JP5208520B2 - 無線パケットデータ通信の音声チャネル制御 - Google Patents

Description

本発明は無線通信ネットワークを介するデータ通信に関し、特にネットワーク開始データセッション、例えばＩＰセッションを誘発するために音声チャネルを使用することに関する。

無線分野におけるデータ転送サービスは公知であり、確実に依然として進化している。例として、ＳＭＳ（短メッセージシステムサービス）及び他のＳＳ７制御チャネルサービスがある。それらのサービスは例えばテキスト通信に使用できる。それらのサービスは音声チャネルに影響を与えないが、非常に限定的な帯域幅を提供し、データ伝送量はかなり制限される。

ＷＡＰ（無線アプリケーションプロトコル）仕様及びソフトウェアは改良したいくつかのサービスを提供する。例えば、それらのサービスは移動装置に限定的なインターネットアクセスを提供するために実行できる（本明細書において、用語「移動装置」は、限定的ではないが、携帯電話、ＰＤＡ、ラップトップコンピュータ、パームトップコンピュータ、自動車等を含む、無線接続機能を有するいずれかのデバイスを広く称するために使用する）。しかし、ＷＡＰサービスは移動装置それ自体がＷＡＰ用にイネーブルされることを要求し、しかも無線キャリアネットワークもＷＡＰ用にイネーブルされることを要求する。したがって、無線キャリアはＷＡＰサービスを提供するためにネットワークのエンドでＷＡＰゲートウェイを配備しかつ維持する必要がある。いくつかの移動装置及びいくつかのネットワーク又は地理上の区域はＷＡＰ用にイネーブルできず、したがってそれらのサービスはデータ通信に利用可能ではない。

無線ネットワークインフラに変更を要求しない無線データ伝送に対する１つのアプローチはセッションの両エンドで特定の実装を要求するが、「帯域内」 データ伝送を使用することである。その名前が示すように、この技術は注意深く選択されかつ時間調節された音声周波数トーンを使用して音声チャネルのデータを伝送する（一般的に、無線データ伝送サービスは音声チャネルをまったく使用しない）。帯域内すなわち音声チャネルデータ伝送は音声会話の中断がほとんどないか又はまったくなしで行うことができる。帯域内信号方式の詳細は、参照によって導入される米国特許第６，１４４，３３６号公報、米国特許第６，６９０，６８１号公報、米国特許第６，４９３，３３８号公報に説明される。これらの形式の音声内チャネルデータ通信は２つの主要な利点を持つ。すなわち、無線音声チャネルは信頼性があり、この技術は国中及び国外のネットワーク及びキャリアを透過的に作用する。データは、それが音声のように「思われる」ので音声サービスに透過して通過する。しかし、帯域内信号方式は約４００ｂｐｓまでの非常に低い帯域だけを提供する。それによって、大量のデータを伝送することはほとんど無駄になる。

より高い帯域幅の無線データサービスは世界中で急速に利用可能になりつつある。これらのサービスは音声チャネルではない専用データチャネルを介して運営される。より新しい仕様、いわゆる「３Ｇ」すなわち第３世代無線技術はまだ広く実施されていないがＩＭＴ−２０００標準に従って、次のようなパケットデータ速度を見込んでいる。

・固定環境に対して２Ｍｂｐｓ・歩行者（すなわち、低速移動体）に対して３８４Ｍｂｐｓ・車に対して１４４Ｍｂｐｓ

しかし、仮想的なすべての無線データサービスに関する１つの問題はネットワーク「ポーリング」形式のアプリケーションにおいて、それらのサービスにアクセスする際の困難性にある。ここで、ポーリング（又は「ポーリングデータ」）は、リクエスタによって必要とされるデジタルデータを引き出す又は検索するために移動装置に接触することをいう（「リクエスタ」は典型的にアプリケーションプログラムである）。好ましくは、認証されたリクエスタは遠隔移動装置をポーリングし、遠隔位置でのユーザの手作業による介入なしでデータをフェッチすることが当然できる。換言すれば、ポーリングプロセスは、いくつかのアプリケーションに対して、有利に開始できるが、リクエスタエンドのユーザによって完全に自動化にすることは当然できる。

例えば、無線自動在庫制御システムは、ユニット、すなわちトラック又はタンクの現在の配置、燃料供給、オペレータＩＤ等を知るためにそれらのユニットをポーリングしようとすることができる。パケットデータ接続、例えばＩＰ接続は以前の技術を使用してネットワーク側（これを「ネットワーク主導」という）から移動装置に確立できない。なぜなら、移動装置は所定のＩＰアドレスを持っていないからである。移動装置がＩＰネットワークとのセッションを開始する場合にのみ、ＩＰアドレスは移動装置に動的に割り当てられる。したがって、ユーザアプリケーションは公知の技術を使用してパケットデータ伝送セッションを確立するために遠隔移動装置をポーリングすることができない。

電話呼なしでＴＣＰ／ＩＰ接続を意図的に可能にするＧＰＲＳ移動端末のＩＰアドレス付けるためのシステムが提案される。その提案はすべての無線端末に１つのＩＰアドレスを割り当てるために（現在のｌｐｖ４体制下で）使用可能な十分なＩＰアドレスがないことを認識した。この提案は、公衆インターネットでルーティングされないように、（公衆ルーティングテーブルで登録された）公衆アドレス及びプライベートアドレスの組み合わせを要求する。しかし、プライベート（ＩＰのような）アドレスはＧＰＲＳオペレータ自身のネットワーク内で使用されるだけである。このことはネットワークアドレス変換（ＮＡＴ）設備を要求し、一般的に非現実的である。実現されたとしても、かかるスキームは、移動（又は無線）端末アドレスが不明であるという問題を解決せず、利便性のある方法で公然と発見できない。

無線ネットワークを介してデータをアップロード又はダウンロードするために、無線キャリアインフラを変更することなく、既存のパケットデータネットワーク及びプロトコル、例えばＩＰに匹敵する態様で遠隔移動装置をポーリングするための、すなわちパケットデータセッションを要求するための都合のよい効率的な方法に対する必要性は依然として存在する。

米国特許第６，１４４，３３６号公報明細書 米国特許第６，６９０，６８１号公報明細書 米国特許第６，４９３，３３８号公報明細書

本発明のある実施例にしたがって、帯域内又は音声チャネル信号方式及びパケットデータサービスの組み合わせが、移動装置に所定のＩＰアドレスがないことを克服するために使用される。音声呼はリクエスタと遠隔移動装置との間に確立される。短いポーリングメッセージは帯域内デジタルデータ送信（「ＩＢＳ」）を使用してリクエスタから音声チャネル内に送信される。要求メッセージはそのペイロードデータ内にターゲット資源、例えばＵＲＬ又はＩＰアドレスを含む。移動装置は、無線パケットデータセッションを例えばサーバシステムにすることができる指示されたターゲット資源と開始することによって応答する。

ネットワーク開始データセッションを可能にするために音声チャネル信号方式を使用する新規のアプローチはＩＰアドレスを移動装置に割り当てること（ＩＰｖ４及びＩＰｖ６の両方に対する簡易ＩＰ及び移動ＩＰ割当）に関連する既存の問題を適時かつより効率的な態様で解決する。

現在、既存のセルラーインフラは移動装置がそれらのＩＰアドレスをセルラーデータネットワークで事前登録することを許容しておらず、その代わりに、移動装置が、簡易ＩＰプロトコルを使用してデータセッション要求を最初に開始するとき、ＩＰアドレスはセルラーデータネットワークによって移動装置に割り当てられねばならないか、又は移動装置はモバイルＩＰプロトコルを使用してＩＰアドレス発見プロセスを開始しなければならない。いずれの場合においても、セルラーデータネットワークは移動装置が最初にデータセッションを開始するまで移動装置用のＩＰアドレスのルーティング位置を了解していない。

任意のデータでイネーブルされるネットワークのコアデータネットワークはユニークな本発明をネットワーク開始データセッション（ＮＩＤＳ）と呼ぶ、以下に記載されるデータ伝送セッションを開始するために使用することができる。

本発明の１つの特徴によれば、帯域内信号方法及び装置は要求を移動装置又は「ノード」に「転送」ために使用される。これを移動終端（ＭＴ）要求と呼ぶ（もちろん、移動装置は帯域内信号方式でイネーブルされ、これは無線ネットワークの音声チャネルを通してデジタルデータを送受信することができるということを本質的に意味する）。

受信移動装置（移動ノード）は、特定の（すなわちデフォルトの）あて先にデータを送信するための、音声チャネルではない、利用可能なデータチャネルを使用してセルラーネットワークでデータセッションを開始するために移動装置（又は移動装置に接続された他のシステム）を検出し、始動させる。

要求が音声チャネル信号方式を使用することによって移動装置から作成されるとき、ネットワークは、移動装置と任意のネットワーク又はインターネットの構成要素との間のデータセッションを任意の時間にセルラーネットワークの音声チャネル又は音声チャネル信号方式が機能する任意の他の無線周波数派生オーディオチャネルを使用して開始することができる。帯域内（音声チャネル）サービスの実時間速度及びサービス品質によって、明確な時間の節約及び信頼性に関する利点がネットワーク開始データセッションに対する任意のアプローチ以上に図ることができる。これらの利点は、公衆の安全性及びセキュリティの適用に対して非常に重要である。

本発明はいかなるデジタルセルラー技術にも依存せず、また、いかなる個々のセルラーキャリア音声、データ又はメッセージサービスにも拘束されない。これらのことが既存のアプローチと比較して、より大きいセルラー適用範囲能力を提供するユニークで利点のあることである。

別の特徴及び利点は、添付図面を参照して進める、好ましい実施例の次の詳細な記載から明らかになる。

図面を参照し、類似の参照番号は類似の要素を参照する。明確性のために、参照番号の第１番目の数字は対応要素が最初に使用される図番を示す。

以下の記載において、プログラム、ソフトウェアモジュール、ユーザ選択、ネットワーク処理、データベースクエリー、データベース構造等の特定の具体的な詳細は本発明の実施例の完全な理解のために提供される。しかし、当業者は、本発明が具体的な詳細なしで又は他の方法、構成、材料等で実施できることを理解する。

いくつかの場合、周知の構造、材料又は動作は本発明の特徴を曖昧にするのを回避するために詳細に示されていない。また、記載された特徴、構造又は特性は１又はそれ以上の実施例において任意の適切な態様で組み合わせることができる。

図１は本発明の方法の特定の実施例を示す簡易ハイレベルブロック図である。図１を参照して、リクエスタアプリケーションプログラムは適切なコンピュータ１００に備えることができる。要求又はポーリングアプリケーションは必要に応じてユーザによって動作できるか、又は予定時間に自動動作のために予めプログラムできる。コンピュータシステム１００は慣用の電話１０２を含むことができる電話回線に接続され、またいずれにしても公衆交換電話ネットワークＰＳＴＮ１０６に１０４を介して接続される。この接続は、例えば音声呼に普通使用されるような通常の固定電話ラインにすることができる。また、その接続はＰＢＸ（図示せず）を含み得るより大きい企業システムの一部にすることができ、またはその接続は無線電気通信接続にすることができる。

無線キャリアネットワーク１０８は無線呼トラフィックを処理するためにＰＳＴＮ１０６に接続され、その詳細は周知である。無線ネットワーク１０８は、一般にセルタワー１１０と呼ばれるアンテナ及び無線トランシーバを備える一連の基地局を含む。トランシーバは、種々の無線移動装置、例えば携帯電話１１２又はＰＤＡ１１４との２方向無線通信のためにセルタワー１１０の頂上に取り付けられる。基地局アンテナはタワーに文字通り取り付けられる必要はない。都市部において、特に、それらは建物に取り付けられるのがごく一般的である。

本発明に従って、コンピュータ１００で実行するリクエスタ又はリクエスタアプリケーションはＰＳＴＲ又は無線を介して遠隔移動装置例えば携帯電話１１２に向けられた音声電話呼を開始する。リクエスタアプリケーションからの接続はＰＳＴＮへの有線である必要はないが、それ自体は無線電話リンクにすることができる。リクエスタシステム１００もまた、典型的にＩＳＰ（インターネットサービスプロバイダ）１２４を通してインターネット１２２にアクセスを持つことができる。ＩＳＰへの接続は公知であるように、例えばケーブル又はＰＳＴＮネットワークを利用して種々の任意の形態を採ることができる。

本発明の好ましい実施例によれば、遠隔無線装置をポーリングするための方法が次のとおり提供される。第１に、リクエスタシステム１００は遠隔無線装置への音声呼を開始する。もちろん、これは装置の電話番号が知られていることを要求する。他の種類の移動装置、例えばＰＤＡ１１４又は自動車１１６でさえも、それがマイクロフォン又はスピーカを現実に含むことができないが、それがまるで携帯電話であるかのように無線ネットワークと対話するために構成される装置を含むことができる。例えば、無線呼に自動的に応答しかつ携帯電話に応答することを模倣するための制御チャネル信号方式を提供するデバイスを構成できる。一旦、音声呼がリクエスタシステム１００と遠隔無線装置１１２との間で確立されると、リクエスタシステム１００はデジタル要求メッセージを遠隔無線装置に音声呼が確立される無線音声チャネルを介して送信する。換言すると、デジタル要求メッセージは、閉塞していない音声チャネルを通過するように手配された音声周波数トーンを使用することによって「帯域内に」送られる。

要求メッセージは好ましくはターゲット資源を識別するペイロードを含む。遠隔無線装置、例えば１１２，１１４において、要求メッセージ内で識別されるターゲット資源でパケットデータセッションを開始することによってデジタル要求メッセージに応答する装置又はソフトウェアが実装される。「パケットデータセッション」によって、音声サービスから区別される、無線キャリアによって提供される１又はそれ以上のデータサービスを利用するデータ伝送セッションを意味する。

ターゲット資源は限定的ではないがリクエスタシステム１００それ自体であってもよい。換言すると、無線装置１１２はリクエスタシステムに戻るパケットデータセッションを開始するために指示され得る。そのセッションは無線ネットワークインフラからインターネット１２２へのリンク１２０を横断し、そしてＩＳＰ１２４を介してリクエスタ１００に到達する。上述のように、このプロセスはリクエスタ１００において、及び無線装置１１２において適切なソフトウェアを実施することによって、プロセスがパケットデータセッションのいずれかのエンドでユーザの行為なしで起こすことができるように自動化することができる。

ターゲット資源は所定の識別子、例えば単純な英数字の名前又は符号によって要求メッセージにおいて識別できる。無線端末ソフトウェアは対応ＵＲＬ又はＩＰアドレスを決定するためにメモリ内で検索を行う。代替として、ターゲットＵＲＬ又はＩＰアドレスは要求メッセージそれ自体に含ませることができる。

ターゲット資源は要求システム１００である必要はない。１つの代替実施例において、ターゲット資源は、ＩＳＰを通してインターネットに接続されるサーバ１３０であってもよく、標準パケットデータセッションプロトコル、例えばインターネットプロトコルを利用してデータ収集を実行するために構成される。ターゲットは移動装置と対話するために適切に構成されるウェブサーバであってもよい。

他の実施例において、要求メッセージペイロードは、ターゲット資源の識別の他に種々の供給パラメータを含むことができる。供給パラメータは、一例として限定的ではないが、好ましいパケットデータサービス、パケットデータ速度、及び／又は優先パラメータを含むことができる。これらのパラメータは無線端末ソフトウェアによってメッセージペイロードから回復することができ、無線端末ソフトウェアはそれらのパラメータに従って応答パケットデータセッションを開始することができる。例えば、比較的低い優先パラメータの場合、アプリケーションソフトウェアはデータサービス又はより低い性能ではあるがより低い費用であるパケットデータセッションを開始する日時を選択することができる。

再度、図１を参照して、タンカートラック１１６は、限定的ではないが自動車資産を含む、本システムに参加できる広範囲な移動資産を単に示し、それらに、先に説明したように、無線装置が装備されると仮定する。図１もまた、パケットデータセッションが、同じ基地局に関与する必要がなく、又は音声チャネルを介して要求メッセージを搬送した無線キャリアと同じ無線キャリアでさえも関与する必要がないことを示す第２の無線基地局タワー１３６を示す。要求されたパケットデータセッションは１４０を介してインターネットに接続もされる第２の無線ネットワーク１３８を通して生起できる。再度、パケットデータセッションは、限定的ではないがリクエスタアプリケーション１００又は別個のサーバ１３０を含むいずれかのターゲット資源と確立できる。

本発明の他の実施例において、インターネットにアクセスしているコンピュータ１５０の真のユーザ又はオペレータはデータ伝送を要求するために１又はそれ以上の遠隔無線装置をポーリングすることができる。例えば、公衆安全位置のユーザ、例えば９１１緊急電話通報者は、音声通話用電話アクセス、例えば１０４を持つウェブサーバ（図示せず）にアクセスできる。適切にプログラムされた（例えば、ｃｇｉスクリプト記述等を使用する）ウェブページインターフェースによって、１５０の所のユーザはウェブサーバから上述のようにＰＳＴＮ及び無線ネットワークを通して遠隔又は移動装置への、音声呼の形態を採る要求メッセージを開始できる。要求メッセージは要求情報をパケットデータセッションを介して供給するために１５０の電話対応オペレータセンターをターゲット資源として識別することを含むことができる。

本発明は無線装置からリクエスタにデータをダウンロードすることに限定されない。要求されたパケットデータセッションは無線装置に情報をダウンロードするためにも使用できる。

図２は、本発明の特定の実施例の原理的な特徴及び特性をさらに示すメッセージ図である。

図２を参照して、信号方式又はメッセージフロー図は本発明に従う方法をさらに示す。「時間ポイントＡ」で開始すること、すなわちアプリケーション２０８を開始することは移動電話装置２０４に音声電話を本質的に掛けることである。上述のように、開始アプリケーションはコンピュータに又はサーバに配備されたソフトウェアアプリケーションにすることができ、または開始アプリケーションは慣用の電話を要求できるか、又は必ずしも要求できない。開始アプリケーションは、直接又はＰＳＴＮを通して無線ネットワークへのアクセスを必ず要求する。電話装置は移動装置２００に無線通話を順次行うセルラーネットワーク２０２を通して音声通話を順次行う。移動装置は呼に応答し、それにより、電話装置２０４に戻る音声チャネル「接続」を確立する。音声呼が一旦確立されると、開始アプリケーションは「時間ポイントＢ」で音声チャネルの要求メッセージを移動装置２００に送信する。選択的に、移動装置は音声チャネルの確認メッセージに応答できる。

要求メッセージに応答する「時間ポイントＣ」を参照すると、移動装置２００は、セルラーネットワーク２０２を横断しかつＩＰネットワーク２０６を介してパケットデータセッションを確立するデータネットワーク接続を開始する。ここで、ターゲット又は宛先資源はＩＰネットワーク２０６に接続される。ＩＰネットワークは順次、「時間ポイントＤ」で移動装置２００に応答し、その後、「時間ポイントＥ」に示されるように、パケットデータセッションは移動装置２００とＩＰネットワーク２０６又はターゲットとの間で確立される。「時間ポイントＦ」はＩＰ資源がデータの最終受信者にはなり得ないが、ＩＰ資源がそのデータを限定的ではないが、開始アプリケーション２０８になり得る最終宛先アドレスに送るために較正できる。

ａｑＬｉｎｋを使用してデータセッションを開始するコアデータネットワーク、インターネットアプリケーション、又は独立型デバイスによって使用されるプロセスは回線交換音声チャネルの移動装置への接続を確立することで開始する。これは、開始アプリケーション又はデバイスに利用可能になる任意の手段によって達成できる。

多くの変形が本発明の基礎原理から逸脱することなく、上述の実施例の細部に対して行うことができることは当該技術分野の当業者には自明である。したがって、本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ決定される。

本発明の代表的な実施例の動作を示す簡易ハイレベルブロック図である。 本発明の実施例に関与したノード間の原理的な対話を示すメッセージ図である。

Claims (20)

1. ＩＰネットワークと電話回線とに最初に接続されたリクエスタから、前記電話回線を含む無線遠隔通信ネットワークを介して遠隔無線装置に音声呼を開始すること、
   前記音声呼が前記リクエスタと前記遠隔無線装置との間に確立された後、前記リクエスタから前記遠隔無線装置に音声周波数トーンを使用するデジタルポーリングメッセージを前記音声呼が確立された無線音声チャネルを介して送信すること、
   前記デジタルポーリングメッセージの送信に応答して、前記遠隔無線装置から前記電話回線を含む前記無線音声チャネルを介して応答を受信することを含み、
   前記デジタルポーリングメッセージ内にターゲット資源を識別するペイロードを含有させ、
   前記デジタルポーリングメッセージは、前記遠隔無線装置に前記ターゲット資源とパケットデータセッションを開始させるように構成されることを特徴とする遠隔無線装置にポーリングする方法。
2. 前記ターゲット資源は所定のＩＰネットワークロケーションである、請求項１に記載の方法。
3. 前記ターゲット資源は前記ペイロードで搬送される所定の識別子によって特定される、請求項１に記載の方法。
4. 前記ターゲット資源は前記ペイロードで搬送されるＵＲＬによって特定される、請求項１に記載の方法。
5. 前記ターゲット資源は前記ペイロードで搬送されるＩＰアドレスによって特定される、請求項１に記載の方法。
6. 前記パケットデータセッションは前記遠隔無線装置から無線ネットワークパケットデータセッションを介してアップロードするデータを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記ポーリングメッセージペイロードは少なくとも１つの供給パラメータを含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記供給パラメータはデータサービス、データレート及び優先パラメータの１つである、請求項７に記載の方法。
9. 前記ポーリングメッセージペイロードは前記パケットデータセッションにおいて送信されるべきデータのタイプの識別を含む、請求項６に記載の方法。
10. 前記送信されるべきデータのタイプは前記遠隔無装置のルーティング情報である、請求項９に記載の方法。
11. ＩＰネットワークと電話回線とに最初に接続されたコンピュータと、
    前記電話回線を含む前記遠隔通信ネットワークの音声チャネルを通して遠隔無線装置に音声周波数トーンを使用するポーリングメッセージを送信するための、前記コンピュータで実行可能なポーリングリクエスタアプリケーションと、
    音声呼を受信する無線遠隔通信機能を有する前記遠隔無線装置と、を含み、
    前記遠隔無線装置は、前記音声呼から前記ポーリングメッセージを回復する手段と、
    前記コンピュータにターゲット資源とデータセッションを開始するように構成される手段であって、回復した前記ポーリングメッセージに応答して前記データセッションを開始する手段とを有し、前記ポーリングメッセージは、ターゲット資源を識別するペイロードを含む、無線通信システム。
12. 前記ポーリングリクエスタアプリケーションは前記ポーリングメッセージ内のペイロードを送信する、請求項１１に記載の無線通信システム。
13. 前記ポーリングリクエスタアプリケーションは前記ペイロード内のターゲットネットワーク資源を識別する、請求項１２に記載の無線通信システム。
14. 前記ペイロードは少なくとも１つのデータセッションパラメータのしるしを含む、請求項１２に記載の無線通信システム。
15. ＩＰネットワークと電話回線とに最初に接続されたリクエスタから、前記電話回線を含む無線遠隔通信ネットワークを介して遠隔無線装置に音声呼を開始すること、
    前記電話回線を含む無線遠隔通信ネットワークを介して前記遠隔無線装置に前記音声呼を受信させること、
    前記音声呼から、ペイロードにターゲット資源を識別するメッセージを含む要求メッセージを回復すること、
    前記遠隔無線装置から前記リクエスタに、前記電話回線を含む前記無線音声チャネルを介して応答を送信すること、
    回復した前記要求メッセージに応答して、前記遠隔無線装置とターゲット資源との間のデータセッションを、デジタル無線データサービスを使用してデータをアップロードするために開始することを含み、
    前記要求メッセージは受信された前記音声呼の前記音声チャネルに送信された音声周波数トーンとして符号化される、前記遠隔無線装置からデータをアップロードする方法。
16. 前記データセッションにおいて前記遠隔無線装置にデータをダウンロードすることを含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記データセッションは、前記要求メッセージを受信することに応答して、所定のネットワーク資源を使用して開始される、請求項１５に記載の方法。
18. 前記ネットワーク資源は前記要求メッセージ内のＵＲＬ又はＩＰアドレスによって識別される、請求項１７に記載の方法。
19. 回復された前記要求メッセージは前記ターゲット資源のネットワークアドレスを含む、請求項１５に記載の方法。
20. 前記遠隔無線装置は携帯電話を含む、請求項１５に記載の方法。

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