JP4242457B2 - 移動無線電話の方法およびシステム、およびこのようなシステムにおいて使用可能な端末 - Google Patents

Description

本発明は、移動端末と、一般には固定されているが低軌道における衛星を経由して中継することを含むこともできるインフラストラクチャを動作させるネットワークとによる音声通信に関する。非制限的であるが特に重要な本発明の適用は、ディジタル音声通信にある。
ＧＳＭやＤＥＣＴ １８００のようなディジタル携帯電話音声通信のための既存のシステムは、互いに通信しかつ移動端末と通信することが可能な基地局のネットワークを具備しており、かつ、このようなネットワークの構造は、機密性と、国際上の使用と、送信の安全確保とのために複雑になっている。このようなシステムは、潜在的なユーザーに、限られた数の利用可能な販売ポイントと取引することを要求する。この販売ポイントは、ユーザーによる明示的な停止要求の基づいてのみ終了しうる、通常は長期間に亘ってユーザーを拘束する加入権を、提供する。これらの制約は、非常に短期間だけ移動電話を必要とする多くの人々を思い止まらせる。この短期間の間に、互いに遠く離れた位置を占有することは、彼らにとって普通のことではない。同じ欠点が、他の携帯電話ネットワークに関しても存在し、かつ、ＵＭＴＳ標準を実行するときでさえ依然残っている。
標準化された端末に挿入するためのスマートカードであって、前払いの電話料金ユニットの固定番号を有するスマートカードの販売は、部分的にのみ効果的な解決をもたらす。その理由は、ユーザーは、複雑な標準端末を有効にさせておく必要が未だにあるためである。さらに、このようなカードの導入によって、端末の盗難数が増加している。
さらに、使い捨ての携帯電話が公知である（ＷＯ−Ａ−９６／０３００１）。
本発明は、複雑な携帯電話に便宜上匹敵すると同時に公衆電話を見つける必要なしに、限られた時間の間のみ電話通話を行うことを可能にする低価格の端末の購入に基づいて、即時にネットワークへのアクセスを与える移動無線電話のための方法およびシステムを提供することを目的とする。
この目的に対し、本発明は、少なくとも１つの通話センターと携帯端末とを有するネットワークを具備して実施される無線音声通信の方法を特に提案する。前記携帯端末は、電話料金ユニットの所定の貸方額を各々与えられており、かつ、個々のセンターに通話するための固定された手段を有している。この方法においては、最初の通話の機会が端末から生じ、該端末は、前記個々の通話センターへ識別子を送信し、かつ、前記通話センターは、音声通信加入者番号を前記端末へ送信する。これにより、前記ネットワークを介して前記端末に通話することが可能となり、かつ、前記番号は、前記通話センターに記憶される。
前記端末からの各々の通話に基づいて、貸方額が再評価され、かつ、貸方額と比較されるか、または貸方額から借方記入される。貸方額が空になると、前記端末からの通話は拒否され、かつ／または、前記端末は無効にされ、かつ、その加入者番号は、場合によってはある期間の間放棄される。
さらに、本発明は、少なくとも１つの通話センターと携帯端末とを有するネットワークを具備するディジタル無線音声通信システムを提案する。前記携帯端末の各々は、識別データ、前記ネットワークに属する個々の通話センターに対する通話番号、および選択的に、前記センターへ送信され得るユニットの当初の番号の表示を記憶する。
最後に、本発明は、上述した種類のシステムにおいて使用可能な端末を提案し、前記端末は、音声信号により変調されるキャリアを送信／受信するための手段に接続された音声符号器／復号器と、書き込みアクセスが不可能でありかつ読み取り用にプロテクトされており識別子を有する、事前にプログラムされたメモリと、記憶された既定の番号を有する個々の通話センターに通話し、かつ、前記識別子を、選択的には事前に記録された貸方額とともに、安全な形式で送信するための手段とを有する。そうであっても、ネットワークが、前記識別子から前記貸方額を求めることが可能であれば、より好都合である。前記識別子は、例えば、現在ＧＳＭにより供給されている１１〜１５ディジット標準のような、用いられている前記無線ネットワークの標準に順応するべきである。
前記端末のコストを低減するために、発信呼のみが認証されると仮定して、前記通話センターの番号を‘ダイヤルする’ことにより該センターとリンクを確立させる個々のボタンを該端末に設けることが可能である。それでも、端末が、スイッチオフし、（呼を受信するための）待機状態となり、着信呼に応答し、呼を発信するための回線を確保することを可能にするボタンを１つ以上設けることが好ましい。
携帯電話に通常設けられているスクリーンについては省いてもよく、これによりコストがさらに低減する。しかしながら、単色またはカラーの液晶スクリーンについては、広告メッセージやゲームを含む、事前に記録された静止または動画メッセージを表示させる目的のために残すことができる。しかしながら、前記スクリーンは、電話機情報を表示させるように意図されてはいない。
本発明は、多数の応用性を有している。その理由は、たとえ加入が正当化されていなくても、または加入するために必要とされる条件が満たされていない場合でも（例えば、家から遠く離れた人々）、多くの状況下で、移動電話を所有することが必要になるためである。
非制限的な例によれば、特に休日の間に随時外出する子供や、信用等級が劣悪である人々や、従来の移動電話が故障し、盗まれ、紛失され、または忘れられることを恐れる理由が存在する環境下の職場から離れて働いている管理者について述べることができる。
前記端末については、販売国からまたは販売国への通話のみという条件が伴い得る前払い額で、スーパーマーケットまたはタバコ店（tabacconist）において販売することができる。前記端末のコスト価格を低減するために、その場合は、広告主からの経費の寄与によって広告を載せてもよい。
購入者に割り当てられた電話番号は、貸方額の残高が残っており、かつ／または、有効期間が満了にならない限りは有効に保たれ、かつ、前記電話番号は、海外からの通話も含め、電話機が結びついているネットワークを介して前記購入者に通話することを可能にする。前記端末は、一般に、不正の危険性を回避するために、再充電することはできない。
動作原理は、テレフォンカードやＧＳＭに用いられている手段に匹敵する手段を実行することができるが、それは非常に簡略化された形式で、特に、再充電が行われないという最も一般的な環境においてのことである。それでも、このことは本質的な違いであり、前記前払い額は、前記通話センターにより伝達された貸方額に基づいて前記ネットワークにより借方記入される。端末は、これらの貸方額が使い尽くされ、かつ／または、これらの有効期間が満了となった後に無効にされるが、これらの端末については、選択的に収集してもよく、これにより、例えば、（いわゆる使い捨てカメラの場合に生じるような）音声作動コーダや高周波ヘッドのような、これらの種々の構成部品を数回にわたって再利用することができる。前記通話センターと料金センターとにおける管理は、非常に単純であり、かつ、非常に柔軟性がある。最初の貸方額については、漸進的にデクリメントすることができ、通話者は、新たな通話が行われる度に前記通話センターにより残高を知らされる。消費高については、使用が発生した際に決定することができ、かつ、最初の貸方額と比較することができる。受信呼のオプションについては、前記通話センターにおいて、場合によっては貸方が失効したことを示すメッセージを伴って、貸方が失効した後の所定の期間プログラムすることにより維持することができる。
番号を割り当てることによりサービスを開始する当初の操作と、次に通話を確立する操作とについては、ボイスサーバによって行ってもよい。それでも、今日では、人間のオペレータを用いることは必ずしも正しいことではない。
前記識別子については、ＧＳＭにおいて用いられている方法に匹敵する方法で実行することができ、かつ、シリアル番号、製造者番号などに基づいて計算することができる。これらの番号は、外部からはアクセス不可能であり、かつ、データ暗号規格（ＤＥＳ）、またはりヴェスト・シャミール・アルデマン（ＲＳＡ）アルゴリズム、またはゼロ知識入力（zero knowledge input）を必要とするアルゴリズムのようなアルゴリズムによって計算される。
前記端末を簡略化するためには、該端末を初期化するために必要なデータ、端末を認識するために必要なデータ、および携帯電話ネットワーク範囲内において端末を確認するデータ以外のデータ伝送を回避することが好ましい。
前記システムは、既存の携帯無線電話ネットワークのインフラストラクチャを用いることができる。このインフラストラクチャは、一般に、各々が特定の端末に割り当てられた固定局と、所定領域内の全てのセルを管理する基地局コントローラとを有している。リンクが適切な基地局に、本発明の端末の開始の際に供給される方法は、前記端末に対して認証されたセル番号が個々の番号であることと、一般的なネットワークにアクセス可能な個々の通話センターへの経路指定を生じさせることとを除いては、従来の端末に用いられている方法と同じであってもよい。前記通話センターは、アクセス手段と、呼を所望の他の関係者へ転送する手段と、支払いを処理する手段とを有している。行うべき機能については、以下のように要約される。
分配された電話の管理
シリアル番号または電話製造者の番号（または他の何らかの識別子）は、電話が販売網に入ったとき、または、電話が販売されたときのいずれかの場合に通話センターに伝達される。販売時にこのようにすると、利用可能状態にある電話が工場から盗まれる結果は、最小限にされる。
不正を減少させるために種々の検査手段を用いることができる。１つは、（前払い額が機器の形式によって変化する場合に、電話に割り当てられた前払い額とともに）分配された全ての電話のシリアル番号または製造者番号を記録する通話センターにある。いったん、最初の通話が端末から行われると、通話センターはデータ交換により端末を識別しており、前記データ交換は、該データ交換が盗み読まれて番号を認識することを不可能にするアルゴリズムの暗号化を実行している。その後に、考慮されている額と、残存しかつ端末により示されている額とが一致していることを確認するための同じ手段を（端末がこのように動作することが可能であると仮定した上で）用いることにより、残高を照合することができる。
必要とされる金額の総計が依然少ないままである場合には、ゼロ知識入力による単純なアルゴリズムを用いることができる。それでも、ＤＥＳまたはＲＳＡアルゴリズムのような、より複雑なアルゴリズムを用いることもまた可能である。
支払いの処理
支払いについては、オペレータによって処理することができ、これが、実行するためには最も簡単な方法である。あるいはまた、通話センターにおける音声認識と音声合成とにより自動的に処理することもできる。
オペレータに関しては、通話が設定されると、オペレータは、端末の所有者に残高を知らせることができる。オペレータは料金機構に従事する。残高がゼロになると、場合によっては可聴警告の後に、ネットワークは通話を中断し、かつ、その端末に関するデータは、所定の有効期間の後に通話センターから削除される。通話の終わりに、残高は更新され、かつさらに、端末に記録される。前記残高は、音声により通話者に伝送される。さらなる整合性（割り当てられた額の形式と通話の着信先との間の整合性）の照合を実行することもできる。ファイルを検査するための規則を設けることもできる。詳細には、その端末に関連するデータが通話センターから削除されるまでの有効期間を表示して端末を販売することができる。拒否されることになるが、それでも基地局内のリソースを利用する通話の試みのために、期限の過ぎた端末が用いられるのを防ぐために、ネットワークから発せられた命令により高周波ヘッドの送信手段が使用禁止となるように、端末を設計することができる。
通話管理
最初の通話に基づいて（例えば、どの通話番号もデータベース内のその識別子に割り当てられていないという事実により識別されて）、番号が割り当てられ、かつ、音声により購入者に与えられ、かつ、記憶される。要求が受信されたときに、前記センターから通話を行うことは、従来の操作であり、かつ、人間のオペレータによって容易に行われる。音声により情報を交換することは容易であり、これにより、端末に表示スクリーンを供給することが無意味となり、これにより、コスト、サイズ、および電力消費が低減される。
さらに、端末の所有者に知らせるために音声合成を用いることや、加入者番号を言うことにより所有者が通話を望む番号を識別するために音声認識を用いることも可能である。このような音声サーバシステムは、種々の領域において何が作動しているのかを知らせるべく既にフランス・テレコムにより稼動された手段に匹敵する手段を用いることができる。
端末が国際通話および所定の言語のみに適しているという情報とともに販売されるときには、通話処理は単純である。それでも、例えば、以下のような種々の解決法のうちの一方または他方を実行することにより、販売国以外の言語を用いるという選択をユーザーに与えてもよい。
・販売国の通話センターにアクセスし、その後に、選択された言語を話すオペレータへ通話を転送する
・使い捨て端末が初期化されたときに、購入者が言語を直接選択する。次に、端末内のプログラムは、購入者が、言語を選択し、かつ、選択された言語で動作するセンターに対するアクセス番号を、端末上に設けられた通話ボタンに割り当てることを可能にするように供給される。
通話が自動的に処理されるときに、個々のセンターは、いくつかの言語で音声を解析しかつ合成する手段を有してもよい。
国ごとに１つだけの通話センターを中心とした処理は、１つの位置に全てのデータを集めるという利点を与え、この位置において、貸方額が記憶され、かつ、貸方額が記入される。
環境を保護するために、預金額を戻し、かつ／または、提出されている中古機器のイベントにおいて販売価格を下げるための準備をすることができる。構成部品の中には、各使用ごとにその構成部品に記載を付して示すことにより、再利用できるものもあり、これにより、各々の構成部品が所定回数使用された後に廃棄されることが確認される。電源については、電気化学一次電池またはソーラー電池により供給することができる。充電式電池の使用は、短い寿命と貸方ユニットを再供給する手段の欠如とを考えると、正当なものとは考えられない。
本発明の移動無線電話端末に対して可能なある構成を、非制限的な例によって以下に説明する。この説明は添付図面を参照する。
図１は、全面に現れている構成部品を示す端末の斜視図である。
図２は、前面または後面の底部に関して起こり得る様相を示しており、電池レベルのインジケータを示す。
図３は、（端末の）ブロック図である。
図４は、スイッチ手段の他の配置を示している。
図１に示された携帯端末は、スナップ締めされているかまたは一体に溶接されている２つの部分からなるケースを具備している。前面には、明確に決定された状態を端末に伝えるべく１度に１つのボタンしか押すことができないように設計された４つのボタン１４のセットとともに、耳当て用のウィンドウ１０とマイクロフォン用のウィンドウ１２とが備えられている。言い換えれば、これらのボタンのうちの１つが押されたポジションになると、他のボタンが押されたポジションとなることができなくなる。発光ダイオード（ＬＥＤ）１５は、例えば、端末の状態（送信／受信または受信のみなのか）のような本質的な情報を与える。図１において、各々のボタンは、独自のＬＥＤを備え、例えば、透けて見える透明なボタンであってもよい。
後面には、電池をインストールすることを可能にするフラップと、電池収容ハッチとが設けられている。背面に配置されたＬＥＤは、電池レベルを示すことができる（図２）。電池電圧が不十分になると、色の変化、点滅、または音声信号によって表示することができる。広い領域が、広告メッセージ用に利用可能にされている。形跡を保つことを可能にする、機器のシリアル番号については、後面に印刷しても打ち出してもよい。このシリアル番号は、シリアル番号のみであってもよく、または他に、例えば、機器がサービスを開始するときに、ユーザーがオペレータにシリアル番号を言う必要があるような、認証されたものであることを確認する数字の前に、シリアル番号を入れてもよい。
端末については、電池も備え得る密封透明パックに入れて販売してもよい。
ラベルについては、該ラベル上に、端末のサービス開始時に割り当てられた一時的な電話番号をユーザーが書き込めるように設けてもよい。
この例によれば、ボタンは以下の機能を有することができる。
オフＯ：このボタンが押されると、端末への電源がスイッチオフされ、あらゆる送信または受信が不可能になる。
待機Ｓ：このポジションによって、通話を受信することが可能になる。この状態においては、プログラムは、電源供給が十分であるかどうかを定期的に検査して記憶し、かつ、電圧インジケータを入れ、かつ、端末を受信モードに切り換える。この受信モードは、対応ネットワークにより予測されるモードであってもよい。このような環境の下で、フィールド測定シーケンスが自動的に行われ、これにより、端末の存在を適切な局に知らせるための無線標識チャンネル信号の送信周波数および受信周波数が求められ、通話が受信されたときに信号発信が行われ、会話チャンネルが選択され、かつ、通話が受信されている最中には、可視または可聴の表示がもたらされる。端末については、電池を節約するために、一定時間が経過した後にオフモードに戻るように設計することができる。
応答Ａ：このポジションは、ユーザーがそのように所望すれば、ユーザーが、着信呼の受信警報に基づいて回線を用いることを可能にする。このボタンを作動させることにより、音声作動コーダモジュールが動作する。
通話Ｃ：このポジションは、無線ネットワークを介してサーバセンターへ自動接続されることによって通話が行われることを可能にする。再び、プログラムは、機器が電源供給されていることを明確にしかつ端末を通話送信モードに切り換えるために、電源供給が十分であることを定期的に検査し、かつ、インジケータの点灯を制御する。この例によれば、端末がＧＳＭシステムにおいて用いられているときには、フィールドが測定され、これにより、送信周波数が求められ、無線標識チャンネルが求められる。この無線標識チャンネルは、ネットワークが端末を確認することを可能にするためのものであり、信号発信（通話送信）するためのものであり、会話チャンネルを選択するためのものであり、（サーバセンターが預金口座の借方記入を初期化することを可能にするための、または、貸方が失われるか、盗難に遭うか、あるいは尽きた場合に通話を拒否するための）端末識別シーケンスを送信するためのものであり、送信モジュールと音声作動コーダモジュールとを動作させるためのものである。システムレベルにおいては、サーバが使用中である場合にサーバセンター用のバックアップ番号に対してルーティングが自動的に生じ得る。
寿命が限られている電池から電源が取られる場合には、調整可能な電源を有する送信モジュールを用い、かつ、該送信モジュールの電力を、フィールド測定により決められたように、中継ポイントへの近接度の関数として調整することは都合がよい。
図３には、端末のブロック図が示されている。この端末は、管理モジュール２０と、移動ネットワークモジュール２２とを具備しており、これらのモジュール２０，２２の両方は、ＧＳＭ端末または簡略化されたモジュールのための市場において現在入手可能であるような集積回路であってもよい。前記モジュールは、受信器２４と、送信器２６とに接続されており、これらの各々は増幅器を具備しており、かつ、これらの両方は、アンテナ２８に接続されている。このアンテナについては、集積回路を備えるカード上に直接プリントしてもよい。音声作動コーダ３２は、イヤフォン３４への出力である音声信号を供給し、かつ、処理するための音声信号をマイクロフォン３６から受信する。前記音声作動コーダ３２は、スイッチング回路３８を介して前記送信器と前記受信器とに接続されている。動作のために必要とされるデータはメモリ４０に記憶される。
コストを最小限にすることが望ましいときには（よくあることではあるが）、前記端末は、上述したデータ以外のデータを送受信するための手段を具備しない。それは、このような手段が、サービスが開始される最初の機会における端末の初期化に制約をもたらすことを考えてのことである。
前記管理モジュールは、待機ボタン１４ａと、通話ボタン１４ｂと、応答ボタン１４ｃと、オフボタン１４ｄとに接続されている。さらに、前記管理モジュールは、例えば、電鈴４２のような、着信呼の警報を与えるための構成部品に接続されている。
前記システムについては、盗難の危険性を低減させる、または、少なくとも盗難をより無益なことにするように設計してもよい。電話機のバッチ全体の盗難および単一電話機のひったくり盗難という、２つのタイプの盗難が危惧される。
１つの基準が、各々の端末に識別番号を背面にプリントされた状態で与え、購入者が最初の通話を行うときに前記識別番号を言う必要があることにある。この番号については、秘密鍵によって暗号化することができ、これにより、でたらめに与えられた番号は暗号を満たすことなく、かつ、他の電話機から取られた番号は、既に割り当てられたものとして識別される。他の解決法は、別途のカバーの下の分配器に、購入者が言う必要がある言葉を知らせることにある。
盗難に遭った個々の電話機については、その電話機の正当な所有者によってなされた申告により、単にその請求書をゼロに設定することにより、無効にすることができる。

Claims (10)

1. 携帯端末と、少なくとも１つの通話センターを有する固定されたネットワークとを実現するディジタル無線テレフォニーの方法であって、
   各々の携帯端末は、該端末が購入される前に決められている電話料金ユニットの貸方額を与えられ、かつ、各々の前記端末は、個々の通話センターに通話するための手段を有する方法において、
   端末から通話が行われる最初の機会に、前記端末が、識別子を前記個々の通話センターへ送信する段階と、
   前記通話センターが、一時的な加入者番号を前記端末へ送信する段階と、
   これにより、前記端末には、前記ネットワークを介して通話することが可能となる段階と、
   前記番号が、前記通話センターに記憶される段階と、
   前記通話センターのみに行われたその後の通話においては、要求された前記通話が前記通話センターにより供給される段階と
   を具備することを特徴とする方法。
2. 通話が行われる最初の機会に、前記通話センターは、前記一時的な番号を記録し、前記端末から通話が行われる各々の機会に、前記通話センターは前記電話料金ユニットに借方記入し、かつ、前記貸方額が使い果たされたときに、前記通話センターは前記端末を無効にすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 製造または販売の間に、前記端末に記憶された識別子は前記通話センターに記録されることと、通話が行われる各々の機会に、前記識別子に関して照合が行われることとを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 貸方額が尽きた段階の後に、前記端末からの通話は、前記ネットワークにより拒否されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の方法。
5. 前記ネットワークからの受信通話は、前記貸方額が尽きた後の所定期間中は可能なままであり、前記所定期間後に、前記端末は受信モードにおいて無効にされ、かつ、その加入者番号は前記通話センターにより放棄されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 最初の通話に応じて、前記一時的な加入者番号は、オペレータの音声によりまたは音声合成により前記端末に与えられ、かつ、その後の各々の通話において、前記携帯端末の所有者は、前記通話センターにより、さらには音声により、選択的に、残っている残高について知らされることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載の方法。
7. 少なくとも１つの通話センターと携帯端末とを有するネットワークを具備するディジタル無線テレフォニーシステムであって、
   前記携帯端末の各々は、識別データと、前記ネットワークに属する個々の通話センターに対する通話番号とを記憶し、
   前記センターは、製造されたかまたは販売された携帯端末を識別するための手段と、各々の端末に割り当てられた当初の請求書に借方記入することにより支払いを管理するための手段と、通話を管理しかつ経路指定するための手段とを有することを特徴とするシステム。
8. 請求項７に記載のシステムにおいて用いられる携帯端末であって、
   音声信号を送信かつ受信するために、ディジタル変調されたキャリアを用いた送受信手段（２４，２６）に接続された音声作動コーダ（３２）と、
   事前にプログラムされかつ読み取り防護され、識別子を有するメモリ（４０）と、
   既定のかつ前記端末に記憶されている番号を有する個々の通話センターに通話するための手段と、
   前記識別子を前記通話センターへ送信するための手段と
   を有することを特徴とする端末。
9. 前記個々の通話センターの番号を送信させる通話ボタンを有することを特徴とする請求項８に記載の端末。
10. 前記通話ポジションに加えて、オフ、待機、および応答モードポジションのみを有することを特徴とする請求項９に記載の端末。

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