CN1166225C - 用于无线通信系统中计费的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线通信系统的计费的方法，它包含以下步骤：接收一个标识移动单元的移动标识号码；根据从移动单元接收到的一个非周期信号，完成一个多层面定位测量；根据移动标识号码从存贮器检索一个位置区，该位置区由一属性代码标示，代码是从移动单元发射的；比较多层面定位测量结果和位置区；以及产生一个移动单元的计费记录。

Description

用于无线通信系统中计费的设备和方法

技术领域

本发明一般涉及无线通信系统，更具体地涉及无线通信系统中的计费呼叫。

背景技术

被称为“一个号码”业务的电话概念，正在变成很普遍的事，该业务利用单一号码提供个人移动性能够在任何时间任何地点与一个人进行联系。提供这样一个号码电话业务的一种方法就是要把电话呼叫分类为住宅的，公务的或蜂窝小区的。

在传统的无线网络中，一个号码业务典型地是由在用户位置上使用特殊的基础设备来提供，或是要求用户完成某种形式人工干预来提供。该特殊的基础设备方法通常在用户住宅提供一个个人基站和在办公室提供一个无线专用小交换机。可是，特殊的基础设备给该系统增加了额外的开支和复杂度。此外，为了支持这样一种业务，这个系统要求改变无线网络所用的无线接口，迫使用户购买新的用户移动单元。

另一个传统的系统通过要求用户的人工操作来提供一个号码业务。在这个系统中，从一个移动环境，比如在汽车内，转移到一个住宅位置的用户采用人工操作，例如以一种类似于传统的呼叫前转的方式按下移动单元上的特定按键，将用户的位置变化通知该系统。然后该系统将呼叫送到用户的住宅。可是转发一个用户的人工操作对于许多用户来说是不方便的，并可能会引起不正确的计费，例如当一个用户忘了采取适当操作的时候。

发明内容

因此，需要一种方法和设备来提供一个号码业务而不要求用户的人工干预，并且减少用来提供该业务的特殊基础设备的数量。

为了满足这种需要和其它目的，本发明提供了一种用于无线通信系统中计费的方法和设备。该方法包括以下步骤：接收唯一标识移动单元的一个移动标识号码；根据从该移动单元接收到的一个非周期信号完成一个多层面(multilateration)定位测量，根据该移动标识号码从存储器检索得到一个位置区；比较多层面定位测量结果和位置区以及为移动单元生成一个计费记录。

该设备包括一个基站；一个定位测量装置；一个存储器，它与基站相连接；以及一个处理器，它响应于该基站和存贮器。该基站接收唯一标识移动单元的一个移动标识号码。该定位测量装置根据从移动单元接收的一个非周期信号完成一个多层面定位测量。该存贮器包括一个与移动标识号码有关的位置区。该处理器比较多层面定位测量结果和一个检索到的位置区，并且为移动单元生成一个计费记录。

按照本发明的另一方面，提供一种无线通信系统。该无线通信系统包含一个基站；一个移动单元定位模块；一个代码转换器响应于收发信基站和移动单元定位模块；以及一个位置存贮模块，它包括一个定位功能控制器和一个位置高速缓冲存贮器。

附图说明

结合附图参考下面详细的描述，可以更好地理解本发明的本身以及其预期的优点。

图1是无线通信系统的一个优选实施例的方框图。

图2是一个消息流图，它示出在图1系统的各部件之间一个优选的消息流的实例。

图3是一个消息流图，它示出在图1系统的各部件之间另一个优选的消息流实例。

图4是一流程图，它示出图1系统的定位功能控制器的优选的工作方法。

图5是一流程图，它示出图1系统的位置敏感计费应用的优选的工作方法。

图6是一流程图，它示出图1系统的位置高速缓冲存贮器的优选的工作方法。

图7是一图形，它示出图1系统的一个典型的区域布局。

具体实施方式

参考图1，这里示出了一个无线通信系统10的一个优选的实施例，该系统包括了完成位置敏感计费的改进的定位探测装置。通过完成位置敏感的计费，系统10提供了新的业务，比如一个号码业务。在优选的实施例中，系统10包括定位探测设备(LFE)12，一个代码转换器(XC)14，一个归属位置寄存器(HLR)16，一个运营和维护中心(OMCR)18，一个移动交换中心(MSC)20，一个基站(BTS)22，以及一个被称为XYTP/GIS的操作员工作站24。HLR16包括各种软件组成部分，比如一个定位功能控制器(LFC)26，一个位置高速缓冲存贮器(LC)28，一个位置敏感的计费应用(LSB)30，以及一个HLR应用32。LFE12是一个传统的移动单元定位探测系统，比如在美国专利No.5,317,323中描述的系统。

虽然图示LFE12连接到系统10，但另一方面，可以考虑定位测量功能部件能够配置在移动单元内。在此情况下，与移动用户单元相连接的BTS22将从移动用户单元请求定位数据。有许多移动用户单元，它们包括使用多层面或其它定位技术的定位探测系统，这些技术对于本领域的一般技术人员是已知的。

最好XC14是一个Motorola代码转换器，而BTS22是一个MotorolaBTS。Motorola代码转换器和BTS可利用作为Motorola SC9600基站内的部件。最好HLR16是一个Motorola HLR，比如Motorola part#CGDST16SK20041。最好OMCR18是一个装有标准的Motorola CBSC或GSM的Motorola Operations and Maintenance Center。最好MSC20是存在于Motorola EMX 2500^TM蜂窝系统内的Motorola MSC。

应该注意到图1内描述的系统10反映了一种普通的定位业务结构，它可提供各种以位置为基础的业务，而不仅是一个号码业务，比如无线的应急911，Fleet管理以及Mobile Yellow Pages。

当工作时，LFE12监测无线系统的专用控制信道，以发现表示用户接入的非周期信号。一经检测到一个非周期信号比如一个用户接入消息后，LFE12就计算到达的角度和到达数据的时间，它们表示接入信号脉冲的特征。根据从用户单元接收的一个非周期信号来测量一个用户的位置，在该用户与其它用户进行通信之前的呼叫建立期间，就可以有利地确定一个大致的位置。然后这个信息通过一个专用的控制链路被转送到XC14，该链路被放置在BTS22和XC14之间使用的BTS接口内。还可以命令LFE12完成语音信道信号表征工作。在此情况下，通过专用的控制链路将期望的要测量的频率通知LFE12。然后LFE12执行前述到达的角度和时间的计算，并把结果数据转送到XC14。虽然只有一个LFE12示于图1，但在系统10中最好有多个LFE。

BTS22负责标准的无线接口管理，它与和用户单元联系所用的无线接口有关。BTS22和LFE12可分享一个支持LFE12和BTS22接口到XC14的物理通信链路(T1/E1)。另一方面，BTS22和LFE12也可放在同一个硬件平台里。最好在系统10里有多个BTS22，虽然为了说明起见，只有一个BTS22示于图中。

XC14负责从各种基站22发射的T1线路的终止作用。这个终止包括声频信息和控制信息。声频信息由XC14变码，从子速率变换为全速率语音并引向MSC20。XC14还终止控制链路，典型地使用一个LAPD协议，用于每个BTS22和LFE12。控制链路用于传送位置，呼叫处理，以及工作现场和XC14间的O&M信息。为了引导定位数据，XC14有一个到HLR16的通信接口，典型地是一个传统的SS7接口。由于多个LFE12和BTS地址22终止在一单独的XC14，最好综合来自多个LFE12的定位数据以改善I/O通过率。例如，不是将单独的定位数据从每个LFE12转发回到HLR 16，而是XC14综合来自许多LFE12的多组定位数据，并且作为一个整体传送综合的数据给HLR16，从而减少了I/O总需求。

OMCR18负责BTS22和LFE12现场的管理，并提供维护功能，比如告警报告，下载和装置控制。

MSC 20起到传统的小区交换机的作用，提供呼叫路由选择，计费，和越区切换协调。MSC 20支持一个脱机(off-board)的或独立的用户数据库(HLR)16，这是为查询用户和呼叫路由选择数据用的。当在高资费率业务区内进行呼叫时，MSC 20可借用单音给用户一个通知。最后，MSC20可支持一个号码收费功能，把区域收费标准信息合并到详细的计费记录中。MSC 20还可以通过某些装置中的固定连接在XC 14和HLR 16之间提供物理上的互连。

LFC 26是一个控制器，应用于配合实时定位请求(典型的语音信道位置)，并运用层面定位技术处理自发的和要求的LFE 12定位数据。LFC 26接收来自LFE12的数据并计算出一个总的纬度、经度和置信度数据。对于实时的定位请求，通过XC14，LFC26委派并指令多个LFE12中至少一个来测量移动用户位置。

LC28用作一个贮藏室，或数据库，用于定位数据。由LFC26计算出的定位信息被存在LC28内的一个位置高速缓冲存贮器中以备以后使用。移动标识，定位更新时间和定位数据都保存在数据中。通过应用对一特定业务，例如一个号码业务，要求定位数据，通常按照每一用户一次的方式查询定位高速缓冲存贮器。该定位高速缓冲存贮器还支持一个定购业务，使应用能定购下述服务：自动地把所检测的位置变化通知给任何特殊的用户。定购业务对于实时申请比如Fleet Management是有益的。

LSB应用30是定位数据的用户，它为一个号码业务提供支持。由已经定购一个号码业务的用户发出一个呼叫之后，通常由HLR应用32实行。HLR应用32将主叫标识通知LSB30。LSB30然后确定主叫用户是否工作在一个预定的区域内或宏小区环境内，然后把按照用户的服务区的收费处理通知移动单元。LSB30可为该呼叫产生一个计费记录，它表示接入区域的特征。

HLR应用32包括一个系统10的用户数据库。通常用户记录和一个定购的业务属性集一道驻留在HLR应用30内。每次进行一个涉及该业务的用户的呼叫时，交换机20查询HLR32根据该用户的业务属性，HLR32可能会借助交换机20改变呼叫的流程。例如，HLR32可指令交换机播放单音，或产计费记录。HLR应用32经过消息传送或与用户业务属性集有关的触发信号与LSB应用30接口。为了呼叫控制，HLR应用32还与MSC20接口。

系统10提供一个基于位置的计费业务。系统10允许用户产生虚拟的工作区，比如“住宅”，“办公室”。“蜂窝小区”，而不用引入任何特殊的基础结构或手机。同样的用户单元可被用于各自的区域，而系统按照用户单元的位置确定对呼叫不同的计费费率。通过细分蜂窝网络，系统10向不同的工作区域提供不同的收费标准来支持个别的用户需要。从网络或呼叫传送的前景来看，系统10向有利于改善的一个号码业务的多种环境提供了一个唯一的解答。

当用户定购该业务时，两种区域分配的方法是可能的。第一种或静态的方法需要用户将他们期望服务的地方的实际地址(即街道地址)通知服务提供者。操作员通过XYTP-GIS部件输入这个信息，在那里，该地址被存贮在数据库内作为那个特殊用户区的纬度/经度位置。对于我们的例子，“住宅和公务”两个区域被送入，这两个区域之外的范围被认为是“蜂窝小区”。

区域分配的第二种形式在性质上是更为动态的。用户经过服务供应者已经签约于一个号码业务之后，该用户经过业务属性代码(例如^*71)指定区域。当拨打该代码时，系统10确定此时用户的位置，并将此信息存入数据库，作为为这个特定用户所选择区域的位置。例如，用户可在家中拨打^*71，确定住宅区，而在工作处拨打^*72确定工作区。

在至少一个区的位置已被存贮在系统10内时，就可起动计费功能。每当用户起动一次呼叫，借助于单音或数字信息，系统10最好通知用户依据用户现时位置的现时工作区。系统10根据现时区域的收费费率产生一个计费信息，使得一个计费系统能够按照现时区域区分出对每个呼叫适合的资费。如果用户不在所希望的区域内，最好让主叫用户在一定的时间内断开呼叫而不用收费。由于这个外加的原因，按照一个用户接入信息，或另一方面，按照对一个移动呼叫陆线的终止消息，最好完成定位测量，以便在对用户的该呼叫开始收费之前，可以将现时的区域通知该用户。

在没有特殊化的小区基础设备并且不要求用户手工操作的条件下，系统10以各种计费费率提供一个号码业务给各种位置的用户，例如在家中、在工作中，或在驾驶时的用户。从系统10的观点来看，传送宏小区环境以内或以外的呼叫是没有区别的。此外，可传送一个呼叫到移动单元现时所处的任何地方。不需要象至少在某些传统的系统中的那样，按时刻进行路由选择或基于别名的号码进行路由选择。

部件之间的基本信息流是所附的“位置更新”数据流的重点，如图2和图3所示。为了说明进行一次通话，图2描述移动装置的接入情况。从用户单元接收到非周期信号比如一个控制信道接入50后，LFE12计算表征该接入的角度和时间信息(TOA/AOA)。另一方面，其它合宜的定位技术和有关的信息也可使用，例如到达的时间差(TDOA)。在另一实施例中，还考虑由移动单元确定一个近似的位置，并发射一个包含定位信息的消息给基站22。完成这样定位测量的系统的一个实例可能会把一个标准的全球定位系统(GPS)接收机结合在用户单元内。这样一种组合的GPS接收机和用户单元对于本领域的普通技术人员是众所周知的。以下涉及TOA或AOA的任何描述都可同等地应用于那些其它的定位技术。这个定位信息62经过代码转换器14被转送到LFC26。注意到在把多个LFE定位报告转送到LFC26之前，代码转换器14可把它们综合在一起，以便改善系统的I/O总吞吐率。LFC26将TOA与AOA相关联，以用于特定移动接入系统10，LFC26将这个信息用于多层面计算来产生定位(纬度/经度)数据60。然后，定位数据60被转送到LC28，并被存贮在这里以备后用。

从使用数据60这点看，两种工作方式都是可能的，下面将描述每一种方式。所选择的特殊方式是根据MSC20内交互的呼叫控制能力的有效性。

在示于图2的第一方式中，使用了一种“智能网”(IN)呼叫模型。IN呼叫模型允许交互的呼叫控制，最好是用Motorola的分布移动交换(DMX)协议作为控制协议。当一个移动装置接入50发生时，BTS22产生一个“业务请求”信息52，并将它发送到MSC20。业务请求信息52包括一个标识移动单元的移动标识号码，这是从已识别的移动单元的控制信道接入50复原的。当业务请求信息52到达MSC20时，一个呼叫触发或查询信号被反射到HLR平台16。HLR16借助“LSB呼叫”消息58通知LSB30接入，并等待进一步的处理指令。LSB30通过发送一个“Reg.Loc，data”消息54查询LC28关于定位信息。定位数据60返回到LSB30，LSB30确定用户位于什么计费区。LSB30通知HLR16按照该呼叫进行，然后HLR16借助一个“Val.Rsp.”消息66通知MSC20继续处理。在完成该呼叫之前，MSC20内的交互控制能力允许引入多音调或语音信息给主叫用户。通过这种方式，可以以语音提示方式告诉主叫用户关于与计费区域有关的服务区域费率。

第二种在没有交互呼叫控制情况下的工作方式示于图3。在此模型中，LSB30为LSB属性的所有用户向LC28定购更新信息。一旦在LC28收到定位数据60，就使用一个“Subscribed Loc.”消息68，把定购用户的定位数据60自动地转送到LSB30，为的是产生计费记录并可选地通知用户费率信息。

图4是一流程图，它示出了用于定位功能控制器(LFC)26的一个优选的工作方法。处理从空闲状态100开始。如果LFE12接收到未处理的(即从一个单一地点到达的角度，到达的时间)定位数据，在102分析一个信息。这里确定这是否是在判决步骤104多层面序列中接收到的定位数据的第一部分。如果它是数据的第一部分，则流程移到步骤106，并且分配动态存贮器来临时存贮该数据直到可以执行其它的地点报告和侧向测量时为止。从这里，控制移向步骤108，在那里设置一个综合的计时器，比如一个三秒计时器，然后处理返回到空闲状态100。根据所允许的时间总量来设置计时器，以便收集定位数据点。在判决步骤104，如果确定这不是对这个特定定位计算的数据的第一部分，则流程移向步骤110，在这里，一个新数据点和先前已收集的点被存贮起来。参考步骤126，如果已经接收到足够多的定位数据点，例如在TDOA系统内至少三个数据点或在TOA/AOA系统内至少两个定位数据点，则处理就在步骤114继续。否则，控制返回空闲状态，步骤100。

当计时器到期时，流程移向步骤112。然后在步骤114，检索一直收集到该点的全部数据，并且多层面计算开始。这些计算的结果就是在步骤116所描述的定位信息，例如纬度、经度和置信度因子。如果没有有效的数据出现，步骤122，则指定一个默认位置，它相应于提供业务的小区的位置(纬度和经度)，步骤124。如果出现有效数据，步骤122，则控制流向步骤118。定位信息被格式化成为一个消息，并在步骤118被转送至LC28。此后释放动态资源，步骤120，而流程返回空闲状态，步骤100。

图5是一流程图，它示出用于LSB30工作的一个优选的方法。处理在202开始，从呼叫处理功能装置接收到一个触发信号，指示已进行了或由具有LSB活跃属性的用户已接收了一次呼叫。然后在步骤204，LSB30从定位高速缓冲存贮器或LC28处获得了定位信息。根据指示定位数据可靠性的时间标记，在判决步骤206，LSB30确定所接收的数据是否有效。假如没有得到有效定位数据，步骤206，则系统指定一个默认资费区域，步骤208，并进行到步骤212。假如得到有效定位数据，步骤206，则相对于这个数据确定用户费率区域，步骤210，把用户位置和为该用户所预定的费率区域相比较，最好是一个直线的距离计算关系。一个分类例行程序确定由纬度和经度所定义的点是位于哪个区域内。一旦区域位置确定，如果用户是在最低费率区域之外，最好通知该用户。这可通过音频或视频装置进行，示于步骤212。最后，产生一个计费记录，它至少包括移动标识，接入区域，时间和日期，步骤214。这里，应用返回空闲状态，步骤200。

在优选的实施例中，一个用户区域被定义为一个纬度，一个经度和一个配置好的额定区域半径。额定区域半径通常与测量设备的不精确性有关，并且可由指定跨系统的定位基础设施行为的操作员来设置。图7描述一个特殊定位区域的实例，这个区域包括一个额定区域半径。每个用户的信息被存贮在用于每个用户每个区域的数据库中。在一个号码业务属性中，对每个用户有两个区域(住家，工作)。如前所述，在定购的时间可由用户提供地址信息，将纬度和经度数据输入给业务，或者可以由该系统在属性代码接收的时候对用户位置进行定位，通过属性代码(即^*71)动态地输入，然后将该数据存入数据库以便表征该用户区域。在前一情形下，用户提供街道地址信息，XYTP-GIS24将该信息译为一个适合区域定义的纬度和经度。

当用户接着起动或接收到一个呼叫时，完成一个定位操作，在那时计算的纬度和经度和存贮在数据库中的“一个圆”或“多个圆”相比较。如果数据是在那个圆内，则用户被认为工作在那个特殊区域的覆盖范围内。如果该用户现时不在任何存贮的区域内，则认为他是工作在宏小区环境内。

前面描述的LSB工作(图5)具有产生一个计费记录的应用，计费记录表征定位区域。希望包含在记录中的信息如下：

·移动标识号码

·日期

·一天中的时刻

·接入的小区

·接入的扇区

·接入的区域

·记录相关器

记录相关器是用来简化详细计费信息的匹配情形，该信息通常是在MSC20内产生，区域记录由该应用产生。这一步骤通常作为后处理，或离线操作完成。“接入区”域是如同以上描述所确定的区域，并且用于费率计算。其余的信息还用于MSC20和HLR16间的记录关联过程。

注意以下情形是可能的：根据交换机20的能力，把区域信息统一到交换机20产生的详细的计费记录内，因而免除了通过LSB应用30产生记录的需要。

图6是一流程图，它描述LC28工作的一种优选的方法，LC28将多个定位数据点存贮在系统10中。流程开始于空闲状态，示于步骤300。接收到来自LFC26的定位信息42后，处理在步骤302开始。定位信息是经过时间标记的，并被存入基于移动用户号码的数据库中，步骤304。LC28提供的功能之一是定购，即使得每当为一个特殊用户更新定位信息时，应用能得到通知。这引向判决步骤306，它确定是否有任何申请已定购了关于这个特殊用户的定位更新通知。如果没有，则流程返回空闲状态，步骤300。如果有，则流程移向步骤308，在这里将定位信息发送给用户应用，通知它们关于用户的现时位置。然后控制返回空闲状态，步骤300。与这个功能有关的第二处理支路处理定购过程。在空闲状态300，可以接收到来自一个应用的定购请求，步骤310。控制然后移向步骤312，在这里更新一个定购数据库。这个数据库包含定购应用列表以及有关于定购业务需要的其它数据，例如定位数据的最大时效。数据库更新后，控制返回空闲状态，步骤300。当一个特殊用户的位置被一登记应用认为是“过时”时，第三处理支路就出现了。在空闲状态300，接收到某一用户的一个时间已过的信息，步骤316。在步骤318查询HLR32来确定该用户是否现在使用一个语音信道。如该用户未使用语音信道，则控制进行到步骤320，这里，HLR32受控制使接近用户单元34的BTS22产生一个“可听的”消息，该消息被该用户单元接收，导致要产生一个“登记”消息，在步骤322它随后引起产生更新的定位信息，然后控制返回空闲状态，步骤300。如果该用户正在使用一个语音信道，则控制进行到步骤324，这里用于该用户的语音信道信息被发送到LFC26，此后被发送到接近用户单元的合适的LFE。LFE“调谐”到所指示的语音信道，定位该用户，并产生更新的定位信息，然后控制返回空闲状态，步骤300。

上述设备和方法的其它优点和改进对于本领域的那些技术人员来说是很容易想到的。例如，可能希望通过验证一个移动标识号码，比如通过查询移动单元的个人标识号码来减少盗用现象。如果所接收的个人标识号码与存贮的号码不相符，则该用户可能被拒绝服务。只能当用户是在一个预定的个人定位区域之外时，例如是在上述的住宅区域之外时，进行验证工作。作为另一实例，能够提供一种业务，当用户在一预定区域之外时不允许通话。这样一种限制使用的业务可以提供一种灵活的方法给传统的陆线业务。因此，在更广阔的方面本发明不限于具体的细节、体现的设备以及以上所示和描述的说明性实例。在不偏离本发明的范围和精神的条件下，可能对以上技术说明进行各种各样的修正和改变，可以预期，本发明包括所有这些修正和改变，假如他们包括在下面的权利要求书和他们等价物的范围之内。

Claims (7)

1.一种无线通信系统的计费的方法，它包含以下步骤：

接收一个标识移动单元的移动标识号码；

根据从移动单元接收到的一个非周期信号，完成一个多层面定位测量；

根据移动标识号码从存贮器检索一个位置区，该位置区由一属性代码标示，代码是从移动单元发射的；

比较多层面定位测量结果和位置区；以及

产生一个移动单元的计费记录。

2.根据权利要求1的方法，其中至少有以下情况中的一种：产生计费记录的步骤响应于比较步骤，而其中非周期信号包含一个移动单元接入消息；位置区是从一组位置区中选出的，该组中每个位置区都有一个不同的计费费率。

3.根据权利要求1的方法，还包含至少以下情况之一：通过查询移动单元的个人标识号码来证实移动标识号码的步骤；和通知移动单元关于位置区的步骤。

4.根据权利要求2的方法，其中计费记录响应于检索到的位置区的计费费率。

5.一种在无线通信系统中计费呼叫的设备，它包括：

一个基站，用于接收唯一标识移动单元的一个移动标识号码；

一个定位测量装置，它与基站相连接，该定位测量装置根据从移动单元接收到的非周期信号完成多层面定位测量；

一个存贮器，它与基站相连接，该存贮器包括移动标识号码的位置区，该位置区由一属性代码标示，该属性代码是从移动单元发射的；

一个处理器，它响应于基站和存贮器，该处理器把多层面定位测量结果与检索到的位置区相比较；以及

为移动单元生成计费记录的处理器。

6.根据权利要求5的设备，其中至少有以下情况中的一种：处理器产生计费记录响应于多层面测量和检索到的位置区之间的比较结果，而其中多层面定位测量结果是以与非周期信号有关的到达时间和到达角度数据为基础的；该处理器产生计费记录响应于位置区；该基站把位置区通知给移动单元；该位置区是从一组位置区中选出来的，而该组内每个位置区都有不同的计费费率。

7.根据权利要求6的设备，其中计费记录响应于检索到的位置区的计费费率。

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