la zona de localización pueden ser zonas de sistemas de estación móvil. La solución de acuerdo con el presente invento puede aplicarse en la práctica siguiendo la señalización relacionada con el cambio de las zonas de localización del sistema. Por supuesto, el presente invento no se limita sólo a sistemas de estaciones GSM o UMTS, sino que dentro del ámbito del concepto del invento definido en la reivindicaciones del mismo, también se puede aplicar a otras aplicaciones de la red que permitan el movimiento de usuarios, por ejemplo, a una red de conmutación de datos empaquetados tipo GPRS o WLAN, en la que la llegada o la salida de una zona se puede determinar, por ejemplo, desde transmisiones relacionadas con los cambios de la zona de encaminamiento de los paquetes.
Relación de gráficos
A continuación se relacionan los principios del presente invento con referencia, a modo de ejemplo, a los gráficos adjuntos, en los que:
Figura 1 muestra el funcionamiento de un sistema de estación móvil según el estado de la técnica actual,
Figura 2A muestra el funcionamiento del método de conformidad con el presente invento en el supuesto de un vehículo que se desplaza por una carretera en una primera dirección,
Figura 2B muestra la situación correspondiente a un vehículo que se desplazan en una segunda dirección,
Figura 3 es un ejemplo de un sistema utilizado para la aplicación del presente invento y,
Figura 4 es un ejemplo de la información que se necesita para analizar los datos de tráfico de carretera recogidos por un sistema de estación móvil.
Descripción detallada del invento
La aplicación del presente invento es adecuada, por ejemplo, para un sistema de estación móvil del tipo que se muestra en la figura 1. A continuación se analizarán con mayor detalle los principios del funcionamiento del sistema en cuanto a sus partes que se ven afectadas por el presente invento.
La estación móvil 101 esta situada en una red PLM que en el caso actual es una red GSM. Como norma general, la estación móvil está conectada a una red a través de una interfaz de radio en la que las estaciones de base transmisoras-receptoras (BTS) situadas en la red forman células (111-125). Cada estación de base transmisora- receptora está conectada a un controlador de estaciones de base (BSC) 104, 105 situado en la red, ya sea directamente o bien cambiando a través de otras estaciones de base transmisoras-receptoras.
El controlador de la estación de base controla el funcionamiento de la red de radio y regula las frecuencias de radio y los intervalos de tiempo que utilizan las estaciones móviles v las estaciones de base transmisoras-receptoras que constituyen el equipo terminal. El controlador de la estación de base efectúa las decisiones necesarias basándose en los resultados de las mediciones transmitidas por los diferentes elementos de la red y del equipo terminal. Además, el controlador de la estación de base dirige el tráfico que llega de las estaciones de base transmisoras-receptoras al centro de conmutación móvil (MSC) 103. Se conecta un registro de localización de visitantes (VLR) 102 con el centro de conmutación móvil. El VLR mantiene un registro de los usuarios situados en la zona y de los servicios solicitados.
Para dirigir la llamada o el mensaje de llegada a la estación móvil 101 se requiere la colaboración entre las diferentes partes del sistema. Al principio es necesario buscar el registro de localización del domicilio (HLR) del abonado utilizando la estación móvil para identificar el centro de conmutación que atiende al abonado. A continuación, cuando la llamada o el mensaje se han dirigido al pertinente MSC 103, dicho MSC solicita al VLR 102 la parte de la red de radio a la que pertenece el abonado. El VLR devuelve la identificación de la zona de localización (LA). Luego el MSC envía un comando de localización al BSC 104. Dicho BSC ordena la localización del usuario a las pertinentes estaciones de base transmisoras-receptoras. A fin de evitar tener que buscar por una zona geográfica muy extensa, por ejemplo, un país entero, cuando el abonado se localiza (ya que suele estar bien localizado en algún lugar), la red de radio se divide en zonas de localización. Varias zonas de localización pueden pertenecer a la zona del controlador de la estación de base.
El teléfono móvil sigue el canal de control de difusión (BCCH) audible en la célula. Este canal dispone de información sobre las frecuencias y los identificadores, entre otros, que utiliza la célula y las células adyacentes, el orden del salto de frecuencia y los grupos de radiomensajería.
El equipo terminal mide la transmisión de células que posean la audibilidad más elevada y cuyas células figuren en el canal BCCH de la célula huésped en ese momento. Según las definiciones del GSM, el equipo terminal descodifica, además de la célula huésped, las seis células que presenten la mayor audibilidad y desde las que se efectúa el seguimiento del canal BCCH. Cuando la potencia de la señal de la célula utilizada por el equipo terminal es tan débil como la potencia de la señal de una nueva célula con mejor audibilidad, el equipo terminal cambia de célula.
El equipo terminal escucha el canal BCCH, por ejemplo, a intervalos de 4 segundos. El identificador de la célula es la identidad global de la célula (CGI), desde la cual se obtiene la identificación de la zona de localización (LAI) a partir del canal BCCH. Como puede apreciarse en la figura 1, la zona de localización LAI A está formada por las células 111-114, la zona de localización LAI B por las células 121-123 y la zona de localización LAI C por las células 124 y 125. Cuando el equipo terminal percibe que una nueva célula tiene un LAI diferente que las células que presentaban la mejor audibilidad un instante antes, informa de ello al VLR para que el equipo terminal esté disponible para los métodos que se han descrito antes. Con esta finalidad, en el más simple de los casos, 1) el MS adjudica un canal del nuevo BTS, 2) el MS transmite una Solicitud de Actualización de Localización al MSC. 3) el MSC actualiza la información para el VLR. 4) el VLR transmite un mensaje de Actualización de Localización Completada al equipo terminal.
Si las zonas de localización están situadas en zonas con diferentes VLR, se deberán seguir los siguientes pasos además de los que se han descrito antes: 3') el nuevo VLR busca la información del usuario en el antiguo VLR, 3'') el nuevo VLR busca la información del usuario en el HLR. Además, 3''') el MS y el nuevo VLR cumplen los procedimientos de seguridad, 5) el nuevo VLR actualiza la información cambiada de VLR por el HLR y 6) el HLR cancela la antigua localización, ya sea después de haber encontrado que la zona de localización ha cambiado o si el antiguo VLR lo solicita para cancelar la especificación de la localización.
A fin de evitar muchos cambios seguidos de la zona de localización existe un mecanismo especial de histéresis para efectuar los cambios de la zona de localización, es decir, la zona de localización no se cambia inmediatamente después del cambio de la zona de localización definida por la zona de la célula que tenga la mayor audibilidad, sino que existe una espera hasta que la diferencia de la potencia de la señal sea lo suficientemente elevada. El propio operador puede determinar por sí mismo el parámetro de la reselección de histéresis que se precisa entre zonas de localización, por ejemplo, dentro de una gama de 0-14 dB. A modo de valor por defecto algunos fabricantes de equipos utilizan un valor de 6 dB.
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En la selección de la zona de localización, los mensajes 1) y 2) transmitidos por el equipo terminal deberían en principio estar provistos de la identificación del abonado (IMSI, Identidad Internacional de Abonado Móvil, International Mobile Subscriber Identity). Igualmente, los mensajes 4) transmitidos al equipo terminal se deberán dirigir al abonado utilizando IMSI. Del mismo modo que se pueden escuchar en la interfaz aérea, ciertos elementos hostiles pueden efectuar el seguimiento de los usuarios de la red de estación móvil sin que se den cuenta los usuarios. A fin de evitarlo, se utiliza una seudo-identificación, una Identificación Temporal de Abonado Móvil (TMSI) que un observador externo podría considerar como un número aleatorio. La relación entre la TMSI y la IMSI se guarda en el VLR y en el teléfono.
El operador puede seleccionar los criterios sobre la realización de los cambios del TMSI. Por ejemplo, las llamadas que se originan en el equipo terminal los cambios de la zona de localización pueden producir la actualización del TMSI. La actualización se realiza mediante un mensaje cifrado, mediante el cual el TMSI se transmite en lenguaje cifrado. El equipo terminal recibe el mensaje y descifra el TMSI cifrado utilizando su propia clave de cifrado, con lo cual el equipo terminal comienza a utilizar el nuevo TMSI.
Basándose en el TMSI no es posible revelar la identidad del usuario (es decir, del IMSI), a menos que se produzca la oportunidad de examinar los contenidos del VLR o del módulo de identificación de abonados situado en el equipo terminal.
Algunos operadores no utilizan el TMSI, según lo cual el IMSI se utiliza en mensajes que se transmiten por la interfaz de radio, lo cual constituye un riesgo para la seguridad de los datos. Además, algunos operadores han modificado sus criterios de actualización del TMSI, de modo que dicho TMSI se actualiza con menor frecuencia. Cuando el usuario está en movimiento, su seguridad también está en peligro. En términos técnicos, la identidad del abonado, cuyo seguimiento se puede efectuar, carece de importancia desde el punto de vista del presente invento, excepto que su aplicación es más fácil cuando la identificación del abonado permanece sin cambios.
El principio básico del presente invento se muestra en la figura 2A, en la que los lugares imaginarios de las estaciones de base transmisoras-receptoras se indican con asteriscos. Normalmente, las zonas de localización de las redes de estaciones móviles están formadas por células formadas a su vez por una unidad transmisora-receptora situada como mínimo en una estación de base transmisora- receptora y la zona de localización suele comprender células de varias estaciones de base transmisoras-receptoras. El abonado 201 del sistema de estaciones móviles se desplaza por una carretera S en función del tiempo, siendo un punto S (T) en la zona de localización 212 en el momento T en que se toma la fotografía. Cuando el usuario haya recorrido una distancia suficiente dentro de la zona de localización 211 al punto S3, de modo que se cumple la actualización de la localización de conformidad con las condiciones de histéresis, el equipo terminal enviará como mensaje de señalización a la red un mensaje de Solicitud de Actualización de Localización relativo a la zona. El TMSI reservado para el usuario en ese momento se asocia con el mensaje, tal como se ha explicado antes. Si las condiciones de actualización del TMSI se han realizado de modo que dicho TMSI se modifique en relación con la actualización de la localización, entonces el abonado ya dispondrá de un TMSI diferente en la zona de localización 211. Si el funcionamiento de la red es suficiente y sin demoras, entonces en proximidad inmediata al punto S3 también se obtiene un mensaje de Actualización de Localización Completa que se transmite como un mensaje de señalización. No obstante, éste se dirige al nuevo TMSI, ya que si, por ejemplo, el VLR se cambia, el TMSI se cambiará en el procedimiento de seguridad del elemento 3'''). El equipo terminal enviará una solicitud 2) y recibirá un mensaje 4) a través de la célula de la nueva zona de localización.
Si alguno de los antedichos mensajes de actualización de localización se recoge del tráfico entre la estación de base transmisora-receptora y el VLR, puede observarse que el usuario, cuya identidad es TMSI1, es un punto S3 del tiempo T3. Si los mensajes de actualización de TMSI y los correspondientes mensajes de actualización de localización de los correspondientes mensajes de actualización de localización también se recogen del tráfico entre la zona de localización 212 y las estaciones de base transmisoras-receptoras y el VLR, puede verse que la identidad TMSI2 ha sido un punto S2 anterior al tiempo T2. Se podría comprobar que los mensajes llegados con anterioridad de la zona de localización 213 que el punto S1 se había sobrepasado incluso en el tiempo T1, en el que la identidad TMSI3 era una identidad temporal de abonado.
La situación es más sencilla si el TMSI no cambia. Se puede preparar el sistema para que efectúe el seguimiento, por ejemplo, de los usuarios que llegan a las zonas S1 y S3. Cuando primero se observa la misma identidad en S1 y luego en S3, se puede llegar a la conclusión de que el usuario se ha estado desplazando por la carretera por la distancia S1-S3. Se puede utilizar el mismo procedimiento si en el tráfico de mensajes se utiliza un IMSI o un TMSI estático, pero en este caso no se puede considerar que el anonimato sea tan completo, aunque se efectúa el seguimiento de la estación móvil en cierta medida.
Se ha comprobado mediante pruebas que las zonas de actualización de la localización (S1, S2 y S3) permanecen constantes y con buena precisión debido a que en la práctica la resolución es aproximadamente de 100-300 metros. Las condiciones atmosféricas o la presencia de un teléfono en el vehículo pueden tener un efecto menor sobre las zonas de actualización de localización debido a que las zonas de localización de ambos lados de la zona de actualización de localización suelen sufrir un entorno de radio del mismo tipo. La resolución depende principalmente de la longitud entre los puntos de las mediciones del canal BCCH efectuados por el equipo terminal, que en este caso es del tipo de 4 segundos.
Como puede comprobarse en la figura 2B, cuando se efectúa el retorno, de conformidad con la norma de la histéresis, por la segunda dirección siguiendo el camino S', las zonas de actualización de localización están situadas en un sitio diferente debido a que la diferencia necesaria de 6 dB en cada dirección, en el caso que se ilustra a modo de ejemplo, supone una diferencia total de 12 dB de la potencia de la señal. Cuando hace buen tiempo, equivale a varios kilómetros. Las diferencias se ilustran mediante líneas de puntos entre las figuras 2A y 2B. Las líneas de puntos muestran una proyección de la diferencia de la distancia en las coordenadas de la carretera siguiendo la dirección de dicha carretera. Las carreteras que recorren los vehículos pueden ser en realidad bastante diferentes si se comparan con los puntos del mapa de coordenadas debido a que la alineación horizontal de la red de carreteras puede cambiar y, además de eso, también pueden hacerlo las potencias de las señales, es decir, pueden variar debido a los efectos de direccionamiento producidos por los obstáculos que presenta el terreno. Por este motivo se deben utilizar dos puntos separados que se obtienen efectuando mediciones por separado en cada dirección.
En la figura 2A, la zona SI corresponde a la transferencia de una zona de localización 214 a una zona de localización 213. De modo análogo, la zona S2 corresponde a una transferencia de la zona de localización 213 a la zona de localización 212 y S3 corresponde a la transferencia de la zona de localización 212 a la zona de localización 211. En la figura 2B, la zona S1' corresponde a la transferencia de la zona de localización 213 a la zona de localización 214, S2' de la zona 212 a la zona 213 y S3' de la zona 211 a la zona 212.
Este invento se puede aplicar mediante la construcción, por ejemplo, de un sistema de conformidad con la figura 3 relativa a un sistema de estación móvil de conformidad con la figura 1. Para ello, se añaden elementos de red al sistema, como un analizador de señales 351 que efectúa el seguimiento del tráfico que se produce entre las estaciones de base transmisoras-receptoras y los controladores de las estaciones de base, entre cuyo tráfico dichos mensajes también se están desplazando, ya que son importantes para la aplicación del presente invento. El analizador de señales estará preferentemente conectado al punto P1 para efectuar el seguimiento del tráfico de señalización que se produce en un cable 2 Mb E1 de una estación de base transmisora-receptora a un controlador de estación de base. Varias líneas de señalización que se deberán seguir se pueden conectar al mismo controlador de estaciones de base (P2 en el ejemplo que se muestra). Según ello, en las soluciones que ofrecen diversos suministradores, un analizador puede efectuar el seguimiento de entre ocho y dieciséis conexiones E1, cada una de cuyas 12 unidades transmisoras-receptoras, es decir, unidades TRX, se pueden conectar normalmente a tecnología GSM. El analizador de señales se puede conectar a Internet y a través de esta conexión se puede determinar con anticipación los mensajes cuyo seguimiento debe efectuarse a través de una conexión separada reservada para efectuar el control, si es aconsejable conservar el reajuste fácil de los ajustes del equipo. Los mensajes cuyo seguimiento debe efectuarse también pueden configurarse permanentemente en el analizador de señales, en el que una modificación del tipo de tarea precisará la actualización del software.
De modo opcional, la solución también se puede a aplicar utilizando elementos del tipo del analizador de señales 352, que están conectados a través de los puntos P3 para efectuar el seguimiento del tráfico entre el controlador de la estación de base y el punto de conmutación del servicio 303 o el VLR 302. Debido a que los sistemas de transmisión de datos utilizan líneas de transmisión con una capacidad superior para las conexiones individuales, que suponen el nivel más elevado de la topología de la red, y debido a que las conexiones a un nivel superior de la topología también causan una mayor encuadre del tráfico de señalización, en este caso el sistema será, en general, un poco más pesado.
La solución también se puede aplicar efectuando los cambios necesarios en las estaciones de base transmisoras-receptoras, en los controladores de las estaciones de base, en los puntos de conmutación de servicios o en el VLR. En este caso, la dirección a la que debe enviarse la información sobre los mensajes cuyo seguimiento debe efectuarse también se determina mediante el elemento en cuestión, además de los mensajes cuyo seguimiento debe efectuarse. No obstante, esta alternativa requiere efectuar modificaciones en la estructura del hardware existente, lo cual suele tener un coste elevado y tiempos de entrega más prolongados. Sin embargo, es posible aplicar esta alternativa en relación con la actualización de la versión de los elementos de la red.
Cuando el analizador de señales 351 detecta un mensaje del tipo deseado basado en el identificador que figura en el mismo, enviará a la dirección de un servidor predeterminado 350, el tiempo y la información que contiene dicho mensaje, además de la información predeterminada. La dirección del servidor pueden ser, por ejemplo, una dirección IP o cualquier otra dirección del servidor de la red, al que deberá asociarse un portal, al que se envía el mensaje. El analizador de señal también puede transmitir a su vez el mensaje que ha detectado.
Como información predeterminada no es necesario que exista otra que la del analizador de señal, la del controlador de estaciones de base, alguna dirección de estación de base transmisora- receptora o la identidad de la zona de localización. No es necesario transmitir el tiempo debido a que en una red que no esté congestionada el tiempo de llegada de la información al servidor 350 también puede utilizarse como el tiempo de incidencia. Sobre la información que contiene el mensaje, se precisa como mínimo la identidad de la estación móvil, que según sea el caso, puede ser TMSI o IMSI. Además, en un prototipo perfeccionado, la identidad de la zona de localización y el tipo de mensaje también se transmiten. En un prototipo perfeccionado también se puede efectuar el seguimiento de la modificación de las identidades TMSI, así como los cambios de las zonas de localización.
El servidor de cálculo de los datos de tráfico 350 recibe los mensajes de actualización de la zona de localización. Los mensajes de actualización también se pueden procesar siguiendo su orden de llegada a través de un almacenamiento temporal FIFO, en el que los nuevos abonados se añaden al seguimiento cuando dicha identidad de abonado llega a un punto de medición que no ha sido detectado antes. De forma análoga, los mensajes relacionados con las identidades que corresponden a otras identidades cuyo seguimiento ya se está efectuando, se pueden utilizar directamente para calcular la diferencia de tiempo y la velocidad. La información se almacena basándose en los mensajes de actualización, por ejemplo, en una base de datos de tráfico 355 conectada al servidor. La base de datos de tráfico LTK se aplica como base de datos de tiempo real y puede utilizarse con conexiones de abonado de tipo CORBA. El servidor de cálculo 350 puede estar disponible a través de Internet a diferentes modos de conexión definidos por separado. Con esta finalidad, servidor de cálculo está provisto de protocolos 360 que permiten efectuar protocolos de intercambio, que pueden ser, por ejemplo, HTTP o FTP. El servidor también puede estar cronometrado para transmitir periódicamente el resultado de los análisis, y el intervalo de transmisión se puede establecer por separado para cada sección de carretera. La información sobre las secciones de carretera con mucho tráfico se actualiza más a menudo que la información de las zonas que presentan un tráfico menor. Los criterios relacionados con la cantidad de intervenciones también se pueden establecer como intervalo de actualización.
La figura 4 muestra la información que debe almacenarse en una base de datos de tráfico. La información se puede almacenar en una base de datos sobre las secciones de la carretera que mantiene el servidor. De este modo se puede construir un sistema de mayores dimensiones en el que se utilizará hardware informático eficiente. Por otra parte, este sistema se puede considerar como una alternativa, ya que sólo contiene dos puntos de medición, por lo que la carga del servidor y de la base de datos seguirá siendo menor. Un sistema analiza una sección de la carretera y extrae los datos pertinentes, de modo que estará disponible para otros sistemas externos. La información suministrada puede contener distribuciones o parámetros que representen la distribución normal asumida, como puede ser un valor medio, la divergencia entre la distribución de las mediciones y x^{2}, que se puede calcular, por ejemplo, a partir de la diferencia entre una curva adaptada al material y los puntos de medición. El valor de x^{2} indica lo bien que la curva adaptada sigue los resultados de las mediciones, de modo que los valores en una gama comprendida entre [0, 1] significan que la curva se ajusta a los límites de error de los puntos. En el proceso de adaptación, parte del material puede quedar sin consideración, por ejemplo, en los extremos en los que estos incidentes, que pueden llegar demasiado deprisa a sus destinación (error de proceso) o demasiado despacio (una salida durante el recorrido o un choque de vehículos). En su forma más sencilla, los datos deseados de tráfico son simplemente el tiempo que se ha empleado para desplazarse entre dos puntos, por ejemplo, "el recorrido desde Helsinki a Lahti dura 1 hora 20 minutos de promedio".
La base de datos 355 (figura 4, A) almacena los cambios en la zona de localización de cada identidad de abonado que se ha detectado en el tráfico de la red, en la base de una zona de localización sobre una sección de la carretera. Además, también se almacena el tiempo del reloj real correspondiente al mensaje. A la base de datos también pueden estar conectadas varias secciones de carretera (B) desde las que se almacena la información correspondiente.
Si el operador utiliza identificadores TMSI, también se mantiene un registro de los mismos (C, D). Los identificadores TMSI se pueden detectar en el tráfico entre la estación de base transmisora-receptora y el BSC o, de forma análoga, desde los mensajes en su camino hacia el MSCNLR.
También se precisa la lectura de los kilómetros de la sección de carretera (E, F) correspondiente a cada cambio de zona de localización. Las lecturas de los kilómetros también se pueden almacenar, por ejemplo, comenzando por el lugar donde comienza la carretera y siguiendo la misma en la dirección de medición utilizando un vehículo de calibración y registrando la distancia mientras se produce la actualización de la localización. De modo análogo, el registro de la distancia se puede efectuar de modo automático si la situación del vehículo se puede almacenar como una función de tiempo o también de forma simultánea como una función de tiempo y lugar, por ejemplo, utilizando un localizador GPS. En este caso basta con utilizar el analizador de señal para recoger los identificadores TMSI de la estación móvil conectada con el vehículo de calibración, y mediante la comparación de las indicaciones de tiempo de envío de los mensajes se puede obtener la localización en coordenadas GPS. Los puntos que corresponden a la red de carreteras de Finlandia se obtienen con una gran precisión a partir de las coordenadas cuando se utiliza, por ejemplo, un mapa digital.
A continuación figura un estudio sobre la observación efectuada en un medio de transporte en un caso en el que el vehículo se desplaza por una carretera principal en dirección sur a norte. El ejemplo se explica mediante referencias a la figura 2A, la estructura de la figura 3 y la figura 4 que presenta el contenido de la base de datos. El medio de transporte se desplaza de una zona de localización 214 a una zona de localización 213. Cuando el analizador de señal 35i del sistema graba en una cinta los mensajes de actualización de localización transmitidos y recibidos en la zona S1 y los transmite al servidor de datos de tráfico 350 para que los almacene en la base de datos 355 para su análisis, el sistema conocerá la dirección del abonado debido a que los intervalos de tiempo de señalización de la conexión El que se van a grabar en la cinta, se determinan estáticamente. Los mensajes que llegan desde una conexión de observación determinada del sistema (el intervalo de tiempo PCM cuyo seguimiento se debe efectuar) indican directamente según su origen la dirección en que se ha desplazado el abonado en relación con la red. Cuando llegue a la misma zona de actualización de localización desde direcciones opuestas, el tráfico de señalización se producirá entre diferentes células.
En el ejemplo, cuando el desplazamiento se produce entre una zona de localización 214 y una zona de localización 213, el tiempo del reloj del mensaje observado de Solicitud de Actualización de Localización era 04:45 a.m. y el TMSI del abonado era A1. A continuación, puede observarse la Actualización de Localización Completa en la misma célula y casi con el mismo tiempo de reloj, pero el TMSI A1 ha cambiado a A7. Los cambios del TMSI que se producen en la misma conexión de señalización se registran en su propia tabla auxiliar junto con los registros de tiempo. Cuando el abonado llega al lugar del cambio entre las zonas de localización 213 y 212, es decir, en la zona S2, el analizador de señal enviará al servidor de datos de tráfico el tiempo de reloj 05:25 a.m. desde la solicitud de actualización de localización que ha observado el identificador de zonas antiguas 213, así como el TMSI A7. A continuación, se observa la Actualización de Localización Completa en la misma célula y casi con el mismo tiempo de reloj (05:26 a.m. en el ejemplo), pero el TMSI A7 ha cambiado a A74. Cuando el A74 del TMSI vuelve a aparecer en alguna otra parte de la red, se vuelve a obtener más información sobre el movimiento y la velocidad de la estación móvil. La Actualización de Localización Completa y la Solicitud de Actualización de Localización con el mismo TMSI forman así una parte central destinada a determinar el movimiento de la estación móvil.
En el ejemplo, el tiempo de reloj se utiliza en el calculador de tiempo, pero se puede utilizar de un modo similar cualquier otro sistema que resulte adecuado para medir el tiempo con la precisión suficiente. En este caso una marca de tiempo reemplazará al tiempo del reloj.
Cuando la primera observación es un cambio igual de la zona de localización, dicho 213 se convierte en la nueva zona de localización y la segunda observación es un cambio de la zona de localización tal que el 212 se convierte en la nueva zona de localización, se puede conocer la dirección, es decir, que el cambio 214->213 corresponde al punto S1 y que 213->212 corresponde al punto S2. En este caso puede verse directamente en la sección de kilómetros (E) de la base de datos que la distancia de la zona S1 desde el comienzo de la carretera es de setenta kilómetros y que la distancia de la zona S2 es de ciento cuarenta kilómetros, con lo que la distancia entre las zonas S1 y S2 es de setenta kilómetros. Además, es posible calcular el tiempo que necesita el vehículo para recorrer la distancia, es decir, 40 minutos. Por descontado, no existe ningún embotellamiento comprometedor en la carretera, ya que la velocidad media obtenida por el medio de transporte es de 70 kilómetros/40 minutos = 105 kilómetros por hora.
En lo anterior se propone que los puntos de cambio de zona se puedan hallar efectuando mediciones por separado de la carretera mediante la observación del intercambio de mensajes entre el equipo terminal y las estaciones de base transmisoras-receptoras y mediante la medición, por ejemplo, de la localización del equipo terminal que utilizan la localización GPS. El procedimiento es adecuado para secciones individuales de carretera, pero supone mucho trabajo cuando se desea crear una red interconectada parcialmente que cubra una gran red de carreteras. La red que se precisa para recoger datos de tráfico de la carretera también puede recogerla, por ejemplo, un analizador de señales de tráfico de un canal autónomo de control dedicado SDCCH mediante la recogida de resultados de mediciones transmitidas por la estación móvil del controlador de la estación de base. El equipo terminal transmite los resultados de las medidas sobre la potencia de las señales de la célula seleccionada en relación con la solicitud de la actualización de localización y las seis células adyacentes que tengan la audibilidad más elevada, cuya utilización permite hallar un lugar de la estación móvil con la suficiente precisión para recoger datos de tráfico de carretera utilizando, por ejemplo, los métodos que se describen en la patente publicada US 6.052.598. Los siguientes pasos se efectúan, por ejemplo, comparando los resultados de las mediciones con el mapa digital de carreteras, extrayendo una lectura de kilómetros que corresponda al lugar pertinente de la carretera y almacenando en la base de datos las identidades de la zona de localización y la lectura de kilómetros. De este modo es posible recoger de modo automático puntos de la red, incluso en una gran red de carreteras, mediante la recogida de resultados de mediciones durante un período de tiempo suficiente que permita obtener las estadísticas adecuadas. Con la repetición de vez en cuando de las mediciones la red interconectada parcialmente se actualiza, de modo que cuando la localización de las estaciones de base transmisoras-receptoras cambia, se pueden eliminar los errores estadísticos producidos por las zonas de localización en movimiento. El análisis del tráfico de señalización se puede efectuar haciendo que el equipo terminal se desplace a lo largo de la carretera en ambas direcciones de forma que corresponda a un análisis efectuado por separado lo largo de la carretera, es decir, utilizando información de la antigua zona de localización, en la cual se obtienen puntos específicos correspondientes al lugar de la carretera para el tráfico que se desplaza en cada dirección.
En los puntos anteriores, debido a finalidades explicativas, el presente invento se describe como una aplicación de una red de estaciones móviles GSM pero no existe ninguna intención de que ello se interprete como una limitación del presente invento. Por ejemplo, no es necesario utilizar zonas de localización situadas correlativamente si se desea hallar el tiempo empleado en recorrer una distancia, sino que bastará con efectuar el seguimiento de un IMSI/TMSI o conservar un registro de los cambios de TMSI durante un tiempo, como mínimo, entre dos cruces de límites de zonas de localización que pueden estar situados lejos uno de otro. Igualmente y de conformidad con las reivindicaciones independientes, el invento se puede emplear en varias redes celulares u otras redes inalámbricas, para lo que puede hallar se un mecanismo útil para observar los mensajes que dependen de cada zona. Por ejemplo, para efectuar el seguimiento del equipamiento del terminal en una red GPRS, puede utilizarse el cambio de información de la zona de direccionamiento. El presente invento también se puede aplicar directamente a sistemas UMTS y a sistemas WLAN de varios tipos, sin mencionar otras redes aplicables.
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Referencias que se mencionan en esta descripción
La relación de referencias que menciona el solicitante se facilita únicamente para una mejor comprensión del lector y no forma parte del documento correspondiente a la patente europea. Aunque se ha puesto mucho esmero en la compilación de las referencias, no se pueden descartar los errores o las omisiones y la EPO declina cualquier responsabilidad a este efecto.
Documentación de patentes que se citan en la descripción
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- US 6052598 A [0051]
- WO 0123835 A [0006] [0008] [0010]

Claims (28)

1. Un método para recopilar datos de tráfico que se observarán mediante la ayuda de un equipo determinado situado en un vehículo, y una red de equipos de terminales que comprende células agrupadas en grupos, comprendiendo cada uno de los grupos múltiples células adyacentes en las que la localización de cada equipo determinado se actualiza cada vez que se cambia de un grupo a otro, y que se caracteriza en que comprende:
límites de definición de zonas geográficas de cada uno de los grupos y,
la detección de un primer mensaje de señalización enviado por el equipo terminal actual a la primera zona geográfica relativo a un cambio de la zona geográfica,
el almacenamiento del tiempo de incidencia del primer mensaje de señalización como primera vez y la identidad del abonado incluida en el antedicho primer mensaje de señalización,
la detección de un segundo mensaje de señalización enviado por el equipo terminal, relacionado con un cambio del equipo del mismo terminal desde la primera zona geográfica a la segunda zona geográfica,
el almacenamiento del tiempo de incidencia del segundo mensaje de señalización como segunda vez, y la identidad del abonado incluida en dicho segundo mensaje de señalización,
la utilización de la primera vez y de la segunda vez para obtener la velocidad del vehículo que desplaza el equipo determinado, y
el procesamiento de los datos de tráfico mediante la selección de pares de tiempo basados en las identidades del abonado que se incluyen en los mensajes primero y segundo de señalización detectados,
el cálculo de las diferencias de los pares de tiempo seleccionados,
la recopilación de las diferencias calculadas para formar una distribución estadística, y el cálculo de una magnitud específica para la distribución estadística.
2. Un método de conformidad con la reivindicación 1, que se caracteriza en que:
-
sus límites son zonas de delimitación situadas entre las zonas de localización del sistema de estación móvil.
3. Un método de conformidad con la reivindicación 1, que se caracteriza en que:
-
sus límites son zonas de direccionamiento de un sistema de empaquetamiento de radio.
4. Un método de conformidad con la reivindicación 2, que se caracteriza en que los mensajes de señalización entre el equipo terminal y la red son solicitudes de actualización de localización o mensajes de aceptación de actualización de localización.
5. Un método de conformidad con la reivindicación 1, que se caracteriza en que:
-
el valor de la identidad del abonado se almacena cuando cambia la identidad del abonado, y el valor almacenado sobre la identidad del abonado se utiliza para buscar el tiempo de incidencia de los mensajes de señalización
6. Un método de conformidad con la reivindicación 1, que se caracteriza en que:
-
la distancia entre la primera zona y la segunda zona se determina utilizando la información de localización de las zonas.
7. Un método de conformidad con la reivindicación 1, que se caracteriza en que:
-
la distancia entre la primera zona y la segunda zona se determina utilizando la información geográfica sobre las zonas,
-
la velocidad media del flujo de tráfico se calcula mediante la ayuda de las mediciones y de la magnitud específica calculada.
8. Un método de conformidad con la reivindicación 7, que se caracteriza en que:
-
para la distribución estadística se calcula una segunda magnitud específica, y
-
se calcula un límite de confianza de la velocidad media del flujo de tráfico a una estimación de error con la ayuda de una medición y de la segunda magnitud.
9. Un método de conformidad con la reivindicación 1, que se caracteriza en que:
-
la información de localización de las zonas geográficas se utiliza con la finalidad de obtener los datos de tráfico deseados.
10. Un método de conformidad con la reivindicación 1, que se caracteriza en que:
-
para determinar una zona geográfica si utiliza un equipo de medición que se dispone conectado a un vehículo, efectuando el seguimiento de las zonas de localización o analizando la señalización y en combinación con su determinación por radio satélite.
11. Un método de conformidad con la reivindicación 1, que se caracteriza en que:
-
la determinación estimada de la localización de la zona geográfica se efectúa utilizando los resultados de las mediciones obtenidas a partir de la información de señalización de la red de estación móvil.
12. Un método de conformidad con la reivindicación 1, que se caracteriza en que se escoge como mínimo un lugar en una de las carreteras de cada zona geográfica y este lugar se almacena en el sistema de recogida de datos de tráfico.
13. Un método de conformidad con la reivindicación 12, que se caracteriza en que el antedicho lugar de la carretera se escoge basándose en la lectura de una grabadora sobre la distancia cubierta dispuesta en conexión con el vehículo.
14. Un método de conformidad con la reivindicación 12, que se caracteriza en que el antedicho lugar de la carretera se escoge basándose en la información de localización y un mapa digital.
15. Un sistema para la recogida de datos de tráfico utilizando un equipo determinado instalado en un vehículo y que se puede observar, y una red de equipos terminales formada por células que se agrupan en grupos, comprendiendo cada grupo múltiples células cuya localización en cada equipo determinado se actualiza cada vez que se cambia de un grupo a otro y que se caracteriza en que el sistema comprende
los medios para definir los límites de las zonas geográficas de cada uno de los grupos,
los medios para detectar un primer mensaje de señalización enviado por el equipo terminal, relacionado con un cambio de la actual zona geográfica a una primera zona geográfica y para detectar un segundo mensaje de señalización enviado por el equipo terminal, relativo a un cambio del mismo equipo determinado desde la primera zona geográfica a una segunda zona geográfica,
un primer medio de almacenamiento para almacenar el tiempo de incidencia del primer mensaje de señalización como primera vez y una identidad de abonado incluida en dicho primer mensaje,
un segundo medio de almacenamiento para almacenar el tiempo de incidencia del segundo mensaje de señalización como segunda vez y una identidad de abonado incluida en dicho segundo mensaje, y
la selección de pares de tiempo basados en las identidades de los abonados que se incluyen en el primer y el segundo mensaje detectado de señalización,
el cálculo de las diferencias de los pares de tiempo seleccionados,
la recopilación de las diferencias calculadas para formar una distribución estadística, y
el cálculo de la magnitud característica para la distribución estadística.
16. Un sistema de conformidad con la reivindicación 15, que se caracteriza en que:
-
sus límites son las zonas de delimitación situadas entre las zonas de localización del sistema de estación móvil.
17. Un sistema de conformidad con la reivindicación 15, que se caracteriza en que:
-
sus límites son las zonas de delimitación situadas entre las zonas de direccionamiento de un sistema de radiotransmisión de paquetes.
\newpage
18. Un sistema de conformidad con la reivindicación 15, que se caracteriza en que los mensajes entre el equipo terminal y la red son solicitudes de actualización de localización o mensajes de actualización completa de localización.
19. Un sistema de conformidad con la reivindicación 15, que se caracteriza en que el medio que utiliza los tiempos almacenados incluye medios de radio búsqueda para determinar el tiempo del reloj basado en la identidad almacenada del abonado.
20. Un sistema de conformidad con la reivindicación 19, que se caracteriza en que el sistema comprende los medios de detección para detectar el cambio de la identidad del abonado y el medio de almacenamiento para almacenar los cambios detectados de la identidad del abonado.
21. Un sistema de conformidad con la reivindicación 15, que se caracteriza en que el sistema comprende:
-
los medios para determinar la medición entre la primera zona y la segunda zona, y
-
los medios de cálculo para calcular la velocidad media del flujo de tráfico mediante la ayuda de la medición y de la magnitud específica.
22. Un sistema de conformidad con la reivindicación 21, que se caracteriza en que el sistema comprende:
-
los medios de cálculo para calcular una segunda magnitud específica para la distribución estadística, y
-
los medios de cálculo para calcular una estimación de error de la velocidad del flujo de tráfico mediante la ayuda de la medición y de la segunda magnitud.
23. Un sistema de conformidad con la reivindicación 15, que se caracteriza en que el sistema comprende información de localización de zonas determinadas a fin de obtener datos de tráfico.
24. Un sistema de conformidad con la reivindicación 15, que se caracteriza en que el sistema comprende, además:
-
los medios para seleccionar un lugar o, como mínimo, una carretera en cada zona, y
-
los medios de almacenamiento para almacenar dicho lugar de la carretera en el sistema de recogida de datos de tráfico.
25. Un sistema de conformidad con la reivindicación 24, que se caracteriza en que el medio que se utiliza para la determinación de una zona está adaptado para efectuar el seguimiento de zonas de localización o para analizar la señalización y utilizar la determinación por radio satélite.
26. Un sistema de conformidad con la reivindicación 24, que se caracteriza en que el medio que se utiliza para la determinación de una zona está adaptado para utilizar de modo calculado los resultados de la medición obtenidos a partir de la información de señalización de la red de estación móvil.
27. Un sistema de conformidad con la reivindicación 24, que se caracteriza en que el medio que se utiliza para la elección de un lugar de la carretera corresponde a la grabación del vehículo de la distancia recorrida.
28. Un sistema de conformidad con la reivindicación 24, que se caracteriza en que el medio que se utiliza para la elección de un lugar de la carretera se ha adaptado para utilizar un mapa digital.
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