JP4125867B2 - 移動局の位置検出装置及び方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
（発明が属する技術分野）
本発明は公衆陸上移動網(Public Land Mobile Network, "PLMN")における移動局の位置検出問題に関し、特に移動局のスイッチが切られたとき、又は網のカバーする範囲を外れた時に、最終位置検出地点の最高精度の推定を確立する問題に関する。
【０００２】
（関連技術）
公衆陸上移動網（"PLMN")を用いて移動局の地理的(geographically)位置検出を行うことに対する種々の商業的、規則上の要求が現在大きくなってきている。PLMNの一例としては、GSM("Grabal System for Mobile Communication")システムがある。図１ａに、GSMシステムの単純化した構成を示す。第１の移動局１１０は、通常、加入者が全体のシステムにおいて目にする唯一の設備である。加入者電話又は端末は、無線インタフェースを介して基地局サブシステム("BSS")１２０に接続する。大まかに言えば、基地局サブシステム１２０はGSMの無線セルラーという観点に特有のインフラストラクチャ機器を一つにまとめたものである。
【０００３】
BSS１２０は移動局と無線インタフェースを通じて直接交信する。一方で、BSS１２０は交換システム("SS")１３０のスイッチと交信する。BSS１２０の役割は移動局１１０及び交換システム１３０とを接続して、移動局のユーザを他の遠距離通信ユーザとを交信させるものと言うことができる。BSS１２０は制御されねばならず、従ってオペレーションサブシステム（"OSS"）１４０と交信中である。
【０００４】
交換サブシステム１３０は加入者データ及び移動性管理(mobility management)に必要なデータベースのみならず、ＧＳＭの主交換機能をも有する。交換サブシステムの主要な役割は、ＧＳＭユーザ及び他の通信ネットワークユーザとの間の通信を管理することである。これら他のネットワークは他のＰＬＭＮ１５１、ＰＳＴＮ（公衆交換電話網、"Public Switched Telephone Network"）１５２、ＣＳＰＤＮ（回路交換公衆データ網、"Circuit Switched Public Data Network"）１５３、ＰＳＰＤＮ（パケット交換公衆データ網、"Packet Switched Public Data Network")１５４及びＩＳＤＮ（統合デジタルサービス網、"Integrated Service Digital Network"）１５５を含むことが可能である。
【０００５】
ＳＳの中において、基本的な交換機能は、ＧＳＭユーザへの、又はＧＳＭユーザからの呼設定および調整を主な機能とする移動サービス交換センタ("Mobile Services Switching Centre、"MSC"）１３１によって実行される。ＭＳＣ１３１は一端にBSS１２０とのインタフェースを有し、他端に外部ネットワーク１５０とのインタフェースをそれぞれ有する。しかしながら、外部網１５０とＧＳＭとの直接接続は、図示しないゲートウェイＭＳＣ("GMSC)を通して送信される。全てのＧＳＭ／ＰＬＭＮ向けの呼は、GSM/PLMN用の入来通過交換機(incoming transit exchange)として機能する１つかそれ以上のＧＳＭＣに送信される。
【０００６】
ＭＳＣ１３１の他に、交換サブシステム(Switching Sub-system)１３０も複数のデータベースを有する。通信サービスの提供に関する加入者情報はホームロケーションレジスタ(Home Location Register, "HLR")１３２の中のインフラ側(infrastructure side)に、加入者の実際の位置とは独立して保持される。
【０００７】
ＨＬＲ１３２はまた、加入者の現在の位置に関するいくつかの情報を有する。全ての通信システムは加入制限(subscription limitations)、加入しているサービス、課金情報等といった各加入者に関する多種の情報を含むデータベースを有する。固定網において、各加入者は１つの加入者局交換機(local switch)に長時間接続される。この加入者に関わる全ての呼はこの交換機を通過する。したがって、この交換機は加入者に関する情報を保存するのに自然な場所である。移動する加入者を取り扱うシステムにおいて、このような保存のための自然な場所は存在しない。しかし、保存されるべき２種類の情報（位置情報及び加入者データ）は共通する記憶装置を必要とする。これはＧＳＭによってなされた選択であり、ＨＬＲ１３２がこれら２つの情報セットのデータベースである。
【０００８】
位置情報が移動局宛の呼の確立にのみ必要だとしたならば、残りの情報は任意の呼の種々の瞬間(various moments)で必要とされる。基本的には、呼の通話中の移動加入者を取り扱う移動局交換センター(Mobile Switching Center)１３１がそれらの情報のいくつかの部分を必要とする。ＭＳＣ１３１が情報のいくつかの部分が必要になった都度、ＨＬＲに問い合わせをしなければならないのであれば、無視できないシグナリング負荷となる。
【０００９】
このシグナリング負荷を回避するため、加入者がＭＳＣ１３１によって制御される位置エリア（”ＬＡ”）に登録されている間、加入者のデータレコードをＭＳＣ１３１の近くのデータベースにコピーする。このデータベースはビジター位置レジスタ(Visitor Location Register, "VLR")１３３である。ＶＬＲ１３３に接続されているＭＳＣ１３１の下に登録されている加入者に関する情報は、ＶＬＲ１３３に保存される。しかしこの保存は一時的なものである。
【００１０】
この方法は新たな機能を生み出す。加入者が新しいＭＳＣ／ＶＬＲエリアに入った時点で、加入者情報はコピーされねばならない。逆に言えば、対応するレコードは以前に加入者が登録されていたＭＳＣ／ＶＬＲエリアから消去されなければならない。このデータベース更新は所定のイベントが発生した時点で実行される。これらのイベントは呼設定(call set-up)、ハンドオーバ、呼完了(call complete)、ＩＭＳＩ(International Mobile Subscriber Identify)付加（すなわち、移動局スイッチのオン）、ＩＭＳＩ切り離し(detach)（すなわち、移動局スイッチのオフ）、及び位置更新を含む。
【００１１】
上述したように、ＰＬＭＮベースの位置検出の開発に対する要求が増大している。ＰＬＭＮベースの位置検出は４つのパートから構成されると考えることができる。すなわち、位置検出手続き(Posisioning Procedure)、位置登録ゲートウェイ、アプリケーション及びシグナリング機構である。
【００１２】
４つのパートのうち最初は、位置検出手続きである。これは網、例えばＧＳＭにおいて、移動局の位置に関する相対的な情報もしくはいくつかの場合においては絶対的な情報見つけだして報告するために用いられる機構である。異なる位置検出手続きが網の中に同時に存在することが可能である。これらの異なる位置検出手続きはそれぞれが自らの技術的な解決策(technical solutions)及び正確さの程度を有していて良い。正確さの程度はＰＬＭＮのサービスエリア全体から、１００メーター以下までの範囲であることができる。しかしながら、一般的には正確さの程度が高くなるに連れてシグナリング能力及び負荷に関して網に対するコストも高くなる。
【００１３】
このような位置検出手続きの一例は全地球測位システム(Global Positioning System)ＧＰＳである。ＧＰＳは衛星ベースのシステムであり、移動局はＧＰＳ端末を装備していなければならない。ＧＰＳ端末は少なくとも３つの衛星からの受信信号を通じてその位置を決定することができる。そして、移動局の位置は例えばＧＰＳ端末をポーリングし、その後位置情報がネットワークを介してアプリケーションへ送信されてくる。
【００１４】
別な位置検出手続きは移動局から基地局への信号についてＰＬＭＮに電波伝播時間を測定させることである。伝播時間は移動局の位置に対応する。移動局の位置は、従ってこの測定をさらに２つ以上の基地局から繰り返すことによって確実に特定することができる。さらに、移動局によって３つの基地局からの信号の測定を実行することによっても移動局の位置を特定することが可能であることが知られている。
【００１５】
ＰＬＭＮベースの位置検出の第２のパートは位置検出ゲートウェイである。本特許出願においては、位置検出ゲートウェイを移動局位置検出センター（Mobile Positioning Center, "MPC")１７０と呼ぶ。移動局位置検出センターは、以下に述べるように、位置検出手続き、例えばＧＰＳからのデータを、移動局の絶対位置を計算し、位置情報をアプリケーションに供給するために用いる。ＭＰＣ１７０はゲートウェイ移動局サービス交換センター(Gateway Mobile Services Switching Center,"GMSC")に接続される。移動局位置検出センター１７０を用いた考えられるシステムの例を図１ｂに示す。
【００１６】
ＰＬＭＮベースの位置検出の第３のパートは、網から取得した位置情報のユーザーであるアプリケーションから構成される。アプリケーションは位置情報の要求を移動局位置検出センター１７０へ送信する。移動局位置検出センター１７０は本発明の方法に従って網から情報を読み出し、その後この位置情報をある特定のアプリケーションに転送する。アプリケーションの例としては、輸送管理、救急車等の緊急サービス及び最も近い燃料施設の調べたり、盗まれた車の回復等が含まれる。
【００１７】
ＰＬＭＮベースの位置検出システムの４つめの（最後の）パートは、網のシグナリング機構である。これらは、移動局の位置判定に用いられる様々な要素間での位置データの転送に用いられる。
【００１８】
公衆陸上移動網(Public Land Mobile Network)におけるインフラストラクチャ及び無線インタフェースに基づく位置検出システムは未だ商品化されていない。現在のシステムにおいて、移動局が”アイドルモード”にある場合に得られる唯一の位置情報はあまり精度が高くない。アイドルモードは移動局が自分自身のチャネルを持たずにブロードキャストチャネルのみを受信している状態のモードである。それに対して、”専用モード(dedicated mode)”では通信のために必要とされる双方向チャネルが移動局に割り当てられ、インフラストラクチャと双方向にポイント間(point-to-point)での情報交換が許可される。
【００１９】
移動局がアイドルモードにある際に、今日ＧＳＭにおいて知ることのできる領域は１００Ｋｍ以上の広さになりうる在エリア(Location Area, "LA")が最高でである。将来の位置検出システムにおいては、異なる位置検出手続きを用いて移動局の位置を知るいくつかの方法があるであろう。
【００２０】
位置検出手続きは端末ベース又は網ベースであってもよい。端末ベースの手続きでは、移動局が相対位置データを求め、移動局位置検出センター(Mobile Positioning Center)に絶対位置の計算のために相対位置データを報告する。網ベースの手続きでは、基地局システム１１０が相対データを移動局位置検出センター１７０に報告する。位置検出手続きはまた、端末ベースの手続きと網ベースの手続きの組み合わせであっても良い。その他の位置検出手続きとして、移動局に接続された外部位置検出装置、例えばＧＰＳによって構成することもできる。
【００２１】
これらの位置検出手続きにおける問題は、アプリケーションに対して十分良い精度で移動局の位置を特定できることの必要性に基づく。この必要性は網に対して移動局との接続確立が可能であることを要求する。これは、移動局の電源がオンであって、網のカバーする範囲内に存在しなければならないことを意味する。
【００２２】
しかしながら、移動局の電源がオフであったり、網のカバー範囲から出た際に問題が発生する。そして、最後に移動局がいつ、どこにいたかについての正確な情報を得ることが不可能になる。しかし、この点に関してＧＳＭでわかりうる最も詳細な情報は例えば在エリアである。この精度は大多数のアプリケーションにとって不十分であり、アプリケーションから要求があった際にシステムで得られる情報を保証するための機構も存在しない。
【００２３】
（発明の概要）
上述の問題点を解決する手段は、システムで有効な加入者データベースを定期的に正確な位置データによって更新することである。そして、そのデータは移動局を検出できない際の最終位置(last known location)を得るために用いることができる。どの位置データが保存されるべきかが実装上の問題となる。これは、例えばセル識別子(cell identification)又はＧＰＳで用いられているような経度及び緯度でよい。しかし、網の方々を移動する全ての移動局に対してデータが保存されるため、網の能力を落とすような大きすぎる負荷増加の原因とならなず、かつアプリケーションには十分な精度を供給する、システムフレンドリーな実装を用いることが重要である。
【００２４】
ＧＳＭに実装される、本発明の好適な実施形態においては、更新の対象となる２つの加入者データベースが存在する。それらはビジター位置レジスタ(Visitor Location Register)１３３とホーム位置レジスタ(Home Location Register)１３２である。ビジター位置レジスタ１３３は一時的(temporaly)な保存に、ホーム位置レジスタ１３２は永続的(permanently)な保存に用いられる。
【００２５】
ビジター位置レジスタ（ＶＬＲ）１３３はシステムに位置情報の入手を可能とさせる所定のイベントが発生した時に更新される。ＶＬＲ１３３は加入者データの一時的な保存に用いられるため、ＶＬＲ１３３に記録された加入者が何らかの理由によって削除される場合、位置情報は永続的な保存のためにＨＬＲ１３２へ転送されなければならない。
【００２６】
アプリケーションはまず、移動局位置検出センター（ＭＰＣ）に、特定加入者の位置情報を求める要求を送信する。ＭＰＣは位置情報を得るため、好ましい位置検出手続きにコンタクトする。この情報が入手できなければ、ＭＰＣは最終位置データを得るためにＨＬＲにコンタクトする。ＨＬＲはＶＬＲから最終位置データの読み出しを試み、それをＭＰＣへ転送する。ＶＬＲから最終位置データが得られなければ、ＨＬＲに保存された最終位置がＭＰＣへ転送される。
【００２７】
本発明によれば、無線インタフェースを奪うことなく、通常の位置検出手続きでは得られない移動局について良い精度で移動局の最終位置を得ることが可能となる。これは多くのアプリケーションに対して位置の価値を高める。
【００２８】
本発明はさらに、移動局と接続を確立する必要がないため、他の”リアルタイム”位置検出手続きと比較して、”古い”位置データを安い価格でＰＬＭＮのオペレータに提供可能にする。
【００２９】
本発明の別の利点は保存されたデータが移動局のページングを改善可能なことである。これは、網がページングを在エリア全体でなく、特定のセルからスタートできるためである。これはもちろん、多くの場合、網におけるシグナリングを削減する。
【００３０】
（詳細な説明）
以下、本発明を、添付図面とともに、例示のみを目的とする好適な実施形態によって詳細に説明する。
【００３１】
本発明の方法をいかにしてＧＳＭシステムに実装することが可能であるかに関連して説明する。しかしながら、本発明はまた、ＮＭＴ、ＡＭＰＳ等、他の移動通信システムに適用可能である。いかなる移動体通信システムも、各加入者の位置に関する情報を含む加入者情報を保存するデータベースの類を有する。これまで述べてきたように、ＧＳＭにおいて、このデータベース機能は一時的に位置情報が保存されるビジター位置レジスタと、もっと長い期間情報が保存されるホーム位置レジスタとに分割されている。これは、シグナリング資源を節約するために行われてきたものである。しかし、特定のシステムの実装によっては、いくつかの移動体通信システムにおいて、１つのデータベースによってＶＬＲ及びＨＬＲの両方と同様の機能を実施することが可能である。
【００３２】
本発明は正確な位置データをシステムにおける加入者データベースの定期的な更新に使用する。ＧＳＭへの最も好ましいへの実装は、セルグローバルアイデンティティ（”ＣＧＩ”）を使用することであろう。なぜならこの情報は標準的に更新され、システムによって位置検出以外の他の目的、例えばルーティング等に使用されるためである。この方法においては、問題を解決するための位置検出の起動及び実施はなされない。従って、位置検出のためにシステムに対して余分な負荷を与えることがない。
【００３３】
ＣＧＩはある１つの特定セルがカバーする領域に対応する、ある１つの領域に換算(translate)されうる。これは、１００ｍから３５ＫｍＲＭＳ（すなわち、ＧＳＭにおけるセルの大きさ）の範囲の精度を提供する。この精度は、例えば、拡張された範囲を有する基地局(base stations with extended range)が使用されていた場合、さらに悪くなりうる。一方、ＣＧＩはまた、入手可能である場合、タイミングアドバンス(Timing Advance, ”ＴＡ”)とともに実装可能である。ＴＡは、基地局への距離に換算可能であるため、精度を向上させる。多くの移動局からの信号の伝播時間遅延は基地局から遠くへ移動するに連れて増加するため、それらの信号がオーバーラップするリスクが増加する。唯一の解決策は、移動局に受信時間に対して相対的に信号放出を早めさせることである。そうすることによって、あちらこちら(to and fro）の伝播遅延を補償する。この値は、タイミングアドバンスと呼ばれる。
【００３４】
本発明の主要な観点は種々のアプリケーションに位置情報を供給することに関するけれども、更新されるべき位置情報を記憶するための特定のデータベース（１つ又は複数）が必要である。もちろんＧＳＭにおいては、一時的な記憶に用いられるビジター位置レジスタ（”ＶＬＲ”）と、永続的な記憶に用いられるホーム位置レジスタ（”ＨＬＲ”）がある。最初に、例えばＣＧＩである位置情報は、システムにおいてその位置情報を利用できる状態にする、所定のイベントが発生するとＶＬＲに保存される。もし、例えばＴＡが用いられるとすると、ＴＡはＣＧＩとともに記憶装置に送信される。これらに加えて、タイムスタンプもまたＶＬＲに送信され、情報が読み出された日時を示すために保存される。
【００３５】
この情報、例えばＣＧＩ、ＴＡ及びタイムスタンプは、所定のイベントが発生するとＶＬＲに保存される。これらのイベントは呼設定(call set-up)、ハンドオーバ、呼切断(call complete)、ＩＭＳＩ(International Mobile Subscriber Identity)アタッチ（すなわち、移動局の電源投入時）、ＩＭＳＩデタッチ（すなわち、移動局の電源切断時）及び位置情報更新を含む。図２を参照されたい。
【００３６】
ＶＬＲは加入者データの一時的な保存にのみ使用されるため、加入者レコードが何らかの理由により削除される場合には位置検出情報を永続的な保存のためにＨＬＲへ転送する必要がある。
【００３７】
本発明を実装するためにはＧＳＭシステムにある変更を加える必要がある。位置検出情報（例えばＣＧＩ）を保存するために、ＶＬＲ及びＨＬＲに新しいデータフィールドを作る必要がある。加えて、例えばタイミングアドバンスを保存するための１つ又は複数の他のフィールドを作ることも可能である。さらに、位置検出データが関連するイベントにおいて保存されるようにシステムを変更する必要がある。図２を参照されたい。また、異なるネットワーク要素間での位置検出データ転送をサポートするようにシグナリングプロトコルを変更する必要がある。ＶＬＲが何らかの理由で削除される場合にＨＬＲが更新されるようにシステムを変更する必要もある。
【００３８】
これらの変更に加え、移動局位置検出センタ（ＭＰＣ）が実装される必要がある。これは、位置検出情報を専門に取り扱う外部ノードの様なものである。しかしながら、ＭＰＣと多種の外部アプリケーションとの間で通信する方法に加えて、ＭＰＣによってＨＬＲに問い合わせする方法をも開発する必要がある。
【００３９】
これらの方法は、位置検出に起因した、網において必要ないシグナリングが実施されないことを確実なものとする。本発明はアプリケーションが低い精度で満足する時に、位置検出手順として使用することが可能である。実時間で位置を特定するよりも、”古い”位置検出データを表示する方が安く済むであろう。
【００４０】
例えばＧＰＳのような通常の位置検出手続きによっては位置情報が見つからない移動局に、アプリケーション、例えば、救急車サービス(emergency ambulance service)が問い合わせを行うと、現在のＶＬＲ（もしあれば）から情報を得ることが可能か否かを調べるため、ＨＬＲは情報をチェックする。もしそれが成功しなければ、ＨＬＲは自身の最終保存情報を位置検出ゲートウェイを介してアプリケーションに送り返す。そして、アプリケーションは入手可能なタイムスタンプによって、最も好ましい方法でその情報を用い、動作することが可能となる。
【００４１】
図３は、この手順をさらに詳細に示している。この手順はアプリケーションプログラムが移動局位置検出センター（”ＭＰＣ”）に特定の移動局の位置検出情報を要求した時点から始まる（３００）。そして、ＭＰＣは、位置検出情報を得るため、好ましい位置検出手順にコンタクトする（３１０）。
【００４２】
次いでＭＰＣは、好ましい位置検出手順を用いて何らかの位置検出情報を得ることが可能であったかどうかをチェックする（３２０）。もしその答えがイエスであれば、読み出された位置検出データが計算のためにＭＰＣに送られる（３８０）。
【００４３】
もし答えがノーの場合、ＭＰＣは最終位置検出情報(last known positioning data)を得るために、ＨＬＲにコンタクトする（３３０）。ＨＬＲはまず有効なＶＬＲアドレスを有するかをチェックする（３４０）。もしその答えがノーならば、最終位置検出データはＨＬＲから収集され、その位置検出データが計算のためＭＰＣへ送信される（３８０）。
【００４４】
もし答えがイエスの場合、最終位置検出データを得るため、ＶＬＲへコンタクトする（３５０）。そして、何らかの位置検出データがＶＬＲから読み出し可能であるかをチェックする（３６０）。可能であれば、その位置検出データが計算のためにＭＰＣへ送信される（３８０）。不可能なら、最終位置検出データはＨＭＲから収集され（３７０）、計算のためＭＰＣへ送信される（３８０）。
【００４５】
上述の実施形態は単なる例示であり、限定ではない。本技術分野における当業者には、本発明の精神及び範囲を外れることなく、上述の実施形態から種々の試みを行うことが可能であることは明らかであろう。本発明は説明された例示に限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲と等しい範囲を有するものと解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】 ＧＳＭセルラ移動通信網を示す図である。
【図１ｂ】 移動局位置検出センターを有するＧＳＭセルラ移動通信網を示す図である。
【図２】 ＶＬＲ及びＨＬＲの更新タイミングを示す図である。
【図３】 本発明による方法を示すフローチャートである。
（発明が属する技術分野）
本発明は公衆陸上移動網(Public Land Mobile Network, "PLMN")における移動局の位置検出問題に関し、特に移動局のスイッチが切られたとき、又は網のカバーする範囲を外れた時に、最終位置検出地点の最高精度の推定を確立する問題に関する。
【０００２】
（関連技術）
公衆陸上移動網（"PLMN")を用いて移動局の地理的(geographically)位置検出を行うことに対する種々の商業的、規則上の要求が現在大きくなってきている。PLMNの一例としては、GSM("Grabal System for Mobile Communication")システムがある。図１ａに、GSMシステムの単純化した構成を示す。第１の移動局１１０は、通常、加入者が全体のシステムにおいて目にする唯一の設備である。加入者電話又は端末は、無線インタフェースを介して基地局サブシステム("BSS")１２０に接続する。大まかに言えば、基地局サブシステム１２０はGSMの無線セルラーという観点に特有のインフラストラクチャ機器を一つにまとめたものである。
【０００３】
BSS１２０は移動局と無線インタフェースを通じて直接交信する。一方で、BSS１２０は交換システム("SS")１３０のスイッチと交信する。BSS１２０の役割は移動局１１０及び交換システム１３０とを接続して、移動局のユーザを他の遠距離通信ユーザとを交信させるものと言うことができる。BSS１２０は制御されねばならず、従ってオペレーションサブシステム（"OSS"）１４０と交信中である。
【０００４】
交換サブシステム１３０は加入者データ及び移動性管理(mobility management)に必要なデータベースのみならず、ＧＳＭの主交換機能をも有する。交換サブシステムの主要な役割は、ＧＳＭユーザ及び他の通信ネットワークユーザとの間の通信を管理することである。これら他のネットワークは他のＰＬＭＮ１５１、ＰＳＴＮ（公衆交換電話網、"Public Switched Telephone Network"）１５２、ＣＳＰＤＮ（回路交換公衆データ網、"Circuit Switched Public Data Network"）１５３、ＰＳＰＤＮ（パケット交換公衆データ網、"Packet Switched Public Data Network")１５４及びＩＳＤＮ（統合デジタルサービス網、"Integrated Service Digital Network"）１５５を含むことが可能である。
【０００５】
ＳＳの中において、基本的な交換機能は、ＧＳＭユーザへの、又はＧＳＭユーザからの呼設定および調整を主な機能とする移動サービス交換センタ("Mobile Services Switching Centre、"MSC"）１３１によって実行される。ＭＳＣ１３１は一端にBSS１２０とのインタフェースを有し、他端に外部ネットワーク１５０とのインタフェースをそれぞれ有する。しかしながら、外部網１５０とＧＳＭとの直接接続は、図示しないゲートウェイＭＳＣ("GMSC)を通して送信される。全てのＧＳＭ／ＰＬＭＮ向けの呼は、GSM/PLMN用の入来通過交換機(incoming transit exchange)として機能する１つかそれ以上のＧＳＭＣに送信される。
【０００６】
ＭＳＣ１３１の他に、交換サブシステム(Switching Sub-system)１３０も複数のデータベースを有する。通信サービスの提供に関する加入者情報はホームロケーションレジスタ(Home Location Register, "HLR")１３２の中のインフラ側(infrastructure side)に、加入者の実際の位置とは独立して保持される。
【０００７】
ＨＬＲ１３２はまた、加入者の現在の位置に関するいくつかの情報を有する。全ての通信システムは加入制限(subscription limitations)、加入しているサービス、課金情報等といった各加入者に関する多種の情報を含むデータベースを有する。固定網において、各加入者は１つの加入者局交換機(local switch)に長時間接続される。この加入者に関わる全ての呼はこの交換機を通過する。したがって、この交換機は加入者に関する情報を保存するのに自然な場所である。移動する加入者を取り扱うシステムにおいて、このような保存のための自然な場所は存在しない。しかし、保存されるべき２種類の情報（位置情報及び加入者データ）は共通する記憶装置を必要とする。これはＧＳＭによってなされた選択であり、ＨＬＲ１３２がこれら２つの情報セットのデータベースである。
【０００８】
位置情報が移動局宛の呼の確立にのみ必要だとしたならば、残りの情報は任意の呼の種々の瞬間(various moments)で必要とされる。基本的には、呼の通話中の移動加入者を取り扱う移動局交換センター(Mobile Switching Center)１３１がそれらの情報のいくつかの部分を必要とする。ＭＳＣ１３１が情報のいくつかの部分が必要になった都度、ＨＬＲに問い合わせをしなければならないのであれば、無視できないシグナリング負荷となる。
【０００９】
このシグナリング負荷を回避するため、加入者がＭＳＣ１３１によって制御される位置エリア（”ＬＡ”）に登録されている間、加入者のデータレコードをＭＳＣ１３１の近くのデータベースにコピーする。このデータベースはビジター位置レジスタ(Visitor Location Register, "VLR")１３３である。ＶＬＲ１３３に接続されているＭＳＣ１３１の下に登録されている加入者に関する情報は、ＶＬＲ１３３に保存される。しかしこの保存は一時的なものである。
【００１０】
この方法は新たな機能を生み出す。加入者が新しいＭＳＣ／ＶＬＲエリアに入った時点で、加入者情報はコピーされねばならない。逆に言えば、対応するレコードは以前に加入者が登録されていたＭＳＣ／ＶＬＲエリアから消去されなければならない。このデータベース更新は所定のイベントが発生した時点で実行される。これらのイベントは呼設定(call set-up)、ハンドオーバ、呼完了(call complete)、ＩＭＳＩ(International Mobile Subscriber Identify)付加（すなわち、移動局スイッチのオン）、ＩＭＳＩ切り離し(detach)（すなわち、移動局スイッチのオフ）、及び位置更新を含む。
【００１１】
上述したように、ＰＬＭＮベースの位置検出の開発に対する要求が増大している。ＰＬＭＮベースの位置検出は４つのパートから構成されると考えることができる。すなわち、位置検出手続き(Posisioning Procedure)、位置登録ゲートウェイ、アプリケーション及びシグナリング機構である。
【００１２】
４つのパートのうち最初は、位置検出手続きである。これは網、例えばＧＳＭにおいて、移動局の位置に関する相対的な情報もしくはいくつかの場合においては絶対的な情報見つけだして報告するために用いられる機構である。異なる位置検出手続きが網の中に同時に存在することが可能である。これらの異なる位置検出手続きはそれぞれが自らの技術的な解決策(technical solutions)及び正確さの程度を有していて良い。正確さの程度はＰＬＭＮのサービスエリア全体から、１００メーター以下までの範囲であることができる。しかしながら、一般的には正確さの程度が高くなるに連れてシグナリング能力及び負荷に関して網に対するコストも高くなる。
【００１３】
このような位置検出手続きの一例は全地球測位システム(Global Positioning System)ＧＰＳである。ＧＰＳは衛星ベースのシステムであり、移動局はＧＰＳ端末を装備していなければならない。ＧＰＳ端末は少なくとも３つの衛星からの受信信号を通じてその位置を決定することができる。そして、移動局の位置は例えばＧＰＳ端末をポーリングし、その後位置情報がネットワークを介してアプリケーションへ送信されてくる。
【００１４】
別な位置検出手続きは移動局から基地局への信号についてＰＬＭＮに電波伝播時間を測定させることである。伝播時間は移動局の位置に対応する。移動局の位置は、従ってこの測定をさらに２つ以上の基地局から繰り返すことによって確実に特定することができる。さらに、移動局によって３つの基地局からの信号の測定を実行することによっても移動局の位置を特定することが可能であることが知られている。
【００１５】
ＰＬＭＮベースの位置検出の第２のパートは位置検出ゲートウェイである。本特許出願においては、位置検出ゲートウェイを移動局位置検出センター（Mobile Positioning Center, "MPC")１７０と呼ぶ。移動局位置検出センターは、以下に述べるように、位置検出手続き、例えばＧＰＳからのデータを、移動局の絶対位置を計算し、位置情報をアプリケーションに供給するために用いる。ＭＰＣ１７０はゲートウェイ移動局サービス交換センター(Gateway Mobile Services Switching Center,"GMSC")に接続される。移動局位置検出センター１７０を用いた考えられるシステムの例を図１ｂに示す。
【００１６】
ＰＬＭＮベースの位置検出の第３のパートは、網から取得した位置情報のユーザーであるアプリケーションから構成される。アプリケーションは位置情報の要求を移動局位置検出センター１７０へ送信する。移動局位置検出センター１７０は本発明の方法に従って網から情報を読み出し、その後この位置情報をある特定のアプリケーションに転送する。アプリケーションの例としては、輸送管理、救急車等の緊急サービス及び最も近い燃料施設の調べたり、盗まれた車の回復等が含まれる。
【００１７】
ＰＬＭＮベースの位置検出システムの４つめの（最後の）パートは、網のシグナリング機構である。これらは、移動局の位置判定に用いられる様々な要素間での位置データの転送に用いられる。
【００１８】
公衆陸上移動網(Public Land Mobile Network)におけるインフラストラクチャ及び無線インタフェースに基づく位置検出システムは未だ商品化されていない。現在のシステムにおいて、移動局が”アイドルモード”にある場合に得られる唯一の位置情報はあまり精度が高くない。アイドルモードは移動局が自分自身のチャネルを持たずにブロードキャストチャネルのみを受信している状態のモードである。それに対して、”専用モード(dedicated mode)”では通信のために必要とされる双方向チャネルが移動局に割り当てられ、インフラストラクチャと双方向にポイント間(point-to-point)での情報交換が許可される。
【００１９】
移動局がアイドルモードにある際に、今日ＧＳＭにおいて知ることのできる領域は１００Ｋｍ以上の広さになりうる在エリア(Location Area, "LA")が最高でである。将来の位置検出システムにおいては、異なる位置検出手続きを用いて移動局の位置を知るいくつかの方法があるであろう。
【００２０】
位置検出手続きは端末ベース又は網ベースであってもよい。端末ベースの手続きでは、移動局が相対位置データを求め、移動局位置検出センター(Mobile Positioning Center)に絶対位置の計算のために相対位置データを報告する。網ベースの手続きでは、基地局システム１１０が相対データを移動局位置検出センター１７０に報告する。位置検出手続きはまた、端末ベースの手続きと網ベースの手続きの組み合わせであっても良い。その他の位置検出手続きとして、移動局に接続された外部位置検出装置、例えばＧＰＳによって構成することもできる。
【００２１】
これらの位置検出手続きにおける問題は、アプリケーションに対して十分良い精度で移動局の位置を特定できることの必要性に基づく。この必要性は網に対して移動局との接続確立が可能であることを要求する。これは、移動局の電源がオンであって、網のカバーする範囲内に存在しなければならないことを意味する。
【００２２】
しかしながら、移動局の電源がオフであったり、網のカバー範囲から出た際に問題が発生する。そして、最後に移動局がいつ、どこにいたかについての正確な情報を得ることが不可能になる。しかし、この点に関してＧＳＭでわかりうる最も詳細な情報は例えば在エリアである。この精度は大多数のアプリケーションにとって不十分であり、アプリケーションから要求があった際にシステムで得られる情報を保証するための機構も存在しない。
【００２３】
（発明の概要）
上述の問題点を解決する手段は、システムで有効な加入者データベースを定期的に正確な位置データによって更新することである。そして、そのデータは移動局を検出できない際の最終位置(last known location)を得るために用いることができる。どの位置データが保存されるべきかが実装上の問題となる。これは、例えばセル識別子(cell identification)又はＧＰＳで用いられているような経度及び緯度でよい。しかし、網の方々を移動する全ての移動局に対してデータが保存されるため、網の能力を落とすような大きすぎる負荷増加の原因とならなず、かつアプリケーションには十分な精度を供給する、システムフレンドリーな実装を用いることが重要である。
【００２４】
ＧＳＭに実装される、本発明の好適な実施形態においては、更新の対象となる２つの加入者データベースが存在する。それらはビジター位置レジスタ(Visitor Location Register)１３３とホーム位置レジスタ(Home Location Register)１３２である。ビジター位置レジスタ１３３は一時的(temporaly)な保存に、ホーム位置レジスタ１３２は永続的(permanently)な保存に用いられる。
【００２５】
ビジター位置レジスタ（ＶＬＲ）１３３はシステムに位置情報の入手を可能とさせる所定のイベントが発生した時に更新される。ＶＬＲ１３３は加入者データの一時的な保存に用いられるため、ＶＬＲ１３３に記録された加入者が何らかの理由によって削除される場合、位置情報は永続的な保存のためにＨＬＲ１３２へ転送されなければならない。
【００２６】
アプリケーションはまず、移動局位置検出センター（ＭＰＣ）に、特定加入者の位置情報を求める要求を送信する。ＭＰＣは位置情報を得るため、好ましい位置検出手続きにコンタクトする。この情報が入手できなければ、ＭＰＣは最終位置データを得るためにＨＬＲにコンタクトする。ＨＬＲはＶＬＲから最終位置データの読み出しを試み、それをＭＰＣへ転送する。ＶＬＲから最終位置データが得られなければ、ＨＬＲに保存された最終位置がＭＰＣへ転送される。
【００２７】
本発明によれば、無線インタフェースを奪うことなく、通常の位置検出手続きでは得られない移動局について良い精度で移動局の最終位置を得ることが可能となる。これは多くのアプリケーションに対して位置の価値を高める。
【００２８】
本発明はさらに、移動局と接続を確立する必要がないため、他の”リアルタイム”位置検出手続きと比較して、”古い”位置データを安い価格でＰＬＭＮのオペレータに提供可能にする。
【００２９】
本発明の別の利点は保存されたデータが移動局のページングを改善可能なことである。これは、網がページングを在エリア全体でなく、特定のセルからスタートできるためである。これはもちろん、多くの場合、網におけるシグナリングを削減する。
【００３０】
（詳細な説明）
以下、本発明を、添付図面とともに、例示のみを目的とする好適な実施形態によって詳細に説明する。
【００３１】
本発明の方法をいかにしてＧＳＭシステムに実装することが可能であるかに関連して説明する。しかしながら、本発明はまた、ＮＭＴ、ＡＭＰＳ等、他の移動通信システムに適用可能である。いかなる移動体通信システムも、各加入者の位置に関する情報を含む加入者情報を保存するデータベースの類を有する。これまで述べてきたように、ＧＳＭにおいて、このデータベース機能は一時的に位置情報が保存されるビジター位置レジスタと、もっと長い期間情報が保存されるホーム位置レジスタとに分割されている。これは、シグナリング資源を節約するために行われてきたものである。しかし、特定のシステムの実装によっては、いくつかの移動体通信システムにおいて、１つのデータベースによってＶＬＲ及びＨＬＲの両方と同様の機能を実施することが可能である。
【００３２】
本発明は正確な位置データをシステムにおける加入者データベースの定期的な更新に使用する。ＧＳＭへの最も好ましいへの実装は、セルグローバルアイデンティティ（”ＣＧＩ”）を使用することであろう。なぜならこの情報は標準的に更新され、システムによって位置検出以外の他の目的、例えばルーティング等に使用されるためである。この方法においては、問題を解決するための位置検出の起動及び実施はなされない。従って、位置検出のためにシステムに対して余分な負荷を与えることがない。
【００３３】
ＣＧＩはある１つの特定セルがカバーする領域に対応する、ある１つの領域に換算(translate)されうる。これは、１００ｍから３５ＫｍＲＭＳ（すなわち、ＧＳＭにおけるセルの大きさ）の範囲の精度を提供する。この精度は、例えば、拡張された範囲を有する基地局(base stations with extended range)が使用されていた場合、さらに悪くなりうる。一方、ＣＧＩはまた、入手可能である場合、タイミングアドバンス(Timing Advance, ”ＴＡ”)とともに実装可能である。ＴＡは、基地局への距離に換算可能であるため、精度を向上させる。多くの移動局からの信号の伝播時間遅延は基地局から遠くへ移動するに連れて増加するため、それらの信号がオーバーラップするリスクが増加する。唯一の解決策は、移動局に受信時間に対して相対的に信号放出を早めさせることである。そうすることによって、あちらこちら(to and fro）の伝播遅延を補償する。この値は、タイミングアドバンスと呼ばれる。
【００３４】
本発明の主要な観点は種々のアプリケーションに位置情報を供給することに関するけれども、更新されるべき位置情報を記憶するための特定のデータベース（１つ又は複数）が必要である。もちろんＧＳＭにおいては、一時的な記憶に用いられるビジター位置レジスタ（”ＶＬＲ”）と、永続的な記憶に用いられるホーム位置レジスタ（”ＨＬＲ”）がある。最初に、例えばＣＧＩである位置情報は、システムにおいてその位置情報を利用できる状態にする、所定のイベントが発生するとＶＬＲに保存される。もし、例えばＴＡが用いられるとすると、ＴＡはＣＧＩとともに記憶装置に送信される。これらに加えて、タイムスタンプもまたＶＬＲに送信され、情報が読み出された日時を示すために保存される。
【００３５】
この情報、例えばＣＧＩ、ＴＡ及びタイムスタンプは、所定のイベントが発生するとＶＬＲに保存される。これらのイベントは呼設定(call set-up)、ハンドオーバ、呼切断(call complete)、ＩＭＳＩ(International Mobile Subscriber Identity)アタッチ（すなわち、移動局の電源投入時）、ＩＭＳＩデタッチ（すなわち、移動局の電源切断時）及び位置情報更新を含む。図２を参照されたい。
【００３６】
ＶＬＲは加入者データの一時的な保存にのみ使用されるため、加入者レコードが何らかの理由により削除される場合には位置検出情報を永続的な保存のためにＨＬＲへ転送する必要がある。
【００３７】
本発明を実装するためにはＧＳＭシステムにある変更を加える必要がある。位置検出情報（例えばＣＧＩ）を保存するために、ＶＬＲ及びＨＬＲに新しいデータフィールドを作る必要がある。加えて、例えばタイミングアドバンスを保存するための１つ又は複数の他のフィールドを作ることも可能である。さらに、位置検出データが関連するイベントにおいて保存されるようにシステムを変更する必要がある。図２を参照されたい。また、異なるネットワーク要素間での位置検出データ転送をサポートするようにシグナリングプロトコルを変更する必要がある。ＶＬＲが何らかの理由で削除される場合にＨＬＲが更新されるようにシステムを変更する必要もある。
【００３８】
これらの変更に加え、移動局位置検出センタ（ＭＰＣ）が実装される必要がある。これは、位置検出情報を専門に取り扱う外部ノードの様なものである。しかしながら、ＭＰＣと多種の外部アプリケーションとの間で通信する方法に加えて、ＭＰＣによってＨＬＲに問い合わせする方法をも開発する必要がある。
【００３９】
これらの方法は、位置検出に起因した、網において必要ないシグナリングが実施されないことを確実なものとする。本発明はアプリケーションが低い精度で満足する時に、位置検出手順として使用することが可能である。実時間で位置を特定するよりも、”古い”位置検出データを表示する方が安く済むであろう。
【００４０】
例えばＧＰＳのような通常の位置検出手続きによっては位置情報が見つからない移動局に、アプリケーション、例えば、救急車サービス(emergency ambulance service)が問い合わせを行うと、現在のＶＬＲ（もしあれば）から情報を得ることが可能か否かを調べるため、ＨＬＲは情報をチェックする。もしそれが成功しなければ、ＨＬＲは自身の最終保存情報を位置検出ゲートウェイを介してアプリケーションに送り返す。そして、アプリケーションは入手可能なタイムスタンプによって、最も好ましい方法でその情報を用い、動作することが可能となる。
【００４１】
図３は、この手順をさらに詳細に示している。この手順はアプリケーションプログラムが移動局位置検出センター（”ＭＰＣ”）に特定の移動局の位置検出情報を要求した時点から始まる（３００）。そして、ＭＰＣは、位置検出情報を得るため、好ましい位置検出手順にコンタクトする（３１０）。
【００４２】
次いでＭＰＣは、好ましい位置検出手順を用いて何らかの位置検出情報を得ることが可能であったかどうかをチェックする（３２０）。もしその答えがイエスであれば、読み出された位置検出データが計算のためにＭＰＣに送られる（３８０）。
【００４３】
もし答えがノーの場合、ＭＰＣは最終位置検出情報(last known positioning data)を得るために、ＨＬＲにコンタクトする（３３０）。ＨＬＲはまず有効なＶＬＲアドレスを有するかをチェックする（３４０）。もしその答えがノーならば、最終位置検出データはＨＬＲから収集され、その位置検出データが計算のためＭＰＣへ送信される（３８０）。
【００４４】
もし答えがイエスの場合、最終位置検出データを得るため、ＶＬＲへコンタクトする（３５０）。そして、何らかの位置検出データがＶＬＲから読み出し可能であるかをチェックする（３６０）。可能であれば、その位置検出データが計算のためにＭＰＣへ送信される（３８０）。不可能なら、最終位置検出データはＨＭＲから収集され（３７０）、計算のためＭＰＣへ送信される（３８０）。
【００４５】
上述の実施形態は単なる例示であり、限定ではない。本技術分野における当業者には、本発明の精神及び範囲を外れることなく、上述の実施形態から種々の試みを行うことが可能であることは明らかであろう。本発明は説明された例示に限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲と等しい範囲を有するものと解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】 ＧＳＭセルラ移動通信網を示す図である。
【図１ｂ】 移動局位置検出センターを有するＧＳＭセルラ移動通信網を示す図である。
【図２】 ＶＬＲ及びＨＬＲの更新タイミングを示す図である。
【図３】 本発明による方法を示すフローチャートである。
Claims (19)
- アプリケーションでの使用のために、移動無線システムにおける移動局の位置を決定する方法であって、
前記移動無線システムの中で、前記移動局にシグナリングするステップと、
前記移動局からの信号が前記移動無線システムのどこで受信されたかに基づく第１の種類の位置情報を、第１のタイムスタンプとともにデータベースに登録するステップと、
リアルタイム位置検出手続きにより前記移動局の現在位置が得られるか否かを問い合わせるステップと、
前記リアルタイム位置検出手続きにより前記移動局の現在位置が得られない場合、前記第１の種類の位置情報を前記データベースから読み出すステップ及び、
前記第１の種類の位置情報を前記アプリケーションに送信するステップとを有することを特徴とする方法。 - 前記登録が前記移動局を受け持つビジター位置レジスタ(Visitor Location Register)に対して行われることを特徴とする請求項１記載の方法。
- 前記ビジター位置レジスタにおいて前記移動局に関する情報を有する加入者レコードが削除される場合、前記ビジター位置レジスタ中の前記第１の種類の位置情報が前記ホーム位置レジスタ(Home Location Register)に転送されることを特徴とする請求項２記載の方法。
- 前記第１の種類の位置情報の前記読み出しステップが、
移動局位置検出センター(Mobile Positioning Centre）が、まず前記移動局のビジター位置レジスタアドレスによってホーム位置レジスタにコンタクトするステップと、
もし前記アドレスが有効であれば前記ビジター位置レジスタ中の前記最終位置検出データを読み出すステップと、
もし前記アドレスが無効であれば前記ホーム位置レジスタ中の前記最終位置検出データを読み出すステップとをさらに有することを特徴とする請求項３記載の方法。 - 前記第１の種類の位置データを取得可能にする所定のイベントが発生すると前記第１の種類の位置データを前記ビジター位置レジスタに登録することを特徴とする請求項２記載の方法。
- 前記イベントが位置の更新(Location Update)であることを特徴とする請求項５記載の方法。
- 前記イベントが呼設定(Call Set-up)であることを特徴とする請求項５記載の方法。
- 前記イベントがハンドオーバであることを特徴とする請求項５記載の方法。
- 前記イベントが呼切断(Call Complete)であることを特徴とする請求項５記載の方法。
- 前記イベントがＩＭＳＩアタッチであることを特徴とする請求項５記載の方法。
- 前記イベントがＩＭＳＩデタッチであることを特徴とする請求項５記載の方法。
- 前記位置検出情報がセルグローバルアイデンティティ(Cell Grobal Identity)であることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の方法。
- 前記位置検出情報が前記移動無線システムにおける前記移動局から前記無線基地局への３角形をなす信号から得られる前記移動局の位置であることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の方法。
- 前記位置検出情報が読み出された日付及び時刻を記録する第２のタイムスタンプを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の方法。
- アプリケーションで用いるために、移動無線システムにおける移動局の位置を決定する装置であって、
前記移動局からの信号が前記移動無線システムのどこで受信されたかに基づく第１の種類の位置情報を登録するデータベースと、
前記第１の種類の位置情報を読み出す手段と、
リアルタイム位置検出手続きにより前記移動局の現在位置が得られるか否かを問い合わせる手段と
前記リアルタイム位置検出手続きにより前記移動局の現在位置が得られない場合、前記第１の種類の位置情報を前記データベースから読み出すステップ及び、
前記第１の種類の位置情報を前記アプリケーションに送信する手段とを有することを特徴とする装置。 - 前記データベースがビジター位置レジスタであることを特徴とする請求項１５記載の装置。
- 前記移動無線システムがホーム位置レジスタをも有するＧＳＭシステムであり、
前記第１の種類の位置情報を有する加入者レコードが前記ビジター位置レジスタから削除される場合、前記第１の種類の位置情報を前記移動局を受け持つ前記ホーム位置レジスタに転送する手段をさらに有することを特徴とする請求項１６記載の装置。 - 前記ホーム位置レジスタ中の前記最終位置検出データを読み出す手段と、
前記ビジター位置レジスタ中の前記最終位置検出データを読み出す手段とをさらに有することを特徴とする請求項１７記載の装置。 - 前記第１の種類の位置情報を取得可能にする所定のイベントが発生した際、前記ビジター位置レジスタ中の前記第１の種類の位置情報を保存する手段をさらに有することを特徴とする請求項１８記載の装置。
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