FR2807267A1

FR2807267A1 - Reseau de radiotelephonie mobile etendu et publiphone pour la mise en oeuvre d'un tel reseau

Info

Publication number: FR2807267A1
Application number: FR0003923A
Authority: FR
Inventors: Simon Barakat; Jean Paul Mengus; Kambiz Safinya
Original assignee: Schlumberger Systemes SA
Current assignee: Axalto SA
Priority date: 2000-03-28
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2001-10-05
Anticipated expiration: 2020-03-28
Also published as: US20030040310A1; CN1428059A; JP2003529301A; FR2807267B1; EP1273189A1; AU2001246610A1; WO2001074098A1

Abstract

Réseau de radiotéléphonie mobile (XPLMN) caractérisé en ce qu'il comporte : - un sous-système radio (XBSS) et un sous-système de gestion et d'acheminement (ENSS); - ledit sous-système radio (XBSS) comportant au moins un premier maillage de station de base (BTS) et un second maillage de stations de base (XBTS) ainsi qu'un maillage de contrôleurs de stations de base (BSC, XBSC); - les stations de base (BTS) dudit premier maillage, communiquant directement avec leurs contrôleurs de station de base associés (BSC) par des moyens spécifiques; - les stations de base (XBTS) dudit second maillage, communiquant avec les contrôleurs de station de base associés (XBSC) par l'intermédiaire du réseau public de commutation téléphonique (PSTN).

Description

RESEAU DE RADIOTELEPHONIE MOBILE ETENDU ET TELEPHONE PUBLIC POUR LA MISE EN OEUVRE D'UN TEL RESEAU La présente invention concerne les réseaux de radiotélephonie mobile. Elle concerne également les appareils de téléphone @ à la disposition du public, encore appelés téléphones publics ou cabines téléphoniques publiques, qui sont connectés classiquement au réseau public commutation téléphonique.

réseaux de radiotéléphonie mobile actuels et ce, quelle que soit leur nature: GSM, CDMA, TDMA, AMPS, D-AMPS ou encore PCS, ont été initialement conçus pour assurer des télécommunications entre usagers et ont donc été plus particulièrement développés pour transmettre la voix.

Aujourd'hui, ces réseaux sont soumis à la double contrainte de devoir satisfaire un nombre toujours plus important d'usagers et de transmettre de plus en plus d'informations à haut débit, en particulier pour accéder au réseau mondial que constitue Internet. Ainsi, les radiotéléphones mobiles GSM ne dépassent pas le débit 9,6 kbits/seconde alors qu'une connexion par le réseau public de commutation téléphonique via un ordinateur et un modem peut atteindre les 56,6 kbits/seconde.

Pour satisfaire à ces exigences, la solution actuellement étudiée par les opérateurs de radio téléphonie mobile consiste à augmenter à la fois la densité du réseau, et notamment celle de son sous-système radio qui assure via les relais que sont les stations de base et les controleurs la couverture géographique d'une zone déterminée, et de modifier la technologie utilisée pour accroître les performances notamment en terme de débit d'informations. Cette augmentation de la densité et des performances des réseaux de radiotéléphonie mobile oblige toutefois à de lourds investissements financiers tant en terme technologique que d'infrastructure.

L'implantation, par exemple, d'une nouvelle station base suppose l'achat ou la location d'un emplacement approprié, l'installation proprement dite de la station de base et son raccordement au reste du réseau et notamment à son contrôleur associé.

Pour ce qui est des nouvelles technologies actuellement étudiées pour augmenter les performances des réseaux de radiotéléphonie mobile, on peut citer le GPRS (acronyme anglo-saxon pour General Packet for Radio Services) qui permet d'atteindre des débits théoriques de 144 kbits/seconde en regroupant les données par paquets au lieu d'être découpées et envoyées par tranches de quelques bits, l'EGPRS (Enhanced Général Packet for Radio Services) pouvant atteindre les 384 kbits/seconde en changeant la modulation des ondes radio, et surtout l'UMTS (Universal Mobile Télécommunication System) qui permet jusqu'à 2 Mégabits/seconde. Ces nouvelles technologies et en particulière la dernière à savoir l'UMTS nécessitent une évolution des fréquences (2 GHz au lieu des 900 ou 1800 d'aujourd'hui) mais aussi, des algorithmes de codage, des terminaux téléphoniques, des antennes et des différents relais. La mise en ceuvre de ces nouvelles technologies obligent donc les opérateurs à changer les réseaux actuels dans leur ensemble.

La présente invention vise donc à accroître les performances d'un réseau radiotéléphonie mobile en terme de disponibilité et de débit des informations transmises et ce, sans entraîner de surcoût important, grâce recours au réseau public de commutation téléphonique et en particulier aux téléphones publics qui lai sont connectés.

présente invention concerne donc un réseau de radiotéléphonie mobile. Selon l'invention, ce réseau est caractérisé en ce qu'il comporte - un sous-système radio et sous-système de gestion et d'acheminement; - le sous-système radio comportant au moins un premier maillage et un second maillage de stations de base ainsi que les contrôleurs de stations de base associés ; - les stations de base du premier maillage, communiquant directement avec leurs controleurs de station de base associés par des moyens spécifiques ; - les stations de base du second maillage communiquant avec les contrôleurs de station de base associés par l'intermédiaire du réseau public de commutation téléphonique.

Selon une autre caractéristique du réseau de radiotéléphonie mobile objet de la présente invention, les stations de base du second maillage sont localisées dans ou voisinage immédiat d'un réseau d'appareils connectés au réseau public commutation téléphonique et ce, afin notamment de profiter d'une infrastructure déjà existante et limiter les coûts d'installation.

Selon une autre caractéristique réseau de radiotéléphonie mobile objet de la présente invention, ces appareils sont des téléphones publics dont le nombre et la répartition géographique sont particulièrement bien adaptés au developpement d'un réseau de radiotéléphonie mobile.

Selon une autre caractéristique du réseau de radiotéléphonie mobile objet de la présente invention, stations de base du second maillage sont raccordées au réseau public de commutation téléphonique par l'intermédiaire de modems haut débit.

Selon une autre caractéristique du réseau de radiotéléphonie mobile objet de la présente invention, les contrôleurs associés aux stations de base du second maillage communiquent avec le sous- système de gestion et d'acheminement par l'intermédiaire du réseau public commutation téléphonique.

Selon une autre caractéristique du réseau de radiotéléphonie mobile objet de la présente invention, les contrôleurs associés aux stations base du second maillage sont raccordés au réseau public de commutation téléphonique par l'intermédiaire de modems haut débit.

Selon une autre caractéristique du réseau de radiotéléphonie mobile objet de la présente invention, les stations de base du second maillage coopèrent avec une pluralité d'interfaces communication permettant à différentes stations mobiles d'accéder réseau public de commutation téléphonique. Ce qui permet d'offrir de nouveaux services aux usagers des réseaux de radiotéléphonie mobile sans recourir nécessairement à de nouvelles technologies de communication.

présente invention concerne également un téléphone public du type comportant un terminal connecté au réseau public de commutation téléphonique.

téléphone public selon la présente invention est caractérisé en ce qu'il comporte également une station de base d'un réseau de radiotéléphonie mobile, cette station de base étant reliée au reste du réseau de radiotéléphonie mobile par l'intermédiaire réseau public de commutation téléphonique.

Selon une autre caractéristique du téléphone public objet de la présente invention, la station de base est raccordée au reseau public de commutation téléphonique par l'intermédiaire d'un modem haut débit.

Selon une autre caractéristique du téléphone public objet de la présente invention, la station de base coopère avec une pluralité d'interfaces de communication permettant à différentes stations mobiles d'accéder au réseau public de commutation téléphonique.

On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après de différents modes de réalisation de l'invention, présentés à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue de principe de l'architecture d'un systeme de téléphonie mobile connue à ce jour ; la figure 2 est une vue similaire à la figure 1, montrant un exemple d'architecture du réseau de téléphonie mobile étendu objet la présente invention ; la figure 3 est une vue schématique des fonctionnalités d'une station de base intégrée au réseau de téléphonie mobile étendu selon un mode particulier de réalisation de la présente invention.

L'architecture de principe d'un réseau de téléphonie mobile PLMN (acronyme anglo-saxon pour Public Land Mobile Network) connue aujourd'hui est représenté sur le schéma synoptique de la figure 1.

Cette architecture, qui est par exemple celle d'un réseau GSM mais aussi celle des réseaux CDMA, TDMA, AMPS, D-AMPS ou encore PCS, permet d'assurer des communications numériques entre des téléphones mobiles et entre des téléphones mobiles et des postes fixes du réseau public de commutation téléphonique PSTN (Public Switching Telephone Network).

Cette architecture standard de téléphonie mobile PLMN se compose de radiotélephones mobiles PT (mobile station), de sous-systèmes radio BSS (Base Station System), et de sous-systèmes de gestion et d'acheminement NSS (Network and Switching Sub-system).

Un sous-système de radio BSS est un équipement qui assure la couverture d'une zone géographique déterminée. Ce sous-système radio BSS assure une fonction de contrôle à l'aide de contrôleurs de stations de base (Base Station Controller) et une fonction de transmission radio supportée par des stations de base BTS (Base Transceiver Station). Chaque station de base BTS couvre un territoire appelé cellule. Celle-ci gere les liaisons avec les téléphones mobiles PT à l'aide d'une interface appelée radio interface. Les stations de base BTS sont connectées directement à des contrôleurs de stations de base BSC, par voie filaire en site propre ou par voie hertzienne. communications entre une station de base BTS et son contrôleur de station de base BSC sont définies par une interface appelée interface Abis. Les communications entre les contrôleurs de station base BSC et le sous-système de gestion et d'acheminement NSS fait également par voie filaire en site propre ou par voie hertzienne, à l'aide d'une interface appelée interface A.

Le sous-système de gestion et d'acheminement NSS est composé principalement d'un ensemble d'éléments dénommes ci-après MSC, HLR et VLR. Les éléments MSC (Mobile Service Switching Center) sont des centres de commutation pour le service radio mobile chargé de l'acheminement des communications à partir et vers les téléphones mobiles PT ainsi que vers le réseau public de commutation téléphonique PSTN. Chaque élément MSC est relié par des interfaces A à un ensemble de contrôleurs de stations de base BSC ainsi qu'aux autres éléments MSC du réseau. Chaque élément MSC est également relié à des cléments HLR et VLR. Les éléments HLR sont des bases de données où sont enregistrés les paramètres des abonnés ; contiennent par ailleurs pour chaque téléphone FIT une information permettant de le localiser qui est mise à jour de façon permanente. Enfin, les éléments VLR sont des bases de données où sont enregistrées les localisations fines des téléphones mobiles PT en zone d'appel.

structure des réseaux de téléphonie mobile PLMN est donc cellulaire, sa capacité est obtenue en maillant le territoire à l'aide de cellules desservies chacune par une station de base.

se reportant à la figure 2, on a présenté un réseau de téléphonie mobile étendu XPLMN (Extended Public Land Network) selon la présente invention. Ce réseau se compose de stations mobiles MS (Mobile Station), de sous-systèmes de radio étendu XBSS et sous- systèmes de gestion et d'acheminement ENSS.

Par station mobile MS, il faut entendre un équipement physique qui est utilisé par un usager qui se déplace à travers zone géographique couverte par le réseau XPLMN. Cette station mobile peut- etre un terminal radiotéléphonique mobile mais encore : un ordinateur portable ou un agenda électronique communiquant liaison infrarouge, une machine distributrice VT (Vending Terminal) acceptant paiements par appels téléphoniques en utilisant la technologie Blue Tooth, un lecteur audïophonique au format MP3 apte à téledecharger programmes musicaux par liaison infrarouge, etc.

Le sous-système radio étendu XBSS comprend deux ensembles ou maillages de stations de base.

Le premier maillage référencé EBSS est constitué d'un reseau de stations de base BTS en tout point similaires à celles utilisées dans les sous-systèmes radio BSS illustrés à la figure 1. Ces stations bases sont réparties de façon à assurer la couverture de l'ensemble du territoire géographique correspondant au réseau. Pour ce premier maillage, les stations de base BTS sont classiquement connectées à leurs contrôleurs de stations de base associés BSC par des interfaces Abis, contrôleurs de station de base BSC qui sont à leur tour connectés au sous-système de gestion et d'acheminement ENSS par des interfaces A.

Ce premier maillage peut donc parfaitement être constitué par le sous-système radio d'un réseau de radiotéléphonie mobile existant.

Le second maillage PBSS est lui constitué de stations base XBTS. Les stations de base XBTS sont conçues selon une technologie en tout point similaire à celle des stations de base du premier maillage EBSS. Selon un mode de réalisation particulièrement intéressant de l'invention ces stations de base XBTS sont localisées au niveau des téléphones publics PP (PayPhone) encore appelés cabines téléphoniques publiques.

Les téléphones publics sont des terminaux classiques du réseau public de commutation téléphonique PSTN pouvant être momentanément utilisés par un usager pour communiquer avec un abonné demandé, étant entendu que ledit usager doit remplir un certain nombre d'obligations concernant paiement de la communication.

L'implantation physique des stations de base XBTS peut se faire de diverses manières. Soit elles sont directement integrées aux terminaux des téléphones publics qui sont alors spécialement conçus pour permettre cette intégration, soit elles sont disposées à l'extérieur de ces derniers. L'essentiel est, conformément à un des aspects de l'invention, que chacune de ces stations de bases XBTS soit connectée à un contrôleur de stations de bases correspondant XBTS par l'intermédiaire du réseau public de commutation téléphonique PSTN.

L'interface entre les stations de base XBTS et les contrôleurs de stations de base XBSC est du type Abis, la liaison étant assurée via le réseau PSTN par l'intermédiaire de modems à haut débit non figurés du type HDSL, DSL, la bande de fréquences 0 - 4 kHz demeurant attribuée à l'usage des téléphones publics.

Les contrôleurs de stations de base XBSC sont raccordés aux centres MSC de commutation pour le service radio mobile du sous- système de gestion et d'acheminement ENSS, soit directement par des interfaces classiques A, soit encore par le réseau public de commutation téléphonique PSTN par l'intermédiaire de modems à haut débit non figurés du type HDSL, DSL, ...

i Grâce à ce double maillage de !stations de base BTS et XBTS, l'usager de la station mobile est à même de bénéficier d'un réseau à très forte capacité et de pouvoir accéder à un choix étendu de service. Én effet, il bénéficie notamment lorsqu'il s'agit de téléphoner des performances d'un réseau de téléphonie mobile très dense mais également il peut en se rapprochant d'une station de base XBTS bénéficier de services supplémentaires, comme cela est détaillé ci-apres en regard de figure 3.

L'utilisation des téléphones publics pour accueillir les stations XBTS présente de nombreux avantages et en particulier de rendre localisation stations XBTS facilement identifiable pour les usagers notamment pour ce qui concerne l'utilisation des services supplémentaires. Elle permet, par ailleurs, une installation et un raccordement au réseau PSTN particulièrement facile. La densité des téléphones publics coïncidant particulièrement bien avec la densité de la population et à ses déplacements ou centres d'intérêts, il en résulte un dimensionnement particulièrement adapté aux besoins des usagers et donc un risque peu élevé de voir le réseau saturé. D'autre part, en intégrant les sous-stations XBTS aux téléphones publics, il est possible d'assurer un déploiement du sous-système XBSS pour un coût relativement faible puisque les infrastructures relatives aux téléphones publics existent déjà. Enfin, le recours au réseau PSTN offrant des coûts de service peu élevés, il est possible de réduire les coûts de l'opérateur du réseau de radiotéléphonie mobile étendu XPLMN.

Bien évidemment, ces stations de base XBTS peuvent être localisées dans d'autres lieux que les téléphones publics, la seule contrainte étant la nécessité de raccorder les stations XBTS au réseau PSTN. On pourrait par exemple prévoir l'implantation combinée des stations XBTS avec les distributeurs automatiques de billets de banque qui sont également connectés au réseau PSTN qui sont également facilement repérables par l'usager. En reportant à la figure 3, on a représenté de façon schématique les nouvelles fonctionnalités offertes à l'usager par l'utilisation de station base XBTS connectées au réseau PSTN.

Dans l'exemple illustré à la figure 3, la station de base XBTS est intégrée a un téléphone public PP. La station de base est connectée réseau PSTN par l'intermédiaire d'un modem haute vitesse par exemple utilisant la technologie ADSL (Asymmetrical Digital Suscriber Line) distribue les fréquences entre Internet et le téléphone. Bien évidemment d'autres technologies de modem haute vitesse peuvent être utilisées comme ISDN, DSL, etc., de façon à augmenter la bande passante le débit.

Selon cet exemple de réalisation, la station de base XBTS conformée, notamment au moyen d'une batterie d'interfaces, pour fonctionner avec une gamme étendue de protocoles de communication radiotéléphonique tels que GSM, CDMA, TDMA, AMPS..., de façon à pouvoir être utilisé par différents réseaux de radiotéléphonie mobile. Bien évidemment, la station de base XBTS pourrait n'être configurée que pour fonctionner selon un protocole de communication, celui utilisé par le réseau par exemple le GSM.

Toujours selon le mode de réalisation figuré la station de base XBTS est conformée pour accepter des communications de moindres amplitudes telles que celles utilisant les protocoles DECT, BlueTooth ou encore infrarouge. Bien évidemment là encore cette disposition n'est pas limitative de la présente invention.

Ainsi équipé, le téléphone public PP est à même d'offrir toute une palette de prestations.

Bien évidemment la première prestation assurée est celle classique de téléphone public qui demeure inchangée. Ensuite, figure la prestation de station de base pour les téléphones mobiles du réseau XPLMN, cette prestation renforce le maillage des cellules du réseau et offre donc une meilleure capacité de traitement des appels entrants et sortants et ce même si le nombre d'usagers est important puisque la taille des cellules du réseau se trouve être considérablement réduite.

autre prestation possible consiste, au moyen d'un appareil lecteur audiophonique MP3, de télédécharger par une liaison infrarouge un enregistrement au format MP3 à partir d'Internet via le téléphone public.

Egalement, il est possible d'implanter facilement une machine distributrice automatique VT (Vending Machine) qui permet à des possesseurs de radiotéléphones portables d'acheter les produits contenus dans la machine par simple appel. La machine VT communique alors la somme à débiter à son serveur par l'intermédiaire du télephone public en utilisant une liaison Blue Tooth. Cette machine VT ne nécessitant donc pas de liaison fixe avec le réseau PSTN peut ainsi être facilement installée et déplacée dans l'environnement du téléphone public PP.

Des radiotéléphones publiques WLLPP (WireLess Local Loop Public Phone) peuvent également être déployés dans le voisinage du téléphone public en étant reliés au réseau PSTN non pas par lignes filaires coùteuses à mettre en place mais par une liaison CDMA ou autre en transitant par le téléphone public PP.

On peut également utiliser ce téléphone public pour assurer la communication entre un immeuble FLTS (Fixed line Telephone Service) équipé d'une installation locale de radiotéléphonie et le réseau public de commutation PSTN. La connexion entre cette installation de radioteléphonie et le réseau PSTN est alors assurée par le téléphone public PP et ce, grâce à un WAN (Wide Area Network) utilisant une liaison PCS.

voit ainsi, qu'en associant des stations de base du réseau de radiotéléphonie mobile aux téléphones publics du réseau PSTN, on augmente fortement la densité et donc la qualité de ce reseau de radiotéléphonie mobile et ce, avec un surcoùt en terme d'infrastructure relativement faible puisqu'on utilise des sites existants et que les liaisons entre ces stations de base et le reste des éléments réseau s'effectue au travers du réseau PSTN. Par ailleurs et façon particulierement remarquable, la densité du réseau trouve augmentée là où le réseau XPLMN se trouve fortement sollicité, c'est à dire dans les zones fortement urbanisées ou très fréquentées comme les gares puisque ces zones disposent d'un fort taux d'équipement en téléphones publics. De plus, l'utilisation du réseau PSTN pour relier les stations de base XBTS aux contrôleurs XBSC permet une meilleure gestion ces derniers et une meilleure facilité d'implantation.

Enfin, la possibilité offerte de communiquer selon de multiples protocoles de communication et d'accéder directement au réseau PSTN permet nombreuses possibilités comme cela a été montré à la figure 3.

Bien évidemment, les fonctionnalités illustrées ne sont décrites qu'à titre d'exemples et ne sont absolument pas limitatives -de l'ensemble des possibilités pouvant être mise en oeuvre grâce à la présente invention.

Claims

REVENDICATIONS 1 -Réseau de radiotéléphonie mobile (XPLMN) caractérisé ce qu'il comporte - un sous-système radio (XBSS) et un sous-système de gestion et d'acheminement (ENSS) ; - ledit sous-système radio (XBSS) comportant au moins un premier maillage (EBSS) de station de base (BTS) et un second maillage (PBSS) de stations de base (XBTS) ainsi les contrôleurs de stations de base associés (BSC, XBSC) ; - stations de base (BTS) dudit premier maillage (EBSS), communiquant directement avec leurs contrôleurs de station de base associés (BSC) par des moyens spécifiques ; - stations de base (XBTS) dudit second maillage (PBSS), communiquant avec les contrôleurs de station de base associés (XBSC) par l'intermédiaire du réseau public de commutation teléphonique (PSTN). 2 - Réseau de radiotéléphonie mobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites stations de base (XBTS) dudit second maillage (PBSS) sont localisées dans ou au voisinage immédiat d'un réseau d'appareils connectés au réseau public de commutation téléphonique (PSTN). 3 - Réseau de radiotéléphonie mobile selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits appareils sont des téléphones publics. 4 - Réseau de radiotéléphonie mobile selon l'une quelconques des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites stations de base (XBTS) dudit second maillage (PBSS) sont raccordées au réseau public de commutation téléphonique (PSTN) par l'intermédiaire de modems haut débit. 5 Réseau de radiotéléphonie mobile selon l'une quelconques des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits contrôleurs (XBSC) associes auxdites stations de base (XBTS) dudit second maillage (PBSS) communiquent avec ledit sous-système de gestion et d'acheminement (ENSS) par l'intermédiaire du réseau public de commutation téléphonique (PSTN). 6 - Réseau de radiotéléphonie mobile selon revendication 5, caracterisé en ce que lesdits contrôleurs (XBSC) associés auxdites stations de base (XBTS) dudit second maillage (PBSS) sont raccordés au réseau public de commutation téléphonique (PSTN) l'intermédiaire de modems haut débit. 7 - Réseau de radiotéléphonie mobile selon revendication 1, caracterisé en ce que lesdites stations de base (XBTS) dudit second maillage (PBSS) coopèrent avec une pluralité d'interfaces de communication permettant à différentes stations mobiles (MS) d'accéder au réseau public de commutation téléphonique (PSTN). 8 -Téléphone public comportant un terminal connecté au réseau public de commutation téléphonique (PSTN) caractérisé en ce qu'il comporte également une station de base (XBTS) d'un réseau de radiotéléphonie mobile (XPLMN), ladite station de base (XBTS) étant reliée au reste dudit réseau de radiotéléphonie mobile (XPLMN) par l'intermédiaire dudit réseau public 'ode commutation téléphonique (PSTN). ' 9- Téléphone public selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite station de base (XBTS) est raccordée au réseau public de commutation téléphonique (PSTN) par l'intermédiaire modem haut débit. 10 - Téléphone public selon l'une quelconque des revendications 8 à caractérisé en ce que ladite station de base (XBTS) coopère avec pluralité d'interfaces de communication permettant à différentes stations mobiles (MS) d'accéder au réseau public commutation téléphonique (PSTN).