MXPA06003081A - Sistema de localizacion que utiliza energia de transmision ajustable en una red micro-celular. - Google Patents

Abstract

Un sistema de comunicaciones y un metodo de comunicacion inalambrica para unidades moviles (MU) dentro de una instalacion que tiene un controlador central (servidor FP), una pluralidad de estaciones base inalambricas (BS1-BS11) que tiene una energia de transmision ajustable. Las estaciones base se distribuyen a traves de toda la instalacion para la comunicacion inalambrica con el controlador y las unidades moviles (MU). El controlador (servidor FP) configura las estaciones base (BS1-BS11) en una pluralidad de micro-celulas (MC1-MC6) incluyendo cada una al menos dos estaci9ones base (BS1-BS11) al ajustar la energia de transmision inalambrica de las estaciones base (BS1-BS11) de tal manera que al menos una estacion base (BS1-BS11) en cada micro-celula (MC1-MC6) es un miembro de otra micro-celula (MC1-MC6). Al menos una estacion base es capaz de comunicarse con el controlador central (servidor FP) y todas las unidades moviles (MU) dentro de un area seleccionada de la instalacion son capaces de comunicarse con al menos una estacion base (BS1-BS11).

Description

SISTEMA DE LOCALIZACION QUE UTILIZA ENERGÍA DE TRANSMISIÓN AJUSTABLE EN UNA RED MICRO-CELULAR Campo de la Invención La presente invención se refiere a un sistema de comunicaciones para unidades móviles dentro de una instalación. La invención tiene aplicación particular para los sistemas de localización e intercambio de mensajes. Aunque la invención se describirá en relación de su aplicación a una instalación de terminal de pasajeros tal como un aeropuerto, es igualmente aplicable a un rango de otras instalaciones, en donde se requiere la localización de una persona u objeto o en donde es necesario el intercambio de mensajes con la persona u objeto. Por ejemplo, la invención es aplicable a las instalaciones de un hospital en donde el monitoreo del personal médico y la localización de los pacientes y la diseminación selectiva de mensajes al personal puede mejorar significadamente la eficiencia. Antecedentes Se conocen los sistemas de localización para localizar un persona u objeto dentro de una instalación. Frecuentemente estos operan por medio de una persona que lleva un transpondedor de identificación que envia una señal o señales a un conjunto de receptores que a su vez envían una señal a una unidad de procesamiento central. Usualmente la señal proveniente del transpondedor hacia los receptores es una señal de identificación y la señal proveniente de los receptores hacia la unidad de procesamiento central incluye la señal de identificación proveniente del transpondedor y la intensidad de señal. La unidad de procesamiento central es entonces capaz de determinar la localización del transpondedor y consecuentemente de la persona en la instalación. Se conocen sistemas de intercambio de mensajes tales como Short Messaging Service (Servicio de Intercambio de Mensajes Breves) y Paging Services (Servicios de Radiobúsqueda) . Estos frecuentemente envian mensajes desde una estación base hacia un receptor que visualiza o de otra manera, comunica un mensaje. Se conoce un sistema que incluye ambos un sistema de intercambio de mensajes y de localización a partir de la Patente de E.U. No. 5,543,797. Una instalación y sistema de monitoreo, monitorea la localización de los objetos móviles dentro de una estructura. La instalación incluye una pluralidad de medios transpondedores, transceptores localizados en áreas espaciadas alrededor de la estructura monitoreada y un controlador central que monitorea la localización de cada transpondedor. El transpondedor trasmite una señal en respuesta a una señal, que contiene la ID (Identificación) del traspondedor, desde un trasceptor. Cada transceptor se conecta al controlador en paralelo y envia la señal que contiene la ID del transpondedor y todos los transceptores son capaces de recibir la señal proveniente del transpondedor. Los transceptores reúnen la intensidad de señal y otros datos y transmiten esto hacia el controlador central. El controlador almacena los valores en una memoria de manera que se conoce la localización del traspondedor. El transpondedor incluye medios de audio para comunicarse de manera audible con la persona. Para sistemas grandes, por ejemplo en un edificio de muchos pisos, se requieren grandes cantidades de cableado para conectar la computadora central con los receptores . Una solución es la de enviar la señal desde los receptores hacia la computadora central de manera inalámbrica, sin embargo en grandes aplicaciones la energía requerida para transmitir la señal es grande y puede ser insegura. Adicionalmente, puede requerirse una cantidad relativamente grande de ancho de banda para comunicarse simultáneamente con una gran número de receptores . Es por lo tanto deseable proporcionar un sistema de localización y/o de intercambio de mensajes en el cual las señales se transmitan de manera inalámbrica mientras se transmitan a niveles de energía relativamente bajos. Descripción de la Invención De acuerdo con lo anterior, en un aspecto, la presente invención proporciona un sistema de comunicaciones para unidades móviles dentro de una instalación que incluye un controlador central, una pluralidad de estaciones base inalámbricas que tienen una energía de transmisión ajustable, estando dichas estaciones base distribuidas a través de toda la instalación para la comunicación inalámbrica con dicho controlador y dichas unidades móviles, configurando dicho controlador dichas estaciones base en una pluralidad de micro-células que incluyen cada una al menos dos estaciones base al ajustar la energía de transmisión inalámbrica de dichas estaciones base de manera que al menos una estación base en cada micro-célula, sea un miembro de otra micro-célula, al menos una estación base sea capaz de comunicarse con el controlador central y todas las unidades móviles dentro de un área seleccionada de la instalación, sean capaces de comunicarse con al menos una estación base. En un segundo aspecto la presente invención proporciona un método de comunicación inalámbrica entre un controlador central y las unidades móviles dentro de una instalación por medio de una pluralidad de estaciones base que tienen un energía de transmisión ajustable distribuida en toda la instalación para la comunicación inalámbrica con dicho controlador y dichas unidades móviles que comprende configurar las estaciones base en una pluralidad de micro-células incluyendo cada una al menos dos estaciones base al ajustar la energía de transmisión inalámbrica de dichas estaciones base de manera que al menos una estación base en cada micro-célula, sea un miembro de otra micro-célula, al menos una estación base sea capaz de comunicarse con el controlador central y todas las unidades móviles dentro de un área seleccionada de la instalación sean capaces de comunicarse con al menos una estación base. Preferentemente cada micro-célula incluye al menos dos estaciones base que son miembros de otras micro-células. Preferentemente, las micro-células incluyen entre dos y seis estaciones base. Las estaciones base transmiten preferentemente un mensaje de manera periódica, incluyendo su número de identificación único y su energía de transmisión. Cada estación base mantiene preferentemente una lista de señales recibidas desde otras estaciones base y la intensidad de señal, expresada como una fracción de la energía de transmisión, que también se transmite con el número de identificación única y la energía de transmisión. Se altera preferentemente la energía de transmisión de la estación base de manera que existe una sobreposición mínima de estaciones base entre las micro-células. De acuerdo con la invención, los mensajes se transmiten a través del sistema de comunicaciones por medio de una estación base que transmite el mensaje a todas las estaciones base dentro de una micro-célula a la cual pertenece y al menos otra estación base dentro de la micro- célula que transmite el mensaje a las estaciones base dentro de otra micro-célula a la cual pertenece la otra estación base. En una forma de la invención el sistema de comunicaciones es para localizar e intercambiar mensajes con las unidades móviles en una instalación. Las estaciones base cada una tiene preferentemente una localización conocida y las micro-células que son pequeños sistemas de estaciones base se encuentran dentro de una área relativamente pequeña, en comparación con la instalación. Las unidades móviles incluyen preferentemente un transceptor para recibir y enviar señales, un dispositivo de visualización para visualizar los mensajes, una fuente de energía y al menos una interfaz de usuario para aceptar los datos de entrada de una persona. El controlador central incluye preferentemente una base de datos de las localizaciones de las estaciones base y una base de datos de la cual las estaciones base han recibido una señal de respuesta desde las unidades móviles. Con fines de conveniencia, la aplicación ha acuñado el termino genérico de Local Área Wireless Security (LAWS) system, (Sistema de Seguridad Inalámbrica de Área Local) para describir la tecnología de la invención. Ahora se describirá la invención en relación con la localización de pasajeros en una instalación terminal de pasajeros de un aeropuerto, y proporcionando mensajes con referencia a los dibujos adjuntos. Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es un diagrama de flujo esquemático que muestra las etapas, flujo de información y algunos de los componentes utilizados entre la reservación de un boleto y el registro (registro) para un pasajero de aerolínea que parte de un aeropuerto utilizando el sistema de comunicaciones de acuerdo con esta invención; La Figura 2 es un diagrama de flujo similar a la Figura 1 que muestra las etapas, flujo de información y algunos de los componentes utilizados entre el registro y el abordaje de un avión; y La Figura 3 es un dibujo esquemático de las estaciones base y área de cobertura en una instalación que utiliza el sistema de comunicaciones de acuerdo con esta invención. Mejores Modos para Realizar la Invención Vista General del Sistema El sistema de comunicaciones de esta invención en su aplicación a una instalación para pasajeros de un aeropuerto, incluye el uso de un dispositivo de rastreo de radiofrecuencia o una unidad móvil (MU) que expide a cada pasajero cuando se registra para un vuelo programado que sale de ese aeropuerto. Cada MU expedida identifica de manera única al pasajero asociado. El sistema de comunicaciones de esta invención permite la localización de una MU para su rastreo en toda la instalación de la terminal y permite que se transmitan mensajes relevantes con respecto a los detalles del vuelo, a la MU para la información del pasajero. La Figura 1 es un diagrama de flujo esquemático que muestra las etapas involucrados y el flujo de información entre el tiempo en el cual un pasajero hace una reservación para un viaje aéreo o adquiere un boleto y subsecuentemente llega al aeropuerto. La primera parte del diagrama de flujo muestra las etapas estándar involucrados en la reservación de un pasajero o la compra de un boleto. El pasajero hace una reservación y los datos de la aerolínea se recuperan por un agente de viajes o un representante de ventas y se transmiten a través de las redes existentes de la International Aviation Transport Association (IATA) (Asociación de Transporte de Aviación Internacional) al sistema de reservaciones de la aerolínea. El procedimiento de registro en un aeropuerto procede de manera normal utilizando las instalaciones existentes de la aerolínea. Se visualizan los datos del pasajero en la terminal del operador de la aerolínea y se verifican con el pasajero. El sistema de computadora de la aerolínea habrá previamente actualizado con los datos del vuelo recuperados y confirmados desde las bases de datos de información del vuelo de la manera conocida.

Al registrarse se confirma la identidad del pasajero y proceden las acostumbradas etapas de registro de datos del equipaje y de asignación de asiento. Se descarga la información a través de una interfaz del tipo conocido, en ambos la MU que se expedirá al pasajero y en el servidor del sistema de comunicaciones (el Servidor FP) . La transferencia de los datos desde la computadora de la aerolínea activa la MU que se entrega al pasajero y envía una petición al servidor FP para admitir una nueva identificación de pasajero correspondiente a la MU en el sistema. El servidor FP opera a través de un control de la red que se comunica con la MU por medio del sistema. La Figura 2 muestra esquemáticamente la trayectoria de una MU designada MU 1 a través del sistema de comunicaciones desde el registro hasta la puerta de abordaje en donde se regresa la MU. Las unidades MU son trasceptores energizados con baterías recargables con memoria integrada, chip RFID, pantalla LCD, un puerto infrarrojo que cubre diodos de transmisión y recepción IR, una interfaz de usuario en forma de un botón para deslizar los mensajes y datos visualizados. Cuando no se encuentra en uso la MU se almacena y se transporta en un estuche para transporte seguro que incluye un número de compartimientos para Mus . Cuando se encuentre ubicada en estos compartimientos la batería de la MU se recarga de manera inductiva y se habilita el puerto IR como conexión de datos y para los procesos de diagnostico. Pueden proporcionarse un número de diodos emisores de luz para propósitos de diagnostico y de comunicación. El sistema de comunicaciones se compone de una serie de estaciones base numeradas en la Figura 2 como de BSO a BS11. La operación de las partes individuales del sistema se describirán con mayor detalle a continuación. En resumen cada estación base es un transceptor de rango limitado y de baja energía. Cada estación base es únicamente capaz de transmitir o recibir desde las estaciones base cercanamente adyacentes. Esto crea un sistema de redes o micro-células de sobreposición más pequeñas. Al menos una de las estaciones base se encuentra en comunicación con el servidor FP que registra toda la información recibida de al menos una de las estaciones base. Las estaciones base transmiten regularmente su identidad y otra información. Los dispositivos MU reciben siempre pero únicamente transmiten cuando "escuchan" por primera vez una estación base particular o cuando dejan de oír una estación base particular. Estos reportes se transmiten al servidor del sistema en la manera descrita a continuación . Si una MU se mueve afuera del rango del sistema, por ejemplo dejando el aeropuerto, se enviará una alerta de perímetro al servidor del sistema desde la estación base del perímetro. El tiempo y lugar en los cuales la MU dejó el sistema, se comunicarán a la aerolínea en la cual se programó para viajar el pasajero. Será aparente que a través de este sistema pueden proporcionarse mensajes apropiados al pasajero por medio de la MU. Por ejemplo pueden trasmitirse mensajes acerca de vuelos retrasados o instrucciones para proceder urgentemente hacia la puerta indicada. Adicionalmente, el sistema puede emitir mensajes que guíen a un pasajero hacia un destino al proporcionar la referencia a las características físicas en el edificio y la señalización. El personal de la aerolínea puede acceder al servidor FP para identificar todas las Mus expedidas en relación con un vuelo particular. Esto permite enviar los mensajes por medio del personal de la aerolínea a pasajeros individuales o a grupos de pasajeros. El servidor FP es también capaz de proporcionar una visualización del plano horizontal del aeropuerto mostrando la localización de las MUs expedidas sobre un vuelo particular. Se proporcionan varios menús para vocear los vuelos y enviar mensajes a los pasajeros e identificar las distancias y estimados de tiempo de los pasajeros desde un punto particular. Si un pasajero no aborda un avión, se puede determinar su localización y tomar la acción apropiada. En la puerta de abordaje se regresa la MU al personal de la aerolínea y se registra su entrega en el servidor FP. A continuación se describe la operación detallada del sistema de comunicaciones y la operación de las estaciones base y de las unidades MU móviles. Estaciones base Todas las estaciones base son idénticas en construcción y corren un software idéntico, con excepción de una ID única codificada dentro del software. Las estaciones base se despliegan en espacios cerrados (habitaciones) para proporcionar una cobertura inalámbrica de toda el área de operación en la instalación.

Se conoce la localización precisa de la estación base (físicamente estática) al momento del despliegue en términos de un par de coordenadas Este/Norte (esto deriva de un plano del lugar de la instalación en términos de algún cuadriculado métrico X/Y) . Dada la compleja topología dentro de la cual se despliegan las estaciones base en cualquier aplicación dada, no se pueden predecir las características de la trasmisión y desempeño de la Radiofrecuencia con cualquier nivel de certidumbre antes del despliegue. Sin embargo los experimentos confirman un alto nivel de transparencia RF dentro y entre los espacios cerrados, dentro de un ambiente de operación típico. Las estaciones base tienen un rango de transmisión máximo de aproximadamente 50-100 metros dependiendo de la disposición física del ambiente. Son evidentes las variaciones en el rango de la transmisión de unidad a unidad (debido a menores variaciones en la manufactura de los componentes eléctricos) y a momentos diferentes del día (debido a las variaciones atmosféricas y electromagnéticas) . La energía con la cual una estación base trasmite (y por lo tanto el rango de esa trasmisión) puede variarse dinámicamente bajo control de software. Las estaciones base son también capaces de hacer una medición de la intensidad de una señal recibida desde ya sea otra estación base u otra unidad móvil (MU) . Los dispositivos tienen un ancho de banda relativamente bajo (72,000 bits/seg.). Esto permite las transacciones de mensajes cortos con una sobrecarga de protocolo mínima con el fin de operar eficientemente un conjunto sincronizado de estaciones base en un sistema, para permitir un flujo de información máximo. Las estaciones base operan en grupos localizados que pueden comunicarse entre sí -"micro-células". Las micro-células se administran lógicamente por medio de un protocolo de software, en lugar de ser casuales. La formación de micro-células administradas permite la suposición de que los factores ambientales sean constantes dentro de una micro-célula y debido a que la población total de estaciones' base se encuentra dividida en pequeñas redes ampliamente independientes, la restricción del ancho de banda se aplica únicamente de manera individual a cada red local . La micro-célula proporciona la base para localizar las unidades móviles que entran y dejan las micro-células. Las estaciones base se controlan para formar un conjunto de micro-células de sobreposición, de manera que la información puede transmitirse a través de la red entera en una serie de "saltos". Una micro-célula será del orden de 2-6 estaciones base que pueden comunicar entre sí; el tamaño de una micro-célula dependerá de la topología física del área en la cual se encuentra localizada. Una minoría de los miembros de la micro-célula será capaz de comunicarse con las estaciones base que pertenecen a micro-células adyacentes. Las micro-células se administrarán a fin de asegurar, pero sin minimizar, el grado de sobreposición, asegurando así que la micro-célula sea tan localizable como sea' posible, . Aquellas estaciones base que abarcan más de una micro-célula, proporcionan la restricción del ancho de banda y determinan el flujo de información total posible a través de la red completa. Al menos una micro-célula (y posiblemente varias) es capaz de comunicarse con un servidor principal central, por lo tanto se logra la comunicación y el control centrales. La configuración de las micro-células no es predeterminada; las estaciones base se desplegarán para reflejar la disposición física de las habitaciones y edificios (e.g., 1 por habitación o 2 o más en espacios abiertos más grandes) . Entonces las estaciones base negociarán entre sí para formar las micro-células. La negociación será continua durante la operación debido a las características de transmisión dinámicamente cambiantes. Un protocolo de software conduce las estaciones base y gobierna la formación de las micro-células . Cada estación base transmite periódicamente (cada pocos segundos) un mensaje que contiene su ID única, en conjunto con la intensidad de la transmisión de ese mensaje. Cada estación base mantiene una lista de las otras estaciones base que puede "escuchar". Cuando cada estación base transmite su ID única transmite también la lista de las estaciones base que puede escuchar. Por lo tanto cada estación base puede dinámicamente determinar la membresía de su micro-célula local. Inicialmente, al ponerse en marcha, las estaciones base trasmiten una energía mínima (rango) que aumenta gradualmente. Conforme se reciben los mensajes desde las estaciones base adyacentes, cada estación base reduce su energía hasta que las características de las micro-células locales cumplen la operación requerida (de sobreposición mínima) . Desde ese punto en adelante la energía variará para mantener las características de la micro-célula requerida. Las micro-células no necesariamente tienen una membresía fija. Los cambios transitorios pueden esperarse debido a las condiciones de operación variables. El patrón general también se auto enmendará en cuanto a un "agujero" creado por la falla del hardware de una estación base individual que puede acomodarse dinámicamente. Unidades Móviles (MU) Las MUs son transceptores energizados por una batería recargable con una ID única. La ID de cada unidad móvil se registra en el servidor del sistema contra el nombre del pasajero, los detalles del vuelo y otra información en el momento de la expedición de la unidad móvil . La MU incluye una memoria integrada y un procesador para correr el software asociado con su operación. La MU detecta las transmisiones de la estación base y determina si previamente ha escuchado esa estación base dentro de un intervalo de tiempo previo determinado. Las unidades móviles entrarán y dejarán las micro-células. La unidad móvil escuchará la trasmisión de las estaciones base que declaran su ID como parte del ciclo de administración de las micro-células. La unidad móvil mantendrá una lista de estaciones base "visibles", junto con su intensidad de transmisión (TS) y recibirá la intensidad de señal (RSS) . Cuando la unidad móvil detecta que ha escuchado una nueva estación base o ha perdido una estación base previamente visible u observa un cambio significativo en la relación TS/RSS en cuanto a esa estación base particular, informará a una estación base visible sobre aquel evento pasando un mensaje con la ID única de la estación base que generó el evento, así como su TS y RSS ' relevantes. La estación base "accionará en cascada" (véase una nota separada sobre el Protocolo de Accionamiento en Cascada) ese mensaje a través de las micro-células hacia el servidor principal. La localización de las micro-células permite que el servidor • principal estime la localización física de la unidad móvil, al tiempo que mantiene una lista actual de aquellas estaciones base visibles para cada unidad móvil, junto con su distancia estimada a la unidad móvil. Con el fin de determinar si se ha dado un cambio significativo en la relación TS/RSS y por lo tanto un cambio en la posición, la unidad móvil calcula un promedio ponderado actual del movimiento a largo plazo (LTMWA) y un promedio ponderado en movimiento a corto plazo (STMWA) , del TS/RSS para cada estación base. El propósito de calcular los promedios ponderados de movimiento es el de uniformar cualquier fluctuación temporal o aleatoria en la señal. Si el STMWA difiere del LTMWA por más de una cantidad crítica, entonces se estima que se ha dado un cambio de localización; se reporta el cambio y se establece el nuevo valor del LTMWA al valor para el STMWA actual, antes de que continúen los cálculos actuales. El número de entradas de datos que contribuyen al STMWA y lo que constituye un cambio crítico, se determinan por medio de la observación experimental. Determinación de la Distancia Los estudios empíricos de los dispositivos que operan en un rango de ambientes típicos (por ejemplo, espacios exteriores, interiores en espacios cerrados) permite la tabulación de la intensidad de una señal recibida contra la distancia entre las unidades, para diferentes intensidades de señales de transmisión. Por lo tanto, cuando una unidad recibe una señal de otra unidad, transmitida con una intensidad conocida, puede estimarse la distancia desde aquella unidad basada en la intensidad de señal recibida, de aquel mensaje. La relación entre la ESS, la intensidad de la señal transmitida, la intensidad de señal recibida y la distancia entre ellas, se basa enteramente en forma empírica sobre el desempeño electrónico real de los dispositivos desarrollados. El servidor FP puede estimar, -por simple triangulación, la localización de una unidad móvil, mediante la referencia a la localización de cada estación base (Este/Norte) y su distancia estimada desde la unidad móvil. Protocolo de Accionamiento en Cascada para Transmitir Mensajes a Través del Sistema Como se describe anteriormente las estaciones base se configurarán por si mismas en un conjunto de "micro-células" interconectadas administradas, una configuración que puede cambiar dinámicamente en respuesta a condiciones de operación. En el sistema la mayoría de las estaciones base se encuentran fuera del rango del servidor FP. El servidor FP retiene todos los datos centrales sobre vuelos/pasajeros y es la interfaz entre los usuarios clientes al registrarse y las aplicaciones de salida y el sistema y la población móvil. Con el fin de conservar el ancho de banda y operar con una energía de transmisión relativamente baja, no se transmiten los mensajes individualmente a cada estación base, a su vez - puesto que cualquier estación base dentro de una micro-célula recibirá cualquier mensaje transmitido por cualquier otro miembro de su micro-célula, por definición. Más bien se transmite el mensaje a través del conjunto de interconexión de micro-células, hacia su destino con el número mínimo de re-transmisiones (saltos) . El progreso de un mensaje que se transmite a través del sistema puede representarse como las ondas de una ondulación que progresa a través de un estanque. Cada estación base mantiene una lista de estaciones base "visibles" que forman la "micro-célula" local. Adjunta a cada ID de los miembros "visibles" de la micro-célula, se encuentra una lista de todas las otras estaciones base que ese ID puede ver. De esta manera en la configuración mostrada en la Figura 2, BSO puede ver 1 y 3. BS3 puede ver 0, 1, 2, 4, 5 y 6. El registro BS1 de la ID de BS3 anota que 3 puede también ver 2, 4, 5 y 6. Cuando un miembro de la micro-célula recibe un mensaje, ese miembro determina cuales otros miembro de su micro-célula recibirán ese mensaje (aquellos que se sobreponen a la estación base remitente) . Por lo tanto, la estación base receptora puede deducir cual otra estación base es la mejor candidata para transmitir un mensaje a una micro-célula adyacente. Al transmitir el mensaje a la estación base seleccionada, todos los miembros de la micro-célula actual, también reciben el mensaje y realizan determinaciones similares acerca de la re-trasmisión. Si el mensaje se está dirigiendo a una estación base individual que es un miembro de la micro-célula actual, destinado a una MU local, entonces el mensaje se envía simplemente a esa estación base especifica, en lugar de retransmitirse. Si el mensaje se está transmitiendo a todas las MUs (e.g., para todos los pasajeros de un vuelo en particular) entonces la estación base receptora, se asegura automáticamente que todas las estaciones base (y las MUs adyacentes) dentro de la micro-célula, hayan recibido ese mensaje, retransmitiendo el mensaje a una micro-célula adyacente.

Así cuando el servidor central desea transmitir un mensaje a una MU remota, es necesario únicamente transmitir el mensaje a la estación base "más cercana" al servidor FP que empezará el proceso de retransmitir el mensaje. El mensaje se retransmitirá a la estación base más cercana a la MU, puesto que si esa estación base escucha el mensaje, así lo hará la MU. Cuando una MU desea enviar un mensaje al servidor FP entonces debe simplemente enviar ese mensaje a su estación base más cercana, que después retransmite el mensaje a través del sistema, eventualmente al servidor FP. De esta manera, los mensajes no se envían directamente a la MU, más bien toda la población de las estaciones base reciben el mensaje y por lo tanto cualquier MU dentro del sistema definido por la población de estaciones base, reciben el mensaje. La lógica dentro del software de la MU individual determina cual acción, si la hay, tomará una MU individual para cualquier mensaje dado. Algunas estaciones base tendrán una conectividad de ethernet directa (conectadas a través de cable o por medio de ethernet inalámbrico) con el servidor central. En el caso de estas estaciones base, estas no retransmitirán los mensajes -más bien enviarán el mensaje directamente al servidor central y recibirán un mensaje directamente del servidor central. La presencia/ausencia de la conectividad de ethernet directa dependerá de la graduación y ambiente físico dentro del cual se despliega cualquier aplicación dada. Estructura del Mensaje Es necesario transmitir los mensajes de longitud mínima para hacer el mejor uso del ancho de banda disponible; por lo tanto para asegurar un flujo de información máximo a través del sistema cada mensaje debe llevar la sobrecarga de protocolo mínima necesaria para permitir su transmisión y entrega. También, para ser capaz de controlar efectivamente el uso del ancho de banda, el diseño del protocolo debe asegurar que las muchas unidades móviles envíen el mínimo de mensajes no solicitados para evitar picos incontrolables en el uso del ancho de banda. Se definen los siguientes términos: Tipo de .Mensaje (1 carácter) el tipo de mensaje (véase abajo) ID del Remitente (4 [8-bit] caracteres - todos los dispositivos tendrán una ID única de 32 bits generada a la fabricación - aproximadamente 4 mil millones de permutaciones) ; ID del Iniciador (4 caracteres) el dispositivo que crea el mensaje ID del Destinatario (6 caracteres)- una MU individual o un número de vuelo. ID de la Base de Destino (4 caracteres) - la estación base más cercana a la MU para la cual se destina un mensa e. Número del Mensaje (1 carácter) una cuenta secuencial 0-15 mantenida individualmente por cada unidad móvil; la cuenta aumenta por cada mensaje sucesivo que la unidad inicia-véase abajo. Cuenta de saltos (1 carácter) -véase abajo. No se requiere el NB para los mensajes A. La cuenta de los saltos es el número de veces que un mensaje se retransmite antes de expirar. Esto asegura que un mensaje no continuará circulando indefinidamente. El valor de la cuenta de saltos se determinará empíricamente cuando se despliegue el sistema inicial. Los sistema más grandes de estaciones base requerirán valores mayores, puesto que un mensaje debe retransmitirse a través de más micro-células para alcanzar un extremo del sistema desde el otro. Cada vez que se retransmite el mensaje disminuye la cuenta de saltos hasta que alcanza el cero en cuyo punto no se emprende más la retransmisión. Además cada estación base mantendrá una lista transitoria de IDS iniciadoras y el número de mensaje de los mensajes recibidos. Si un mensaje recibido concuerda con una entrada en la lista entonces no se transmite. Esta lista no cubrirá todas las MUs posibles, puesto que su propósito es únicamente el de monitorear los mensajes actualmente "en vivo". Esto, más la cuenta de saltos anterior, asegurará el número mínimo de retransmisiones. Protocolo-Contenido del Mensaje El vocabulario del mensaje consiste de lo siguiente: A - Impulso Desde una Estación base Todas las estaciones base emiten periódicamente un impulso Los mensajes de impulso no se retransmiten más allá de la micro-célula inmediata.

B-El Móvil le dice a la Estación base acerca de un Cambio a las Bases Enviado únicamente cuando el móvil detecta un cambio en su conjunto visible.

Se repiten los detalles de la estación base para todas las bases visibles actuales móviles. Las unidades móviles pueden programarse para reportar cuando el ESS cambia por algún valor crítico, para ayudar en el rastreo del móvil. Además puede ser deseable ser capaz de establecer los valores que se reportan críticos de una manera dinámica por medio de un mensaje desde el servidor central hacia una MU, a fin de permitir un reporte más frecuente desde uno o más móviles bajo escrutinio. El servidor central tendrá una variedad de otras preguntas para la población de las unidades móviles que interrogarán a los conjuntos de la población móvil o unidades individuales para cambiar la información extraída de las mismas sobre el comportamiento del móvil . C-Mensaje para el LCD Móvil Iniciado por el cliente/servidor central (aplicaciones de PC), retransmitido a través del sistema según se requiera.

D-Establecer Detalles del Pasajero Nótese que un mensaje D se envía al registrarse cuando la unidad móvil se encuentra bajo control inmediato; este mensaje no necesita accionarse en cascada a través del sistema. Esto depende de la configuración de Caja de Energía para las unidades móviles. Una vez que los detalles se almacenan en la unidad móvil, el usuario puede visualizar los detalles a través de un menú accionado por una simple tecla sobre la MU local-esto no tiene impacto sobre el tráfico del sistema. E-Establecer Tiempo del Vuelo y Puertas Utilizado para actualizar la información del vuelo.

F-Establecer Parámetros de Operación en el Móvil Aunque es deseable mantener el vocabulario de los mensajes al mínimo, un tipo adicional de mensajes se agregará indudablemente para mejorar la funcionalidad. La lista anterior representa lo mínimo para un sistema de rastreo funcional y de intercambio de mensajes. G-Bases Wifi envían Detalles Esto permite a otras unidades mantener una lista de unidades locales en un rango wifi.

Datos de la estación base repetidos en el paquete de acuerdo con el número visible. Este mensaje no se retransmite más allá de la micro-célula inmediata.

H-Bases RF Envían Detalles Esto permite que otras unidades mantengan una lista de las unidades locales en el rango RF.

Datos de la estación base repetidos en el paquete de acuerdo con el número visible. Este mensaje no se retransmite más allá de la micro-célula inmediata. Operación En referencia con la Figura 3, el sistema de comunicaciones y los sistemas de localización y de intercambio de mensajes relacionados se forman alrededor de un concepto principal de tener una pluralidad de micro-células que se encuentran unidas entre sí con la cantidad mínima de sobreposición. Esto puede lograrse teniendo únicamente una estación base dentro de una primera micro-célula estando también en una segunda micro-célula. Esto significa que no existen múltiples conexiones entre las micro-células. Las estaciones base 1-10 se localizan a través de toda la instalación y tienen niveles de energía ajustables. Las micro-células MCI, MC2, MC3; MC4, MC5 y MC6 se forman para permitir una rápida comunicación a través de todo el sistema. Por ejemplo, si un mensaje tuviera que enviarse a la estación base 10 en MC6 desde la estación base 0, la estación base 0 transmitiría el mensaje a su micro-célula 1 (MCI) . La estación base 3 transmitiría entonces el mensaje a sus otras micro-células MC2 y MC3. La estación base 6, un miembro de la MC3, MC4 y MC5 activan en cascada entonces el mensaje a todas las estaciones base en MC4 y MC5. En esta etapa únicamente las estaciones base 10 y 11 no han recibido el mensaje. La estación base 9, un miembro de MC4 y MC6 transmitirían entonces el mensaje a los otros miembros de MC6 incluyendo la estación base 10. El sistema de estaciones base se configurará en un conjunto de micro-células interconectadas administradas bajo el control del software, que puede cambiar dinámicamente en respuesta a las condiciones de operación. En una modalidad de la invención el sistema de comunicaciones se habilita por medio de un protocolo de software en las estaciones base, que a su vez rige la formación de micro-células. Cada estación base transmitirá periódicamente, cada pocos segundos, un mensaje que contiene su ID única y su energía de transmisión. Cada estación base mantendrá una lista de las otras estaciones base que puede "escuchar", junto con la intensidad de señal observada desde las estaciones base. Esto se expresa como una fracción de la energía de transmisión, e.g., la estación base A transmite al 75%, la estación base B recibe la señal al 50%, por lo tanto la Intensidad de señal Efectiva (ESS) es 0.5/0.75=0.66. Cuando cada estación base transmite su ID única transmitirá también la lista de las estaciones base que puede ver. Así cada estación base puede dinámicamente estimar la membresía de su micro-célula local, así como el grado de sobreposición con las micro-células adyacentes. Por lo tanto si una estación base puede ver otra estación base, la cual a su vez puede ver una tercera estación base que es "invisible" para la primera estación base, entonces la primera estación base sabe que existe una micro-célula adyacente de la cual es miembro la tercera estación base. Este conocimiento es esencial para el "protocolo de accionamiento en cascada": si una estación base recibe un mensaje de otra estación base y ambas estaciones base puede ver el mismo conjunto de estaciones base, entonces no hay necesidad de propagar adicionalmente ese mensaje. Sin embargo, si la estación base receptora puede ver las estaciones base no vistas por el primer emisor, entonces el mensaje debe retransmitirse. Inicialmente, al encenderse, las estaciones base transmitirán con energía mínima, aumentándola gradualmente. Conforme se reciben los mensajes, desde estaciones base adyacentes, cada estación base reducirá su energía hasta que las características de las micro-células locales cumplan con la operación requerida de sobreposición mínima. De ahí en adelante la energía variará para mantener las características de la micro-célula requerida. En esta modalidad las micro-células no tendrán necesariamente una membresía fija. Pueden esperarse cambios transitorios debido a las condiciones de operación variables tales como la humedad y la cantidad de absorción de la señal a causa de los cambios ambientales . La cobertura total del sistema se autocorregirá, ya que los agujeros creados por la falla del hardware pueden reacomodarse dinámicamente. En el sistema, la mayoría de las estaciones base se encuentran probablemente remotas o fuera del rango del controlador central. El controlador central mantiene todos los datos centrales sobre los vuelos/pasajeros y es la interfaz entre los usuarios clientes al registrarse y las aplicaciones de salida, el sistema de comunicaciones y las unidades móviles. Será necesario recibir y transmitir mensajes hacia y desde las estaciones base remotas. Un mensaje se transmite a través del sistema por medio de cada micro-célula que envía el mensaje a las micro-células adyacentes, causando un efecto de accionamiento en cascada. Al tiempo que cada estación base en la micro-célula recibe el mensaje cuando se transmite, el mensaje se retransmite como se muestra en la Figura 3. En operación como un sistema de localización e intercambio de mensajes, las MUs entrarán y saldrán de las micro-células. La MU escuchará la transmisión de las estaciones base que declaran su ID como parte del ciclo de administración de la micro-célula. La MU mantendrá una lista de estaciones se base ^visibles' . Cuando la MU detecta que ha escuchado una nueva estación base o ha perdido una estación base previamente visible, informará a una estación base visible acerca de ese evento pasando un mensaje con la ID única de la estación base (y su distancia estimada-cero en el caso de una estación base perdida) que generó el evento.

La estación base enviará este mensaje al controlador central (servidor FP) . La localización de las micro-células permite que un servidor central estime la localización física de la MU, junto con la distancia estimada hacia la MU. En cualquier momento, el controlador central (servidor FP) sabe por medio de cualquier MU cuales estaciones base son visibles y sus distancias estimadas desde la MU. Así el controlador central (servidor FP) puede estimar por medio de una simple triangulación, la localización de una MU, mediante la referencia a la localización de cada estación base y su distancia estimada de la MU. Es probable que la mayoría de las estaciones base se encuentren fuera del rango del servidor principal (servidor FP)-i.e., ?remota' . El servidor principal mantiene todos los datos centrales acerca de los vuelos/pasajeros y es la interfaz entre los usuarios clientes al registrarse y las aplicaciones de la salida y el sistema y la MU. Será necesario que el servidor principal transmitir mensajes y recibir mensajes de las estaciones base remotas' . Para conservar el ancho de banda, el mensaje no necesita transmitirse individualmente a cada estación base en turno - puesto que cualquier estación base dentro de una micro-célula recibirá cualquier mensaje transmitido por cualquier otro miembro de su micro-célula. El mensaje se transporta a través del conjunto de micro-células de interconexión, hacia su destino con el número mínimo de retransmisiones (saltos) . A través de toda esta especificación y las reivindicaciones que siguen, a menos que el contexto lo requiera de otra manera, la palabra "comprender" y variaciones tales como "comprende" y "comprendiendo", se entenderán que implican la inclusión de una entidad establecida o etapa o grupo de entidades o etapas pero no la exclusión de cualquier otra entidad o etapa o grupo de entidades o etapas. La referencia a cualquier técnica anterior en esta especificación no es y no debe tomarse como una reconocimiento o cualquier forma de sugerencia a que esa técnica anterior forme parte del conocimiento general común en Australia,

Claims (20)

1. REIVINDICACIONES 1. Un sistema de comunicaciones para unidades móviles dentro de una instalación que comprende un controlador central, una pluralidad de estaciones base inalámbricas que tienen una energía de transmisión ajustable, estando dichas estaciones base distribuidas en toda la instalación para la comunicación inalámbrica con dicho controlador y dichas unidades móviles, configurando dicho controlador a dichas estaciones base en una pluralidad de micro-células, incluyendo cada una al menos dos estaciones base al ajustar la energía de transmisión inalámbrica de dichas estaciones base de manera tal que al menos una estación base en cada micro-célula, es un miembro de otra micro-célula, al menos una estación base es capaz de comunicarse con el controlador central y todas las unidades móviles dentro de un área seleccionada de la instalación, son capaces de comunicarse con al menos una estación base.
2. 2. Un sistema de comunicaciones como se reivindica en la reivindicación 1, en donde cada micro-célula incluye al menos dos estaciones base que son miembros de otras micro-células .
3. 3. Un sistema de comunicación como se reivindica en la reivindicación 2, en donde cada micro-célula incluye desde tres hasta seis estaciones base.
4. 4. Un sistema de comunicación como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a 3, en donde las estaciones base transmiten periódicamente un mensaje que incluye un código de identificación único.
5. 5. Un sistema de comunicación como se reivindica en la reivindicación 4, en donde dicho mensaje incluye la medida de la energía de transmisión de la estación base.
6. 6. Un sistema de comunicación como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 5, en donde cada estación base mantiene una lista de señales recibidas de otras estaciones base.
7. 7. Un sistema de comunicación como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la energía de transmisión de la estación base se ajusta para proporcionar una sobreposición mínima de las estaciones base -entre las micro-células.
8. 8. Un sistema de comunicación como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde cada una de las estaciones base tiene una localización conocida y las micro-células tienen un área relativamente pequeña en comparación con el área seleccionada de la instalación.
9. 9. Un sistema de localización e intercambio de mensajes para unidades móviles en una instalación que incluye un sistema de comunicación como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
10. 10. Un sistema de localización e intercambio de mensajes como se reivindica en la reivindicación 9, en donde las unidades móviles incluyen un transceptor para recibir y enviar señales, un dispositivo de visualización para visualizar los mensajes, una fuente de energía y al menos una interfaz de usuario para aceptar una entrada.
11. 11. Un método de comunicación inalámbrica entre un controlador central y las unidades móviles dentro de una instalación por medio de una pluralidad de estaciones base que tienen energía de transmisión ajustable distribuidas en toda la instalación para la comunicación inalámbrica con dicho controlador y dichas unidades móviles comprendiendo la configuración de estaciones base en una pluralidad de micro-células que incluyen cada una al menos dos estaciones base al ajustar la energía de transmisión inalámbrica de dichas estaciones base de manera que al menos una estación base en cada micro-célula, es un miembro de otra micro-célula, al menos una estación base es capaz de comunicarse con el controlador central y todas las unidades móviles dentro de un área seleccionada de la instalación, son capaces de comunicarse con al menos una estación base.
12. 12. Un método como se reivindica en la reivindicación 11, en donde cada micro-célula incluye al menos dos estaciones base que son miembros de otras micro-células.
13. 13. Un método como se reivindica en la reivindicación 12, en donde cada micro-célula incluye desde tres hasta seis estaciones base.
14. 14. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en donde las estaciones base transmiten periódicamente un mensaje que incluye un código de identificación único.
15. 15. Un método como se reivindica en la reivindicación 14, en donde dicho mensaje incluye la medida de la energía de transmisión de la estación base.
16. 16. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, en donde cada estación base mantiene una lista de señales recibidas de otras estaciones base.
17. 17. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, en donde la energía de transmisión de la estación base se ajusta para proporcionar una sobreposición mínima de estaciones base entre las micro-células .
18. 18. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 11 a 17, en donde cada una de las estaciones base tiene una localización conocida y las micro-células tienen un área relativamente pequeña en comparación con el área seleccionada de la instalación.
19. 19. Un método para localizar e intercambiar mensajes con unidades móviles en una instalación que incluye un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 11 a 18.
20. 20. Un método como se reivindica en la reivindicación 19, en donde las unidades móviles incluyen un transceptor para recibir y enviar señales, un dispositivo de visualización para visualizar mensajes, una fuente de energía y al menos una interfaz de usuario para aceptar una entrada.