JP4116088B2 - 限定された移動エリア - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、一般に移動通信システムにおける限定された移動エリアの使用に関し、特に、加入者が、限定されたセルリストによって規定されるエリアに基づいてシステムにアクセスするのではなく、リアルタイムに規定される限定された地理的エリアに基づいてシステムにアクセスできる方法に関するものである。
関連技術
通常、移動セルラーネットワークのユーザは、動き回ってネットワークのサービスエリア全体でネットワークにアクセスすることができる。しかし、場合によっては、ユーザが移動できネットワークにアクセスできるエリアを限定することが、利点となることがある。
例えば、許容される移動範囲に基づいて料金に差を付けることができる。市の一部、市全体、又は国全体のような異なる地理的エリアで、ユーザに異なる料金を課せることができる。特定のエリアにサービスを導入するために移動性を限定することもできる。すなわち、特定のサービスが特定の地理的エリアだけに許容されることになる。
この技術の解決での問題点は、セルラーシステム内での限定された移動が（リアルタイムではなく）予め規定される必要があり、アクセスするためにはセルリストを用いることによってしか地理的区域が規定されないことにある。従って、ネットワークのセルラー構造を知ることなく一般的に限定された地理的エリアを規定し、このエリアをリアルタイムで規定するという問題が存在する。
このような問題はどのセルラーネットワークにも存在するが、汎用無線アクセス・ネットワーク（ＧＲＡＮ；Generic Radio Access Network）では特に重大である。ＧＲＡＮは、（例えばＧＳＭ、ＩＳＤＮ、ＰＳＴＮ、インターネット等の）どの種類のコアネットワークにも接続できる汎用インターフェースを有する無線アクセス・ネットワークである。図１を参照されたい。ＧＲＡＮの基本は、ＰＣＴ／ＳＥ９６／００５１０号の「通信システムにおける通信ネットワーク用の範囲を拡張するための方法と装置(Method and Arrangement for increasing the range for a telecommunication network in a telecommunication system)」に記載されている。これは、欧州通信規格協会（ＥＴＳＩ；European Telecommunications Standards Institute）内で進展中の汎用移動通信システム（ＵＭＴＳ；Universal Mobile Telecommunications System）の開発の一部分である。
ＵＭＴＳは、“第２世代”と言われるＧＳＭのような現在の移動システムと比較して、“第３世代”の移動通信システムとして説明されてきた。ＵＭＴＳは、現在のあらゆる有線及び無線技術が提供できるサービスをサポートし、双方に共通な、又はＵＭＴＳ独自の新たな用途をサポートできる能力を有する広域マルチメディア・システムである。このように、ＵＭＴＳは、できるだけ継ぎ目なしに有線及び無線ネットワークを集合することを促進する方法であるとみなされる。
今日の技術によれば、ＵＭＴＳは多くの異なる側面を持つと考えられる。すなわち、ＰＬＭＮ、ＰＳＴＮ、無線ＰＡＢＸ、無線ＬＡＮ、ＲＬＬ、施設移動無線、衛星システム、ページングネットワーク、移動データネットワーク等である。ＵＭＴＳはこれらのネットワーク間のアクセスを援助するので、ＵＭＴＳ“ネットワーク”の一部は設置されると、競合する通信オペレータによって運営される。他の部分は私的に所有される。従って、恐らくは料金方式が異なることになる異なる所有者のゾーン間での移動（roaming)は、ＵＭＴＳの環境でサポートされるであろう。
ＵＭＴＳは非常に競合のある環境で運営されるので、図１の個々のサービスプロバイダ５０（例えば、図１のＩＳＤＮ１０、ＧＳＭ２０、ＰＳＴＮ３０、インターネット４０等）が、他のネットワークでの移動に制約を受けることなく、他のプロバイダからの同様のサービスとは区別された特徴のあるサービスを提供することを許容できなければならない。ホームネットワークの外で移動するＵＭＴＳのユーザにとって、訪れたどのネットワークも移動する顧客が通常使用している呼出し手順に対して透明性を有している必要がある。ユーザが、自分のクライアントに異なる装置のセットを提供しているかもしれない別のＵＭＴＳネットワークに移動したことに気づかないことが必要である。
ＵＭＴＳの結果の１つとして、空中インターフェース９０を介して端末機７０と通信する能力があるアクセスネットワーク８０が、サービスプロバイダ５０として所有し運営している者とは、恐らくは独立して所有され運営されることである。例えば、ＧＳＭのユーザは、ＵＭＴＳ内の独立したアクセスネットワーク８０を介してＧＳＭネットワーク２０にアクセスすることがある。同様に、ＰＳＴＮのホームの顧客も、同じ又は恐らくは別のアクセスネットワークを介してＰＳＴＮ３０にアクセスすることがある。
このように、ＵＭＴＳでは、どの種類のコアネットワークもが接続できる汎用インターフェースを有する無線アクセスネットワークが必要である。これがＰＣＴ／ＳＥ９６／００５１０号に記載され、図１に示したＧＲＡＮのコンセプトである。移動セルラーネットワーク８０は、恐らく、空中インターフェース９０を介してサービスプロバイダ５０へのアクセスを提供することによって、アクセスプロバイダ６０、すなわちＧＲＡＮのオペレータによって所有され、運営されるであろう。ＧＲＡＮのオペレータ６０は、独自の加入者を持たず、コアネットワークのサービスプロバイダ５０の加入者用に対してこのプロバイダへのアクセスを提供するだけである。
各々のコアネットワーク５０は、図１及び図２に示すように、単数又は複数の“アクセスポート”１００を介してセルラーネットワーク６０、すなわちＧＲＡＮにアクセスすることができる。次に、これらのアクセスポート１００は無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ；Radio Network Controllers）１２０に接続され、これがセルラーネットワーク８０内の種々の基地局（ＢＳ；Base Stations）１３０を制御する。種々のサービスプロバイダ５０への個々の加入者は、適当な基地局１３０を介して彼らのサービスプロバイダへとアクセスできる。
このシステムの概略図が図２に示されている。将来のコアネットワークを汎用インターフェースに適合するように作ってもよいが、既存のコアネットワークはそれ自体とＧＲＡＮ６０との間に相互作用ユニット（ＩＷＵ；Inter Working Unit）１１０を用いなければならない。ＧＲＡＮ６０にアクセス中に使用される端末機７０は、論理的にはＧＲＡＮ６０に属する第１の部分と、論理的にはコアネットワークに属する第２の部分からなっている。
コアネットワークの加入者は、ＧＲＡＮ６０を介してそれぞれのコアネットワーク５０にアクセスすることができ、それはＧＲＡＮ６０がコアネットワーク５０に提供するベアラーサービスを利用して行われる。このように、ＧＲＡＮ６０の２つの主要な目的は、既存のコアネットワークの範囲を拡張することと、加入者に対して無線アクセスと移動性を提供することである。
前述したように、ＧＲＡＮ６０には加入者がいない。コアネットワークのサービスプロバイダ５０だけが加入者を持っている。ＧＲＡＮ６０のユーザは通信中にしか存在しない。ＧＲＡＮ６０は、サービスプロバイダのオペレータ５０が使用するサービス制御の信号通信からも独立している。しかし、ＧＲＡＮ６０は基本的な端末機制御を行い、この端末機制御には、アイドルモード制御と、端末機及びサービスに関連するサービス提供ネットワークへの制御を確立する基本的アクセスと、ハンドオーバーの制御と能力を伴う資源管理とが含まれている。
ＧＲＡＮ６０は、更に、サービスプロバイダのネットワークとの、及びネットワーク間の相互作用のための相互作用機能をも提供する。この相互作用は、アクセスネットワークの一部であるが、図２に示すようにサービスプロバイダのネットワークの一部として実施してもよい。この機能によって、ユーザのサービスプロバイダにより提供されるサービスに応じて、ネットワーク間の、及び所定のネットワーク内での移動が可能になる。
例えば、ユーザが端末機を使用して、在宅中にＰＳＴＮにアクセスしたり、出勤中にＧＳＭネットワークにアクセスしたり、勤務中にＩＳＤＮにアクセスしたりすることがある。異なるサービスプロバイダが地理的な位置に基づいてサービスを限定できるようにすることで、このような利用法が可能になる。このような様々なサービスプロバイダは、一般に物理的な位置に基づいて、例えば経度及び緯度を利用して、地理的な位置へのユーザのアクセスを制限できるようにしたい。
従来、このような制限は、アクセスプロバイダとサービスプロバイダの双方のサービスを実施する単一のオペレータによって行われてきた。それは、ユーザが限定されるべきセルリストを作成することによって実施されていた。そのためには移動システムのセル構造の知識が必要であった。将来、ＵＭＴＳ内のサービスプロバイダは、移動システムのセル構造の知識がなくても、ある種の一般的に記述されている物理的エリアに基づいてユーザによるアクセスを制限したいであろう。このように、サービスプロバイダが限定移動エリアを規定し、その情報をアクセスプロバイダに通信することを可能にするという問題がある。そこでアクセスプロバイダは、サービスプロバイダによってなされた限定された移動の規定に基づいて、空中インターフェースを介したシステムへのユーザのアクセスを制限する。
現行のシステムでは、特定のユーザがシステム内の他のユーザに情報を同報通信する必要がある場合にも、同様の問題が生ずる。これは、Ｄ−ＡＭＰＳネットワーク内のパケットデータサービスであるセルラー・ディジタル・パケット・データ（ＣＤＰＤ；Cellular Digital Packet Data）のようなシステムである。現行のシステムの下では、ユーザが特定エリアへの同報通信を限定したい場合、それはセルリストとして（すなわちリアルタイムではなく）予め規定される。その場合、同報通信はシステム内の全てのユーザによって受信可能な暗号化されない情報として送信される。このように、同報通信情報へのアクセスを限定されたエリアとユーザグループに限定できるようにするという問題がある。
一般的に限定されたエリアを規定するためのアプローチの１例は、ＰＣＴ／ＳＥ９６／００６１５号に示されている。この特許は、加入者のホームアドレスの緯度と経度を利用して、ホーム位置の地理座標とそのエリア内で利用できるサービスとを決定する。しかし、この特許のアプローチには解決されるべきある種の問題が依然として残されている。このアプローチでは、あるエリアを接続毎にリアルタイムで規定することができない。更に、このアプローチでは、アクセスを試みた時点で加入者の端末機に対してエリアを規定することができず、むしろアクセス時点の前段階でしかできない。最後に、この先行特許には、階層的セル構造もなく、この情報を端末機に転送することもできない。
発明の概要
これまで見てきたように、将来のＵＭＴＳでは、ＧＲＡＮを利用して、空中インターフェースを介した多くのユーザと多くのサービスプロバイダ間のアクセスが可能である。これは多数対多数の関係になる。ＧＲＡＮの空中インターフェース側には膨大なユーザがおり、地上リンク側には膨大なサービスプロバイダがある。このようにネットワークが別個のサービスプロバイダとアクセスプロバイダに分離されているので、恐らくはサービスプロバイダにはネットワークのセル構造に関する知識がないであろう。しかし、それでもサービスプロバイダは、特定のサービス又は特定のユーザを特定の地理的エリアへ限定できることを希望しよう。従って、一般的なエリアの規定を行い、その情報をＧＲＡＮに通信し、そこでＧＲＡＮが、リアルタイムで、ユーザがシステムにアクセスするセルを決定できるようにするという問題がある。
従って、本発明の目的は、サービスプロバイダが提供する地理座標と形状パラメータに基づく地理的エリアを使用して、その地理的エリア内のアクセスプロバイダを介してどのセルがアクセスできるかを決定する方法を提供することにある。
より具体的には、本発明の目的は、サービスプロバイダが、地理座標と形状パラメータに基づいてリアルタイムで限定エリアを規定でき、アクセスプロバイダが、それによって、規定された限定エリアに基づくあるセルを介するユーザのシステム又はある種のサービスへのアクセスを限定できるようにすることにある。
簡略に述べると、本発明は、先ず各々のセルについて地理座標の座標を規定することによって、これらの目的を達成する。これらの座標は、出来るだけセルの地理的位置をうまく表すように選択され、通常はそのセル又はセクタの中心の経度と緯度となる。
次に、限定されたエリアは、地理座標と形状パラメータを利用して地理的エリアとして規定される。このような形状パラメータによって記述される形状は、例えば長方形、円、一般の多角形等のような規則的な形状の地理的な対象でもよく、又は恐らくは焦点と一般化された半径(generalized radius)を用いた不規則な形状の対象でもよいであろう。
その地理座標が規定された地理的エリア内にあるセルは、限定されたエリアの一部であると見なされ、端末機はこれらの各々のセル内で利用できるシステム及び／又はサービスにアクセスすることが可能になる。
限定エリアの規定はネットワークの下部構造(infrastructure)とは結合されていないので、限定エリアはセル構造の知識がなくても規定できる。従って、限定エリアは特定のユーザごとに予め規定することができ、又は、ＧＲＡＮの場合は、あるコアネットワークの全加入者について予め規定することができる。更に、いずれの場合もネットワークのオペレータは介在せず、接続毎にリアルタイムで規定することも可能であろう。最後の場合は、限定エリアは接続が要求された時点で特定される。
本発明は、更にデータの同報通信エリアの規定にも応用できる。あるシステムでは、ユーザはシステム内の他のユーザにある種のデータを通信したい場合がある。このようなユーザは、そのデータを特定の地理的エリア内のユーザだけに、恐らくは現在位置から一定距離内のユーザに通信したいのであろう。本発明では、通信されるデータと共にエリアの規定をＧＲＡＮに送信することが可能である。そこでＧＲＡＮは、規定されたエリアのセルだけにデータを通信する。この場合の相違点は、加入者がエリアを規定することと、エリアがどの特定の端末機の位置にも必ずしも関係がないこととである。
本発明は上記の目的を達成し、例えば限定エリアを、リアルタイムで、且つ／又はアクセスを試みた時点で加入者の端末機に対して、規定することができるという、先行技術のアプローチを越える利点を備えている。加えて、本発明によって、先行技術のアプローチでは不可能であったエリア規定の永続性が得られる。従来のアプローチはセル構造に基づいてエリアを規定していたので、これらの規定は、セル密度の増加やカバーエリアの拡張によりセルプランが変更されるごとに、変更されなければならなかった。本発明によって、システムのセル構造のあらゆる変化に際しても、エリア規定を一定に保つことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
次に、本発明を例示するに過ぎない好適な実施例と以下の添付図面を参照して、本発明を更に詳細に説明する。
図１は、幾つかのサービスプロバイダが、アクセスプロバイダによって運営されるセルラーネットワークを介してサービスを提供するセルラー移動通信システムの図である。
図２は、図１に示したシステムの概略図である。
図３は、どのセルが一般エリア内にあるものと判定されるかを示す図である。
図４は、焦点と一般化された半径とを利用して一般エリアを規定することを示す図である。
図５は、本発明の好適な実施例の方法のステップを示したフローチャートである。
図６は、本発明の他の実施例の方法のステップを示したフローチャートである。
発明の詳細な説明
図２には、アクセスポート１００を経てＧＲＡＮ６０に接続されたコアネットワーク５０が示されている。所定のコアネットワーク５０は、単数又は複数のアクセスポート１００を経てＧＲＡＮ６０に接続できる。各アクセスポート１００には、コアネットワーク５０とＧＲＡＮ６０との間に相互作用ユニット（ＩＷＵ）１１０がある。ＧＲＡＮ６０の側には無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ）１２０と、少なくとも１つの基地局（ＢＳ）１３０がある。
コアネットワーク５０が端末機の移動性をサポートしない場合、又は特定のユーザに移動性が与えられていない場合は、そのユーザは常に同じアクセスポート１００を介してコアネットワーク５０にアクセスする。移動性が与えられたユーザは、コアネットワーク５０が接続されているどのアクセスポート１００を介してもコアネットワーク５０にアクセスすることができる。通常は、最短ルートのアクセスポートが利用される。ＧＲＡＮ６０の内部の移動性管理機能は、局域内の移動性をサポートするために利用される一方、コアネットワーク５０の移動性管理機能は、コアネットワーク５０内でのアクセスポート１００の変更を実現するために使用される。
ユーザは、１つ又は恐らくは幾つかのコアネットワークの種々のサービス（例えば、図１のＩＳＤＮ１０、ＧＳＮ２０、のような）に加入する。コアネットワーク５０は、ＧＲＡＮ６０のオペレータが提供する汎用ベアラーサービスを使用して、その加入者に接続し、それによって、ネットワークの範囲を拡張し、加入者に対して移動性を付与する。
ＧＲＡＮ６０内では、各々のセル毎に地理座標が規定され、この地理座標は例えば所在エリア方式のベースとして利用される。本発明の好適な実施例では、所定のセルの地理座標は、そのセルの中心であると規定される。
本発明の好適な実施例で利用される地理座標は、経度と緯度の座標である。この分野の専門家には、緯度と経度だけが地理的な位置を示す唯一の手段ではなく、本発明は地理的な位置を示す他の手段を利用しても同様に機能することが理解されよう。
前述したように、セルの地理的な位置を規定するための好適な方法は、セルの中央の座標を利用することであるが、本発明はセルの地理的位置を規定するためにセルの中央を利用することに限定されるものではない。例えば、扇形構造のセルの場合、各々のセルの扇形構造の中心の位置を利用することが有用であろう。セル構造を最も熟知したＧＲＡＮ６０のオペレータは、システムの機能及び種々のサービスプロバイダのニーズに応じて、かなり自由にセルの位置のために使用される座標を決定することができる。
後にその例が示される様々な状況で、サービスプロバイダ５０は“限定された移動エリア”を規定することを望むだろう。このような限定された移動エリアは、地理座標と形状パラメータを利用して地理的エリアとして規定される。セルの位置の場合と同様に、限定された移動エリアの地理座標は好適な実施例では緯度と経度であるが、本発明は限定された移動エリアを規定するために緯度と経度とを使用するものに限定されるものではない。
限定された移動エリアを決定するために形状パラメータも利用される。これらの形状は、例えば長方形、円、三角形、楕円形、又はその組合わせでよい。更に、後述するように、不規則な形状を規定するために焦点と一般化された半径の概念を使用することができる。
例えば、限定された移動エリアを円によって規定することがある。円の半径と共に、円の中心の地理座標が規定される。そこで、限定された移動エリアは、わずか２つの情報、すなわち円の半径と中心とを用いて規定できる。
正方形の場合も、限定された移動エリアは正方形の中心によって規定される。正方形は例えば、正方形の中心と２つの隅の位置を定めるだけで一意的に規定することができる。円と比較すると、サービスプロバイダ５０によって規定されるこの限定された移動区域は、丁度３つの情報、すなわち中心と２つの隅によってＧＲＡＮ６０に通信される。
限定された移動エリアを規定するために容易に使用できる規則的な地理的形状には多くの例がある。更に、不規則に規定された形状によって限定された移動エリアを規定したい場合もあるであろう。その方法の１つは、図４に示すように焦点と一般化された半径を利用することである。一般化された半径は、エリアの境界線と、１つ又は（０からｎ_FP-1の番号を付した）複数の焦点

との関係を規定するものである。
一般化された半径Ｒ_Gは、境界線のポイントから各焦点までの距離の合計として定義される。すなわち、一般化された半径Ｒ_Gを有するエリアの境界線は、下記の関係式、

を満たすポイント

（境界線）として定義される。
ｎ_FP＝１である場合は、そのエリアは図４の円４１０である。ｎ_FP＝２である場合は、そのエリアは図４の楕円形４２０である。ｎ_FP≧３である場合は、そのエリアは恐らくは非対称の何らかの他の形状、例えば図４の４３０である。所定の一般化された半径Ｒ_Gを有するエリアは、全ての焦点が一致した場合、すなわちそのエリアがＲ_G／ｎ_FPに等しい半径の円である場合に面積が最大となる。Ｒ_Gが同じである場合は、１つの焦点が別の焦点からずれるや否や面積は縮小する。上記の定義から、エリア

（エリア）内にあるポイントは、下記の関係式を満たさなければならない。
すなわち、

当業者には不規則な形状のエリアを記述するのにその他の数学的技術があることも理解されよう。コアネットワークはこれらの方法の全てを使用して、ネットワーク、又は特定のユーザ及び／又はサービスの限定された移動エリアを規定することができる。限定された移動エリアを規定する情報は、コアネットワークのサービスプロバイダ５０からＧＲＡＮ６０のオペレータに転送されなければならないので、限定された地理エリアを規定するのに必要な情報は少なければ少ない程よい。
コアネットワーク５０がユーザ又はユーザグループに関する限定された移動エリアを決定した後、その情報はＧＲＡＮ６０のオペレータに転送される。前述したように、その情報には、好適には緯度と経度による地理座標と、例えば円の半径のような形状パラメータとが含まれている。そこで、ＧＲＡＮ６０のオペレータは、どのセルが図３に示したような限定された移動エリア内に入るかを判定することができる。
セル（単数又は複数の）が限定された移動エリア内にあるか否かを計算するには多くの方法がある。ＧＲＡＮ６０のオペレータは記憶された各セルの座標を保持しているので、セルが限定された移動エリアの境界内にあるか否かを計算することは極めて容易である。例えば、コアネットワーク５０が中心と半径で規定される限定された移動エリアを転送したものと想定してみる。ＧＲＡＮ６０のオペレータは、各セル毎に地理座標を取り出す。そこで、オペレータは限定された移動エリアの中心からセル座標までの距離を計算する。このセル座標は、好適な実施例ではセルの中心の緯度と経度である。距離が円の半径よりも短い場合は、そのセルは限定された移動エリア内にあるものと判定される。距離が半径以上である場合は、セルは限定された移動エリア外にあることになる。このように、例えば中心が限定された移動エリア３１０内にある、図３の３２０のようないずれかのセルを介してシステムにアクセスしようと試みる加入者はアクセスすることが許される。
焦点と一般化された半径の概念を用いて不規則な限定された移動エリアを規定する場合にも、同様の方法を用いることができる。コアネットワークのオペレータ５０は、一般化された半径Ｒ_Gの値に加えて、エリアを規定するために用いられる焦点の地理座標を送信する。この場合も、ＧＲＡＮ６０のオペレータは、各々のセルの地理座標を用いて各セル毎に計算を行うことができる。前述したように、セル座標が関係式、

を満たせば、セル座標は限定された移動エリア内にあるものと見なされる。
本発明の好適な実施例のステップが、図５に要約されている。本発明の方法の第１のステップでは、コアネットワーク（例えば、図１のＧＳＭ２０）が特定の限定された移動エリアについて地理座標を選択する（５１０）。これらの座標は例えば円の中心でよい。次に、コアネットワークは地理座標の周囲のエリアの境界を選択する（５２０）。これは、特定の長さの円の半径を選択することで行われる。コアネットワークは、この情報を、加入者がＧＲＡＮ内の特定のセルを介してコアネットワークのサービスに最初のアクセスを試みる（５３０）まで、記憶しておく。
この最初のアクセスの試みに応答して、コアネットワークはエリア情報をＧＲＡＮのオペレータに送信する（５４０）。次に，ＧＲＡＮは同じ加入者が試みる後続のアクセス用にこのエリア情報を記憶する（５５０）。加入者の端末機がこの特定のＧＲＡＮに登録されている限り（例えば端末機がオン状態に留まっている間）、ＧＲＡＮは端末機がシステムを再び使用したい場合には情報を記憶する。
次に、ＧＲＡＮは、加入者がそれを介してアクセスを試みるセルが限定された移動エリア内にあるか否かを計算する（５６０）。セルがそのエリア内にある場合は、加入者はコアサービスプロバイダにアクセスすることができる（５７０）。エリア外にある場合は、加入者はアクセスすることを拒絶される（５８０）。
他の登録方法、例えば端末機をターンオンすることによる登録方法もあるが、ここでは、コアネットワークにアクセスするこの最初の試みによって、加入者の端末機はＧＲＡＮに登録される。これは、最初の試みの結果でアクセスされたかされなかったかに関わりなく当てはまる。加入者の端末機がシステムに登録されている限り、ＧＲＡＮにはエリア情報が記憶されている。後続のアクセスの試みでは、本発明の方法はアクセスセルが限定された移動エリア内にあるか否かを計算するだけでよいが、それはＧＲＡＮはコアネットワークからエリア情報を受信する必要がないからである。しかし、必要ならば、エリアの規定が頻繁に更新される場合、又はＧＲＡＮに記憶されていない場合には、全てのアクセスの試みの後にＧＲＡＮに対してコアネットワークに照会するように要求することも可能である。
１つの使用例は限定された移動エリアである。場合によっては、コアネットワークのオペレータにとって、特定のユーザの特定の地理エリアへのアクセスを限定することが望ましいことがある。コアネットワークのオペレータは、例えば、加入者がその住居又はオフィスから一定距離内でネットワークを使用するように制限したい場合もある。加入手続きの一部として、コアネットワークのオペレータは加入者の住居又はオフィスの地理座標を受信する。コアのオペレータは、次に、加入者が移動システムにアクセスすることが許容される住居又はオフィスの周囲の地理エリアを規定する。
加入者がＧＲＡＮを介して移動システムにアクセスしようとすると、常に、ＧＲＡＮは、先ずどのセルを介して加入者がアクセスを試みているかを注視する。ＧＲＡＮは、アクセスの時点で、そのセルの地理座標をのユーザの地理座標として使用する。ＧＲＡＮは、この特定の加入者がシステムへのアクセスを試みていることを示すために、加入者情報をコアネットワークへと送る。この特定の加入者の限定された移動エリアの座標と形状に関する情報は、次に、ＧＲＡＮのオペレータに送信される。次に、ＧＲＡＮのオペレータは、その特定のセルの座標が限定された移動エリア内にあるか否かを判定する。エリア内にある場合は、ＧＲＡＮは、加入者に対してシステムにアクセスすることを許容する。エリア内にない場合、ＧＲＡＮは加入者がシステムにアクセスすることを拒絶する。
この特定の実施例では、加入者によるアクセスの試みはコアネットワークに送信され、そこでコアネットワークは限定された移動エリアに関する情報をＧＲＡＮに送信することに留意されたい。次に、ＧＲＡＮは加入者が限定エリア内でアクセスしているか否かを判定する。当業者には、別の実施態様も可能であることが理解されよう。
例えば、コアネットワークの全加入者の情報を一時的にＧＲＡＮ内に記憶することもできる。この情報は、加入者の端末機がＧＲＡＮに登録された場合には、コアネットワークからＧＲＡＮへと送信可能である。そこで、加入者の端末機がその特定のＧＲＡＮに登録されている限り、ＧＲＡＮはその特定の加入者がその情報を使用できるようにする。このようにして、次に、ＧＲＡＮは、コアネットワークからの情報を待つ必要なく、加入者が限定エリア内にいるか否かを即座に判定することができる。
別の可能性としては、コアネットワーク自体が計算を行うことがある。ＧＲＡＮは、セル座標と共にアクセスの試みを加入者情報が記憶されているコアネットワークに送ることができる。次に、コアネットワークは、限定された移動エリアの情報を検索し、加入者がそのエリア内にいるか否かを計算する。エリア内にいる場合は、その旨がＧＲＡＮのオペレータに送られ、加入者がシステムにアクセスできるようにＧＲＡＮのオペレータに通知する。
これまでの説明から、加入者の限定性に関する情報は、コア・ネットワークのオペレータに、又は一時的にＧＲＡＮ内に記憶可能であることが理解されよう。好適な実施例では、この情報は、コアネットワークのオペレータによって記憶されるが、それは加入者がコアネットワークサービスの加入者であり、ＧＲＡＮの加入者ではないからである。更に、加入者がエリア内にあるのか否かを判定する計算は、ＧＲＡＮのオペレータ、又はコアネットワークのオペレータで行うことができる。しかし、好適な実施例では、この計算はＧＲＡＮオペレータで行われる。
その理由は、ＧＲＡＮのオペレータは、通常は幾つかのコアネットワークのオペレータへのアクセスを行っているからである。ＧＲＡＮは、アクセスを許可するか否かを判定する上でより専門家されている。しかし、現在、従来のシステムのほとんどで行われているように、同じオペレータがＧＲＡＮとコアネットワークとの双方を運営してもよいことを指摘することができる。ＧＲＡＮアクセスネットワークとコアサービスネットワークとの相違は論理的な相違であり、オペレータが決定した方法で機能とサービスを分割することもできる。
限定された移動エリアの別の例は、コアネットワーク全体の限定エリアを規定することである。例えば、全部がアクセスネットワークとして同じＧＲＡＮを使用する３つのコアサービスネットワークもあり得よう。これらのオペレータを、３つの別個ではあるが恐らくは重複する地理的なオペレーティングエリアに分割することが望ましい。そこで、ＧＲＡＮは、加入者がアクセスを試みる際に、加入者が所属しているのはどのコアネットワークであるかを判定することができる。そこでＧＲＡＮは、加入者がその特定のコアネットワークによってカバーされているエリアからアクセスを試みているのか否かを計算する。否である場合には、アクセスは拒絶される。
限定された移動エリアは、絶対的な位置に関して、又は動的な基準地点に関して規定できることを指摘しておくべきであろう。限定された移動エリアは、加入者の住居のような固定点に関して規定してもよい。更に、アクセスポイントのような動的な地点によって規定してもよい。これは例えば、能動的な通信中の端末機のハンドオフの回数を限定するために使用してもよい。これは先ず、加入者がアクセスを試みるセルの座標を定めることによって行われる。
次に、例えば加入者のアクセスポイントから１０キロ以内に加入者のアクセスを限定することによって、限定された移動エリアを規定することができる。そこで、呼出し中の加入者の移動は１０キロ以内に制限される。加入者が移動すると、ＧＲＡＮはハンドオフされたセルが限定エリア内にあるか否かを判断するチェックを行う。否である場合は、加入者が限定エリア外に出ようとしている旨を示すメッセージがユーザに送られる。ユーザがそのエリアを出ると、接続サービスが切断される。
本発明は、階層的なセル構造を使用したシステムに使用してもよい。全ての階層レベルのセルは地理座標を有することができ、この座標は同報通信することができる。しかし、より高レベルのセルは低レベルのセルとは異なる空間的スケールで使用されるので、同じ限定された移動エリア内の異なる階層レベルのセルの混在によって、エリアの境界の特定化の分解能が不都合なかたちで低下することがある。従って、限定された移動エリアの規格に、意図的なセルレベル（単数又は複数の）を含めてもよい。このような場合は、その座標が規定された地理エリア内にある前記階層レベル（単数又は複数の）のセルだけが、限定された移動エリアの一部であるものと見なされる。セル内でレベル識別子も通信することができる。
前述のように、好適な実施例では、限定された移動エリアの規定はコアネットワーク内に記憶される。この情報は、通常は加入者の移動端末機には送信されない。しかし、端末機が許容されたエリア外のネットワークにアクセスしようと試みると、限定された移動エリアの規定が端末機に転送されるので、端末機は禁止されたセル内で更にアクセスを試みることを回避できる。
その根本的な理由は、恐らくはほとんどの端末機は許容されたエリア外の基地局にアクセスすることはなく、限定された移動エリアの規定をこれらの端末機に転送することは無線資源の無駄使いだからである。しかし、端末機が許容されたエリア外の基地局にアクセスを試みると、それは既に限定された移動エリア外にあり、同一の、又は別の禁止された基地局に再度アクセスを試みる公算がある。そのような場合は、失敗した最初の試みへの応答として、限定された移動エリアの規定を端末機に転送することが多分有利であろう。
このようにして、端末機は、ユーザに対してユーザが許容されたエリア外にいることを示すことができる。各セル内でセルの座標が通信されるＧＲＡＮでは、地理座標と形状パラメータを端末機に転送可能であり、そこで端末機自体が、セルが許容されたエリア内にあるか、エリア外にあるかを判定することができる。同じネットワーク内では、エリアの規定の結果であるセルリストだけを端末機に転送することも可能である。
本発明の更に別の実施例は、移動エリアではなく、サービスエリアを規定するためにエリアを用いることである。コアネットワークはそのサービスエリアを料金が高いエリア、中間エリア、及び料金が低いエリアに分割したい場合がある。このような状況では、コアネットワークは、恐らくはシステム全体について料金地域を規定するか、又は各加入者毎にこの料金エリアを規定する。個々の加入者にとって住居、職場、及び住居と職場の間のエリアからのアクセス料金が異なるようにできる。
コアネットワークは３つのエリアを規定しなければならない。そこで、計算によって、加入者が特定のエリア内でアクセスを試みているか否かを判定しなければならない。本発明の方法は、加入者が特定のエリア内にいるか外にいるかを判定するので、３つの計算を行うことが必要である。例えば、システムは先ず、ユーザが高料金のエリア内にいるか否かを計算する。居る場合は、計算を終了する。居ない場合は、システムは加入者が中間料金のエリア内にいるか否かを判定しなければならない。居る場合は、計算を終了する。
居ない場合は、システムは加入者が低料金エリア内にいるか否かを判定しなければならない。しかし、計算の結果、加入者が高料金又は中間料金エリア内にいないことが示された場合、システムは省略して低料金を採用してもよい。従って、エリアを相互に排他的なｎのサービスエリアに普通に分割するには、加入者がそのエリア内にいるか否かを判定するためにｎ回の計算が必要である。
コアネットワークのオペレータが利用する別の種類のサービスには、同報通信サービス、例えばセルラー・ディジタル・パケット・データ（ＣＤＰＤ；Cellular Digital Packet Data）で使用される同報通信サービスがある。例えば、ＣＤＰＤでは、ネットワークの加入者は同報通信サービスを利用して、あるエリア内のデータをそのエリア内にある別の加入者の端末機に同報通信することができる。送信されたデータは、暗号解読され、同報通信エリア内の全てのＣＤＰＤのユーザが受信することができる。同報通信サービスを利用する顧客は、同報通信接続を要求する際に、同報通信エリアを規定し、ＧＲＡＮのオペレータは同報通信エリア内にあると見られるセルを識別し、関連する基地局にポイントツーマルチポイント接続を確立する。
図６は、同報通信システムにおける本発明の実施例を示している。サービスプロバイダがある地理的エリア内のユーザにデータを同報通信したい場合が予測されるが、同報通信エリアの地理座標を選択するのは加入者である（６１０）。それから、加入者は前述したと同様の態様で境界線の座標を選択する（６２０）。
次に、加入者はエリア情報をＧＲＡＮに送信し（６３０）、その後で加入者が同報通信したい同報通信データを送信する（６４０）。これらの２つのステップは別個の２つのステップとして示されているが、加入者がエリア情報と共に前記データをＧＲＡＮに送信することも明らかに可能である。ＧＲＡＮがエリア情報を受信すると、ＧＲＡＮはそのシステム内のどのセルが、加入者の座標と境界情報によって規定された同報通信エリア内にあるかを計算する（６５０）。最終ステップは、ＧＲＡＮがデータを同報通信エリア内の全てのセルに同報通信するステップ（６６０）である。
同報通信エリアを絶対的な位置を基準にして、又は動的な基準ポイント、例えば端末機の現行のセルの中心座標に関して規定することができる。後者を採用して、例えばユーザの端末機の現在位置に関連して同報通信エリアを特定することができ、それによってユーザは近傍の別の端末機に同報通信データを送信することが可能になる。ＧＲＡＮでは、データにコアネットワークの識別子をラベリングすることができるので、これは接続されたコアネットワークの加入者によってのみ受信される。
同報通信エリアの規定に使用される実施例と、限定された移動／サービスエリアで使用される実施例には、２つの重要な相違がある。同報通信データのエリアを規定する際には、通常、データを送信したいエリアを規定するのは、コアネットワークの１つへの加入者の規定である。通常の双方向移動通信で使用する場合、ユーザ又は特定のサービスが限定されるエリアを規定するのは、コアネットワークである。
もう１つの相違点は、限定された移動／サービスエリアとしてしようする場合、当該の端末機の位置がエリアの規定と比較されて、コアネットワークへのアクセスが許容されるべきか、又は特定のサービスへのアクセスが許容されるべきかの決定が行われる。報知通信システムで使用する場合は、端末機がエリア内にあるのかエリア外にあるかを判定するためにエリアの規定は用いられず、エリアの規定は、全ての端末機が同報通信データを受信できるエリアを規定するためだけに用いられる。
本発明の更に別の実施例は、１つの特定のアクセスポートでのアクセスが全て制限されているユーザに対して、エリアが規定されている場合である。例えば、ある種のコアネットワークは加入者の移動を許容しないことがある。それは、例えば、コアネットワークに移動のための内部支援機能が欠如しており、加入者のアクセスポートを変更できないような場合である。
この実施例では、コアネットワークは、１つの特定のアクセスポートを介するアクセスに制限されている全ての加入者に、限定された移動エリアを規定する。コアネットワークが１つ以上のアクセスポートを介してＧＲＡＮにアクセスすると、各ポートで加入者の限定されたホームエリアを規定する。それによって、加入者は、ＧＲＡＮの移動能力を利用して、アクセスポートの近傍での限定された局域内での移動が可能になる。
規定できるサービスとサービスエリアの種類は、コアネットワークのサービスプロバイダの想像力によってのみ限定される。サービスプロバイダはそのサービスエリアを異なる料金エリアに分割することができる。更に、サービスエリアを異なるサービスエリア、例えば１つのエリアではＩＳＤＮサービスを提供し、別のエリアではページングのみのサービスを提供するように、分割することもできる。サービスの数が多くなる程、明らかに計算数が増大し、包含される信号量が増大する。しかし、個別化されたサービスの数を提供できるという可能性は、このような欠点を補って余りある。
本発明によって、サービスプロバイダはサービスを分割して、考えられるどのような地理的な方法でもアクセスすることが可能になる。
加えて、本発明は、加入者がＧＲＡＮにアクセスするセルの中心として加入者の位置を指定するのではなく、加入者の正確な位置を定める能力を備えたセルラーシステムに特に適している。これは例えば、ＧＲＡＮの外部から動作するNAVSTERの大域位置検知システム（ＧＰＳ；Global Positioning System)のような所在位置検知システムであってよい。更に、例えば、幾つかのセルサイトでの移動局からの送信の到達時間の差を利用したシステムのような、当業者には公知のものと同様のネットワーク内の所在位置検知システムでもよい。このような所在位置検知システムを本発明と組合わせて、特定の加入者がそのコアネットワークのサービスプロバイダが規定した特定のエリア内にいるか否かをより高い精度で判定することができる。
前述の実施例は単に説明目的のためであり、これに限定されるものではない。当業者には、本発明の趣旨と範囲から離れることなく前述の実施例を変更できることが明らかであろう。本発明は前述の例に限定されるものではなく、下記の請求の範囲とその範囲が等価であると見なされる。

Claims (19)

1. 地理座標を有するセルからなるセルラー構造の移動通信システムにおいて、少なくとも１人の加入者が、前記セルラー構造とは独立に設定された少なくとも１つの地理的サービスエリアを介して少なくとも１つのコアサービスプロバイダ５０へアクセスできるようにする方法であって、
   前記移動通信システムは、加入者を有する少なくとも１つのコアサービスプロバイダ５０と、前記セルを介して前記加入者が前記コアサービスプロバイダ５０へアクセスできるようにするアクセスプロバイダ６０とに区分されており、
   前記少なくとも１つの地理的サービスエリアの各々に対する地理座標を選択するステップ（５１０）と、
   前記少なくとも１つの地理的サービスエリアに対する前記地理座標の各々に関して、囲まれた境界を選択するステップ（５２０）と、
   どのセルに対する地理座標が前記各々の囲まれた境界内にあるかを計算するステップ（５６０）と、
   前記地理的サービスエリア内に前記セルの地理座標があるか否かに基づいて、加入者が、前記少なくとも１つのコアサービスプロバイダ５０、又は前記コアサービスプロバイダ５０によって提供されるサービスの範囲の少なくとも１つのサービス、又は前記少なくとも１つのコアサービスプロバイダ又は前記加入者の１人により送信される同報通信データをアクセスすることを許容し（５７０）、又は拒絶する（５８０）ステップとを有することを特徴とする方法。
2. 前記少なくとも１つの地理的サービスエリアの各々の前記地理座標を選択する前記ステップ（５１０）、及び前記少なくとも１つの地理的サービスエリアの各々の前記地理座標に関する前記囲まれた境界を選択する前記ステップ（５２０）が、前記コアサービスプロバイダ５０によって実行され、
   前記地理的サービスエリア内に前記セル座標があるか否かに基づいて、前記アクセスプロバイダを介した前記加入者による前記コアサービスプロバイダ５０へのアクセスを許容し（５７０）、又は拒絶する（５８０）ステップが、前記アクセスプロバイダ６０によって実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記少なくとも１人の加入者が、前記アクセスプロバイダ６０によって運営される特定のセルを介して前記コアサービスプロバイダ５０に最初にアクセスを試み（５３０）、それによって前記アクセスプロバイダ６０に登録されるステップと、
   前記コアサービスプロバイダ５０が、前記加入者の地理座標と前記地理的サービスエリアの境界に関するエリア情報とを前記アクセスプロバイダ６０に送信するステップ（５４０）と、
   前記サービスプロバイダ６０が、前記エリア情報に基づいて、前記特定のセルの前記地理座標が前記地理的サービスエリア内にあるか否かを計算し（５６０）、前記セル座標が前記地理的サービスエリア内にあるか否かが前記計算によって判定されるステップとを更に含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記アクセスプロバイダ６０が、前記少なくとも１人の加入者による後続のアクセスの試みの間に、前記計算（５６０）によるエリア情報を記憶するステップを更に含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記少なくとも１つの地理的サービスエリアの各々の前記地理座標は、前記アクセスの時点での前記加入者の地理座標に関連して選択され、それにより前記境界がアクセスを試みた時点での前記地理座標に関連して選択されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記少なくとも１つの地理的サービスエリアの各々の前記地理座標は、加入者がアクセスし引き続いて前記システムを移動する間に、連続的に選択され、前記少なくとも１つの地理的サービスエリアの各々の前記地理座標は、前記アクセス及び引き続いての移動期間中の前記加入者の地理座標に関連して選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記移動通信システムが階層的なセルレベルを有するセルラー構造を有し、前記地理的サービスエリア内にあると見なされるために前記セルが属さなければならない単数又は複数の階層的セルレベルを特定するステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記地理的サービスエリアは、所定のコアサービスプロバイダへの全ての加入者が前記アクセスプロバイダを介して前記システムにアクセスする全てのセルを含んでいることを特徴とする請求項２に記載の方法。
9. 前記地理座標が緯度と経度に基づいて選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記加入者の前記地理座標が、例えばＧＳＰのようなアクセスネットワーク６０の外部のシステム、又は幾つかのセルサイトでの移動局送信の到達時間の差を利用するような、アクセスネットワーク６０内部のシステムのような所在位置検出システムを使用して選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 前記少なくとも１つの地理的サービスエリアの各々の前記地理座標の各々を囲む前記境界が、
    

    

    但し、ｎＦＰは前記地理的サービスエリア内の地理座標の数、ｒ _Pi はｎＦＰ個の地理座標のうちのｉ番目の地理座標、Ｒ _G は選択された一般化半径、
    を満たすポイントｒ（境界線）として定義されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 前記少なくとも１つの地理的サービスエリアの地理座標と前記境界の情報とを前記加入者の移動端末機に送信するステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 座標が前記囲まれた各々の境界内にある前記セルのリストを記憶するステップと、
    前記リストを前記加入者の移動端末機に送信するステップとを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 前記地理座標は、前記端末機が前記少なくとも１つの地理的サービスエリア外にある間に前記コアアクセスプロバイダにアクセスを試みた場合にだけ送信されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
15. 前記リストは、、前記加入者が前記少なくとも１つの地理的サービスエリア外にある間に前記コアアクセスプロバイダにアクセスを試みた場合にだけ前記移動端末機に送信されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
16. 前記少なくとも１つのコアサービスプロバイダ５０は、少なくとも１つのアクセスポート１００を介して前記アクセスプロバイダ６０に接続され、
    前記少なくとも１人の加入者は、前記少なくとも１つのアクセスポート１００を介して前記コアサービスプロバイダ５０にアクセスするだけに制限され、
    前記少なくとも１人の加入者は、前記地理的サービスエリア内でアクセスするだけに限定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
17. 前記少なくとも１つの地理的サービスエリアの各々の地理座標を選択するステップ（６１０）、及び、前記少なくとも１つの地理的サービスエリアの前記地理座標の各々に関する前記囲まれた境界を選択する前記ステップ（６２０）は、前記加入者の１人によって行われ、
    前記加入者は、前記地理座標及び前記境界の情報を前記アクセスプロバイダ６０に送信し（６３０）、前記加入者は、同報通信データを前記アクセスプロバイダ６０に送信し（６３０）、
    前記アクセスプロバイダ６０は、前記同報通信データを前記少なくとも１つの地理的サービスエリア内にあるセルに同報通信し、前記データへのアクセスの許可と拒絶は、前記少なくとも１つの地理的サービスエリア内にあるか否かによって判定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
18. 前記少なくとも１つのコアサービスプロバイダ５０によって提供されるサービス、及び前記アクセスプロバイダ６０によって提供されるアクセスは、単一のプロバイダによって提供されることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の方法。
19. 地理座標を有するセルからなるセルラー構造を有するセルラー通信ネットワーク内の、前記セルラー構造とは独立に設定された地理的サービスエリアを指定する際に利用されるシステムであって、
    前記セルラー通信ネットワークは、アクセスプロバイダネットワーク部分と、加入者が前記アクセスプロバイダ部分を介したアクセスによって前記少なくとも１つのコアサービスネットワークと通信できるようにする少なくとも１つのコアサービスネットワーク部分とに分割されており、
    前記システムが、
    前記地理的サービスエリアの地理座標を選択して、前記地理的サービスエリアを規定するサービスプロバイダネットワーク手段と、
    前記地理的サービスエリアの規定を前記アクセスプロバイダネットワーク部分に送信する送信手段と、
    前記少なくとも１つのサービスプロバイダによって規定された前記地理的サービスエリアを、前記セル上にマッピンするアクセスプロバイダネットワーク手段とを更に備えることを特徴とするシステム。

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