SE500443C2 - Mobilkommunikationssystem - Google Patents

Description

§{šÜ 10 -15 -20 25 30 35 2 överlåta sina nät även åt besökare utifrån. En förutsätt- ning för att detta ska vara praktiskt genomförbart är för- utom nämnda frekvensplanering även att det är möjligt att identifiera en nätanvändare oavsett om denne är en egen eller en annan operatörs abonnent. _ I ett känt mobilkommunikationssystem, benämnt GSM (Global System for Mobile communications), har man löst detta genom att förse abonnenterna med speciella abonnent- kort, s k smart cards eller SIM (Subscriber Identity Module), som är av kreditkorts- eller frimärksstorlek och innehåller ett datachip, i vilket nödvändiga uppgifter för identifiering är lagrade (bl a landsnummer, operatörskod S och abonnentnummer). Kortet är införbart i olika, system- kompatibla mobilterminaler, såsom fordonsmonterade mobil- telefoner eller ficktelefoner, som aktiveras vid placering av kortet däri och blir till mobilstationer, som är nàbara under abonnentens unika telefonnummer och även är öppna för utgående samtal. All information om tjänster som tagits i anspråk medelst en mobilstation registreras av den nätoperatör vars nät tagits i anspråk och används sedan som debiteringsunderlag. Skulle en abonnet därvid ha utnyttjat en främmande operatörs nät, svarar den operatör hos vilken abonnenten har tecknat sitt abonnemang för be- talningen till den förstnämnda och i vanlig ordning för faktureringen av sin egen abonnent över den vanliga abon- nemangsfakturan..

Trots att ett mobilkommunikationssystem av typen GSM med sina unika abonnentkort således möjliggör problemfri användning av en egen eller t o m en lånad eller hyrd mobilterminal inom ett ganska stort geografiskt område vida överstigande nationsgränserna, finns det fortfarande även inom detta område ställen dit inte ens ett modernt system av typen GSM når, nämligen ombord på flygplan och ombord på sådana fartyg som inte går i kustnära trafik. j Anledningarna därtill är i princip desamma både om- bord pà flygplan och ombord på fartyg och inbegriper prob- lem både med säkerheten ombord och med mobilstationernas 10 15 20 25 30 35 x) [LJ å) lfl; h; 3 räckvidd, varvid säkerhetsproblemet spelar en mera fram- trädande roll ombord på flygplan och räckviddsproblemet en mera framträdande roll ombord på fartyg.

Medan man ombord på flygplan på alla sätt försöker undvika risken för att flygplanets navigations- och styr- system ska påverkas av radiovågor och därför generellt förbjuder all användning av privata mobilstationer ombord, kämpar man ombord på fartyg såsom användare i första hand Vmed att de från mobilstationen utsända radiovågorna är för svaga för att nå en basstation på land, varvid signalför- stärkning, som ofta skulle erfordras även för att medelst ,en mobilstation ombord på ett flygplan nå en basstation på marken, väsentligt skulle öka risken för att navigations- doch styrsystemet skulle påverkas t o m ombord på ett far- tyg. Dessutom skulle kraftig signalförstärkning mycket väl kunna bringa oreda i ovan nämnda frekvensplanering och damed leda :in konflikter mellan olika nateperacorer een mellan en nätoperatör från ett land och en tillstånds- givande myndighet i ett annat land. ^* För att trots ovan nämnda problem överhuvudtaget möj- liggöra kommunikation mellan exempelvis telefoner ombord på ett flygplan eller fartyg och telefoner på land, har man på vissa håll börjat installera telefonautomater om- bord, medelst vilka man åtminstone kan föra från flygpla- net eller fartyget utgående samtal. Tack vare ett lämpligt val av frekvens, sändningseffekt och riktverkan för den erforderliga radiokommunikationen mellan flygplanet eller fartyget och en markbaserad antennstation riskerar man därvid inte någon av de ovan nämnda störningarna, trots att räckvidden vida överstiger den av t ex en vanlig mobiltelefon. Således är räckvidden vid ett från början. (liksom f ö även nämnda GSM-projekt) europeiskt projekt benämnt TFTS, som står för Terrestrial Flight Telephony System och avser ett system speciellt avsett för telekom- munikation med flygplan, drygt 400 km. ' 10 15 20 25 30 35 n 4 g Enligt det protokoll som ligger till grund för TFTS är det möjligt att samtidigt föra fyra samtal per frekvens mellan en i systemet ingående markstation, som är ansluten till ett allmänt telenät, och ett flygplan, som står i förbindelse med denna station. Ombord på flygplanet kan således flera telefoner installeras (man har tänkt sig telefonautomater, eftersom betalningen enklast sköts direkt i samband med varje samtal) och ställas till de ombordvarande passagerarnas förfogande.

Det inses lätt att vare sig lösningen med direkt be- talning för utnyttjade teletjänster eller lösningen med telefonautomater installerade i anslutning till exempelvis ett pentry är särskilt ändamålsenlig för en passagerare som är tvungen att föra ett längre telefonsamtal och där- vid kanske måste göra vissa anteckningar eller som måste vara nåbar för utifrån kommande samtal. För en sådan passagerare vore utan tvekan en personlig telefon som går att använda utifrån den egna platsen ombord på flygplanet utan tvekan den bästa lösningen, speciellt om denna tele- fon dessutom är anslutbar till en bärbar dator eller en telefaxapparat. A _ Mot bakgrund därav är ändamålet med uppfinningen att åstadkomma ett mobilkommunikationssystem som möjliggör användning av mobilstationer avsedda för bruk på land även ombord på flyg- eller vattenfarkoster på stort avstånd från markbaserade basstationer och utan att någon risk för störning vare sig av farkosternas navigations- eller styr- system föreligger eller av nämnda frekvensplanering.

Detta ändamål uppnås vid ett mobilkommunikationssys- tem enligt ingressen genom att det är installerat ombord på en luft- eller vattenfarkost, att det innefattar ett sändar-mottagarorgan, som är anordnat för trådlös, extern signalöverföring mellan nätet ombord och omvärlden, och att det innefattar ledningsorgan eller IR-sändar-mottagar- organ för tràdbunden eller trådlös, intern signalöverfö- ring mellan nätet ombord och de därtill anslutna ombord- varande mobilstationerna. ,. ,. i r 10 15 120 25 30 35 5 Genom att installera ett komplett nät ombord, som endast står i förbindelse med omvärlden över ett separat sändar-mottagarorgan, vilket därmed kan operera på för en sådan förbindelse lämpliga frekvenser skilda från de för mobilstationerna reserverade frekvenserna, och genom att ansluta mobilstationerna till detta nät antingen trådbun- det medelst ledningar eller trådlöst medelst ett IR- sändar-mottagarorgan, undanröjs de hittillsvarande proble- men med säkerheten, räckvidden och frekvensplaneringen helt och skapas förutsättningar för bekväm mobilkommunika- 'tion i stort sett var som helst.

Enklaste sättet att ansluta en mobilstation till »nätet ombord är att dra en ledning mellan nätets anslut- ningsorgan och ett anslutningsdon för en yttre antenn vid en mobilstation och till anslutningsdon av nätet, varvid nätets anslutningsdon exempelvis ombord på ett flygplan kan vara anordnat vid ett armstöd av en flygplansfåtölj och vara utfört som en stickdosa} _ Ett annat sätt är att använda sig av IR-sändar- åmottagarorgan, dnv s signalöverföring medelst infrarött ljus, varvid IR-sändar-mottagarorganet innefattar en IR- sändare-mottagare, som antingen är anslutbar till ett an-' slutningsdon för en yttre antenn vid en mobilstation eller är integrerad i en speciell IR-mooilstation, och en IR- sändare-mottagare, som är ansluten till nätet.

V En mobilstation som är anslutbar till nätet ombord består företrädesvis av en s a s anonym mobilterminal och en däri placerad och medelst växelorganet identifierbar krets. Nämnda krets är företrädesvis ett datachip, som för att möjliggöra användning av olika mobilterminaler, såsom en egen ficktelefon, monterad i anlutning till en flyg- plansfåtölj, eller en telefonautomat, lämpligen är inbakad i ett plastkort, som exempelvis kan ha kreditkortsstorlek eller frimärksstorlek och är med lätthet införbart i en sådan mobilterminal för aktivering av denna både för ut- gående samtal och för inkommande samtal, riktade till det till nämnda datachip knutna, unika telefonnumret. Med sam- ,... v--. xJi Cl? ' t; 10 15 20 25 30 35 rsom är anordnad att stå i förbindelse med ombordvarande 6 tal avses i detta sammanhang både vanliga telefonsamtal och kommunikation medelst en telefaxapparat eller en dator. _ Det i systemet enligt uppfinningen ingående växel- organet innefattar företrädesvis åtminstone en basstation, 1 mobilstationer, en-basstationsväxel, som styr basstatio- nen, och en centralväxel, som kopplar samtal till och fràn till nätet ombord anslutna mobilstationer och åstadkommer ett underlag för debitering av medelst dessa mobilstatio- ner utnyttjade tjänster. A Företrädesvis är nätet ombord uppbyggt som ett GSM- nät (Global System for Mobile communications) och är sän- Adar-mottagarorganet för den externa signalöverföringen ett telekommunikationssystem av typen TFTS (Terrestrial Flight Telephony System), som är konstruerat speciellt för tele- kommunikation med flygplan och därför inte stör nâgra andra ombordvarande system. Éöreträdesvis har växelorganet ett gränssnitt, medelst vilket registrerad information om utnyttjade tjänster, lämpligen efter landning, är överförbar till ett 'markbaserat datasystem, som även kan utnyttjas för ett markbaserat mobilkommunikationsnät, som är kompatibelt med nätet ombord, så att en abonnent i det markbaserade nätet har möjlighet att använda sin mobilstation även i nätet ombord och att fa även ombord på exempelvis ett flygplan utnyttjade telekommunikationstjänster uppsatta pà sin van- p liga abonnemangsfaktura.

En föredragen utföringsform av uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till bifogade rit- ningnar, pá vilka: 0 fig l i grova drag visar en möjlig systemuppbyggnad och V fig 2 schematiskt visar en mobilterminal och ett däri placerbart abonnentkort. 10 15 20 25 30 35 7 I den nedre delen av fig l visas schematiskt ett van- ligt mobilkommunikationsnät 1, som är av s k GSM-typ och innefattar en centralväxel MSC för styrning av samtal inom nätet l och till och från detta. Deltagare i nätet l för sina samtal medelst mobilstationer MS, som består av en mobilterminal MT, vilken, såsom framgår av fig 2, exempel- vis kan vara en ficktelefon, och ett i mobilterminalen MT placerbart abonnentkort SIM. A _ Abonnentkortet SIM innefattar ett datachip 2 och är således ett s k smart card med förmåga att i nämnda chip 2 mycket tillförlitligt lagra olika data, i föreliggande fall bl a landsnummer, operatörskod och abonnentnummer.

Kortet SIM förvandlar vid placering i en s a s anonym mobilterminal MT denna till en personlig mobilstation MS, som är öppen för utgående samtal och i synnerhet för in- åkommande samtal riktade till abonnentens unika telefon- nummer, som alltså enbart är knutet till kortet SIM och inte till den mobilterminal det är infört i. De i kortet SIM lagrade datana gör det också möjligt för en nätopera-« tör att för debitering knyta medelst en mobilstation MS utnyttjade telekommunikationstjänster till rätt abonnent, oavsett om abonnenten tillhör det egna nätet 1 eller endast är en besökare i detta nät.

Mobilstationerna MS står i trådlös förbindelse med GSM-nätet l medelst radiovågor, som sänds mellan en i V mobilterminalen MT inbyggd antenn 3 eller en ej visad yttre antenn, som är ansluten till ett uttag 4 vid mobil- återminalen, gch en i nätet 1 ingående antenn- eller bas- station BTS. I ett vanligt GSM-nät ingår ett relativt stort antal sådana basstationer BTS, som enskilt eller i ett större antal är anslutna till basstationsväxlar BSC.

Dessa styr och övervakar basstationerna BTS och är i sin tur anslutna till nämnda centralväxel MSC.

Centralväxeln MSC utgör GSM-nätets 1 förbindelse med andra telekommunikationsnät, såsom det allmänna telefon- nätet PSTN eller andra operatörers mobilkommunikationsnät 5, och kan kopplas till ett datasystem BASS, som med hjälp s' -m 10 15 20 - 25 30 35 J:- .

.J : z- l -. 8 av ett debiteringsunderlag, som erhålles fràn central- växeln MSC, svarar för utskriften av fakturor.6 medelst skrivare 7.

I den övre delen av fig 1 visas schematiskt ett puppfinningsenligt mobilkommunikationssystem 8, som kan vara installerat ombord pà exempelvis ett flygplan 9 eller ett fartyg 10. Systemet 8 innefattar ett mycket litet GSM- nat 11 som det :111 skillnad mot ett markbunaec Gsm-na: 1 endast innefattar en enda basstation BTS. Basstationen BTS ombord är i vanlig ordning ansluten till en basstations-, växel BSC, som i sin tur är ansluten till en centralväxel MSC. Centralväxeln ombord svarar liksom centralväxeln i det markbundna nätet 1 för styrning av samtal inom nätet ll och mellan detta och omvärlden samt för registrering av nätets ll användare och för skapande av ett debiterings- underlag. ' Å I V Den stora skillnaden mot nämnda markbundna nät l lig- ger i att till basstationen BTS ombord anslutna, ombord- varande mobilstationer MS inte kommunicerarer med sin bas- station BTS medelst trådlöst överförda radiovàgor, utan istället antingen trádbundet medelst ledningar eller tråd- löst medelst IR-sändar-mottagarorgan.

Praktiskt kan detta vid ledningsbunden överföring lösas genom att basstationen BTS ombord kopplas till en slinga, som har anslutningsdon 12, vilka ombord pà ett _ flygplan exempelvis kan vara placerade i taket ovanför en passagerarstol eller vid armstödet av denna stol, och genom att mobilstationerna MS ombord ansluts till dessa don medelst ledningar 13, kopplade till nämnda antennuttag -4 vid mobilstationerna. Vid trådlös överföring medelst IR- sändar-mottagarorgan kan en lösning vara en IR-sändare- mottagare kopplad till basstationens anslutningsdon 12 och' en IR-sändare-mottagare kopplad till varje mobilstations antennuttag 4, och kan en annan lösning innefatta samma arrangemang vid basstationen BTS men istället för vanliga mobilterminaler MT speciella IR-apparater, i vilka abon- nentkortet SIM passar och vilka exempelvis tillhandahållas 1; 'aj 10 15 20 25, 30 35 50o 44ä- av ifrågavarande flygbolag.

Kommunikationen mellan det ombordvarande nätet ll och omvärlden, d v s olika markbundna nät, såsom det allmänna telenätet PSTN eller andra därtill anslutna nät l, 5, àstadkommes trådlöst medelst radiovágor pà frekvenser och med sändareffekter som inte stör nägra ombordvarande sys- tem och har betydligt större räckvidd än en vanlig mobil- station MS. Det f n föredragna överföringssystemet benämns TFTS och medger flerkanalig radiokommunikation pá avstàndp upp till drygt 400 km mellan markbundna antenner 14 och ombord pà flygplan monterade antenner 15. För kommunika- tion med fartyg utnyttjas givetvis andra system, såsom kortvágsradio eller satellitkommunikation, varvid dessall kommunikationsvägar naturligtvis även är tänkbara för kom- munikation med flygplan. Sásom framgàr av fig l är TFTS- enheten pà marken ansluten till det allmänna telenätet PSTN, medan TFTS-enheten ombord pà flygplanet eller far- tyget är anslutet till det ombordvarande nätet 11, så att förutsättningar för samtalsförbindelse mellan en ombord- varande mobilstation MS ges med exempelvis en.mobilstation MS i det markbundna nätet 1.

En annan viktig förutsättning för att systemet 8 enligt uppfinningen ska fungera är att det är möjligt att Videntifiera systemets användare. Detta löses pà enkelt sätt med hjälp av användarens personliga abonnentkort SIM, i vilket alla för identifiering nödvändiga uppgifter är lagrade. Till skillnad mot lösningen i det markbundna GSM- nätet l överförs det av centralväxeln MSC skapade debite- ringsunderlaget dock inte direkt till ett datasystem, som svarar för utfakturering, utan överförs debiteringsunder- laget till ett markbaserat datasystem BASS via ett gräns- snitt, som exempelvis kan inbegripa en vanlig datadiskett 16, som efter landning matas in i en till datasystemet BASS ansluten diskettstation. Det markbaserade datasyste- met BASS svarar sedan för faktureringen med stöd av det via gränssnittet erhållna debiteringsunderlaget och kan om * så önskas även utnyttjas för ett markbaserat GSM-nät; 10 15 20 25 30 35 .let för nämnda TFTS utnyttja andra lämpliga överförings- 10 Den här beskrivna och i första hand pá flygtrafik och ett GSM-nät inriktade utföringsformen av uppfinningen är givetvis inte avsedd att begränsa uppfinningens omfång.

Det är således tänkbart att tillämpa uppfinningen även pá mobilkommunikationsnät av annan typ än GSM och att istäl- system för kommunikationen mellan luft- eller vattenfar- kosten och omvärlden.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 11 PATENTKRAV

1. Mobilskommunikationssystem, innefattande ett nät (11) med anslutningsorgan för mobilstationer (MS) och med ett växelorgan (MSC, BSC, BTS), som är anordnat att dels 1dent1f1ere t111 natet (11) aneiutne nebiietetiener (Ms), dels koppla samtal till och fràn dessa och dels registrera medelst dessa utnyttjade tjänster, k ä n n e_t e c k - n a t av att det är installerat ombord pá en luft- eller vattenfarkost, att det innefattar ett sändar-mottagarorgan (TFTS) som är anordnat för trådlös, extern signalöverfö- ring mellan nätet (ll) ombord och omvärlden, och att det I innefattar ledningsorgan (13) eller IR-sändar-mottagar- organ för trádbunden eller trådlös, intern signalöver- föring mellan nätet (ll) ombord och de därtill anslutna ombordvarande mobilstationerna (MS).

2. System enligt krav 1, k ä n n e tve clk n a t av att nämnda ledningsorgan (13) är anslutbara till ett an- slutningsdon (4) för en yttre antenn vid en mobilstation (MS) och till anslutningsdon (12) av nätet (11).

3. System enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av nämnda IR-sändar-mottagarorgan innefattar en IR-sändare- mottagare, som är anslutbar till ett anslutningsdon (4) -för en yttre antenn vid en mobilstation (MS), och en IR- _sändare-mottagare, som är ansluten till nätet (1).

4. System enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda IR-sändar-mottagarorgan innefattar en IR- sändare-mottagare, som är integrerad i en speceill IR- mobilstation, och en IR-sändare-mottagare, som är ansluten t111 natet (11). ' '

5. System enligt nàgot av kraven 1-3, k ä n n e - t e c k n a t av att nätet (ll) ombord är kompatibelt med ett markbaserat mobilkommunikationsnät (1), sá att en abonnent i det markbaserade nätet (1) eller ett annat mobilkommunikationsnät (5) av samma typ har möjlighet att använda sin mobilstation (MS) även i nätet ombord. 10 15 20 25 Sao 35 12 _

6. System enligt nàgot av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att en till nätet (ll) ombord anslutbar mobilstation (MS) bestàr av en mobilterminal (MT) och en däri placerad och medelst växelorganet (MSC) identifierbar krets.

7. System enligt krav 6, att nämnda krets är ett datachip (2), ett plastkort (SIM), som är införbart i olika_mobiltele- foner (MT) för aktivering av dessa bade för inkommande och k ä n n e t e c k nya t av som är inbakat i utgående samtal. ' M A

8. System enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att växelorganet innefattar åtminstone en basstation (BTS), som är anordnad att stà i förbindelse med ombordvarande mobilstationer (MS), en bas- stationsväxel (BSC), som är anordnad att koppla samtal till och fràn till nätet (ll) ombord anslutna mobilsta- tioner (MS) och att åstadkomma ett underlag för debitering av medelst dessa mobilstationer (MS) utnyttjade tjänster.

9. System enligt kraven 7 och 8, k ä n n e t e c k - n a t av att nätet (ll) ombord är av typen GSM (Global System for Mobile communications) och att sändar-mottagar- organet för den externa signalöverföringen är ett telekom- munikationssystem av typen TFTS (Terrestial Flight Telephony System).

10. System enligt något av föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att växelorganet (MSC, BSC, BTS) har ett gränssnitt (16), medelst vilket registrerad information om utnyttjade tjänster är överförbar till ett markbaserat datasystem (BASS).