FI103468B - Tilaajalaitteen liikkuvuuden rajoittaminen radiojärjestelmässä - Google Patents

Description

1 103468

Tilaajalaitteen liikkuvuuden rajoittaminen radiojärjestelmässä

Keksinnön ala Tämä keksintö koskee menetelmää päätelaitteen liikkuvuuden tark-5 kailemiseksi järjestelmässä, jossa osa tilaajayhteydestä muodostuu päätelaitteen radio-osan ja tukiaseman välisestä radioyhteydestä. Järjestelmä voi olla solukkorakenteinen matkapuhelinjärjestelmä, mutta erityinen sovelluskohde on johdottoman tilaajaliittymän toteuttava radiojärjestelmä, johon kuuluu tukiasemia ja rajoitetun liikkuvuuden omaavia langattomia päätelaitteita, joihin 10 on kytketty tilaajalaite, joka voi olla tavallinen kiinteän verkon puhelin.

Keksinnön tausta

Kiinteissä puhelinverkoissa muodostuu tilaajajohtojen verkko siten, että lukuisista tilaajalaitteista lähtevät parikaapelit viedään ristikytkentälait-15 teeseen, lukuisista ristikytkentälaitteista lähtevät kaapelit yhdistetään toisessa ristikytkentälaitteessa, josta lähtevä kaapeli viedään keskukseen. Keskuksen tilaajajohtoihin päin oleva merkinantorajapinta on standardoitu ja on joko 2-johtimisten analogisten tilaajajohtojen liitäntä, CCITT:n V2-suosituksen mukainen multiplekserirajapinta tai ETSI:n V5.1 -suosituksen mukainen sanoma-20 pohjainen multiplekserirajapinta. Tilaajajohdot ovat suuri kustannuserä paitsi verkkoa rakennettaessa myös verkon ylläpidossa.

Puhelinverkkoa rakennettaessa on keskuksen ja tilaajalaitteiden vä-listen tilaajajohtojen asennus paitsi huomattava kustannuserä myös paljon ai-: kaa vievä toimenpide. Erityisesti harvaan asutulla seudulla saattavat liittymä- : V 25 kohtaiset kustannukset olla suuret. Eräs ratkaisu kustannusten alentamiseksi on keskuksen ja tilaajalaitteen välisen kiinteän tilaajasilmukan korvaaminen :: : radioyhteydellä. Tällöin kiinteän verkon tilaajalaite liitetään radiolähetti- men/vastaanottimen sisältävään päätelaitteeseen, joka muuntaa tilaajalaitteen äänitaajuisen signaalin radiotaajuiseksi ja lähettää sen radioteitse tukiasemalle 30 ja vastaavasti muuntaa vastaanotetun radiotaajuisen signaalin tilaajalaitteen ymmärtämäksi äänitaajuussignaaliksi.

Tällainen ratkaisu voi pohjautua joko täydelliseen analogiseen tai digitaaliseen matkapuhelinkeskuksen sisältävään solukkojäijestelmään, jossa . , päätelaitteet ovat yhteydessä tukiasemaan tai se voi olla modifioitu solukkojär- : 35 jestelmä, josta joitakin verkkoelementtejä on poistettu ja joitakin toimintoja yk- 2 103468 sinkertaistettu. Yhteisenä nimenä ratkaisuille käytetään tässä hakemuksessa nimeä WLL-järjestelmä (Wireless Local Loop System).

WLL-järjestelmä voidaan rakentaa siten, että sovelletaan jonkin olemassa olevan solukkojärjestelmän rakenneosia. Matkapuhelinjärjestelmä voi 5 olla analoginen tai digitaalinen järjestelmä. Tällöin WLL-järjestelmän signalointi on kyseisen järjestelmän mukaista, tukiasemat ovat ko. järjestelmän standar-ditukiasemia ja päätelaitteen radio-osa samanlainen kuin matkaviestimen radio-osa tai päätelaite voi olla matkapuhelinjärjestelmän matkaviestin sellaisenaan, jolloin päätelaite ja tilaajalaite (puhelin) on yhdistetty yhdeksi fyysiseksi 10 laitteeksi. WLL-järjestelmän tärkeä komponentti on tilaajaverkkoelementti, joka liittää tilaajat standardin mukaiseen paikalliskeskukseen. Puhtaassa solukko-järjestelmässä tilaajaverkkoelementti on matkapuhelinkeskus ja sovelletussa järjestelmässä myöhemmin kuvattava verkkoelementti. Tilaajaverkkoelementti muuttaa WLL-verkon signaloinnin, esim. analogisen NMT-järjestelmän tai di-15 gitaalisen GSM-jäijestelmän signaloinnin, kiinteään verkkoon (esim. PSTN) soveltuvaksi merkinannoksi ja vastaavasti sovittaa kiinteän verkon merkinannon WLL-verkon rajapintaan.

Erään WLL-järjestelmän periaate on esitetty kuvassa 1. Langaton kiinteä päätelaite T käsittää antennilla varustetun radio-osan ja puhelinadapte-20 rin 4, joka yhdistää standardin mukaisen tilaajalaitteen 5 päätelaitteeseen. .· Tilaajalaite voi olla tavallinen puhelinkone, telefax-laite tai modeemi. Se on liitetty päätelaitteeseen työntämällä standardi pistoke päätelaitteen adapteri-liitäntään. Käyttäjä käyttää tilaajalaitetta 5 kuten tavallisessa kiinteässä verkossa, vaikka pääosa tilaajajohtoyhteydestä muodostuukin päätelaitteen T ja : 25 tukiaseman BTS (Base Transceiver Station) 2 tai 3 välisestä radioyhteydestä.

Tilaajalaite voi olla myös sen järjestelmän mukainen tavallinen matkaviestin 6, :: johon WLL-perustuu. Kukin tukiasema voi palvella lukuisia tilaajalaitteita. Tuki asemat on liitetty erityiseen tilaajaverkkoelementtiin 1, joka puolestaan on kytketty standardin mukaiseen puhelinkeskukseen.

30 Verkkoelementti 1 liittyy paikalliskeskukseen V2- tai V5.1 tyyppisellä y.' avoimella 2 Mbit/s PCM-järjestelmää käyttävällä multiplekseriliitännällä. Jos *:· paikalliskeskus tukee vain 2-johdinliitäntää, verkkoelementti liitetään keskuk- · seen konvertoimalla V2-signalointi multiplekserin avulla analogiseksi 2-johdin : tilaajaliittymärajapinnaksi.

•...: 35 Verkkoelementin ja siihen liitettyjen tukiasemien välinen signalointi on sovelletun matkapuhelinverkon signalointia, kuitenkin modifioituna siten, että 3 103468 solukkoverkolle tyypilliset toiminnot kuten solunvaihto (cell handover) ja roaming on tarpeettomina jätetty pois. Tilaajan on siis pysyttävä sille nimetyn tukiaseman peittoalueella. Tulevan ja lähtevän puhelun reititys perustuu verkkoelementin tilaajatiedostoon. Verkkoelementin toiminta vastaa keskittimen toi-5 mintaa: puhelu välitetään tilaajaliittymästä keskukseen ja numeroiden analysoiminen, laskenta ym. toiminnot suoritetaan keskuksessa.

Edellä sanotun mukaisesti WLL-verkko voi pohjautua johonkin digitaaliseen matkapuhelinjärjestelmään. Niissä matkaviestimen on mitattava vastaanottamansa signaalin tehoa, naapuritukiasemien BCCH-kantoaallon 10 (Broadcast Channel) voimakkuuksia sekä laskettava vastaanotetun signaalin laatua kuvaavaa bittivirhesuhdetta. Sen on raportoitava mittaustulokset tietyin väliajoin, esim. GSM-järjestelmässä tulokset voidaan lähettää kaksi kertaa sekunnissa. WLL-sovelluksessa päätelaite voi ja useimmiten myös suorittaa samat mittaukset kuin mitä matkaviestinkin tekee, joskin handoveriin liittyvät mit-15 taukset ovat tarpeettomia.

Aikajakoisissa digitaalisissa solukkojärjestelmissä lähetys tapahtuu lähetysaikavälillä purskeena. Jotta vastaanotetut peräkkäiset purskeet eivät joutuisi päällekkäin, on kunkin purskeen lopussa tietyn pituinen suoja-aika. Suoja-aika tarvitaan, koska samalla radiokantoaallolla mutta eri aikavälissä lä-20 tiettävät matkaviestimet ovat satunnaisella etäisyydellä tukiasemasta, jolloin radioaaltojen etenemisaika tukiasemalta matkaviestimelle vaihtelee ai-kavälikohtaisesti. Siksi on aikaväleissä lähetettävien purskeiden keston oltava .! hieman aikaväliä lyhyempi, jotta tukiaseman vastaanottaessa eivät vierekkäi- ;. ; sissä aikaväleissä lähetetyt purskeet menisi päällekkäin. Jotta suoja-aika olisi : f 25 mahdollisimman lyhyt, on järjestelmä määritelty sellaiseksi, että tukiasema säätää dynaamisesti kunkin matkaviestimen lähetysaikaa siltä vastaanotta- • ♦ : miensa purskeiden perusteella. Tukiasema antaa matkaviestimelle ns. ajoi- tusennakon TA (Timing Advance), jonka mukaan matkaviestin säätää lähe-tyshetken alkua. GSM-järjestelmässä ajoitusennakko voi saada arvoja väliltä 30 0-233 ps, joka aikavälin keston huomioon ottaen tarkoittaa sitä, että maksi- miajoitusennakkoa käyttävä matkaviestin voi olla 35 km etäisyydellä tukiase-. ·: · masta. Suoja-aika määräytyy siten, että lähetys/vastaanottokehyksen ajoituk sen puitteissa tukiasema mittaa lähettämänsä purskeen ja matkaviestimeltä vastaanottamansa purskeen aikaeroa ja laskee siitä ajoitusennakon, jonka se :: 35 ilmoittaa matkaviestimelle kaksi kertaa sekunnissa.

4 103468

Matkapuhelinverkossa ovat puhelun laskentaperusteiden suhteen kaikki solut tunnetusti samanarvoisia, jolloin tilaajalle ei voida taijota muita laskentaperusteita kuin vuorokauden aikaan tai tiettyyn numeropariin perustuva jousto. Edellisessä asetetaan erityislaskutusparametri, joka mahdollistaa sen, 5 että parametriin liittyvästä numerosta soitetuista puheluista laskutetaan normaalia vähemmän aikoina, jolloin matkapuhelinverkon kuormitus on vähäistä ja vastaavasti normaalia enemmän kun matkapuhelinverkon kuormitus on suuri. Tämä parametri tuo puhelun laskentaperusteeseen aikariippuvuuden. Jälkimmäisessä on kyseessä ns. kotisoitto, jossa matkaviestimen ja tilaajan kiin-10 teän päätelaitteen välinen puhelu on hinnoiteltu normaalia edullisemmaksi. Kutsuvan ja kutsutun tilaajan etäisyyttä tai kutsutun tilaajan paikkaa ei ole voitu ottaa reaaliaikaisesti huomioon laskentaperusteissa. Erityislaskentaperusteita ei ole ollut tarjolla tiettyjen solujen sisäisiin puheluihin tai tiettyjen solujen välisiin puheluihin.

15 Näihin ongelmiin on esitetty ratkaisuja hakijan patenttihakemuksissa FI-946091 ja FI-946092. Niiden mukaisesti asetetaan matkapuhelinverkon yksi solu tai useamman solun joukko erityissolujen ryhmäksi. Ryhmän soluja voi olla eri keskusalueilla. Puhelua muodostettaessa keskus analysoi, kuuluvatko kutsuvan tilaajan sijaintisolu ja/tai kutsutun tilaajan sijaintisolu erityissolujen 20 ryhmään. Jos kutsuvan ja kutsutun tilaajan sijaintisolut ovat eri keskusalueella, on hakemuksissa lisäksi esitetty tapa välittää kutsutun tilaajan sijaintisolua koskevan tiedon siirtämiseksi kutsuvan tilaajan keskukseen ennen puheyhtey-; den kytkemistä. Voidaan myös määritellä tilaajanumeroiden muodostama ti- • ; laajaryhmä. Tällöin sen perusteella ovatko tilaajat erityissolujen ryhmässä ja/tai i ’·' 25 kuuluvatko tilaajanumerot tilaajaryhmään voidaan varioida erilaisia puhelu- taksoja.

• · ·,· : Toinen hakemus eroaa ensimmäisestä siinä, että puhelua muo dostettaessa älyverkossa oleva palvelun ohjauspiste SCP analysoi, kuuluvatko kutsuva tilaajan sijaintisolu ja/tai kutsutun tilaajan sijaintisolu erityissolujen ryh-30 mään. Palvelun ohjauspiste SCP soveltaa sitten puhelulle ryhmälle asetettua :·. erityislaskentaperustetta. Kutsuvan ja kutsutun tilaajan sijaintisolun ollessa eri *;· keskusalueella välitetään kutsutun tilaajan sijaintisolua koskeva tieto kutsuvan tilaajan matkapuhelinkeskukseen liittyvään palvelun ohjauspisteeseen joko suoraan tai matkapuhelinkeskuksien välisen merkinannon mukaisessa sano-35 massa.

5 103468

Edellä mainitut hakijan aikaisemmat patenttihakemukset mahdollistavat sen, että matkaviestintilaajalle määritellään yksi tai useampi erityissolu ns. kotisolu, josta lähtevät ja johon päättyvät puhelut ovat halvempia kuin muualla verkossa tapahtuvat puhelut. Tämä periaate sopii myös WLL-5 järjestelmän tilaajalle. Siinähän tilaajalla on määrätty kotisolu ja liikkuminen solusta toiseen onkin estetty siten, että handover ei ole mahdollista.

Vaikka on mahdollista määritellä matkaviestin- ja WLL-tilaajalle kotisolu, jää kuitenkin ongelmaksi se, että solun alue on pienin alueellinen yksikkö. Tällöin ei ole mahdollista rajoittaa esim. halvempien puheluiden aluetta 10 solua pienemmäksi alueeksi. Ongelma koskee erityisesti niitä matkaviestintilaajia, joilla ei ole lainkaan kiinteän verkon puhelinta mutta jotka silti haluaisivat kotoa tai muusta haluamastaan paikasta kuten esim. mökiltä soitettujen puhelujen olevan normaalia halvempia. Lisäksi joissakin WLL-tapauksissa operaattori voisi haluta rajoittaa WLL-päätelaitteen liikkuvuuden solua pienem-15 mälle alueelle ja estää liikkuvuuden tämän alueen ulkopuolella. Olisi myös toivottavaa voida valita vain tietyt päätelaitteet, joiden suurempi liikkuvuus solussa on estetty.

Tämä keksinnön tavoitteena on siten menetelmä, jolla tilaajalaitteelle voidaan määritellä solun aluetta pienempi erityisalue ja reaaliaikaisesti valvoa, 20 onko tilaajalaite tällä määritellyllä erityisalueella. Alueen määrittelyn tulisi voida tapahtua joko operaattorin toimesta tai tilaajan olisi voitava itse määritellä ainakin solu, johon erityisalue kuuluu. Solu voi olla normaali matkaviestinverkon solu tai WLL-järjestelmän solu. Toisena tavoitteena on aikaansaada menetel-:. ; mä, joka mahdollistaa käyttäjälle halvemmat puhelut käyttäjän itse valitsemalta : 25 solua pienemmältä alueelta.

Asetetut tavoitteet saavutetaan itsenäisessä patenttivaatimuksessa • « · esitetyin määrittein.

Keksinnön lyhyt yhteenveto 30 Keksinnön perusajatuksen mukaisesti määritetään useita kertoja yhteyden aikana päätelaitteen ja päätelaitteen kanssa yhteydessä olevan tukiaseman väliseen likimääräinen etäisyyteen ja siten signaalin kulkuaikaan verrannollinen suure. Suure voi olla suoraan signaalin kulkuaika tai käytännössä siihen verrannollinen tekijä. Digitaalisissa aikajakoisissa järjestelmissä ’·...· 35 etäisyyteen verrannollisena suureena käytetään jo olemassa olevaa ajoi- : tusennakkoarvon laskentaa. CDMA-järjestemissä voidaan estimoida viiveai- 6 103468 kaeroa kahden tukiaseman pilottisignaalin välillä korreloimalla niiden hajo-tuskoodeja. Analogisissa järjestelmissä signaalin kulkuaika määritellään esim. tunnetun handover-päätöksenteon pohjana käytettävän signaalin perusteella, jonka signaalin tukiasema lähettää päätelaitteelle ja päätelaite pa-5 lauttaa takaisin. Jos järjestelmässä ei ole sopivia olemassa olevia signaaleja, josta kulkuaika voidaan laskea, on sellaiset erikseen luotava.

Ensimmäisen suoritusmuodon mukaisesti verrataan signaalin kul-kuaikaan verrannollista suuretta etukäteen verkkoon tallennettuun päätelaitteelle asetettuun referenssiarvoon/arvoihin, jotka määrittelevät solua pie-10 nemmän sallitun alueen. Jos verkko havaitsee suureen tai sen muutoksen ylittävän sallitut rajat, se tulkitsee päätelaitteen poistuneen sallitulta alueelta ja menettelee ennalta määrätyllä tavalla. Tapa voi olla esim. yhteyden katkaisu, äänitiedotteen antaminen, puhelun tariffin muutos yms. haluttu toiminne. Tämä suoritusmuoto sopii erityisesti VVLL-päätelaitteiden liikkuvuuden 15 rajoittamiseen.

Toisen suoritusmuodon mukaisesti päätelaite aktivoi itse suureen mittausprosessin. Aktivointi voidaan suorittaa esimerkiksi kerran, jolloin se saatu arvo tallennetaan pysyvästi verkon tietokantaan. Aktivointi voidaan suorittaa myös aina haluttaessa, jolloin aktivoinnin tulos päivittää edellisen 20 aktivoinnin tuloksen. Molemmissa tapauksissa vasteena aktivoinnille verkko suorittaa suureen mittauksen ja tallentaa tietokantaan solun tunnisteen sekä ' suureen arvon. Päätelaitteen liikkuessa verkko arvioi jatkuvasti sen etäisyyttä .: : tukiasemasta eikä reagoi mitenkään, mikäli suureen muutos pysyy sallituissa ; rajoissa. Näin muodostuu solun sisälle sallittu alue, jonka päätelaite on itse ; ·' 25 aktivoinut käyttöönsä. Mikäli suureen muutos ylittää sallitun, tulkitsee verkko päätelaitteen poistuneen sallitulta alueelta ja menettelee ennalta määrätyllä • · : tavalla. Tavat voivat olla ensimmäisen suoritusmuodon mukaisia tapoja. Toi nen suoritusmuoto sopii erityisen hyvin solukkorakenteisen matkaviestinjärjestelmään, jolloin tilaaja voi itse määritellä alueen, jolla hän haluaa halvem-30 mat puheluhinnat. Voidaan sallia vain yksi alue kerrallaan tai sallittuja alueita :·. voi olla useitakin.

• «a .·;· Edullisen suoritusmuodon mukaan mitataan signaalin kulkuajat päätelaitteen ja useamman tukiaseman välillä ja kulkuajoista lasketaan pää-:telaitteen tarkempi sijainti.

C. 35 • · 7 103468

Kuvioluettelo

Keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin viitaten oheisiin kaaviollisiin kuvioihin, joista: 5 kuvio 1 esittää WLL-järjestelmän periaatetta, kuvio 2 esittää solua, jossa on WLL-päätelaite ja kuvio 3 havainnollistaa toista suoritusmuotoa.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus 10 Keksinnön periaatetta ja ensimmäistä suoritusmuotoa selostetaan käyttäen esimerkkinä VVLL-järjestelmää, mutta sama periaate on ilman muuta sovellettavissa mihin tahansa solukkorakenteiseen matkapuhelinjärjestelmään. Tällöin päätelaite on normaali järjestelmän matkaviestin ja tukiasema on yhdistetty tukiaseman ohjaimen kautta matkapuhelinkeskukseen. 15 Kuviossa 2 on tukiaseman BTS radiopeiton muodostamaa solua esitetty ympyrällä. Solun sisällä muodostuu tilaajajohtoyhteys verkkoelementtiin 21 kiinteällä johdolla yhdistetyn tukiaseman BTS ja WLL-päätelait-teen 22 välisestä radioyhteydestä. Tavallisesti päätelaite on verrattavissa kiinteään laitteeseen ja se sijaitsee siihen liitettyine tilaajalaitteineen, jona voi 20 olla esim. lankapuhelinkone tai fax, asuinrakennuksessa. Päätelaitteen ei ole .·. sallittua poistua solun ulkopuolelle. Tämä on estetty siten, että WLL-järjes- telmä ei salli solujen välistä handoveria. Solun sisällä päätelaite voi nykyi-; sissä järjestelmissä vapaasti liikkua. Digitaalisen WLL-järjestelmän kyseessä :. ; ollen verkko laskee jatkuvasti tukiaseman WLL-päätelaitteelle lähettämänsä : ; 25 ja siltä vastaanottamansa purskeen välisen aikaeron perusteella ajoitus- ’*·:· ennakkoarvon TA, joka on numeerinen luku.

• * ' Oletetaan, että operaattori haluaa rajoittaa WLL-tilaajalaitteen liik kuvuuden vain sallitulle alueelle A. Keksinnön mukaisesti määritetään WLL-päätelaitteen 22 ja päätelaitteen kanssa yhteydessä olevan tukiaseman BTS 30 väliseen etäisyyteen verrannollisen suureen, tässä signaalin kulkuajan, pe-"·. rusteella onko matkaviestin liikkunut yli sallitun alueen. Koska signaalin kul- .·:· kuaika on verrannollinen edellä sanottuun ajoitusennakkoarvoon TA, voidaan tätä arvoa käyttää suoraan päätelaitteen liikkumisen valvontaan. Sallitun ;«*· alueen lähinnä tukiasemaa BTS olevalla alueella ajoitusennakko olisi noin 35 TA1 kun taas sallitun alueen kauimpana tukiasemasta olevalla alueella ajoi- • · .·:· tusennakko olisi noin TA2. Tätä tosiasiaa käytetään hyväksi siten, että verk- « · • · β 103468 Ο ko vertaa mittaamaansa ajoitusennakkoarvoa TA ko. päätelaitteen tietoihin tallennettuun ajoitusennakkoarvoihin TA1 ja TA2. Mikäli vertailussa pätee TA1<TA <TA2 niin verkko ei reagoi tähän mitenkään. Mikäli vertailussa pätee TA<TA1 tai TA>TA2 toimitaan ennalta asetetulla tavalla. Voidaan esim.

5 antaa verkolle hälytys, voidaan estää puhelu, voidaan antaa tilaajalle ääni-tiedote, voidaan ottaa automaattisesti käyttöön toinen, kalliimpi laskutustariffi jne.

Samaan tulokseen päästään siten, että verkko tarkkailee tilaajalaitteen ajoitusennakon muutosta. Referenssinä pidetään tilaajalaitteen nor-10 maalisijaintipaikassa mitattua ja verkon tietokantaan tallennettua ajoitusen-nakkoa TAref ja jos muutos ΔΤ ylittää ennalta määrätyn rajan, toimitaan en-

TA2 -TAI

naita asetetulla tavalla. Raja voisi olla esim.---.

Arvoa TA1 käyttävät päätelaitteet, jotka ovat säteen R' etäisyydellä tukiasemasta BTS ja arvoa TA2 käyttävät päätelaitteet ovat R” säteen etäi-15 syydellä tukiasemasta. Siten käytettäessä näitä kahta arvoa päätelaitteen liikkumisen valvontaan on tulos se, että päätelaite voi keksinnön mukaisen valvontamekanismin reagoimatta liikkua näiden säteiden rajaamalla solu-segmentin alueella ts. rengasmaisella alueella. Käytännössä maaston vaikutuksesta johtuen sallittu alue ei tietenkään ole puhtaasti rengasmainen.

20 Kyseiset päätelaitetta koskevat ajoitusennakkotiedot voidaan tallen- ’ · ’ taa tilaajatietokantaan, joka sijaitsee puhtaassa solukkojärjestelmässä koti- : :· rekisterissä HLR (Home Location Register) tai siihen pohjautuvassa WLL- : \ järjestelmässä tilaajaverkkoelementissä.

• ", Muuttelemalla edellä sanottuja rajoja TA1 ja TA2 voidaan muuttaa :t:[ 25 rengasmaista aluetta, jolla päätelaitteen sallitaan liikkua.

:Y Ajoitusennakkoarvon käyttäminen keksinnön mukaisessa menetel mässä on edullista, koska digitaalisissa aikajakoisissa järjestelmissä sellainen lasketaan joka tapauksessa, jolloin tätä numeerista arvoa voidaan käyttää sellaisenaan. Jos WLL-järjestelmässä tai digitaalisessa solukkojärjestel-;.t 30 mässä on olemassa jokin toiminto, jolla matkaviestin palauttaa purskeita myös muille tukiasemille kuin sille, jonka kanssa se on yhteydessä, toisin I « sanoen se välillä kommunikoi naapuritukiasemien kanssa, voidaan tätä omi-:Y naisuutta hyödyntää päätelaitteen liikkuvuuden valvontaan. Alalla onkin eh- dotettu, että esim. GSM-järjestelmään lisättäisiin sellainen ominaisuus, että 35 verkko naittaisi ajoitusennakon määrittämiseksi signaalin kulkuaikaa myös * • · 9 103468 matkaviestimen ja naapuritukiasemien välillä. Tällöin kukin naapuritukiasema lähettäisi purskeen, jonka matkaviestin palauttaisi kyseiselle tukiasemalle. Tukiaseman lähetys- ja vastaanottohetken aikaeroista lasketaan kulkuaika. Mikäli tällainen ominaisuus verkossa jo on tai sellainen toteutetaan, voidaan 5 signaalin kulkuajoista laskea tunnettuja radiopaikannusmenetelmiä käyttäen WLL-päätelaitteen tai matkaviestimen sijainti kohtuullisen tarkasti. Tällöin riittää kun tiedetään signaalin kulkuajat kolmelle tukiasemalle.

Edellä on kuvattu keksintöä digitaalisessa aikajakoperiaatteen mukaan toimivassa WLL-ympäristössä. Keksinnön mukainen valvonta vaatii 10 signaalin kulkuajan mittaamisen päätelaitteen ja tukiaseman välillä. Analogisessa WLL-ympäristössä voidaan hyödyntää ns. värisignaalia. Analogisissa solukkojärjestelmissä kuten AMPS, TACS ja NMT generoi tukiasema puhelun aikana (matkapuhelinkeskuksen komentamana) jatkuvaa valvontasig-naalia ja lähettää sen matkaviestimelle. NMT:ssä valvontasignaalit ovat noin 15 4000 Hz:n alueella. Matkaviestin palauttaa signaalin takaisin tukiasemalle, joka arvioi vastaanottamaansa signaalia ja päättää arvioin perusteella, onko siirron laatu sellainen, että se edellyttää yhteyden siirtämistä jollekin toiselle tukiasemalle, ts. handoveria, tai yhteyden purkamista. Siirron laadun mittarina käytetään tietyn aikajakson ajan integroitua signaali/kohina-suhdetta.

20 Tätä valvontasignaalia voidaan käyttää hyväksi keksinnön mukai- , , sessa menetelmässä. Koska tukiasema lähettää tietyn taajuisen signaalin ja . , päätelaite palauttaa saman signaalin takaisin tukiasemalle, lisätään verkkoon välineet päätelaitteen ja tukiaseman välisen signaalin kulkuajan laske-:. miseksi. Välineet ovat edullisesti sopiva ohjelma. Laskettua kulkuaikaa ver- 1 · 25 rataan asetusarvoihin kuten edellä kuvattiin digitaalisen järjestelmän yhtey-

• I

dessä tai tarkkaillaan kulkuajan muutosta. Jos kulkuaika ylittää tai alittaa asetusarvot tai kulkuajan muutos ylittää sallitun arvon, toimitaan ennalta asetetulla tavalla.

CDMA (Code Division Multiple Access)-järjestelmässä ei käytetä 30 aikavälejä eikä siten lasketa ajoitusennakkoarvoa. Keksintö on kuitenkin so-;*·, velottavissa siihen perustuvassa matkapuhelinjärjestelmässä tai WLL- ,:· järjestelmässä, koska CDMA-solukkojärjestelmässä voidaan suhteellisen helposti mitata etenemisaikaero kahden ns. pilottisignaalin välillä. Kukin tukiasema lähettää omaa pilottisignaaliaan, joilla on oma yksilöllinen hajo- :... 35 tuskoodi. Matkaviestin tai WLL-päätelaite vastaanottaa useiden tukiasemien • * lähettämät pilottisignaalit ja kahden tukiaseman (BTS1 ja BTS2) pilotti- » · ίο 103468 signaaleja keskenään korreloimalla voidaan suoraan mitata, mikä on ero signaalien etenemisajoissa matkaviestimen ja tukiasemien välillä ts. voidaan mitata TA1-TA2. Tämä seikka on alalla hyvin tunnettu. Käytännössä mittaus voidaan toteuttaa osana vastaanottoalgoritmia. Mikäli tämän aikaeron suuret 5 muutokset kielletään ts. on vain tietty sallittu muutos, niin voidaan voimakkaasti rajoittaa matkaviestimen tai WLL-päätelaitteen sallittua toiminta-aluetta. Tuloksena on sallittu alue solussa.

Selostetaan keksinnön toista suoritusmuotoa kuvion 3 avulla. Kuvio esittää tyypillistä solukkoverkkoa, jossa tukiasemat BS on kytketty omaan 10 tukiaseman ohjaimeensa BSC, joka on puolestaan kytketty matkapuhelinkeskukseen MSC, joita on kuviossa on kaksi MSC1 ja MSC2, joten siinä on kaksi keskusaluetta.

Matkaviestin 1 voi olla yhteydessä verkkoon mistä tahansa verkon solusta ja puhelun hinta on perinteisissä verkoissa aina sama. Kuitenkin 15 matkaviestintilaaja, jonka koti sijaitsee esim. sijaintialueen 11 solun a alueella, voisi haluta halvemmat puheluhinnat matkaviestimen ollessa kotona. Keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisesti tämä mahdollistetaan siten, että tilaajan kodin ympärille luodaan alue A ja tällä alueella tapahtuvissa puheluissa käytetään halvempaa tariffia. Alue A määritetään aikaisemmin ku-20 vatun mukaisesti matkaviestimen 1 ja tukiaseman BTS 2 väliseen etäisyyteen verrannollisen suureen, TDMA-järjestelmässä ajoitusennakon, perus-. . teella. Ajoitusennakkoarvoa TA voidaan käyttää suoraan matkaviestimen liik kumisen valvontaan. Mikäli kyseessä on CDMA-järjestelmä, käytetään alueen määrittelyssä tukiaseman 2 ja 6 lähettämää pilot-signaalia.

: '.· 25 Alueen määritys voi tapahtua useammalla tavalla. Ensinnäkin voi- • · · : daan menetellä siten, että tilaajan ostaessa matkaviestimen suoritetaan sal- ’·.·.· litulla alueella erillinen mittaus, jossa määritetään ajoitusennakko tukiase- maan 2 tai pilottisignaalien avulla määritetään etenemisaikaero tukiasemilta 2 ja 6 tulevien signaalien välillä. Tämä ajoitusennakkoarvo/etenemisaikaero 30 ja solun a tunniste tallennetaan kotirekisterissä HLR oleviin tilaajatietoihin. Sallitun solualueen sijaintia ei siten voida muuttaa ilman uusintamittausta. Toiseksi voidaan menetellä siten, että järjestetään verkkoon toiminto, joka vasteena matkaviestimen lähettämään sanomaan tallentaa sen hetkisen ajoitusennakkoarvon sekä solutunnisteen kotirekisteriin. Käyttäjä voi muo-35 dostaa sanoman näppäilemällä tietyn koodin tai sanoman lähetys voidaan tehdä ohjelmallisesti niin, että tietyn näppäimen painallus lähettää sanoman 103468 automaattisesti. Tällaisessa tapauksessa sallitun alueen sijaintia on helppo muuttaa.

Jälkimmäinen tapaus on erityisen edullinen, kun sallittuja alueita halutaan olevan useampia. Kun tilaaja siirtyy esim. kesämökilleen, joka on 5 keskuksen MSC2 keskusalueella solussa h, hän suorittaa em. rekisteröitymistoiminnon, jolloin uusi ajoitusennakkoarvo ja solutunniste tallennetaan kotirekisteriin. Nyt tilaajalla on mahdollisuus halvempiin puheluihin sallitulla alueella B. Uudet tilaajatiedot voivat korvata vanhat tai voidaan sallia tietty lukumäärä sallittuja alueita, esim. koti, mökki, työpaikka jne., joista on hal-10 vemmat puhelut.

Molemmissa tapauksissa puhelun alussa verkko vertaa solutunnis-tetta ja mittaamaansa ajoitusennakkoarvoa kotirekisteriin HLR tallennettuihin tilaajatietoihinsa. Jos ne osoittavat matkaviestimen olevan kotonaan ts. sallitulla alueella A käytetään halvempaa laskutustansa. Jos näin ei ole tai pu-15 helun aikana ajoitusennakkoarvo tai sen muutos ylittää ennalta määrätyn rajan, tulkitaan tilaajan siirtyneen pois kotoaan ja laskutustariffi voidaan muuttaa kalliimmaksi. Kun tilaaja on siirtynyt solun alueelta pois, ei etene-misviivettä tarvitse tarkkailla lainkaan.

Keksinnön mukaisella tavalla voidaan rajoittaa päätelaitteen liikku-20 vuus paljon pienemmälle alueelle kuin solun alue. Liikkuvuuden rajoittaminen helpottaa verkon taajuussuunnittelua sekä mahdollistaa solua pienempien laskutusvyöhykkeiden käytön. Patenttivaatimusten suojapiirissä pysyen keksintö voidaan toteuttaa monilla tavoilla, joille on yhteistä päätelaitteen ja tukiaseman väliseen etäisyyteen verrannollisen suureen määrittäminen.

• * • · · • « · • · • · « • * · • · · • · · I · ·

Claims (15)

1. Menetelmä päätelaitteen liikkumisen tarkkailemiseksi järjestelmässä, jossa osa tilaajayhteydestä muodostuu päätelaitteen ja tukiaseman välisestä radioyhteydestä, tunnettu siitä, että kutakin sellaista pääte-5 laitetta kohti, jonka sijainti halutaan selvittää: - mitataan päätelaitteen ja ainakin yhden tukiaseman välisen signaalin kulkuaikaan verrannollinen suure, - verrataan suuretta vertailuarvoon ja päätellään vertailun perusteella onko päätelaite sille sallitulla alueella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aikajakoisessa järjestelmässä muodostetaan kulkuaikaan verrannollinen suure siten, että käytetään sen tukiaseman, jonka kanssa päätelaite kommunikoi, päätelaitteelle lähettämän ja päätelaitteen palauttaman purskeen perusteella laskettua päätelaitteen lähetyksen ajoitusennakkoarvoa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aikajakoisessa järjestelmässä muodostetaan kulkuaikaan verrannollinen suure siten, että lasketaan päätelaitteen ja sen tukiaseman, jonka kanssa päätelaite kommunikoi, sekä päätelaitteen ja ainakin yhden naapurituki-aseman välisten signaalien etenemisaikojen ero.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hajaspektrijärjestelmässä (CDMA) muodostetaan kulkuaikaan verrannol-, . linen suure siten, että päätelaite vastaanottaa siltä tukiasemalta, jonka kans sa se kommunikoi, sekä ainakin yhdeltä naapuritukiasemalta pilot-signaaleja ja laskee niitä korreloimalla etenemisaikojen eron. : .· 25

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, «· · : että mitatun verrannollisen suureen arvon sijoittuessa ennalta määrätylle alueelle päätellään päätelaitteen sijaitsevan sille sallitulla alueella. :Y:

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mitatun verrannollisen suureen sijoittuessa mainitun alueen ulkopuolelle 30 päätellään päätelaitteen sijaitsevan sille sallitun alueen ulkopuolella ja toimitaan ennalta määrätyllä tavalla.

7. Menetelmä puhelun hinnan laskentaperusteiden määrittämiseksi järjestelmässä, jossa osa tilaajayhteydestä muodostuu solussa olevan pää-, telaitteen ja solun tukiaseman välisestä radioyhteydestä, tunnettu siitä, 35 että · · 13 103468 - mitataan päätelaitteen ja ainakin yhden tukiaseman välisen signaalin kulkuaikaan verrannollinen suure ja tallennetaan tämä suure sekä solun tunniste tilaajatietokantaan, jolloin suure ja tunniste määrittävät päätelaitteelle kyseistä solun aluetta pienemmän sallitun alueen, 5. puhelua muodostettaessa mitataan uudelleen mainittu verrannol linen suure ja verrataan sitä sekä sen hetkisen solun tunnistetta tilaajatieto-kantaan tallennettuihin arvoihin, - mikäli vertailu osoittaa päätelaitteen olevan sille sallitulla alueella, käytetään puhelulle erityislaskentaperustetta.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aikajakoisessa järjestelmässä muodostetaan kulkuaikaan verrannollinen suure siten, että käytetään sen tukiaseman, jonka kanssa päätelaite kommunikoi, päätelaitteelle lähettämän ja päätelaitteen palauttaman purskeen perusteella laskettua päätelaitteen lähetyksen ajoitusennakkoarvoa.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aikajakoisessa järjestelmässä muodostetaan kulkuaikaan verrannollinen suure siten, että lasketaan päätelaitteen ja sen tukiaseman, jonka kanssa päätelaite kommunikoi, sekä päätelaitteen ja ainakin yhden naapurituki-aseman välisten signaalien etenemisaikojen ero.

10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hajaspektrijärjestelmässä (CDMA) muodostetaan kulkuaikaan verrannollinen suure siten, että päätelaite vastaanottaa siltä tukiasemalta, jonka kanssa se kommunikoi, sekä ainakin yhdeltä naapuritukiasemalta pilot-signaaleja ja laskee niitä korreloimalla etenemisaikojen eron. • · 25

11. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu i siitä, että päätelaitteen ja ainakin yhden tukiaseman välisen signaalin kulku- aikaan verrannollinen suure ja solun tunniste tallennetaan pysyvästi tilaaja-:V: tietokantaan.

12. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu 30 siitä, että päätelaitteen ja ainakin yhden tukiaseman välisen signaalin kulkuaikaan verrannollinen suure ja solun tunniste tallennetaan tilaajatietokantaan vasteena päätelaitteen käyttäjän aktivoinnille, jolloin käyttäjä voi itse muo-'. dostaa sallitun alueen haluamaansa soluun.

’ . 13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu 35 siitä, että käyttäjä voi itse muodostaa verkkoon useita sallittuja alueita. 14 103468

12 103468

14. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erityislaskentaperusteessa sovelletaan halvempaa puhelun hintaa kuin sallitun alueen ulkopuolisissa yhteyksissä.

15. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu 5 siitä, että päätelaitteen ja ainakin yhden tukiaseman välisen signaalin kulku- aikaan verrannollista suuretta mitataan ja vertailu suoritetaan useita kertoja puhelun kestäessä, jolloin käyttäjän poistuessa sallitulta alueelta puhelun hinnan laskentaperuste muuttuu. « · » « · 15 103468