FI114683B - Päätelaitteen liikkeen seuraaminen matkaviestinverkossa - Google Patents

Description

! 114683 Päätelaitteen liikkeen seuraaminen matkaviestinverkossa

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä päätelaitteen seurantapalvelua varten. Keksinnön kohteena ovat myös vastaavat 5 järjestelmät päätelaitteen seurantapalvelua varten.

Tämänkaltaisia seurantapalveluita käytetään päätelaitteiden liikkeiden seuraamiseen matkaviestinverkossa. Seurantapalvelussa päätelaitteen sijainti paikannetaan paikannus-menetelmän avulla useampia kertoja seurantajakson aikana.

Yleensä paikantamisella tarkoitetaan sijainnin määrittämistä tunnetun koordinaatti-10 järjestelmän suhteen, mutta paikantaminen voi rajoittua myös sijainnin määrittelyyn paikallisesti valitun reitin tai tunnettujen kohteiden suhteen.

Tunnetussa tekniikassa on esitetty runsaasti erilaisia paikannusmenetelmiä. Matkaviestinten paikantamisessa voidaan käyttää esimerkiksi satelliittipaikannusjärjestelmää, joista tunnetuin on GPS (Global Positioning System)-satelliittijärjestelmä. Tunnetussa 15 tekniikassa on myös esitetty suhteellinen satelliittipaikannusmenetelmä, jossa satelliitti-paikannuksen tarkkuutta parannetaan kiinteiden maa-asemien avulla, jotka havainnoivat jatkuvasti satelliittien kulkua ja laskevat paikallisia, hetkellisiä korjauksia. Paikan- # ,· t · * nuksen korjaustiedot voidaan välittää reaaliajassa maa-asemilta käyttäjän päätelaitteeseen. Edelleen tunnetaan avustettu satelliittipaikannus f · 20 Satelliitti vastaanottimen paikanmääritystä voidaan avustaa suhteellisen paikannuksen , · ohella myös muilla tavoin. Satelliittien lähettämä signaali on varsin heikko, eikä sitä juuri havaita paikoissa, joista satelliittiin ei ole suoraa näköyhteyttä. Näin on esimerkiksi ahtaissa kaupunkitiloissa tai sisätiloissa tai mikäli signaali joutuu ;· kulkemaan paksun kasvillisuuden läpi. Signaalin saatavuus on varsin hyvin 25 ennustettavissa varsinkin, kun vastaanottimen sijainti tunnetaan ainakin karkeasti. Avustetussa satelliittipaikannuksessa (A-GPS, Assisted GPS) paikannuslaitteelle toimitetaan sopivat ajantasaiset lähtötiedot ja signaali pyritään suodattamaan esiin kohinasta. Tällainen menetelmä edellyttää päätelaitteelta tavanomaista suurempaa ( , ·, ; laskentakapasiteettia, mikä heijastuu laitteen kokoon ja virrankulutukseen.

> * * i · 114683 2

Yksi tapa päätelaitteen paikantamiseksi on paikannus matkaviestinverkon avulla. Tällaista paikannusmenetelmää kutsutaan tässä dokumentissa verkkopaikannukseksi. Matkapuhelinverkossa päätelaite on aina jonkin solun ja tukiaseman piirissä, mikä antaa karkean tiedon matkaviestimen sijainnista. Kehittyneemmät verkkopaikannuksen mene-5 telmät perustuvat matkapuhelinverkon signaalien kulkuajan ja suunnan mittaukseen tukiasemalla tai kulkuajan mittaukseen matkaviestimessä. Menetelmien standardointi on edennyt ja kokeiluja ovat vauhdittaneet Yhdysvaltojen viranomaismääräykset.

Yksinkertaisin verkkopaikannusmenetelmä on solupaikannus. Tällöin päätelaitteen sijaintitieto tuotetaan matkaviestinverkon tukiaseman sijainnista (COO, Cell Of Origin).

10 Etenkin kaupunkien ulkopuolella pelkkään solupaikannukseen perustuva menetelmä on kovin epätarkka, sillä verkon solut ovat suuria eikä palveleva tukiasema ole välttämättä juuri lähin. Epätarkkuus on siis suurimmillaan kymmeniä kilometrejä ja pienimmillään kaupungeissa muutamia satoja metrejä.

Toinen tapa verkkopaikannuksen toteuttamiseen on paikannus signaalin voimakkuuden 15 perusteella. Sikäli kun oletetaan tukiaseman signaalitason olevan kääntäen verrannollinen etäisyyteen, voidaan matkaviestimen sijainti laskea, kun vähintään kolmen tukiaseman signaalitasot havaitaan yhtä aikaa. Käytännössä signaalin voimakkuus käyttäytyy monin verroin monimutkaisemmin. Mikäli signaalivoimakkuuksista voidaan • ' laatia malli tai ne voidaan selvittää etukäteen käytännön mittauksin, voidaan • “ 20 signaalitasohavaintojen perusteella määritellä sijainti edellistä luotettavammin.

Käytännössä kaikki ympäristönmuutokset, matkaviestimen käyttäjä itse mukaan lukien, ; / aiheuttavat muutoksia havaitussa signaalin voimakkuudessa. Menetelmän avulla saavutettava tarkkuus lienee kaupunkioloissa jonkin verran solutietoa parempi ja maaseudulla suurissa soluissa huomattavasti solupaikannusta parempi.

25 Kolmas tapa verkkopaikannuksen toteuttamiseen on paikannus signaalin saapumis-.' · suunnan perusteella. Saapumissuuntamenetelmässä (AOA, Angle Of Arrival) tukiasema havaitsee matkaviestimestä saapuvan signaalin suunnan antenniparin tai -joukon avulla. Menetelmä edellyttää tietynlaisia antenneja ja sitä, että signaali saapuu suoraan ': · ·: päätelaitteesta eikä heijastumalla, mikä on erityisesti kaupunkioloissa hyvin harvinaista.

.:. 30 Käytännössä menetelmä voi tulla kysymykseen lähinnä maaseudulla, kun saatavilla on . ‘ *1. ylipäätään vain kaksi tukiasemaa.

114683 3

Neljäs tapa verkkopaikannuksen toteuttamiseen on paikannus signaalin saapumisajan perusteella. Saapumisaikamenetelmässä (TOA, Time Of Arrival, TDOA, Time Difference Of Arrival) tukiasemat mittaavat matkaviestimestä tulevan signaalin kulkuaikaa. Viiveen perusteella voidaan laskea laitteen sijainti, mikäli vähintään kolme 5 tukiasemaa pystyy havaitsemaan signaalin. Menetelmän tarkkuutta parantaa tukiasemien keskinäinen aikasynkronointi. Kulkuaikaan ja samalla menetelmän tarkkuuteen vaikuttavat mahdolliset signaalin heijastumiset.

Eri tukiasemilta tulevien signaalien kulkuaikaerot voidaan havaita myös matkaviestimessä (OTD, Observed Time Difference, E-OTD, Enhanced Observed Time Differen-10 ce). Havainnot voidaan lähettää verkon paikannuspalvelimeen sijainnin määrittelyä varten. Käytännössä menetelmä edellyttää ohjelmistopäivityksiä käytössä oleviin puhelimiin.

Kaikilla edellä esitetyillä paikannusmenetelmillä on omat rajoituksensa. Käytännössä paras mahdollinen tulos saavutetaan yhdistämällä eri menetelmiä. Yhdistämällä 15 solupaikannus, signaalin voimakkuus sekä saapumisaika ja -suuntahavainnot sekä satelliittipaikannustekniikka päästään huomattavasti luotettavampaan ja toimivampaan paikannuskäytäntöön kuin millään yksittäisellä menetelmällä.

. Edellä mainittujen menetelmien lisäksi tunnetaan sisätilapaikannusmenetelmiä, joissa ; ·, voidaan hyödyntää esimerkiksi WLAN- tai Bluetooth-tekniikoita. Myös sisätila- : ·20 paikannusta voidaan käyttää apuna yhdistetyissä paikannusmenetelmissä.

; ,· Paikannusmenetelmiä voidaan käyttää päätelaitelähtöisesti tai verkkolähtöisesti.

Verkosta ja päätelaitteesta lähtevät paikannukset tunnetaan myös ETSI ja 3GPP paikannusstandardeissa sekä Location Interoperability Forum-yhteenliittymässä.

Päätelaitelähtöisellä paikannuksella tarkoitetaan paikannusta, joka suoritetaan päätelait-•, 25 teen suunnasta tulevan välittömän aloitteen perusteella. Näin menetellään tyypillisesti ‘. ’Missä on lähin?” -tyyppisten palvelujen yhteydessä. Tällaisissa palveluissa päätelaite : tai päätelaitteen käyttäjä haluaa jotakin tietoa tai palvelua suhteessa sen hetkiseen sijaintiinsa. Tällöin päätelaite voidaan paikantaa päätelaitteen suunnasta tulevan .: aloitteen perusteella ja haluttu tieto tai palvelu toimittaa päätelaitteelle. Paikannus ; “· 30 toteutetaan siis palvelupyyntökohtaisesti, jolloin verkkoon syntyvä kuormitus on rajallista.

114683 4

Verkkolähtöisessä tai verkosta tehtävässä paikannuksessa taas on kysymys siitä, että jokin matkaviestinverkkoon liitetty tai yhteydessä oleva sovellus haluaa tietää, missä jokin tietty matkaviestinverkon päätelaite kulloinkin sijaitsee. Verkkolähtöinen paikannus voi olla myös kertaluontoista mutta on olemassa myös sovelluksia, joissa 5 matkaviestimien kulkureittiä halutaan seurata jatkuvaluontoisesti tai joissa halutaan valvoa tiettyjen matkaviestinten läsnäoloa jollakin maantieteellisellä alueella. Tällaisten sovellusten määrän voidaan odottaa kasvavan, sillä yhä useampia toimintoja siirretään matkaviestinverkon kautta suoritettaviksi.

Yksi esimerkkisovellus on ajoneuvoilta perittävät tiemaksut tai tietullit. Esimerkiksi 10 Helsingin seudulla voisi olisi tarve verottaa ajoneuvoa tien käytöstä rajatulla alueella, esimerkiksi Kehä 3:n sisäpuolella.

Toinen esimerkkisovellus on materiaalivirtojen hallinta tai henkilövalvonta. Näissä sovelluksissa halutaan saada tieto siitä, että jokin kuljetus tai henkilö on saapunut tietylle alueelle. Kuljetuksen tai henkilön liikkeitä saatetaan haluta seurata myös 15 tarkemmin halutulla alueella.

Edellä mainittujen kaltaisten palvelujen lisääntyminen aiheuttaa kapasiteettiongelmia ,,..: matkaviestinverkkoihin. Tämä johtuu siitä, että jokaista palveluihin liitettyä päätelaitetta täytyy paikantaa jatkuvasti, jotta tiedetään koska päätelaite saapuu palvelun varsinaisena : . kohdealueena olevalle maantieteelliselle alueelle. Tarpeita tällaisille palveluille on - ·· 20 runsaasti, joten matkaviestinverkoilta ja paikannuspalveluilta vaaditaan runsaasti resursseja.

‘ 1 Keksinnön tarkoituksena on kehittää paikannusmenetelmä, jonka avulla voidaan vähentää paikannuspalvelun aiheuttamaa kuormitusta päätelaitteiden liikkeitä seurattaessa.

:' 25 Keksintö perustuu siihen, että matkaviestinverkon peittoalueen sisäpuolelle määritellään ainakin yksi tarkkailualue, jonka alueella matkaviestimen tai muun päätelaitteen :liikkumista seurataan. Tarkkailualueen ulkopuolella matkaviestimen sijaintia ei seurata *:··.’ tai seuranta tehdään huomattavasti kevyemmin. Toisin sanoen verkkolähtöistä .; paikannusta suoritetaan pääasiassa tarkkailualueella. Tarkkailualueen ulkopuolella taas .···. 30 ei tehdä verkkolähtöistä paikannusta tarkkailualueelle kohdistuville palveluille.

Tarkkailualueen ja muun peittoalueen välille sijoitetaan havaintovälineet, joiden avulla 114683 5 voidaan havaita päätelaitteen sijaitsevan tarkkailualueen ja muun matkaviestinverkon peittoalueen raja-alueella. Kun raja-alueella havaitaan paikannuspalveluun liitetty matkaviestin, paikannuspalvelulle lähetetään ilmoitus, jonka perusteella paikannuspalvelu aloittaa tai lopettaa kyseisen matkaviestimen verkkolähtöisen 5 paikantamisen kyseessä olevaa palvelua varten. Itse paikantaminen voidaan tehdä minkä tahansa soveltuvan paikannusmenetelmän avulla.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaisille jäijestelmille on puolestaan tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksissa 11 10 ja 12.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja. Keksinnön avulla voidaan nimittäin tuottaa täsmällisiä ja tehokkaita paikannus- ja seurantapalveluita ilman että matkaviestinverkko ja paikannusjärjestelmä kuormittuvat tarpeettoman paljon.

Keksinnön avulla saavutettavissa olevia resurssien säästöjä voidaan havainnollistaa 15 esimerkiksi edellä mainitun tietullisovelluksen avulla. Käytettäessä tunnettua tekniikkaa päätelaitetta tulisi paikantaa jatkuvasti, jotta voitaisiin havaita päätelaitteen saapuminen tietylle maantieteelliselle alueelle, tässä esimerkissä Kehä 3:n sisäpuolelle. Jos ajatellaan, että halutaan selvittää koska tietty päätelaite, joka normaalisti sijaitsee ; Pohjois-Suomessa, saapuu Kehä 3:n sisäpuolelle, tätä päätelaitetta on paikannettava . ... 20 jatkuvasti tietyllä syklillä. Saattaa mennä useita vuosia että ko. päätelaite saapuu ;' · · määritellylle alueelle, jolloin suurin osa paikannuskerroista on hyödyttömiä ja aiheuttaa vain tarpeetonta kuormitusta järjestelmälle. Tunnettu tekniikka ja tunnetut standardit eivät tue paikannuksen käynnistämistä saavuttaessa tietylle maantieteelliselle alueelle, eikä paikannuksen pysäyttämistä poistuttaessa alueelta.

25 Keksintöä tarkastellaan seuraavassa esimerkkien avulla ja oheisiin piirustuksiin viitaten.

Kuvio 1 esittää keksinnön yhtä sellaista sovellusmuotoa, jossa käytetään matkaviestinverkon Cell Broadcast toiminnallisuutta. 1

Kuvio 2 esittää keksinnön yhtä sellaista sovellusmuotoa, jossa käytetään ajoneuvon ..!: tunnistusjäqestelmää.

6 114685

Kuvio 3 esittää yhtä sellaista menetelmää, jota voidaan käyttää keksinnön sovellusmuodoissa jo tarkkailualueella olevan matkaviestimen havaitsemiseksi.

Kuvion 1 esimerkissä jäqestelmä käsittää matkaviestinverkon sekä matkapuhelinverkon peruskomponenttien lisäksi myös tiedotuskeskuksen (Cell Broadcast Center), 5 lyhytsanomakeskuksen IB sekä paikannusjärjestelmän 1C. Lisäksi järjestelmään liittyvät matkaviesti verkon päätelaitteiden yhteyteen sovitetut ohjausvälineet, esimerkiksi matkaviestimen SIM-kortit (Subscriber Identification Module). Kuvion sovellusmuodossa ohjausvälineet on varustettu SIM Tool Kit-tuella. Lisäksi järjestelmään liittyy sovellus 1G, joka ohjaa palvelun toimintaa.

10 Tiedotuskeskusta käytetään tuottamaan Cell Broadcast -toiminto. Cell Broadcast on ETSLn standardoima menetelmä, jolla voidaan jakaa push-tyyppistä tietoa rajatulle maantieteelliselle alueelle. CB-toiminnallisuus on määritelty standardissa Technical realization of Cell Broadcast Service (CBS) GSM 03.41.

Kuvion 1 sovellusmuodossa Cell Broadcast tekniikkaa käytetään ilmoittamaan 15 päätelaitteille, että se saapuu rajatulle maantieteelliselle alueelle tai vastaavasti poistuu sieltä. Sovellus lähettää Cell Broadcast viestin maantieteellisen alueen rajalla ilmoittaen alueelle tulosta tai sieltä poistumisesta. Kuvion sovellusmuodossa matkaviestinverkon peittoalueesta osa on määritelty tarkkailualueeksi ID. Tarkkailualue ID on tyypillisesti kooltaan useiden matkaviestinverkon solujen suuruinen. Tarkkailualueeseen ID voi 20 sisältyä esim. 50 - 1000 matkaviestinverkon solua. Soluja voi tarvittaessa olla . ·. huomattavasti enemmänkin, mutta kuvion 1 kuvaamassa sovelluksessa tarkkailualueen . · ID pitäisi kuitenkin olla laajuudeltaan selvästi matkaviestinverkon koko peittoaluetta pienempi, jotta saadaan aikaan haluttu paikannusresurssien säästö. Kuvion 1 sovellusmuodossa tiedotuskeskus lähettää aluetiedotussanomaa tarkkailualueen ID 25 reunoilla olevien tukiasemien IE ja 1F kautta. Ne matkaviestinverkon solut, joiden : ·.· alueella aluetiedotussanomaa lähetetään, muodostavat tässä sovellusmuodossa : siirtymäalueen tarkkailualueen ID ja matkaviestinverkon muun peittoalueen välillä.

. ·' Kuviossa 1 siirtymäalueita on kuvattu 2: toinen tukiaseman IE ympäristössä ja toinen ·;·>' tukiaseman 1F ympäristössä. Käytännön sovellusmuodossa siirtymäalueiden lukumäärä V 30 valitaan tarpeen mukaan. Siirtymäalueita on oltava ainakin yksi ja jossakin .···. sovellusmuodossa voidaan tarvita useita kymmeniä siirtymäalueita. Myös kukin siirtymäalue voi kattaa tarvittaessa useita matkapuhelinsoluja.

7 1 U6 83

Siirtymäalueiden määrittelyperiaatteita voidaan tarkastella havainnollisesti jo edellä mainitun tietullisovelluksen avulla. Tietullisovelluksessa siirtymäalueet on tarkoituksenmukaista sijoittaa valvottavan alueen sisään- ja ulostuloväylille siten, että alueelle tulevat ja alueelta poistuvat ajoneuvot joutuvat kulkemaan mieluiten täsmälleen yhden 5 siirtymäalueen kautta. Mikäli alueelle voitaisiin tulla reittiä, johon ei sisälly yhtään siirtymäaluetta, ajoneuvo jäisi havaitsematta ja ajoneuvon paikannus ei käynnistyisi tarkoitetulla tavalla. Mikäli taas sisään- ja ulostuloväylällä on useampia siirtymäalueita, jäijestelmä kuormittuu tarpeettomasti ja lisäksi järjestelmä saattaa tehdä virhetulkintoja alueelta poistumisen ja alueelle saapumisen suhteen. Lisäksi tietulliesimerkin perusteelle) la ymmärretään, että siirtymäalueet on mitoitettava riittävän suuriksi siten, että alueelle tulevat ja alueelta poistuvat ajoneuvot ehditään varmasti havaita siirtymäalueilla.

Kuvion 1 esimerkissä kuhunkin matkaviestinverkon päätelaitteeseen, joka voi olla esimerkiksi GSM- tai UMTS-puhelin tai muu riittävällä toiminnallisuudella varustettu viestintälaite, liittyy SIM-kortti tai muu vastaava ohjausväline, jonka avulla päätelaite 15 voidaan pakottaa suorittamaan halutut toimenpiteen. Kuvion 1 esimerkissä käytetään SIM-korttia, jossa on SIM toolkit valmius. SIM toolkit on ETSI:n standardoima menetelmä päätelaitteen ja SIM:n (Subscriber Identity Module) väliseen kommunikointiin. SIM Toolkit-toiminnallisuus on määritelty standardissa Specification of the SIM Application Toolkit for the Subscriber Identity Module - Mobile Equipment 20 (SIM-ME) interface GSM 11.14.

,, Kuvion 1 esimerkissä SIM Toolkit’n tehtävänä on vastaanottaa Cell Broadcast sanoma, • * analysoida sanoma ja havaita, että se liittyy paikannustapahtuman käynnistämiseen .: rajatulla maantieteellisellä alueella. Mikäli tällainen tilanne havaitaan, SIM Toolkit’n : tehtävänä on ohjata päätelaite lähettämään vastaussanoma ennalta määrättyyn 25 sovellusnumeroon, joka rekisteröi alueelle saapumisen tai sieltä poistumisen ja ’ vastaavasti käynnistää tai pysäyttää paikannuksen.

Kuviossa 1 on esitetty myös lyhytsanomakeskus IB. Lyhytsanoma on ETSIn standardoima tapa sanomien lähettämiseen päätelaitteiden välillä. Lyhytsanoma-toiminnallisuus on määritelty standardissa Technical realization of the Short Message ' 30 Service (SMS); Point-to-Point (PP) GSM 03.40. Kuvion 1 kuvaamassa ' · ‘ *· sovellusmuodossa lyhytsanomaa käytetään ilmoittamaan sovellukselle, että päätelaite on vastaanottanut Cell Broadcast-viestin.

114683 8

Edellä kuvatun järjestelmän avulla voidaan suorittaa menetelmä, jossa tehdään seuraavat toimenpiteet: - Sovellus lähettää Cell Broadcast sanomaa sen maantieteellisen alueen rajalla, jossa paikannus halutaan käynnistää tai pysäyttää. Toisin sanoen siirtymäalueella 5 lähetetään aluetiedotussanomaa.

- Saapuessaan alueelle, jolla paikannus halutaan käynnistää tai lopettaa, päätelaite ottaa vastaan CB-sanoman. Päätelaite tunnistaa SIM Toolkit sovelluksen avulla, että sanoma on tarkoitettu päätelaitteelle.

- Päätelaite vastaa sanomaan SIM Toolkit sovelluksen avulla lähettämällä 10 lyhytsanoman ennalta määriteltyyn sovellusnumeroon.

- Sovellus vastaanottaa lyhytsanoman ja tarkistaa, onko päätelaite jo alueella, jolla paikannusta pitää suorittaa, eli tarkkailualueella. Mikäli päätelaite ei ole tarkkailualueella, päätellään, että se on vasta saapumassa sinne, ja käynnistetään paikannus. Jos sovellus tunnistaa, että päätelaite on jo alueella, päätellään, että 15 päätelaite on poistumassa alueelta, ja keskeytetään paikannus. Sen päättelemiseksi, että onko päätelaite tarkkailualueella, sovellus voi ylläpitää tietokantaa 1 · tarkkailualueella olevista päätelaitteista.

Seuraavassa kuvataan kuvioon 1 viitaten menetelmää, joka voidaan suorittaa edellä kuvatussa järjestelmässä. Menetelmässä pyydetään vastaus niistä päätelaitteista, jotka 20 saapuvat tai poistuvat määrätyltä maantieteelliseltä alueelta (tarkkailualueelta ID) ja , · vastaavasti käynnistetään tai lopetetaan paikannus.

Esimerkkimenetelmässä suoritetaan seuraavia menetelmävaiheita: 1) Maantieteellisen alueen rajalla oleva tukiasema lähettää Cell Broadcast-viestiä.

; ’ 2) Alueelle saapuva ajoneuvo vastaanottaa viestin ja tulkitsee sen SIM toolkit’n . 25 avulla.

,.. · 3) SIM Toolkit sovellus lähettää tekstiviestin.

1: 4) Lyhytsanomakeskus välittää tekstiviestin paikannussovellutukselle.

5) Paikannussovellus tulkitsee, että päätelaite on saapunut alueelle 114683 9 6) Paikannussovellutus käynnistää alueelle saapuneen päätelaitteen paikannuksen.

7) Paikannusjäijestelmä paikantaa päätelaitetta.

8) Maantieteellisen alueen rajalla oleva tukiasema lähettää Cell Broadcast-viestiä.

9) Alueelle saapuva ajoneuvo vastaanottaa viestin ja tulkitsee sen SIM toolkit’n 5 avulla.

10) STK sovellus lähettää tekstiviestin.

11) Lyhytsanomakeskus välittää tekstiviestin paikannussovellutukselle.

12) Paikannussovellutus tulkitsee, että päätelaite poistuu alueelta.

13) Paikannussovellus lopettaa paikannuksen.

10 Kuvion 1 sovellusmuotoa on kuvattu ajoneuvon seurantaan liittyvän esimerkin avulla. Järjestelmä ja menetelmä soveltuvat kuitenkin yhtä hyvin myös esimerkiksi henkilöseurantaan. Järjestelmän avulla voitaisiin hyvin valvoa esimerkiksi rangaistusvankeja tai muita tiettyyn riskiryhmään kuuluvia henkilöitä. Tällöin henkilöillä tulee olla henkilöön kytketty päätelaite. Vastaavalla tavalla voidaan myös ,.· 15 valvoa minkä tahansa ihmisen, eläimen tai tavaran liikkumista, mikäli vain tähän voidaan kiinnittää tai tämä voi muutoin kuljettaa mukanaan matkaviestinverkon päätelaitetta, jolla on tarvittava viestintätoiminnallisuus ja kyky ohjata menetelmän toimintaa.

Kuvion 2 esimerkki taas on tarkoitettu pääasiassa ajoneuvojen 2A seurantaan, vaikka ' 20 sitäkin voidaan ajatella sovellettavan muissakin kohteissa. Kuvion 2 esimerkissä järjestelmä käsittää paikannusjärjestelmän 2C sekä sovelluksen 2G, joka ohjaa palvelun toimintaa. Lisäksi järjestelmä käsittää matkaviestinverkon, jota käytetään kommunikointiin päätelaitteen, paikannusjärjestelmän 2C ja sovelluksen 2G välillä. Kuvion 2 sovellusmuodossa ajoneuvoihin 2A on kytketty ajoneuvon 2A tunnistusmoduuli sekä 25 tunnistusmoduuliin kytketty ajoneuvokohtainen viestintälaite, jonka avulla päätelaite

voi kommunikoida matkaviestiverkon välityksellä. Tässä esimerkissä ajoneuvon 2A

» * * . . päätelaite sisältää siis ainakin tunnistusmoduulin sekä viestintälaitteen. Kuvion 2 " ** sovellusmuodossa tarvitaan lisäksi tunnistusmoduulin lukija 2H, joka sijoitetaan tien ’ · > * varteen.

114683 ίο

Ajoneuvon 2A automaattinen tunnistusmoduuli on ajoneuvoon 2A kiinteästi asennettu moduuli, jonka avulla tunnistetaan ajoneuvon 2A saapuminen tai poistuminen rajatulta maantieteelliseltä alueelta (tarkkailualueelta 2D). Tunnistusmoduuli kertoo ajoneuvon identiteetin, esimerkiksi rekisterinumeron, sekä paikannusta varten ajoneuvoon 5 kiinteästi kytketyn päätelaitteen MSISDN-numeron. Tunnistusmoduuli kommunikoi tienvarsilukijan (tunnistusmoduulin lukijan 2H) kanssa.

Tunnistusmoduulin lukija 2H lukee ajoneuvoon 2A kiinteästi asennetun tunnistus-moduulin tiedot ja raportoi ne sovellukselle, joka raportoi tapahtuman ja käynnistä tai pysäyttää paikannuksen.

10 Tunnistusmoduuli ja lukija voivat kommunikoida keskenään esimerkiksi laserin, RF lähettimen/vastaanottimen tai infrapunayhteyden välityksellä. Tunnistusmoduulin lukija 2H voi olla asennettuna joko tien yläpuolelle ajokaistan päälle tai tiehen.

Arkkitehtuuri ajoneuvon tunnistamiseksi on kuvattu tarkemmin standardissa ISO 17573, RTT - EFC - System architecture for vehicle related transport services. Tämä standardi 15 ei kuitenkaan kuvaa tunnistusmoduuliin kytkettyä päätelaitetta eikä paikannus-järjestelmää. Kuvion 2 sovellusmuodossa käytetään standardissa kuvattujen tai , vastaavien komponenttien lisäksi myös ajoneuvokohtaista viestintälaitetta seurattaessa * * ajoneuvon liikkumista halutulla maantieteellisellä alueella. Kuvion 2 sovellusmuodossa käytetään myös paikannusjäijestelmää paikantamaan ajoneuvon liikkeitä halutulla 20 rajatulla maantieteellisellä alueella eli tarkkailualueella.

Edellä esitetyn järjestelmän avulla voidaan toteuttaa menetelmä, jossa havaitaan ' . päätelaitteen saapuminen tai poistuminen määrätyltä maantieteelliseltä alueelta (tarkkailualueelta) ja käynnistetään tai lopetetaan paikannus tämän perusteella. Tällöin voidaan suorittaa menetelmä, jossa tehdään seuraavat toimenpiteet: ; ’1, 25 - Kuhunkin ajoneuvoon asennetaan kiinteästi ajoneuvokohtainen tunnistusmoduuli ja i : ’ * ’ matkapuhelinverkon päätelaite.

• · » I » ‘- Tarkkailualueenrajoille asennetaan kiinteästi ajoneuvokohtaisen tunnistusmoduulin » * · ’ lukijat.

• · *.’!! - Tunnistusmoduulilla varustetun ajoneuvon ohittaessa tunnistusmoduulin lukijan 30 tapahtumasta raportoidaan sovellukselle.

114683 η - Sovellus tarkistaa, onko ajoneuvo saapumassa rajatulle maantieteelliselle alueelle, vai poistumassa sieltä. Tämä voidaan tehdä kuvion 1 esimerkin tapaan esimerkiksi tekemällä haku tätä tarkoitusta varten ylläpidettävään tietokantaan.

- Mikäli ajoneuvo on saapumassa alueelle, käynnistetään paikannus ja kirjataan 5 saapumisaika tietokantaan.

- Mikäli ajoneuvo on poistumassa alueelta, lopetetaan paikannus ja kiijataan poistumisaika tietokantaan.

Seuraavassa kuvataan kuvioon 2 viitaten menetelmää, joka voidaan kuvion 2 järjestelmässä. Menetelmässä pyydetään vastaus niistä päätelaitteista, jotka saapuvat tai 10 poistuvat määrätyltä maantieteelliseltä alueelta (tarkkailualueelta 2D) ja vastaavasti käynnistetään tai lopetetaan paikannus.

Esimerkkimenetelmässä suoritetaan seuraavia menetelmävaiheita: 21) Tarkkailualueen rajalla oleva tunnistusjäijestelmä tunnistaa ajoneuvon saapumisen alueen rajalle.

15 22) Jäijestelmä raportoi ajoneuvon saapumisen alueen rajalle.

23) Paikannussovellutus tulkitsee, että päätelaite on saapunut alueelle.

24) Paikannussovellutus käynnistää alueelle saapuneen päätelaitteen paikannuksen.

. . : 25) Paikannusjärjestelmä paikantaa päätelaitetta.

'··' 26) Maantieteellisen alueen rajalla oleva tunnistusjäijestelmä tunnistaa ajoneuvon 20 saapumisen alueen rajalle.

27) Järjestelmä raportoi ajoneuvon saapumisen alueen rajalle.

;.. ‘ 28) Paikannussovellutus tulkitsee, että päätelaite poistuu alueelta.

· ·. 29) Paikannussovellutus lopettaa paikannuksen.

;;; 25 Käytännössä on mahdollista, että tarkkailtava päätelaite voi jäädä huomaamatta siirtymäalueella siirtyessään tarkkailualueelle tai pois tarkkailualueelta. Näin voi käydä, 12 1U68 3 jos päätelaitteen ja tarkkailuvälineiden välisessä kommunikoinnissa syntyy virhe tai yhteyttä ei saada muodostettua. Esimerkiksi, jos kommunikointi tapahtuu matkaviestimen avulla ja matkaviestin on pois päältä, tarvittavaa havaintosignaalia ei saada. Seurantapalveluun voidaan tehdä toimintoja myös näiden tapausten varalle.

5 Mikäli päätelaite siirtyy havaitsematta pois tarkkailualueelta, seuranta jatkuu ja seuraavan paikannuskerran yhteydessä on mahdollista havaita päätelaitteen sijaitsevan tarkkailualueen ulkopuolella. Toisin päin tilanne on hankalampi, sillä havaitsematta tarkkailualueelle tullutta päätelaitetta ei ole välttämättä tarvetta paikantaa. Näiden päätelaitteiden havaitsemiseksi seurantapalvelu on mahdollista varustaa kuviossa 3 10 esitetyllä menetelmällä.

Kuvion 3 menetelmässä MSC/VLR (Mobile Switching Center / Visitor Location Register) lähettää tiedon Location Update -tapahtumasta sovellukselle, joka analysoi, onko päätelaite tarkkailualueella vai ei. Käytännössä tämä voidaan toteuttaa siten, että kun päätelaite laitetaan päälle päätelaite pyytää verkolta (MSC/VLR) sijainnin 15 päivitystä (location update). Verkko hyväksyy location update -pyynnön ja lähettää päätelaitteelle kuittauksen. Tällaisessa sovelluksessa tarkkailualueen tulisi muodostua yhdestä tai useammasta Location Area -alueesta, jolloin on mahdollista saada tieto siitä, . .: jos päätelaite siirretään alueelle tai alueelta pois virrat sammutettuna.

Seuraavassa kuvataan tarkemmin kuvion 3 menetelmää. Kuvion 3 esimerkissä 20 lähtötilanteena on se, että päätelaite on tuotu "pimeänä" tarkkailualueelle ja Location ] Area on vaihtunut.

; 31) Päätelaite pyytää location updatea.

32) Location update lähetetään tukiasemaohjaimelle.

33) Tukiasemaohjain välittää pyynnön MSC/VLR:lle.

25 34) Mikäli puhelin on eri MSC:n alueella kuin ennen irtikytkeytymistä verkosta, location update request lähetetään HLR:lle. Mikäli päätelaite on saman MSC/VLR:n alueella, pyyntöä ei lähetetä HLR:lle vaan MSC/VLR hoitaa käsittelyn.

,:. 35) HLR lähettää Location Update kuittauksen (mikäli kohta 34 toteutui).

114683 n 36) MSC/VLR ilmoittaa sovellukselle tehdystä location updatesta ja sovellus käynnistää halutun toiminnan. Tässä tapauksessa käynnistetään paikannus, mikäli päätellään, että päätelaite on tarkkailualueella.

37) MSC/VLR kuittaa location updaten BSS:lle.

5 38) ja 39) BSS kuittaa location updaten tukiaseman kautta päätelaitteelle.

Vastaavan toiminnallisuuden saavuttamiseksi voidaan toki käyttää myös jotakin muuta menetelmää.

Päätelaitteen paikannuksella tai seurannalla tarkoitetaan sitä, että paikannusjärjestelmä määrittää päätelaitteen sijainnin riittävän usein niin, että paikannusjärjestelmällä on aina 10 hallussaan ainakin summittainen tieto siitä, missä päätelaite kulloisellakin hetkellä sijaitsee. Tätä tarkoitusta varten järjestelmä voidaan ohjelmoida paikantamaan päätelaite esimerkiksi tietyin tasaisin väliajoin, esimerkiksi 10 minuutin välein. Käytännössä järjestelmän tehokkuutta kannattaa parantaa siten, että paikannus tehdään tiheämmin silloin kun päätelaite on nopeassa liikkeessä ja harvemmin kun päätelaite on paikallaan 15 tai liikkuu hitaasti. Myös käytettävä paikannusmenetelmä voidaan valita päätelaitteen liiketilan mukaan.

Kun edellä on puhuttu paikannuksen tai seurannan lopettamisesta, tämä tarkoittaa sitä, * että kyseisen päätelaitteen jatkuva paikantaminen tai seuranta lopetetaan kyseistä palvelua varten. Voi olla mahdollista, että vaikka esimerkiksi tietullisovellusta varten ’ 20 päätelaitteen seuranta voidaan lopettaa, päätelaitetta täytyy kuitenkin edelleen seurata ’ jotakin toista sovellusta varten. Näin ollen puhuttaessa paikannuksen tai seurannan ,1 lopettamisesta tai aloittamisesta on ymmärrettävä, että lopettaminen tai aloittaminen on suhteessa kyseiseen päätelaitteeseen ja kyseiseen palveluun eikä se välttämättä tarkoita päätelaitteen paikannuksen tai seurannan aloittamista absoluuttisessa mielessä. Edelleen » ! 25 on otettava huomioon se, että seurannan täydellisen lopettamisen sijasta voidaan lopettaa tehokas seuranta ja siirtyä tarkkuudeltaan huomattavasti epätäsmällisempään seurantaan. Tällöin seurannan aloittamista ja lopettamista voidaan tulkita siten, että päätelaitteelta saatavan yhden viestin perusteella lopetetaan yhdentyyppinen seuranta ja aloitetaan toisentyyppinen seuranta.

• 114683 14

Konkreettisena esimerkkinä voitaisiin ajatella vaikka henkilöseurantaa siten, että henkilölle on määritelty tarkkailualue, jonka sisäpuolella hänen sijaintinsa määritetään 10 minuutin välein, mutta tarkkailualueen ulkopuolella sijainti määritetään kerran I vuorokaudessa. Tällaisen sovellusmuodon avulla olisi mahdollista seurata henkilön i 5 liikkeitä jatkuvasti kuormittamatta tarpeettomasti jäijestelmä resursseja. Tästä huolimatta voidaan taijota henkilön tarkka seuranta kriittisellä alueella. Vastaavalla tavalla voidaan menetellä myös tavaroiden seurannan suhteen.

j

Edellä kuvatuissa esimerkeissä tarkkailualue tai tarkkailualueet muodostavat pienen osan matkaviestinverkon peittoalueesta. Joissakin sovellusmuodoissa voidaan kuitenkin 10 toimia myös käänteisesti siten, että tarkkailualue on muuta peittoaluetta huomattavasti j suurempi. Tällöinkin tarkkailualueen ja mmm peittoalueen väliselle siirtymäalueelle jäljestetään havaintolaite päätelaitteen havaitsemiseksi, mutta erotuksena kuvioissa esitettyyn esimerkkiin on se, että tarkkailualue ikään kuin sijaitsee muun peittoalueen ympärillä. Tällainen sovellusmuoto voisi olla hyödyllinen esimerkiksi luottovankien 15 valvonnassa. Tällöin luottovangille voitaisiin määritellä alue tai alueet, joilla jatkuvaa j j seurantaa ei tarvita. Tällaisia alueita voisivat olla esimerkiksi työalue, majoitusalue ja/tai vankila-alue. Poistuessaan määritellyltä alueelta, eli siirtyessään tarkkailualueelle, vanki joutuisi kulkemaan siirtymäalueen kautta ja aktiivinen seuranta käynnistettäisiin.

Edellä kuvatun kaltaisessa sovelluksessa paikannusresurssien säästö syntyy siitä, että 20 kohdepäätelaite sijaitsee suurimman osan ajasta määritellyillä pienillä alueilla. Tämä esimerkki havainnollistaa hyvin sitä, että jaettaessa matkaviestinverkon peittoalue • tarkkailualueen tai tarkkailualueiden ja muun peittoalueen kesken merkitystä ei ole ,j pelkästään alueiden maantieteellisillä laajuuksilla vaan suunnittelussa kannattaa ottaa huomioon myös kohdepäätelaitteiden eri alueilla viettämän ajan jakautuminen. 25 Resurssien säästöä syntyy, mikäli ainakin osa palveluun liitetyistä päätelaitteista j * sijaitsee merkittävän osan ajasta tarkkailualueen ulkopuolella. Käytännön suunnittelussa ...: tämä kannattaa ottaa huomioon, mutta aluejaon pohjalla on kuitenkin aina kyseiseen seurantapalveluun liittyvä paikannuksen ja seurannan tarve.

1 » » ;' Keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa koskemaan ainoastaan edellä esitettyjä esimerkkejä, . * 30 vaan patenttisuojaa tulee tarkastella oheisten patenttivaatimusten täydessä laajuudessa.

> · l t

Claims (12)

114683 15

1. Menetelmä seurantapalvelua varten, jossa seurantapalvelussa päätelaitteen sijaintia seurataan matkaviestinverkossa, jolla on peittoalue, tunnettu siitä, että 5. määritellään peittoalueen sisälle ainakin yksi matkaviestinverkon peittoaluetta suppeampi tarkkailualue, - määritellään ainakin yksi siirtymäalue, t - havaitaan siirtymäalueella oleva päätelaite, ja - vasteena päätelaitteen havaitsemiselle siirtymäalueella, käynnistetään tai lopetetaan 10 päätelaitteen seuranta mainittua seurantapalvelua varten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tarkkailualueen ja muun peittoalueen välille määritellään useita siirtymäalueita siten, että siirtymäalueet kattavat odotettavissa olevat päätelaitteiden siirtymäreitit ·: 15 tarkkailualueen ja matkaviestinverkon muun peittoalueen välillä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kullakin • · · siirtymäalueella lähetetään aluetiedotussanomaa.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että . . - otetaan vastaan aluetiedotussanoma päätelaitteessa, - päätelaitteen ohjausyksikön avulla ohjataan päätelaite muodostamaan viesti •... vasteena vastaanotetulle aluetiedotussanomalle ja lähettämään viesti • · seurantapalvelun ohjaussovellukselle, ';;; 25 - otetaan lähetetty viesti vastaan seurantapalvelun ohjaussovelluksessa, 114683 16 - tulkitaan viestin perusteella seurantapalvelun ohjaussovelluksessa, että päätelaite on siirtymäalueella.

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kutakin I 5 siirtymäaluetta tarkkaillaan lukulaitteen avulla, joka lukulaite on sovitettu havaitsemaan päätelaitteen läsnäolon siirtymäalueella.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että - havaitaan lukulaitteen avulla päätelaitteen läsnäolo siirtymäalueella, 10. luetaan lukulaitteen avulla päätelaitteeseen tallennettu yksilöintitunniste, - välitetään seurantapalvelun ohjaussovellukselle viesti, jonka mukaan luetun yksilöintitunnisteen omaava päätelaite on havaittu siirtymäalueella, - otetaan lähetetty viesti vastaan seurantapalvelun ohjaussovelluksessa.

7. Patenttivaatimuksen 4 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että - vasteena viestin vastaanottamiselle tarkastetaan seurantapalvelun . ; ohjaussovelluksessa, onko päätelaitteen määritelty olevan tarkkailualueella, - mikäli päätelaitteen on määritelty olevan tarkkailualueella, tulkitaan päätelaite poistuvaksi tarkkailualueelta, ja 20. mikäli päätelaitteen ei ole määritelty olevan tarkkailualueella, tulkitaan päätelaite '.r saapuvaksi tarkkailualueelle.

; · · ; 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ..!: - seuranta lopetetaan, kun päätelaitteen tulkitaan poistuvan tarkkailualueelta, ja 25. seuranta aloitetaan, kun päätelaitteen tulkitaan saapuvan tarkkailualueelle. 114683 17

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että - kun päätelaitteen tulkitaan poistuvan tarkkailualueelta, lopetetaan päätelaitteen seuranta ensimmäisellä paikannusmenetelmällä ja lähetään viesti toiselle 5 paikannusmenetelmälle paikannuksen aloittamiseksi toisella paikannusmenetel mällä, ja - kun päätelaitteen tulkitaan saapuvan tarkkailualueelle, aloitetaan päätelaitteen seuranta ensimmäisellä paikannusmenetelmällä ja lähetään viesti toiselle paikannusmenetelmälle paikannuksen lopettamiseksi toisella paikannusmenetel- 10 mällä.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että havaitaan päätelaitteen kytkeytyminen matkaviestinverkkoon tarkkailualueella ja vasteena havaitsemiselle käynnistetään päätelaitteen seuranta. 15

' , 11. Järjestelmä matkaviestimen seuraamiseksi, joka järjestelmä käsittää: - matkaviestinverkon, jolla on peittoalue, - matkaviestinverkkoon yhteydessä olevan paikannusjärjestelmän (1C), sekä - matkaviestimen ohjausvälineen kutakin järjestelmään liittyvää matkaviestintä 20 varten, tunnettu siitä, että - järjestelmä käsittää matkaviestinverkkoon ja paikannusjärjestelmään (1C) .;. * yhteydessä olevan ohjaussovelluksen (1 G), '· - matkaviestinverkko sisältää välineet (IE, 1F) aluetiedotussanoman lähettämiseksi 25 matkaviestinverkon peltoaluetta suppeammalla siirtymäalueella sijaitseville ". matkaviestimille, 114683 18 - kukin matkaviestimen ohjausväline sisältää logiikkaelimet aluetiedotussanoman vastaanottamiseksi ja tulkitsemiseksi sekä logiikkaelimet ilmoituksen lähettämiseksi paikannusjäijestelmälle (1C) vasteena aluetiedotussanoman vastaanottamiselle, ja 5. ohjaussovellus (1G) on sovitettu vasteena ilmoituksen vastaanottamiselle käynnistämään tai lopettamaan päätelaitteen paikantaminen matkaviestinverkossa.

12. Järjestelmä ajoneuvon (2A) seuraamiseksi, joka ajoneuvo (2A) sisältää ajoneuvon tunnistusmoduulin, ja joka järjestelmä sisältää: 10. tunnistusmoduulin lukijan (2H) ajoneuvon tunnistusmoduulin lukemiseksi, sekä - järjestelmän ohjaussovelluksen (2G), jolla on tunnistusmoduulin lukijan (2H) kanssa tietoliikenneyhteys, jonka kautta tunnistusmoduulin lukija (2H) on sovitettu ilmoittamaan ohjaussovellukselle (2G) tunnistusmoduulin lukemisesta, tunnettu siitä, että ajoneuvoon (2 A) liittyy matkaviestimen ohjausväline sekä 15 viestintälaite matkaviestiverkkoa varten, ja että järjestelmä sisältää: - matkaviestinverkon, j olla on peittoalue, j a ‘ - matkaviestinverkkoon yhteydessä olevan paikannusjärjestelmän (2C) ajoneuvoon (2A) liittyvän matkaviestimen ohjausvälineen paikantamiseksi, ja että ohjaussovellus (2G) on sovitettu käynnistämään tai lopettamaan päätelaitteen 20 paikantaminen paikannusjärjestelmän (2C) avulla vasteena tunnistusmoduulin lukijalta (2H) saamalleen ilmoitukselle tunnistusmoduulin lukemisesta. 114683 19