JP4445005B2 - 公衆電話網において私設通信システムを提供する方法及び装置 - Google Patents

Description

[発明の背景]
Ｉ．発明の技術分野
本発明は、一般的にはマルチパーティ（multiparty）通信システム、より詳細にはセルラー電話システムあるいは地上回線電話システム内に直接的に組み込まれた一点対多点（point-to-multipoint）私的通信ネットワークに関する。

II．関連する技術の説明
移動セルラー電話のサービスがしばらく利用されている。そのサービスは、従来は、広い地域内の限られた数の移動ユニットあるいは携帯ユニットに高出力で送信を行う中央サイトによって特徴づけられる。初期のセルラーシステムでは、限られた数の無線チャンネルのみが使用可能であった。したがって、大都市の全地域内では、無線電話による会話の数は使用可能なチャンネルの数に限られていた。

最近のセルラー無線電話システムは、かなり多くの数の無線チャンネルを有している。無線チャンネルは、所定のサービス区域を構成する異なる細分化された地域（すなわち、〃セル〃）内で同一のチャンネル周波数を使用することによって効果的に増大する。各セルには、セルサイト送信機、すなわち基地局が設けられている。それら基地局は、隣接するセル内での受信を不当に妨害せずに、セルの境界において十分に信号を受信ができるように設定された出力レベルで放送する。これにより、予め決定された計画にしたがって、１つのセルで使用されるチャンネル周波数を地理的に離れている他のセルで再使用することができる。このようにして、大都市の地域内にで多くの数のチャンネルが使用可能となり、それによって供給されるサービスは、一般の有線電話と等しいものとなる。

セルラー電話通信を実施するための多数の規格が存在する。それらの規格には、改良型移動電話システム(ＡＭＰＳ；advanced mobile phone system)、移動通信用広域システム(ＧＳＭ；global system for mobile communication)、符号分割多元システム（ＣＤＭＡ；code division multiple access）が含まれている。ＣＤＭＡのスプレッドスペクトラム拡散技術は、多元接続通信システムに対して、他の変調技術よりも重要な利点がある。例えば、ＣＤＭＡを使用することによって、他の多元接続方式を使用することによって得られるよりも、非常に高いスペクトル効率を得ることができる。

最近の開発努力により、ＣＤＭＡや他のセルラーシステムではユーザー間の"一点対一点"（point-to-point）の通信リンクを効率的に提供することができるが、種々の公的機関あるいは私的機関は、依然として、専用の地上移動無線（ＬＭＲ；land mobile radio）通信に依存し続けている。これは、セルラーシステムが、会員ユーザー間に"一対多"通信ネットワークを構築できないことによる。例えば、地方の法律執行機関は、ＬＭＲ通信網を利用している。ＬＭＲ通信網では、中継局を介して閉じた無線通信システムが確立されている。このような閉じたＬＭＲネットワークは、しばしばプッシュトゥトーク(ＰＴＴ;push to talk)操作によって特徴づけられる。すなわち、ユーザーは、他の会員ユーザーに音声情報を放送しようとする際には、送受話器（ハンドセット）の通話ボタン又はそれに類するものを押す。しかしながら、広大な地域に中継局を用意することは実行不可能であるため、グループ会員ユーザーが地理的に分散可能な範囲が制限される。

セルラー電話システム及び従来の地上回線電話システムは、地理的に離れているユーザー間の通信を容易にすることができるが、閉じた"ＰＴＴ型"通信ネットワークは、これまでいずれのシステムにも組み入れられなかった。この原因の一つは、識別されたグループユーザーを自動的にそのようネットワークに結合する便利な機構がなかったことである。さらに、そのような機構が利用可能であったとしても、いずれのタイプのシステムも認可されていない第三者が容易に接続可能であり、したがって安全な通信に不適当である。

セルラーキャリア及び地上回線キャリアによって供給される会議呼出機能（conference calling capability）も、ＰＴＴ型通信ネットワークの代用には不適当である。特に、異なるセルラーシステムあるいは地上回線システム内でのユーザー間の会議呼出を行うには、対応するサービス提供者と事前に調整する必要がある。さらに、多くの会議呼出システムにおいては、会議呼出参加者からの情報信号が結合され、その結果生じる合成信号は、一般に、各参加者に供給される。これによって、通信の安全を増大させる手段のような各情報信号を個々に暗号化することが効率的に排除されている。なぜなら、個々に暗号化された情報信号は、一般的に、合成信号から回復できないからである。

したがって、本発明の目的は、電話サービス提供者と事前に調整する必要がない方法で、セルラー電話システム及び／又は地上回線電話システム内で直接的に私設通信ネットワーク（private communication network）を組み入れることである。

本発明の他の目的は、私設通信ネットワークをＰＴＴ操作によって特徴づけられているＬＭＲ通信網に匹敵するものとすることである。

本発明のさらに他の目的は、私設通信ネットワークの制御装置を、既存の地上回線電話システムに個々に接続されたネットワーク呼出管理装置内に存在させることである。

本発明のさらなる目的は、私設通信ネットワーク内で、通信の安全を高める手段として暗号化技術を適用可能とすることである。

[発明の概要]
本発明は、複数の会員ユーザーが公衆電話網（ＰＳＴＮ）を用いて通信する私設通信ネットワークに向けられている。各会員ユーザーは、ＰＳＴＮに直接的に接続された変更された地上回線電話、あるいは無線通信システムを介してＰＳＴＮに作動的に結合された変更された移動電話を用いる。私設通信ネットワークは、ＰＳＴＮの複数の電話回線の各々との電話接続を確立するための電話ネットワークインターフェースを有するネットワーク呼出管理装置を有している。複数の電話回線の各々は、複数の会員ユーザーの１つと関連づけられている。

ネットワーク呼出管理装置は、さらに、電話ネットワークインターフェースに接続され、作動中の会員ユーザー（active member user）から選択された電話回線を介して受信した情報信号を残りの非作動中の会員ユーザー（non-activemember user）に供給するための電話回線スイッチマトリックスを有している。ネットワーク管理制御装置は、複数の電話回線を介して会員ユーザーの電話から受信したプッシュトゥトーク（ＰＴＴ）要求信号に基づいて、作動中の会員ユーザーを認識する。作動中の会員ユーザーは、例えば、それより前に作動中であった会員ユーザーが通話権を放棄した後、最初にＰＴＴ要求信号を受信した会員ユーザーとして認識される。代わりに、作動中の会員ユーザーは、ネットワーク呼出管理装置によって順番づけされたすべてのＰＴＴ要求信号を評価するための予め定められたユーザー優先基準を使用することによって選択される。

各会員ユーザーの電話機は、代表的には、標準的な電話操作及び私設通信ネットワークによるＰＴＴ操作が可能である。ＰＴＴ操作のために形成された場合には、各電話機は、会員ユーザーからの入力音声あるいはデータ情報を受信し、デジタル処理する。その結果生じるボコーダデータパケット（vocoder data packet）は、会員ユーザーによって起こされたＰＴＴ要求信号と同様にモデムに供給され、ＰＳＴＮを介してネットワーク呼出管理装置の電話ネットワークインターフェースへ逆リンク送信される。各電話機を、すべての逆リンク送信の暗号化、及び作動中の会員ユーザーからの順リンク情報の対応する暗号解読のために形成することによって、ＰＴＴ私設ネットワークの安全性が高められる。

本発明の他の目的や特徴は、図面を参照して以下の詳細説明や添付されたクレームを考慮することによってより明瞭になるであろう。

[好ましい実施の形態の詳細説明]
Ｉ．ＰＴＴ私設ネットワークの構成
図１は本発明のＰＴＴ一点対多点私設通信ネットワーク（"ＰＴＴ私設ネットワーク"）を内部に構築できる一実施の形態の電話システムの構成要素を示すものである。図１を参照すると、本実施の形態の電話システムは、公衆電話網（ＰＳＴＮ）１０と、ＣＤＭＡセルラー通信システム１４と、アナログセルラ通信システム（ＡＭＰＳ）１８とを有している。ＣＤＭＡシステム１４は、ＣＤＭＡに適合している移動無線電話（"ＣＤＭＡモバイル"）２２及び２４にサービスを提供する。一方、ＡＭＰＳシステム１８は、ＡＭＰＳに適合している移動無線電話（"ＡＭＰＳモバイル"）２８及び３０のユーザーとの通信を容易にする。複数のＴ１チャンネル４４を介してＰＳＴＮ１０に接続されたネットワーク呼出管理装置４０は、後述するように、図１の実施形態の電話システム内において対応する複数の会員ユーザー間の私設通信ネットワークを形成するものである。

この私設通信ネットワークは、ＣＤＭＡ及びＡＭＰＳセルラシステム１４及び１８の一方或いは両方からのサービスを受ける会員ユーザーを含むことができ、かつ／もしくは電話４８のような修正された地上回線電話を通じてＰＳＴＮ１０に直接接続された一人もしくはそれ以上の会員ユーザーを含むことができる。ＣＤＭＡ及びＡＭＰＳセルラーシステムは、図１の実施の形態内に組み込まれているように示したが、本発明の教示は、例えば移動通信用広域システム（ＧＳＭ）及び時分割多元接続（ＴＤＭＡ）のような他のセルラー空中インターフェース規格にも関係が有るということを理解されたい。本発明の作動原理を論ずる前に、図１に示したＣＤＭＡ及びＡＭＰＳセルラー通信システム１４及び１８の構成要素について簡単に説明する。

ＣＤＭＡセルラー通信システム１４は、複数のセルを有している。これらのセルのうちの２つは、セルサイト（すなわち"基地局"）５６及び５８を有するものとして図１に示してある。各セルは、多数のセクタに区分されている。所定のセクタ内におけるＣＤＭＡモバイル２２及び２４との通信は、そのセクタにわたる無線到達範囲を提供するセルサイト送受信器によってなされる。基地局５６及び５８は、各ＣＤＭＡモバイル内の無線送受信器とＰＳＴＮ１０との通信を可能とする信号を受信及び送信するように動作する。ＣＤＭＡシステム１４においては、データパケットが基地局５６及び５８とＣＤＭＡモバイル２２及び２４との間の情報の空中交換に利用されている。

電話の呼出は、セルサイト基地局５６及び５８によってＣＤＭＡモバイル２２及び２４とＣＤＭＡ移動交換センター（ＭＳＣ；mobile switching center）６０との間の経路を決定される。このＣＤＭＡ移動交換センター（ＭＳＣ）６０は、一般には、移動電話交換局（図示しない）内に設けられている。ＭＳＣ６０の主たる目的は、ＣＤＭＡモバイル２２及び２４とＰＳＴＮ１０との間の音声通路接続を提供することにある。このために、ＭＳＣ６０は、適当なＣＤＭＡ基地局５６あるいは５８によってＭＳＣモデム６２とＣＤＭＡモバイル２２及び２４との間のデータを評価するような機能を実行する。また、ＭＳＣ６０は、ＰＳＴＮ１０から呼出を受けるとＣＤＭＡモバイルをページングし、呼出を複数のＴ１チャンネル６４を介して利用可能なＰＳＴＮ回線に切り換えるような他の作業も実行する。ＭＳＣモデム６２の組は、ＣＤＭＡモバイル２２及び２４から受信したデジタル情報信号をＰＳＴＮ１０を介して伝達するのに適したアナログ信号に変換し、またＰＳＴＮ１０からのアナログ信号をＣＤＭＡモバイル２２及び２４に引き続き送られるデジタル信号に変換する。

ＡＭＰＳセルラ通信システム１８もまた、多数のセルを有している。これらのセルのうちの２つは、セルサイト基地局７０及び７２を有するものとして図１に示してある。各セルは、多数のセクタに区分されている。所定のセクタ内におけるＡＭＰＳモバイル２８及び３０との通信は、そのセクタにわたる無線到達範囲を提供するセルサイト送受信器によってなされる。電話の呼出は、セルサイト基地局７０及び７２によってＡＭＰＳモバイル２８及び３０とＡＭＰＳ移動交換センター（ＭＳＣ）７６との間の経路を決定される。このＡＭＰＳ移動交換センター（ＭＳＣ）７６は、複数のＴ１チャンネル８０を介してＰＳＴＮ１０に接続されている。

II．ＰＴＴ私設ネットワークの作用
さて、本発明のＰＴＴ私設ネットワークの作用を説明するにあたり、図２に移って、一実施の形態のネットワーク呼出管理装置４０のブロック線図を参照する。各会員ユーザーに関連付けられている地上回線あるいはセルラ電話がネットワーク呼出管理装置４０と協働すべくどのように構成されているかを、以下に図３〜図５を参照して説明する。以下において、修正された地上回線電話４８、ＡＭＰＳモバイル２８及び３０，ＣＤＭＡモバイル２２及び２４からネットワーク呼出管理装置４０へのＰＳＴＮ１０を介する通信リンクは"逆リンク"の用語を用いる。ネットワーク呼出管理装置４０によって作動中の会員ユーザーとして現在指定されている会員ユーザーに関連付けられている逆リンクは、有効な音声もしくはデータ情報を運ぶ逆リンクのうちの一つだけであると仮定する。他の全ての逆リンクは、信号情報をネットワーク呼出管理装置４０に供給するために利用できる。ネットワーク呼出管理装置４０から各会員ユーザーへのＰＳＴＮ１０を介する"順リンク"の各々は、作動中の会員ユーザーによって供給される音声あるいはデータ情報を運ぶ。以降で述べるように、ネットワーク呼出管理装置４０は作動会員を新たに認識する毎に再形成される。このような再形成の結果、逆リンクにおける新たに認識された作動中の会員ユーザーからの音声あるいはデータ情報が、他の全ての会員ユーザーに関連付けられている順リンク（以前の作動会員ユーザーの順リンクを含む）に供給される。

ネットワーク呼出管理装置４０はネットワークコントローラ（ネットワーク制御装置）９０を有しており、このネットワークコントローラ９０には最初（first）のＰＴＴ私設ネットワークの会員ユーザーに関連付けられている少なくとも１つの電話番号リストが記憶されている。最初にＰＴＴ私設ネットワークへアクセスしたい場合には、呼出側の会員ユーザーは、第１のＰＴＴ私設ネットワークを識別するアクセスナンバーをダイヤルする。また、ネットワークコントローラ９０は、会員ユーザーの他のリストも記憶することができる。各リストは、固有のアクセスナンバーに関連付けられているとともに、別個のＰＴＴ私設ネットワークを規定するものである。

ネットワーク呼出管理装置４０は、構内交換機（ＰＢＸ）システムとしてＰＳＴＮ１０に現れるように設計されている。従って、呼出側の会員ユーザーによってなされた呼出は、Ｔ１チャンネル４４のいずれか一つで受信される。これに関連して、呼出側の会員ユーザーに関連付けられているＴ１チャンネル４４と複数のネットワーク管理モデム９８の一つとの間を接続するために電話ネットワーク（Ｔ１）インターフェース９２が設けられている。以降で述べるように、このＴ１インターフェース９２は、また、他の様々なネットワーク管理モデム９８の一つを他の会員ユーザーに関連付けられているＴ１チャンネル４４の一つに接続する役割を果たす。

呼出側の会員ユーザーがＣＤＭＡセルラーシステム１４によってサービスを受ける場合には、到来する呼出を受信するＴ１チャンネル４４に接続されたネットワーク呼出管理モデム９８'が呼出に割り当てられたＭＳＣモデム６２（図１）の一つと同期すると、電話接続が確立される。地上回線電話あるいはＡＭＰＳセルラー電話を有する呼出側会員ユーザーに対しても、会員ユーザーの電話内の内部モデム（図３Ａ及び図４）及び到来する呼出を受信するネットワーク管理モデム９８'が同期すると、同様な電話接続が確立される。本実施形態において、ネットワーク管理モデム９８は、例えば、空中情報伝送に特に良く適したいわゆる"ＡＭＰＳモデム"を有している。

会員ユーザーからＴ１チャンネル４４の一つを通じてＰＴＴ私設ネットワークが到来する呼出を受信すると、Ｔ１インターフェース９２は、呼出をする間にダイヤルされたアクセスナンバーを決定するために標準的な技術を用いる。所定のＰＴＴ私的ネットワークに対応するこのようなダイヤルされたアクセスナンバーは、Ｔ１インターフェース９２によってネットワークコントローラ９０に伝えられる。また、Ｔ１インターフェース９２は、呼出側会員ユーザーに関連付けられているＴ１チャンネル４４を利用可能なネットワーク管理モデム（例えば、ネットワーク管理モデム９８'）に接続する。モデムの同期が一旦行われると、ネットワークコントローラ９０は、呼び出されたアクセスナンバーに相当することが認識されているＰＴＴ私設ネットワークにおいて呼出側ユーザーが会員であることを証明するために用いられる認証情報を送るように呼出側ユーザーに要求する。会員であることの確認が得られると、ネットワークコントローラ９０は、Ｔ１インターフェース９２もしくは選択されたネットワーク管理モデム９８に対して、認識されたＰＴＴ私設ネットワークの残りの会員ユーザーのページングを開始するように指令する。別の実施の形態として、Ｔ１インターフェース９２は、Ｅ１インターフェースあるいは他の様々なデジタルまたは"ＰＢＸタイプ"のインターフェースであっても良いことに留意すべきである。

認識されたＰＴＴ私設ネットワークの他の会員ユーザーのうちの最初の者が呼出ネットワーク管理モデム９８或いはＴ１インターフェース９２によって発されたネットワークページ（すなわち、電話呼出）に応答すると、上記で説明したタイプと同様のモデム同期処理が再び生じる。特に、呼出される会員ユーザーがＡＭＰＳあるいは地上回線電話によりサービスを受けている場合には、呼出される会員ユーザー電話（図３Ａ及び図４）内部のモデムとネットワーク管理モデム９８の一つとの間のモデム同期が生じる。呼出される会員ユーザーがＣＤＭＡセルラシステム１４によりサービスを受けている場合には、呼出側のネットワーク管理モデム９８とＭＳＣモデム６２（図１）の一つとの間のモデム同期が生じる。ＭＳＣモデム６２は、ＭＳＣ６０に物理的に接近している必要はなく、電話システムの下部構造（infrastructure）内のどこかに配置されていれば良いことを理解されたい。

呼出側のネットワーク管理モデム９８がこのような同期を行うと、接続信号発生する。この接続信号は、ネットワークコントローラー９０によって検出される。ネットワークコントローラー９０は、次いで、呼出される側のネットワーク管理モデム９８'に対して、認識されたＰＴＴ私設ネットワークのアクセスナンバーを最初にダイヤルした会員ユーザーに接続信号を送るように指示する。また、ネットワークコントローラーは、ＰＴＴ私設ネットワークの証明された参加会員ユーザーの各々に、現在参加している会員ユーザーのリストを定期的に送ることもできる。このリストは、各証明されたユーザーの電話に表示される。

ＰＴＴコントローラ１０４は、認識されたＰＴＴ私設ネットワークに参加している二人もしくはそれ以上の数の会員ユーザー間の会話あるいはデータ伝送の特典を与えるために設けられている。特に、ＰＴＴコントローラー１０４は認識されたＰＴＴ私設ネットワークの会員ユーザーに関連付けられている地上回線あるいはセルラ電話によって発生するＰＴＴ要求信号（"ＰＴＴ要求"）に応答する。ＰＴＴスイッチの手動操作に応答してあるいは会員ユーザーの音声作動の検出に応答して、各々のＰＴＴ要求が会員ユーザーの電話において発生する。所定の会員ユーザーからのＰＴＴ要求は、それに割り当てられたモデム９８によって検出される。モデム９８は、ＰＴＴ信号をＰＴＴコントローラー１０４に与える。

一実施の形態では、ＰＴＴコントローラ１０４は、その前の作動中の会員ユーザーによって解放されたネットワーク通話権に続いて受信した最初のＰＴＴ要求を送った一人を現在の作動中の会員ユーザーとして指定する。手動式のＰＴＴ信号発生の場合には、話者の電話のＰＴＴスイッチの接続を開放することによって、ネットワーク通話権がその前の作動中の会員ユーザーによって放棄される。音声作動式のＰＴＴ信号発生の場合には、ネットワーク通話権は、予め設定された持続時間の中断の発生によって放棄される。

別の実施の形態では、現在の作動中の会員ユーザーによってネットワーク通話権が放棄される前に受信されたＰＴＴ要求は順番付けられる。現在の作動中の会員ユーザーがその後ネットワーク通話権を放棄すると、順番付けられていたＰＴＴ要求は、次の現在の作動中の会員ユーザーを決定するために予め設定された基準に応じて評価される。このような予め設定された基準には、たとえば、会員ユーザーの優先順位や順番付けられている要求の受信順位が含まれる。

ネットワーク呼出管理装置４０は、受信したＰＴＴ要求に基づいて新たな作動中の会員ユーザーを選択するために他の技術を用いることもできる。例えば、所定のＰＴＴ私設ネットワークの各会員ユーザーは、そのネットワーク内での相対的な優先順位を付与され得る。この場合、現在の作動中の会員ユーザーよりも優先順位の高い会員ユーザーからＰＴＴ要求が受信されると、ネットワーク呼出管理装置４０は、現在の作動中の会員ユーザーの通話権を取り上げ、優先順位が高い会員ユーザーにネットワーク通話権を与える。また、緊急時にネットワーク通話権を得る手段として、各会員ユーザーが、ネットワーク呼出管理装置４０に記憶されている規定された範囲内においてその優先順位を変更できるようにすることも可能である。

新たな作動中の会員ユーザーが、受信されたＰＴＴ要求に基づいてＰＴＴコントローラ１０４によって認識された後は、ＰＴＴコントローラ１０４は、多重スイッチを形成し、もっぱら現在の作動中の会員ユーザーに関連付けられているモデム９８からの逆リンク音声あるいはデータ情報（rverse link voice ordata information）を受け取るように多重スイッチ１１０を配列する。すなわち、他のモデム９８のそれぞれからの逆リンク情報は、多重スイッチ１１０によって無視される。なお、モデム９８のそれぞれは、残りの（すなわち、非作動）会員ユーザーに割り当てられている。また、ＰＴＴコントローラー１０４は、多重スイッチ１１０を配列し、新たに認識された作動中の会員ユーザーから受け取った逆リンク情報を各非作動中の会員ユーザーに関連付けられているモデム９８に供給する。ＰＴＴ要求は非作動中の会員ユーザーの逆リンクでのみ伝達されるので、このようなＰＴＴ要求は、作動中の会員ユーザーからの逆リンク情報の受信に影響を与えない。

各ＰＴＴ私設ネットワークの順リンクは、名目上作動中の会員ユーザーからの音声あるいはデータ情報を他の全ての会員ユーザーに運ぶために用いられるが、ネットワークコントローラー１０４も、作動中の会員ユーザーによる情報伝達における休止あるいはギャップの間にシステム状況情報を順リンクで伝達することができる。一実施の形態では、このシステム状況情報には次のものが含まれる。
(i)ＰＴＴ私設ネットワークの適格な会員ユーザー（電話番号、名前、優先順位）
(ii)ＰＴＴ私設ネットワークに現在参加している会員ユーザー（電話番号、名前、優先順位）
(iii)現在の作動中の会員ユーザー（電話番号、名前、優先順位）
(iv)ＰＴＴトーン要求をＰＴＴコントローラー９０に供給し、順序付けられている会員ユーザー（電話番号、名前、優先順位、要求の順位）

このネットワーク状況情報は、会員ユーザーに関連付けられている電話で受信されるとともに表示される。次のセクションでは、本発明のＰＴＴ私設ネットワーク内での使用に適したＰＴＴデュアルモード電話の実施例について説明する。

III．地上回線及びセルラーＰＴＴデュアルモード電話
図３Ａを参照すると、伝達部１４０及び受信部１４２から成る地上回線ＰＴＴデュアルモード電話のブロック図が示されている。図３Ａのデュアルモード電話の伝達部１４０は、入力スイッチ１４８を極１５０側に倒すと、入力マイクロフォン１５４をＰＳＴＮ１０に接続され、標準的な電話操作ができるように構成されている。ＰＴＴ私設ネットワーク内でのＰＴＴ操作ができるように伝達部１４０を構成する場合には、入力スイッチ１４８は極１５８側に倒される。同様に、受信部１４２は、受信スイッチ１６２が極１６８側に倒されたときに、標準的な電話操作ができるように設定され、受信スイッチ１６２が極１６６側に倒されたときに、ＰＴＴ操作ができるように設定されている。

ＰＴＴ操作中は、マイクロフォン１５４からの音声情報はスイッチ１４８によってコーデック１７２に連結される。コーデック１７２は、スイッチ１４８に接続された周辺機器（図示せず）からのこのアナログ音声情報あるいはデータ情報をボコーダ１７６に供給されるパルスコード変調（ＰＣＭ）波形に変換するために配置されている。一実施の形態では、ボコーダ１７６は、ＥＩＡ（エレクトロニクス工業協会）／ＴＩＡ（遠距離通信協会）の規格ＩＳ−９６Ａを満たすように実現化され、入力ＰＣＭ波形を一連のボコーダーデーターパケットに変換する。これらのボコーダーデーターパケットは、マイクロプロセッサー１７８の第１入力に供給される。また、マイクロプロセッサ１７８は、ＰＴＴプロセッサー１８４に連結された第２入力及びモデム１８０に接続された出力を有する。ＰＴＴスイッチ１８８が関連付けられている会員ユーザーによって閉じられると、ＰＴＴプロセッサー１８４は、ＰＴＴデーターパケットをマイクロプロセッサー１７８の第２入力に供給する。マイクロプロセッサー１７８は、その後ＰＴＴデーターパケットをボコーダーデーターパケットと交互配置（interleave）し、その結果をモデム１８０に供給する。これにより、ＰＴＴ操作中においてネットワーク管理モデム９８の一つと同期化されるようになる。ＰＴＴプロセッサー１８４はマイクロプロセッサー１７８とは機能的に異なるものとして示されているが、これら両機能要素は単一のマイクロプロセッサーユニット内に組み込むこともできる。

受信部１４２は、モデム復調器１９２を有している。モデム復調器１９２は、ＰＴＴモード操作中、ネットワーク呼出管理装置４０内で仲間ネットワーク管理モデム（companion network medem）９８と同期化されるようになる。その仲間ネットワーク管理モデム９８からの順リンク情報に応答して第２モデム１９２により発生されたボコーダーデーターパケットは、受信部のＩＳ−９６Ａボコーダー１９６に供給される。ボコーダー１９６は、受信したボコーダーデーターパケットから順にＰＣＭ信号を発生する。この信号は、受信部のコーデック２００によって使用される。コーデック２００からのアナログ出力は、その後従来の電話スピーカー２０４に供給される。留意すべき点は、コーデック１７２、２００によって成される機能は単一の装置によって達成され得るということである。同様に、ボコーダー１７６のエンコーディング機能は、単一の装置内においてボコーダ１９６のデコーディング機能と結合することができる。

図３Ａに示されるように、受信部１４２によってネットワーク管理装置４０から受信したある情報は、信号ライン２１２を介してマイクロプロセッサー１７８に供給される。この情報は、マイクロプロセッサー１７８によって従来の表示装置２１４（たとえば、ＬＣＤスクリーン）へ供給されるべき種々のネットワーク状況データ（たとえば、他の関係する会員ユーザー、現在の作動中の会員ユーザーの識別データ）を含む。

図３Ｂは、ＰＴＴ私的ネットワーク内での暗号化通信を容易にするために修正された図３Ａの地上回線ＰＴＴデュアルモード電話を示している。特に、図３Ａの電話用の別の伝達部１４０'は、ＩＳ−９６Ａボコーダー１７６とマイクロプロセッサー１７８との間に介在された暗号モジュール２１０を有している。一実施の形態では、暗号モジュール２１０は、工業規格アルゴリズム、たとえば、データ暗号規格（ＤＥＳ）に基づいてボコーダーデーターパケットを暗号化する。同様に、別の受信部１４２'は、第２モデム１９２によって発生されたボコーダーデーターパケットからの暗号を除去するための暗号解読モジュール２１４を有している。再び留意すべき点は、コーデック１７２、２００によって成される機能は単一の装置によって達成され得るということである。同様に、ボコーダー１７６のエンコーディング機能は単一の装置内においてボコーダー１９６のデコーディング機能と結合させることができる。さらに、暗号化モジュール２１０及び暗号解読モジュール２１４の機能も、単一の装置内において結合させることができる。暗号化通信に関係することのできるあるＰＴＴ私設ネットワークの全ての会員ユーザーに関連付けられている地上回線及びセルラー電話は、同様にこの種の暗号モジュール及び暗号解読モジュールが用いられる。

図３Ｂの地上回線電話のユーザーが現在の作動中の会員ユーザーとして指定されると、マイクロプロセッサー１７８は、暗号化識別番号（Ｉ．Ｄ．）を発生し、ネットワーク呼出管理装置４０へ伝達する。暗号化Ｉ．Ｄ．は、暗号モジュール２１０によって発生された暗号化情報の解読に使用される特別な"キー"と関連付けられる。ネットワーク呼出管理装置４０は、暗号化Ｉ．Ｄ．を残りの非作動（すなわち、非通話）会員ユーザーに関連付けられている電話のそれぞれに多重付与（multicast）する。各非作動中の会員ユーザーは、暗号解読モジュール２１４に類似した暗号解読モジュールを有する。各暗号解読モジュールは、基本的に各暗号化Ｉ．Ｄ．に関連付けられている暗号解読キーを認識するルックアップテーブルを有する。したがって、各非作動中の会員ユーザーは、与えられた暗号化Ｉ．Ｄ．を受信することによって、現在の作動中の会員ユーザーからの暗号化情報を暗号解読することができる。

図４を参照すると、伝達部２４０及び受信部２４２から成るＡＭＰＳデュアルモードＰＴＴ電話のブロック図が示されている。図４のＡＭＰＳデュアルモードＰＴＴ電話の伝達部２４０は、入力スイッチ２４８を極２５０側に倒すと、入力マイクロフォン２５４がＡＭＰＳ送信機２５５に接続され、標準的な電話操作ができるように構成されている。ＰＴＴ私設ネットワーク内でのＰＴＴ操作ができるように伝達部２４０を構成する場合には、入力スイッチ２４８は極２５８側に倒される。同様に、受信部２４２は、受信スイッチ２６２が極２６６側に倒されるときに、標準的な電話操作ができるように設定され、受信スイッチ２６２がポール極２６８側に倒されたときに、ＰＴＴ操作ができるように設定されている。

ＰＴＴ作動中は、マイクロフォン２５４からの音声情報は、スイッチ２４８によってコーデック２７２に接続される。コーデック２７２は、このアナログ音声情報をＩＳ−９６Ａボコーダ２７６に供給されるパルスコード変調（ＰＣＭ）波形に変換する。結果として発生するボコーダーデータパケットは、選択的に暗号モジュール２７８により暗号化される。暗号化を望まないときは、ボコーダーデータパケットは、ＰＴＴプロセッサー２８４からのＰＴＴパケットと交互配置するためにマイクロプロセッサー２７９に供給される。再度、ＰＴＴパケットは、ＰＴＴスイッチ２８８の操作に応答してＰＴＴプロッセッサー２８４で発生される。インターリーブされたボコーダデータ及びＰＴＴパケットは、送信経路モデム２８０によって処理され、ＡＭＰＳ基地局７０あるいは７２に送信するためのＡＭＰＳ送信機２５５に供給される。他の実施の形態では、周辺装置（図示せず）からのデータ情報は、暗号モジュュール２７８あるいは直接にマイクロプロセッサー２７９に供給することができる。

受信部２４２は、ネットワーク呼出管理装置４０によって供給される順リンク情報を受信するためのＡＭＰＳ受信機２９１を有している。ＡＭＰＳ受信機２９１からのアナログ出力は、受信経路モデム２９２に連結される。モデム２９２は、ＰＴＴモードで動作している間、ネットワーク管理モデム９８と同期する。受信経路モデム２９２によって発生されるボコーダデータパケットは、暗号化ＰＴＴ私的通信の期間中、解読モジュール２９４に供給される。暗号化がなされないときは、ボコーダデータパケットは、受信部コーデック３００で用いられるＰＣＭ信号を生成するために受信部ボコーダ２９６によって処理される。コーデック３００のアナログ出力は、従来からある電話スピーカー３０４に供給される。暗号化がなされるときは、私設ネットワーク状態情報とネットワーク管理装置４０から受信した同種の情報は、暗号解読されるとともに、信号線２１２を通ってマイクロプロセッサー１７８に供給される。

図３Ａ及び図３Ｂを参照して議論したように、再び、コーデック２７２及び３００によってなされる機能を単一のデバイスで行うことができることに留意すべきである。同様に、ボコーダ２７６の符号化機能は、ボコーダ２９６の復調機能と一つのデバイスで行うことができる。さらに、暗号化モジュール２７８と暗号解読モジュール２９４の機能もまた、一つのデバイスに結合することができる。

図５は、ＰＴＴ私設ネットワーク内で使用するために形成されたＣＤＭＡセルーラ電話のブロック図を示す。図５のＣＤＭＡセルラー電話は、ＣＤＭＡ送信部３４０とＣＤＭＡ受信部３４２からなる。ＰＴＴ作動中、マイクロフォン３５４からの音声情報は、パルスコード変調（ＰＣＭ）波形を生成するコーデック３７２に供給される。ＰＣＭ波形は、ボコーダ３７６に供給され、ボコーダ３７６は次いで、暗号モジュール３７８における選択的な暗号化のためのボコーダデータパケットを発生する。暗号化を望まないときは、ボコーダデータパケットはマイクロプロセッサ３７９に送られて、ＰＴＴプロセッサー３８４からのＰＴＴパケットと交互配置される。この場合も、ＰＴＴパケットは、ＰＴＴスイッチ３８８の動作に応答してプロセッサ３８４で生成される。交互配置されたボコーダーデータパケットとＰＴＴパケットとは、マイクロプロセッサ３７９によってＣＤＭＡ送信機３５５に供給される。

ＣＤＭＡ受信部３４２は、ＣＤＭＡ受信機３９２を有している。ＣＤＭＡ受信機３９２は、ネットワーク呼出管理装置４０からの順リンク情報に応答してボコーダーデータパケットを発生する。ボコーダーデータパケットは暗号化されたＰＴＴ私設通信の間、暗号解読モジュール３９４に供給される。暗号化がなされないときは、ボコーダーデータパケットは、ＣＤＭＡ受信部コーデック４００で用いられるＰＣＭ信号を生成するためにＣＤＭＡ受信部ボコーダ３９６によって処理される。ＣＤＭＡ受信部コーデック４００のアナログ出力は、従来からある電話スピーカー４０４に供給される。コーデック３７２及び４００によってなされる機能を単一の装置で行うことができ、同様に、ボコーダ３７６及びボコーダ３９６の機能もまた一つの装置で果たすことができる。さらに、暗号モジュール３７８と暗号解読モジュール３９４の機能も、また、一つの装置内でに結合することができる。

IV．アナログＰＴＴ私設ネットワーク
図６は、信号の通信にアナログトーンを用いるＰＴＴ私設ネットワーク内で用いるために設計されたネットワーク呼出管理装置４５０の機能ブロック図を示す。ネットワーク呼出管理装置４５０は、ネットワークコントローラー４９０を有する。ネットワークコントローラー４９０内には、対応するＰＴＴ私設ネットワークの会員ユーザーと関連付けられている一つあるいはそれ以上の電話番号リストが記憶されている。あるＰＴＴ私設ネットワークにアクセスしたい時は、呼出側会員ユーザーは、そのＰＴＴ私設ネットワークを識別するアクセスナンバーをダイアルする。

ネットワーク呼出管理装置４５０は、構内交換機（ＰＢＸ）システムとしてＰＳＴＮ１０に現れるように設計されている。従って、呼出側の会員ユーザーによってなされた呼出は、複数のネットワーク管理トーン検出器４９８のうちの一つと関連付けられているＴ１チャンネル４４で受信される。到来する呼出を受信するトーン検出器４９８'は、出力線５００'で検出信号を出力する。出力線５００'の検出信号は、ネットワークコントローラー４９０で感知される。そして、ネットワークコントローラー４９０は、呼出側のＰＴＴユーザーを認証するために、呼出されたネットワーク管理トーン検出器４９８'で検出されたトーンシーケンス（tone sequence）を詳しく調べる。一旦、ダイアルされたアクセスナンバーがネットワークコントローラー４９０によって認識され、また関連するＰＴＴ私設ネットワークが識別されると、ネットワークコントローラー４９０は、標準電話ネットワーク手続きを使用して残りのＴ１チャンネル４４により、識別されたＰＴＴ私設ネットワークの会員ユーザーのページングが開始される。識別されたＰＴＴ私設ネットワークの他の会員ユーザーの一番目がネットワーク呼出に応答したことを検知すると、ネットワークコントローラー４９０は、識別されたＰＴＴ私設ネットワークのアクセスナンバーを最初にダイアルした会員利用者にトーンの形態の接続信号を送る。それによって、呼出側の会員ユーザーに、識別されたＰＴＴ私設ネットワークに少なくとも一人の他の会員ユーザーが参加していることを示す。

ＰＴＴコントローラー５０４は、識別されたＰＴＴ私設ネットワークに参加している二人又はそれ以上の会員ユーザーの中から通話権を与えるための準備をする。特に、ＰＴＴコントローラー５０４は、識別されたＰＴＴ私設ネットワークの会員ユーザーに関連付けられている電話によって発生されたアナログトーン（'ＰＴＴトーン要求'）の一つあるいは結合された形のＰＴＴ要求信号に応答する。各ＰＴＴトーン要求は、ＰＴＴスイッチの手段操作に応答して、あるいは会員ユーザーの音声作動を検知することに応答して、会員ユーザーの電話で発生される。ある会員ユーザーからのＰＴＴトーン要求は、それに割り当てられたトーン検出器４９８で検出される。そして、トーン検出器４９８は、ＰＴＴ要求信号をＰＴＴコントローラ５０４に出力線５００の一つにより供給する。実施の形態では、ＰＴＴコントローラー５０４は、ＰＴＴコントローラ１０４（図２）に関係した部分で既に記述した方法によって、要求している会員利用者の中から通話権を割り当てる働きをする。

新しい作動中の会員ユーザーは、ＰＴＴトーン要求の受信に基づいてＰＴＴコントローラー５０４によって識別される。ＰＴＴコントローラー５０４は、現在の作動中の会員ユーザーに関連付けられたＴ１チャンネル４４からの逆リンク音声あるいはデータ情報を排他的に受け取るためにマルチキャストスイッチ（multicast switch）５１０を形成する。すなわち、それぞれ残りの（すなわち、非作動中の）会員ユーザーの１つに割り当てられた他のＴ１チャンネルの各々からの逆リンク情報は、マルチキャストスイッチ１１０によってマルチキャストされない。また、ＰＴＴコントローラー５０４は、新しく認識された作動中の会員ユーザーから受け取った逆リンク情報を各非作動中の会員ユーザーと対応付けられているＴ１チャンネルに供給するようにマルチキャストスイッチ５０４を形成する。ＰＴＴトーン要求は、非作動中の会員ユーザーの逆リンクにのみ送信されるため、そのようなＰＴＴトーン要求は、作動中の会員ユーザーからの逆リンク情報の受け取りを妨害しない。

各ＰＴＴ私設ネットワークの順リンクは、一般的に、作動中の会員ユーザーからの音声あるいはデータ情報を全ての他の会員ユーザーへ運ぶために用いられるため、ネットワークコントローラー５０４は、作動中の会員ユーザーによる情報伝送の中止あるいはギャップの期間に順リンクにシステム状態情報を伝送する。

実施の形態では、このシステム状態情報は以下のものを含む。
(i)ＰＴＴ私設ネットワークの適格な会員ユーザー（電話番号、名前、優先順位）
(ii)ＰＴＴ私設ネットワークに現在参加している会員ユーザー（電話番号、名前、優先順位）
(iii)現在作動中の会員ユーザー（電話番号、名前、優先順位）
(iv)ＰＴＴトーン要求をＰＴＴコントローラー４９０に供給し、順序付けられている会員ユーザー（電話番号、名前、優先順位、要求の順位）

このような情報は、各会員ユーザーの電話内で検知可能なトーンのシーケンスあるいはトーンの結合を用いて送信されることができる。種々のＰＴＴ私設ネットワーク情報（すなわち、会員ユーザーリスト、優先順位）、そしてネットワーク呼出管理装置４５０からの関連するトーンあるいはトーンの結合の受信により表示のために取り戻された特別な登録は、各会員ユーザーの電話内に格納される。この点に関して、ネットワーク呼出管理装置４５０によって統合されたＰＴＴ私設ネットワーク内で利用するために構成された地上電話回線を、図７を参照して以下に説明する。

図７には、アナログトーンを用いて通信するように設計された送信部及び受信部５４０及び５４２を有する地上回線ＰＴＴ電話のブロック図を示している。ＰＴＴ動作中、入力スイッチ５４８は、通常は、入力マイクロフォン５５４からＰＳＴＮに音声情報を結合するために、ＰＴＴプロセッサー５５２によって極５５０側ににセットされる。しかしながら、ＰＴＴスイッチ５６０が会員ユーザーによって接続された時は、ＰＴＴプロセッサー５５２は、スイッチ５４８を極５６２側にセットされる。これにより、トーン発生器５６６が使用可能となる。トーン発生器５６６によって発生されたＰＴＴトーン要求の許可は、ネットワーク呼出管理装置４５０にＰＳＴＮを介して送信される。

受信部５４２は、スピーカー５６８と、ＰＴＴモード動作中ネットワーク呼出管理装置４５０によって送信されるアナログトーンあるいはその結合を検出する内部トーン検出器５７０とを有する。これらのトーンあるいはトーンの結合は、図７のＰＴＴ電話に様々な状態情報及び制御情報を運ぶために用いられる。実施の形態では、この情報は、次のものを含む。
(i)現在作動中の会員ユーザーの識別（名前、優先順位）
(ii)ＰＴＴ電話に関連付けられている会員ユーザーが通話権を与えられていることの表示
(iii)ＰＴＴ電話に関連付けられている会員ユーザーの通話権がさらに高い優先順位を有する会員ユーザーのために取り消されることの通知
(iv)ＰＴＴ私設ネットワークに現在参加している会員ユーザーの識別

各トーンあるいはトーン結合は、表示プロセッサー５７４内に記憶されている他のメッセージや連続文字と関連付けられる。検出された各トーンあるいはトーンの応答して、表示プロセッサー５７４は、関連付けられているメッセージを英数字ディスプレイ５７８に供給する。上で列挙された状態情報及び制御情報は、単に例示しただけであり、他の実施例では他のタイプの情報をネットワーク管理装置によってＰＴＴ電話に供給するようにしてもよい。

好ましい実施の形態についての先の説明は、当業者が本発明を作りあるいは使用することができるように提供したものである。前述した実施の形態への様々な改良は、当業者に容易に明らかであり、またここで定義されている一般的な原理を他の実施例に適用するのに発明的才能は必要ではない。したがって、本発明はここに示された実施の形態に制限されるものではなく、ここに示した原理と新しい特色に一致して広範囲にわたり提供されるものである。

本発明のＰＴＴ一点対多点私設通信ネットワークを内部に構築できる一実施の形態の電話システムの構成要素を示したものである。 本発明のＰＴＴ私設ネットワークのネットワーク呼出管理装置の一実施の形態のブロック図である。 送信部と受信部を有する地上回線ＰＴＴデュアルモード電話のブロック図である。 ＰＴＴ私設ネットワーク内での暗号化された通信を容易にするために変更された、図３Ａの地上回線デュアルモードＰＴＴ電話の図である。 ＡＭＰＳデュアルモードＰＴＴ電話のブロック図である。 本発明のＰＴＴ私設ネットワーク内で使用するために形成されたＣＤＭＡセルラー電話のブロック図である。 信号がアナログトーンで用いられるＰＴＴ私設ネットワーク内で使うために設計されたネットワーク呼出管理装置のブロック図である。 アナログトーンを使用するネットワーク呼出管理装置と通信するために形成された地上回線電話を示す。

Claims (11)

1. ユーザーが交換電話ネットワークを介して通信を行う通信システムにおける複数の会員ユーザー電話機間の通信を容易にするためのネットワーク呼出管理装置であって、
   前記交換電話ネットワークの複数のチャンネルにより前記複数の会員ユーザーの各々との電話接続を確立するための電話ネットワークインターフェースを有し、
   前記電話ネットワークインターフェースと接続され、前記ネットワークインターフェースにより前記複数のチャンネルの１つで受信した情報信号を前記電話ネットワークインターフェースを介して前記複数のチャンネルの他のチャンネルに供給するスイッチマトリックスを有し、
   前記複数のチャンネルの選択された１つで受信した通話要求信号に応答して前記スイッチマトリックスを形成するための制御装置を有するネットワーク呼出管理装置であって、
   前記複数の会員電話機は、前記会員ユーザーの一人によって提供された情報信号を暗号化した暗号化信号を発生する手段を有し、前記暗号化信号は前記複数のチャンネルの対応する１つで送信されるネットワーク呼出管理装置。
2. 請求項１に記載のネットワーク呼出管理装置であって、前記制御装置は、前記複数のチャンネルの対応する１つで受信した前記通話要求信号の中から選択することによって前記複数のチャンネルの選択された１つを識別する手段を有しているネットワーク呼出管理装置。
3. 請求項１に記載のネットワーク呼出管理装置であって、前記通話要求信号はボコーダーデータパケットで多重化されるネットワーク呼出管理装置。
4. 請求項１に記載のネットワーク呼出管理装置であって、前記複数のチャンネルの前記選択された１つで受信した前記情報信号が前記複数の会員電話機の特定の１つで発生されたことを確認する手段をさらに有するネットワーク呼出管理装置。
5. 請求項１に記載のネットワーク呼出管理装置であって、前記制御手段は、前記複数の会員電話機の中の１つからの前記情報信号を前記ネットワーク呼出管理装置で受信することに伴って前記会員電話機の他の１つを呼出すための前記電話ネットワークインターフェースを形成する手段を有しているネットワーク呼出管理装置。
6. 請求項１に記載のネットワーク呼出管理装置であって、さらに前記複数の会員電話機の１つを前記複数のチャンネルの対応する１つに接続する無線ネットワークを有するネットワーク呼出管理装置。
7. 請求項１に記載のネットワーク呼出管理装置であって、前記複数の会員電話機は、前記チャンネルの対応する１つを介して送信される前記暗号化信号の１つから前記情報信号の１つを再生する手段を有しているネットワーク呼出管理装置。
8. マルチパーティー通信システムの会員ユーザによる利用のための会員ユーザ電話機であって、
   プロセッサに接続されたボコーダーモジュールを有し、該ボコーダ−モジュールは入力信号をデジタル処理してパケット化された情報信号にするためのものであり、
   所定のユーザ入力に応答して通話要求信号を発生するための手段を有し、
   前記プロセッサは前記通話要求信号を前記パケット化された情報信号と交互配置する手段を構成しており、
   前記パケット化された情報信号を暗号化するための手段を有する会員ユーザ電話機。
9. 請求項８に記載の会員ユーザ電話機であって、ＰＴＴ操作モードと標準的な電話操作モードとの間を選択するための入力スイッチをさらに有する会員ユーザ電話機。
10. 請求項８に記載の会員ユーザ電話機であって、受信した暗号化信号を解読するための手段をさらに有する会員ユーザ電話機。
11. ユーザーが交換電話ネットワークを介して通信を行う通信システムにおける複数の会員ユーザー間の私設通信を容易にするための方法であって、
    ネットワーク呼出管理装置と、各々が前記複数の会員ユーザーの一人と関連付けられている前記交換電話ネットワークの複数の電話チャンネルの各々との間の電話接続を確立するステップと、
    前記会員ユーザーの中の作動中の一つから前記複数の電話チャンネルの選択された１つにより前記ネットワーク呼出管理装置で受信した情報信号を、前記会員ユーザーの他の一つに前記複数の電話チャンネルの他の１つにより供給するステップと、
    前記交換電話ネットワークを介して前記ネットワーク呼出管理装置に送信するために前記複数の会員ユーザーと関連付けられている複数の電話機で通話要求信号を発生するステップと、
    前記ネットワーク呼出管理装置で受信した前記通話要求信号に基づいて前記作動中の会員ユーザーを選択するステップと、
    前記作動中の会員ユーザーと関連付けられている前記複数の電話機の１つ内で発生した情報信号を暗号化するステップと、
    暗号化された情報信号を前記ネットワーク呼出管理装置に送信するステップと、
    前記会員ユーザーの他の一つと関連付けられている前記複数の電話機の１つで前記ネットワーク呼出管理装置から受信した暗号化された情報信号を暗号解読するステップとを備える方法。

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