ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ ВЫШКИ СОТОВОЙ СВЯЗИ СО СПУТНИКОВЫМ ДОСТУПОМ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВОЗМОЖНОСТИ СОТОВОМУ УСТРОЙСТВУ РАБОТАТЬ В РОУМИНГЕ В СЕТИ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ ИЛИ ВЫПОЛНЯТЬ ПЕРЕАДРЕСАЦИЮ ВЫЗОВОВ В СЕТИ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
CELL TOWER FUNCTIONALITY WITH SATELLITE ACCESS TO ALLOW CELLULAR DEVICE TO ROAM ON SATELLITE NETWORK OR PERFORM CALL FORWARDING IN SATELLITE COMMUNICATION NETWORK

Уровень техники
Предшествующий уровень техники раскрывает электронное устройство, которое имеет возможность дуплексной спутниковой связи (например, чтобы передавать речь или данные по сети спутниковой связи, такой как сеть спутниковой связи Globalstar), при этом электронное устройство также имеет возможность взаимодействовать (в проводном или в беспроводном режиме, но не по сотовой сети) с устройством с поддержкой сотовой связи, таким как планшетный компьютер с поддержкой сотовой связи, компьютер или другое устройство с поддержкой сотовой связи. При использовании, "с поддержкой сотовой связи" означает то, что устройство может обмениваться данными в качестве мобильного устройства в сети сотовой связи. Несотовое устройство представляет собой устройство, которое не может обмениваться данными в качестве мобильного устройства в сотовой сети. Функциональность сотовой связи не обеспечивает возможности спутниковой связи, поскольку частоты связи для спутниковых сетей отличаются от сотовой связи, и в общем, форматирование спутниковой связи отличается от сотовой связи (например, спутниковая связь может представлять собой TDMA или CDMA), и протоколы сигнализации для установления связи могут отличаться. Электронное устройство разработано с возможностью обеспечивать возможность сотовому устройству обмениваться данными по сети спутниковой связи, посредством использования электронного устройства в качестве магистрального канала или конвейера с сетью спутниковой связи. Устройство с поддержкой сотовой связи (к примеру, смартфон или планшетный компьютер) имеет приложение, загруженное на него, для связи с электронным устройством, к примеру, с использованием ближней Wi-Fi-связи для WLAN или Bluetooth-связи (стандарты Bluetooth SIG) для PAN. Электронный интерфейс, в сочетании с электронным устройством, обеспечивает возможность сотовому устройству, в комбинации с электронным устройством, функционировать в качестве устройства дуплексной спутниковой связи. Одно такое устройство предшествующего уровня техники раскрыто в публикации "SATELLITE COMMUNICATION DEVICE FOR ROUTING TERRESTRIAL SIGNALS THROUGH A SATELLITE NETWORK", PCT/US2012/024177, публикация WO2012/109269, прилагаемой и содержащейся по ссылке. Это электронное устройство включает в себя приемо-передающее устройство для спутниковой связи, подходящую антенну, возможности встроенной обработки и форматирования. Для сведений, электронное устройство упоминается в данном документе как "эмулятор" или "эмулятор спутниковой связи". Эмулятор обеспечивает возможность переноса исходящих вызовов из сотового устройства по сети спутниковой связи. Эмулятор также предоставляет возможность сотовому устройству принимать входящие вызовы по сети спутниковой связи через эмулятор при условии, что вызывающая сторона или промежуточный сетевой элемент знает заранее спутниковый "телефонный" номер или "адрес" эмулятора (например, идентификатор, ассоциированный со спутниковым приемо-передающим устройством в эмуляторе).
Другое устройство предшествующего уровня техники представляет собой систему, которая обеспечивает возможность передачи выполняющейся связи, причем связь выполняется через устройство с поддержкой сотовой связи, между сетью спутниковой связи и сетью сотовой связи. В общем, отличительные признаки сетей представляют собой радиочастоты, схемы модуляции, схемы форматирования и протоколы установления связи (например, для установления и прерывания вызова). Эта система использует спаренные SIM-карты (модуль идентификации абонента, интеллектуальный микропроцессорный чип для сотовых устройств, стандартный, микро- или нано и т.д.) либо эквивалент SIM-карты, такой как сменный модуль идентификации пользователя (RUIM) или UMTS, или UICC (карту с универсальной интегральной микросхемой), или USIM (универсальный модуль идентификации абонента) все из которых обобщенно называются "SIM-картой". В этой системе, одна SIM-карта постоянно размещается в сотовом устройстве, и вторая SIM-карта (или эквивалент) расположена в удаленном центре обработки, который содержит "SIM-банк", устройство, которое позволяет нескольким SIM-картам взаимодействовать с сотовой сетью (например, для определения местоположения посредством системы сотовой связи) (SIM-банк может быть расположен в различных сотах). SIM-банк может представлять собой устройство для содержания нескольких аппаратных SIM-карт или вариант осуществления программной SIM. Система позволяет выполняющемуся сотовому вызову (например) автоматически передаваться в сеть спутниковой связи (например, когда интенсивность сигнала в соте ухудшается), и наоборот. Спутниковый участок маршрута устанавливается в этой системе с использованием эмулятора. Система предшествующего уровня техники описывается в "Apparatus, method and system for integrating mobile and satellite phone service" PCT/US2013/031746, публикации WO2013/142284, прилагаемой к настоящему документе и содержащейся по ссылке. Эта система также обеспечивает возможность входящих и исходящих вызовов в сотовое устройство через сеть спутниковой связи. Тем не менее, один недостаток этой системы заключается в том, что SIM-карта, расположенная в удаленном сотовом устройстве, представляет собой не SIM-карту, которая обычно ассоциирована с сотовым устройством (идентификатор, предоставленный посредством компании-оператора связи мобильного устройства), а вместо этого, представляет собой спаренную SIM-карту. Следовательно, "телефонный" номер или идентификатор, ассоциированный с SIM-картой, расположенной на сотовом устройстве, не представляет собой номер или идентификатор, обычно ассоциированный с абонентом. Эмулятор может иметь собственную SIM-карту или эквивалентную SIM-карту либо использовать CDMA/IS-41, чтобы обеспечивать возможность аутентификации/регистрации эмулятора в системе спутниковой связи.
Сущность изобретения
Цель изобретения заключается в том, чтобы позволять мобильному устройству обмениваться данными по сети спутниковой связи и обеспечивать определение своего местоположения с использованием номера сотового мобильного телефона, ассоциированного с сотовым устройством.
В одном варианте осуществления, каждый эмулятор функционирует в качестве вышки сотовой связи, предоставляющей точку "доступа" для устройств с поддержкой сотовой связи, причем точка доступа предоставляет доступ через сеть спутниковой связи. Хотя обычная "вышка сотовой связи" объединяется в сеть со стандартной наземной телефонной системой или Интернетом, или коммутируемой телефонной сетью общего пользования (PSTN) для одного из способов в данном документе, эмулятор обменивается данными по глобальной сети спутниковой связи (и ее ассоциированными спутниковыми шлюзами и/или центрами управления сетью либо наземными станциями) с использованием BackOffice спутниковой системы, чтобы маршрутизировать вызовы из спутниковой системы в PSTN или Интернет (пакетную сеть). Эмулятор имеет спутниковый модем(ы) и/или приемо-передающее устройство(а), каждое из которых имеет ассоциированный спутниковый идентификатор (например, адрес, такой как спутниковый телефонный номер (который может сохраняться на устройстве с SIM-картой)), и ассоциированный процессор, антенну и необходимое оборудование для того, чтобы осуществлять и принимать спутниковые вызовы по сети спутниковой связи, как известно в предшествующем уровне техники. Эмулятор оснащен возможностями спутниковой связи спутникового телефона, но данные или речь, принимаемые из сети спутниковой связи, проходят через эмулятор в сотовое устройство (сигнализация вызова также может проходить через эмулятор в сотовое устройство, чтобы устанавливать/прерывать и соединять канал связи). Эмулятор также имеет оборудование и способность обмениваться данными в беспроводном режиме по ближней радиосвязи с одним или более сотовых пользовательских устройств, к примеру, с использованием стандартной Wi-Fi-связи, с тем чтобы обеспечивать возможность сотовому устройству передавать данные/речь по сети спутниковой связи через эмулятор. Эмулятор должен иметь процессор и ассоциированное оборудование и может включать в себя способность переформатировать данные, принимаемые/передаваемые через ближнюю связь для связи в восходящей/нисходящей линии связи со спутниками в сети спутниковой связи (в том числе обработку трансляторов протоколов) (обратите внимание на то, что приложению, постоянно размещающемуся на сотовом устройстве, возможно, также требуется аналогичная способность переформатирования и трансляции протоколов). Эмулятор может иметь функциональность медиашлюза для взаимодействия через интерфейс с различными сетями связи. Один такой эмулятор представляет собой устройство спутниковой публичной Sat-Fi-точки доступа, реализуемое компанией Globalstar. В Sat-Fi, входящий вызов не может отправляться по сети спутниковой связи пользователю с использованием идентификатора сотового телефона пользователя (номера телефона), а осуществляется с использованием спутникового Sat-Fi-идентификатора (спутникового телефонного номера). В настоящем изобретении, эмулятор может иметь способность осуществлять несколько вызовов сразу (например, мультиплексирование нескольких вызовов по идентичному спутниковому приемо-передающему устройству с использованием пакетной технологии или других способов мультиплексирования; либо посредством осуществления каждого вызова по отдельному приемо-передающему устройству).
В одном варианте осуществления, сотовое устройство (которое может представлять собой сотовый телефон, сотовый модем, компьютер, планшетный компьютер, датчик, регистратор данных или другое устройство, способное обмениваться данными по сотовой сети, но изобретение не ограничено этим) имеет установленное программное или микропрограммное приложение с тем, чтобы обеспечивать возможность связи с эмулятором. Мобильное устройство, в общем, должно содержать видеодисплей, устройство ввода (к примеру, сенсорную панель), микрофон и динамик. Сотовое устройство должно иметь выбранные возможности локальной связи с эмулятором. Когда приложение на сотовом устройстве запускается, приложение нацелено на нахождение и соединение с близлежащим эмулятором (предпочтительная связь представляет собой стандартную Wi-Fi-связь (IEEE 802.11), Bluetooth или другая ближняя радиосвязь может использоваться со стандартными интерфейсными протоколами или процедурой установления связи для того, чтобы устанавливать двустороннюю связь). Например, сотовое устройство может искать эмулятор, когда интенсивность сотового сигнала опускается ниже предварительно определенного уровня. В некоторых вариантах осуществления, связь между сотовым устройством и эмулятором может представлять собой проводную связь, к примеру, через Ethernet-кабель, USB-кабель или другую проводную связь. Определенное число эмуляторов может работать в идентичной области, и в этом случае каждый эмулятор может использовать различную радиочастоту для того, чтобы уменьшать помехи от другого, и каждый эмулятор должен предпочтительно использовать процедуру установления связи с зарегистрированными сотовыми устройствами, которая идентифицирует эмулятор.
Несколько вариантов осуществления изобретения также включают в себя BackOffice, который имеет ассоциированную базу данных, которая может функционировать в качестве домашнего реестра абонентов (HLR) и реестра гостевых абонентов (VLR) для BackOffice (в одном варианте осуществления). BackOffice обменивается данными с сетью спутниковой связи, PSTN-сетью с коммутацией каналов и/или сетью с коммутацией пакетов, чтобы обеспечивать возможность BackOffice осуществлять доступ и обмениваться данными, в частности, через каналы сигнализации, с HLR другого оператора связи и с эмуляторами, обменивающимися данными по сети спутниковой связи.
В некоторых вариантах осуществления, случаях или конфигурациях, HLR может упоминаться как "домашний агент" или "HSS", а VLR - как "гостевой агент". Другая терминология может использоваться для того, чтобы ссылаться на базы данных и функциональность HLR и VLR. BackOffice представляет собой средства компьютерной обработки, которые взаимодействуют с PSTN и/или сетью с коммутацией пакетов, такой как Интернет. BackOffice может быть включен в спутниковый шлюз и может непосредственно осуществлять доступ к сети спутниковой связи, в отличие от маршрутизации вызовов в сеть спутниковой связи по PSTN или через Интернет. В одном варианте осуществления, BackOffice может иметь ассоциированный SIM-банк с сохраненными SIM-картами или эквивалентами SIM-карт.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 является принципиальной блок-схемой базовой архитектуры сети GMS с BackOffice в качестве гостевого MSC.
Фиг. 2 является принципиальной блок-схемой базовой архитектуры GPRS-сети с BackOffice в качестве обслуживающего GSN.
Фиг. 3 является принципиальной блок-схемой базовой архитектуры для речевой пакетной IMS-связи с BackOffice в качестве гостевой P-SCSF.
Фиг. 4 является блок-схемой базовой архитектуры GPRS-связи для передачи данных с коммутацией пакетов и передачи речи с коммутацией каналов.
Подробное описание изобретения
Чтобы взаимодействовать с эмулятором, сотовое устройство "регистрируется" в одном эмуляторе, и этот эмулятор первоначально должен обрабатывать взаимодействие через интерфейс этого сотового устройства с системой спутниковой связи. Каждый эмулятор может иметь последовательность сотовых устройств, зарегистрированных в этом конкретном эмуляторе. Сотовое устройство, например, может идентифицировать несколько эмуляторов поблизости и запрашивать регистрацию в эмуляторе, имеющем самый сильный сигнал (к примеру, Wi-Fi или другой ближний радиосигнал), или может регистрироваться в эмуляторе, отвечающем первым на запрос в регистр. Другие схемы могут использоваться для того, чтобы выбирать эмулятор для нескольких доступных (например, эмуляторы могут обмениваться данными между собой и иметь протокол или процедуру для выбора).
Регистрация в эмуляторе сотового мобильного устройства
Процесс "регистрации в эмуляторе" приводит к идентификации "абонента" в качестве роумингового сотового устройства, при этом мобильное устройство "работает в роуминге" в эмуляторе в качестве базовой приемо-передающей станции (BTS) (функции контроллера базовой станции (BSC), требуемые для типичной сотовой точки доступа, в общем, должны выполняться посредством эмулятора, но некоторая функциональность может совместно использоваться с BackOffice), и в качестве BackOffice, функционирующего в качестве гостевого MSC (в 2G-варианте осуществления). Чтобы регистрироваться, приложение на мобильном устройстве должно устанавливать связь с близлежащим эмулятором и передавать информацию об абонентах в эмулятор для передачи в BackOffice. Эмулятор передает информацию об абонентах, а также уникальный идентификатор эмулятора через сеть спутниковой связи в BackOffice. Информация об абонентах может включать в себя информацию, обычно содержащуюся на SIM-карте мобильного устройства, такую как идентификатор карты с интегральной микросхемой (ICCID), международный идентификатор абонента мобильной связи (IMSI) (в общем, используемый посредством HLR для того, чтобы индексировать базу данных), ключ аутентификации (Ki), и может включать в себя конкретные для оператора связи данные, такие как номер SMSC (центра передачи коротких сообщений), имя поставщика услуг (SPN) и набираемые номера услуг (SDN) и ISDN-номер мобильной станции (MSISDN ("телефонный номер"). BackOffice принимает информацию абонентского сотового устройства и информацию эмулятора и сохраняет ее в базе данных, ассоциирующей конкретного абонента с релевантным эмулятором. BackOffice представляет собой центр обработки и хранения данных с ассоциированными базами данных и обменивается данными с PSTN, сетью спутниковой связи (либо через шлюз, либо через шлюз через PSTN), а также может обмениваться данными с сотовыми сетями. Сотовое устройство затем регистрируется в BackOffice и ассоциируется, или "находится", или "присутствует" в указанном эмуляторе. BackOffice может распознавать то, что процесс регистрации, в общем, действует в качестве запроса на то, чтобы обмениваться данными по сети спутниковой связи через эмулятор; тем не менее, регистрация может быть отдельной функцией от запроса на то, чтобы активировать услуги (например, запроса услуги связи по сети спутниковой связи через эмулятор).
Регистрация в качестве роумингового устройства - обновление местоположения
Далее сначала описывается один вариант осуществления системы в 2G-типе окружения. В одном варианте осуществления, когда услуга активируется, это абонентское сотовое устройство должно выглядеть для сети связи как "роуминговое" или "гостевое" в эмуляторе/BackOffice. В сущности BackOffice должен выглядеть как гостевая MCS "сотовой сети" (в 2G-окружении), в котором расположено или присутствует удаленное сотовое устройство. Должны быть заключены роуминговые соглашения с различными операторами связи.
Чтобы устанавливать устройство в качестве роумингового устройства в 2G-(GMS-)окружении, BackOffice должен информировать домашний HLR сотового устройства в отношении присутствия сотового устройства в сети Backoffice. Эта связь с домашней сетью абонента, в общем, должна выполняться по каналам сигнализации через PSTN или пакетную сеть. BackOffice (действующий в качестве MSC гостевой сети) контактирует с домашней сетью сотовых устройств и запрашивает информацию об услугах (включающую в себя то, следует или нет разрешать мобильному устройству работать в роуминге), в общем, с использованием номера мобильного телефона или номера на основе международного идентификатора абонента мобильной связи (IMSI) сотового устройства пользователя. В случае успешности, гостевая сеть (эмулятор/BackOffice, функционирующий в качестве BST и центра коммутации мобильной связи гостевой сети, или MSC) начинает поддерживать временную запись с данными абонента для "роумингового" сотового устройства в базе данных Backoffice (функционирующей в качестве реестра гостевых абонентов). Аналогично, домашняя сеть абонента обновляет свою информацию в домашнем реестре (HLR) или реестре абонентов домашней сети (HNR), чтобы указывать то, что сотовое устройство расположено в гостевой сети (в эмуляторе/BackOffice), так что любая информация, отправленная в это мобильное сотовое устройство, может корректно маршрутизироваться, как описано далее, в эмулятор (через спутниковую связь) и затем в сотовое устройство. Чтобы обеспечивать возможность абоненту регистрироваться в гостевой сети (например, в BackOffice), должно быть заключено роуминговое соглашение между гостевой сетью (BackOffice) и домашней сетью. Общая конфигурация компонентов GSM 2G-типа сети, с BackOffice, работающим в качестве гостевого MSC, показана на фиг 1.
Входящие вызовы в мобильное устройство с активированной услугой
"Гостевой" абонент получает запись в базе данных абонентов гостевой сети (например, в базе данных Backoffice, функционирующей в качестве реестра абонентов гостевой сети) и запись в HLR сотовых устройств или домашнем агенте, которая указывает то, что абонент (мобильное устройство) работает в роуминге или присутствует в MSC сети BackOffice. Если теперь осуществляется входящий вызов в сотовое устройство, то домашний MSC мобильного сотового устройства (иногда называемый "шлюзовым MSC" или "GMSC") должен проверять свой ассоциированный HLR, с тем чтобы находить сотовое устройство. Как указано выше, HLR указывает на BackOffice. MSC/HLR домашней сети (по каналам сигнализации, в общем, через PSTN) должен запрашивать роуминговый номер мобильной станции (MSRN) (2G) или IP-адрес (3G-данные) для сотового устройства. В одном варианте осуществления, BackOffice может динамически назначать или выделять временный абонентский номер (либо IP-адрес для 3G), а также может назначать международный идентификатор абонента мобильной связи (IMSI). В одном варианте осуществления, BackOffice должен выделять или назначать одну из SIM-карт, сохраненных в SIM-банке, и использовать идентификаторы, ассоциированные с выбранной SIM-картой. В другом варианте осуществления, BackOffice динамически назначает маршрутный номер мобильной станции (MSRN) (2G- или 3G-речь (не-IMS)) либо IP-адрес (3G-данные) из базы данных доступных MSRN или IP-адресов (SIM-карта или SIM-банк не требуется в этом варианте осуществления). Следует отметить, что для 3G IMS-речи, нет необходимости запрашивать IP-адрес, поскольку домашняя сеть должна хранить информацию сотового устройства, включающую в себя IP-адрес, назначаемый при регистрации в BackOffice через PDP-контекст. BackOffice должен уведомлять HLR домашней сети сотового устройства в отношении этого временного маршрутного номера в качестве маршрутного номера мобильной станции (MSRN) или маршрутного IP-адреса (полученного в PDP-контексте) (оба считаются временным маршрутным номером). Временный маршрутный номер может назначаться посредством гостевой сети (например, BackOffice) при начальной регистрации либо он может назначаться на основе каждого вызова (как описано выше). Во втором случае, временный маршрутный номер должен запрашиваться посредством HLR домашней сети для каждого входящего вызова до того, как он может маршрутизировать вызов в гостевую сеть.
Этот временный маршрутный номер может храниться посредством реестра домашнего MSC абонента в течение определенного периода времени или исключаться после того, как вызов/связь закончена. Как BackOffice, так и домашняя сеть абонентов должны осуществлять учетные функции по номеру сотового телефона (например, BackOffice должен удостоверяться, что сотовое устройство является абонентом для услуги), и домашняя сеть абонента должна удостоверяться, что сотовое устройство находится в своей системе и имеет маршрутные или роуминговые привилегии в BackOffice. BackOffice функционирует в качестве центра коммутации мобильной связи гостевой сети. Назначенный временный маршрутный номер должен маршрутизировать входящий вызов в сеть спутниковой связи через подходящий спутниковый шлюз, который обслуживает эмулятор.
Например, каждый эмулятор имеет домашний спутниковый шлюз, и домашний шлюз сохраняет идентификатор гостевого шлюза, чтобы идентифицировать фактический спутниковый шлюз, который должен обслуживать спутниковую связь в эмулятор. Обслуживающий спутниковый шлюз может представлять собой домашний шлюз или другой спутниковый шлюз. Следовательно, временный MSRN, назначаемый посредством BackOffice и отправленный в HLR сотовых устройств, должен указывать на спутниковый шлюз, обслуживающий эмулятор. Назначение MSRN для обслуживающего шлюза предпочтительно должно обрабатываться посредством спутникового BackOffice.
В этот момент, для входящего вызова, домашний HLR сотового устройства должен перенаправлять временный маршрутный номер в MSC домашней сети сотовых устройств, и MSC домашней сети использует временный маршрутный номер для того, чтобы маршрутизировать входящий вызов в гостевую сеть (например, в обслуживающий спутниковый шлюз эмулятора). Управление местоположением (управление мобильностью) и установление вызова устанавливается через каналы управления или каналы сигнализации, тогда как канал вызова, в общем, физически устанавливается, когда состояние "трубка снята" (off-hook) присутствует в мобильном сотовом устройстве. Иными словами, сигнализация управления осуществляется между домашней сетью вызывающей стороны (BackOffice может вовлекаться, если временный маршрутный номер устанавливается во время вызова), эмулятором и сотовым устройством, чтобы устанавливать вызов между вызывающей стороной и вызываемым мобильным устройством. Каналы связи через сеть зарезервированы в 2G-окружении с ожиданием состояния "трубка снята" в сотовом устройстве. Когда это состояние устанавливается, тракт связи устанавливается между вызывающей стороной и вызываемой стороной, через сеть спутниковой связи в эмулятор, и далее в сотовое устройство предпочтительно по радиоинтерфейсу (по ближней радиосвязь). В 3G-окружении, передача данных может выполняться через SIP-протокол, FTP-, HTTP- или другой протокол, в то время как речевая связь может обрабатываться посредством коммутируемых каналов либо IMS- или VoIP-связи.
Если конкретный эмулятор имеет несколько назначенных спутниковых номеров, то BackOffice должен выбирать номер, который доступен (например, не занятый в другом вызове), либо если используется схема мультиплексирования, то схема должна использоваться для того, чтобы мультиплексировать новый входящий вызов для доставки в эмулятор через сеть спутниковой связи. При приеме посредством эмулятора, эмулятор также принимает номер или идентификатор вызываемого сотового устройства (через сигнализацию управления и может идентифицировать надлежащее сотовое устройство, в которое можно направлять вызов. Эмулятор, при обслуживании более одного сотового устройства, должен маршрутизировать входящую связь в сотовое устройство с надлежащей адресацией. Эмулятор действует аналогично системе "прямая дыра" для входящего вызова, как только канал связи устанавливается, но включает в себя способность обрабатывать входящие передаваемые данные для переформатирования при необходимости для связи по радиоинтерфейсу эмулятора или по проводной связи с сотовым устройством. Чтобы устанавливать канал связи, эмулятор должен уведомлять надлежащее сотовое устройство (к примеру, по Wi-Fi-соединению) относительно входящего вызова (что включает в себя предоставление идентифицирующей информации вызывающей стороны (например, идентификатора вызывающего абонента)), и если сотовое устройство отвечает (переходит в состояние "трубка снята"), должен устанавливаться канал из вызывающей стороны через спутник в эмулятор и в сотовое устройство.
Один вариант осуществления сигнализации для установления вызова в GSM-окружении (вызова, поступающего от мобильного устройства)
1. Вызывающая сторона (к примеру, из телефонной сети общего пользования) набирает MSISDN (номер телефона) мобильного абонента роумингового сотового устройства.
2. На основе информации, содержащейся в MSISDN (включающей в себя национальный код адресата и код страны), вызов маршрутизируется в центр коммутации мобильной связи (MSC) мобильного сетевого шлюза (GMSC). Это, в общем, выполняется с помощью IAM (сообщения начального адреса).
3. Чтобы находить мобильную станцию, GMSC отправляет в HLR сообщение с командой SRI (отправки информации маршрутизации). SRI-сообщение содержит MSISDN-номер, и с помощью этого MSISDN HLR должен получать IMSI.
4. Вследствие предшествующего уведомления из BackOffice, HLR знает VLR (т.е. BackOffice), который в данный момент "обслуживает" абонента. HLR должен отправлять в VLR сообщение с командой PRN (предоставления роумингового номера), чтобы получать MSRN роумингового сотового устройства для маршрутизации входящего вызова.
5. С помощью IMSI, содержащегося в PRN-сообщении, VLR (BackOffice) назначает SIM-карту и ее ассоциированные идентификаторы в качестве роумингового номера мобильной станции. Этот MSRN-номера отправляется обратно в HLR в сообщении RIA (подтверждения приема информации маршрутизации).
6. Теперь за счет MSRN-номера, GMSC знает то, как маршрутизировать вызов так, что он достигает роумингового сотового устройства. Затем вызов выполняется с использованием сигнализации между GMSC и гостевым MSC (BackOffice). GMSC формирует IAM-сообщение с MSRN в качестве номера вызываемой стороны (а НЕ MSISDN в качестве номера вызываемой стороны).
7. Когда BackOffice (гостевая сеть) принимает IAM, он распознает MSRN и знает сотовое устройство и эмулятор, обслуживающий это сотовое устройство (посредством проверки его базы данных), и отправляет информацию маршрутизации в домашнюю базу, чтобы маршрутизировать входящий вызов в обслуживающий спутниковый шлюз эмулятора для доставки в эмулятор, и в завершение, из эмулятора в ассоциированное сотовое устройство.
8. Когда вызов завершается, BackOffice возвращает MSRN в пул Backoffice для будущего использования при другом вызове.
В одном варианте осуществления, BackOffice может отправлять в качестве MSRN идентификационные данные эмулятора. Иными словами, BackOffice отправляет информацию маршрутизации, так что вызов может маршрутизироваться из вызывающей стороны, через PSTN, в спутниковый шлюз, который обслуживает эмулятор.
Эмулятор также может функционировать в качестве локальной сети или PBX, чтобы маршрутизировать вызовы из одного сотового устройства, зарегистрированного в этом эмуляторе, в другое сотовое устройство, зарегистрированное в эмуляторе. В этом случае, вызов не должен маршрутизироваться по сети спутниковой связи, но может обрабатываться только через эмулятор. В этом варианте осуществления, эмулятор может иметь собственную базу данных абонентов, чтобы отслеживать зарегистрированных абонентов, или эмулятор может получать эту информацию из BackOffice каналов сигнализации. Предпочтительно, при условии, что услуга эмулятора активируется, BackOffice должен периодически уведомлять домашнюю сеть сотового устройства в отношении того, что сотовое устройство остается "присутствующим" в гостевой сети BackOffice.
Преимущество этой системы состоит в том, что SIM-карта, постоянно размещающаяся в сотовом устройстве, представляет собой SIM сотового устройства, назначаемую посредством домашней сети: сторонняя SIM-карта не размещается постоянно в сотовом устройстве. Как описано выше, SIM-банк также может быть заменен логической цифровой базой данных временных маршрутных номеров; физические SIM-карты и банк SIM-карт не требуются.
Использование в 3G-окружении является аналогичным, при этом дополнительная сложность заключается в том, что пакетные базовые сети ("пакетная сеть") используются для передачи данных вместо сети с коммутацией каналов, включающие в себя обслуживающий шлюзовой узел поддержки GPRS (SGSN) и шлюзовой узел поддержки GPRS (GGSN). Дополнительно, базовая сеть с коммутацией каналов может быть заменена, в некоторых случаях, базовой сетью IMS (мультимедийной Интернет-подсистемы), состоящей главным образом из CSCF и HSS. Один вариант осуществления функциональности 3G-роуминга с использованием эмулятора заключается в следующем.
Входящий роуминговый 3G-абонент - передача данных
Базовая 3G-сеть (также называемая "универсальной системой мобильной связи", или "UMTS") имеет два первичных базовых компонента: пакетное ядро (SGSN и GGSN), используемое для передачи данных, и речевые компоненты (которые могут коммутироваться в пакетном ядре. Схема базовой 3G-(GPRS)-сети стороны с коммутацией пакетов показана на фиг 2, на котором BackOffice функционирует в качестве гостевого SGSN. В определенных 3G-окружениях, сеть может поддерживать речевую связь по сети с коммутацией каналов и ядру с коммутацией каналов (MSC/VLR), используемым для управления речевыми вызовами. Эта комбинированная функциональность проиллюстрирована на фиг. 4.
Управление местоположением (регистрация в пакетном ядре для пакетной сети, в общем, состоит из присоединения к GPRS. Связь или установление вызова, в общем, инициируется посредством контекста протокола передачи пакетных данных (PDP-контекста).
Сигнализация в процедуре присоединения к GPRS (регистрации или определения местоположения) в сокращенной форме
- Мобильное устройство отправляет запрос на присоединение к GPRS со своим идентификатором в гостевой SGSN (например, передачи через эмулятор в BackOffice по спутниковой связи). BackOffice отправляет аутентификацию в домашний HLR GGSN мобильного устройства (может использоваться MAP-протокол), и при успешной аутентификации, BackOffice отправляет "обновление местоположения GPRS" в домашний HLR.
- Домашний HLR отвечает "вставкой данных абонента". Сообщение состоит из данных GPRS-подписки для PDP-контекста.
- Как гостевой SGSN (BackOffice), так и домашний HLR отвечают друг другу подтверждениями приема.
- Гостевой SGSN (BackOffice) отправляет "разрешение на присоединение" в мобильное устройство через эмулятор, который отвечает "завершением присоединения".
- В этот момент, HLR знает, что мобильное устройство "работает в роуминге" в BackOffice в качестве гостевого SGSN. SGSN также может обновлять местоположение мобильного устройства в VLR MDC, если речевая IMS-связь (с коммутацией пакетов) не используется.
Процедура установления PDP-контекста (сигнализация для предоставления временного маршрутного номера (IP-адреса) для связи в сокращенном формате):
- Мобильное устройство (иногда называемое "пользовательским агентом" или "UA") либо PDP-сеть (для поступающей от MS связи) отправляет запрос на "активацию PDP-контекста" в гостевой SGSN (BackOffice)
- BackOffice, действующий в качестве гостевого SGSN и гостевого GGSN), отвечает "разрешением активации PDP-контекста" в мобильное устройство (все это выполняется по сети спутниковой связи в эмулятор, в мобильное устройство). Сообщение включает в себя назначенный BackOffice P-CSCF IP-адрес.
- Мобильное устройство или эмулятор сохраняет P-CSCF IP-адрес.
- SIP-связь для речи теперь является возможной с мобильным устройством с помощью IP-адреса P-CSCF. SIP-передачи данных (к примеру, FTP или HTTP) также обеспечиваются посредством IP-адреса, назначаемого в течение PDP-контекста.
- Активация PDP-адреса устанавливает ассоциирование между текущим SGSN (BackOffice) терминала и GGSN, который привязывает PDP-адрес. Ведется регистрация записи относительно ассоциирований, выполненных между GGSN и SGSN. Эта запись известна как PDP-контекст. PDP-контекст может инициироваться посредством мобильного устройства или входящего запроса из сети пакетной передачи данных.
В базовой 3G-сети связи, речевое ядро с коммутацией каналов зачастую заменяется базовой IMS-сетью, которая включает в себя CSCF (функцию управления сеансами и вызовами) (серверные компьютеры) и HSS (домашний сервер абонентов). В общем, CSCF состоит из 3 основных компонентов: P-CSCF (прокси-вызовов), S-CSCF (обслуживающих вызовов) и I-CSCF (опрашивающих вызовов). Архитектура базовой IMS-сети показана на фиг 3 с BackOffice, действующим в качестве CSCF прокси-вызовов.
Для межсетевого IMS-соединения, P-CSCF содержит базу данных (аналогичную VLR) в гостевой наземной сети мобильной связи общего пользования (PLMN), в то время как HSS содержит базу данных информации об абонентах, аналогично HLR.
Когда присутствует услуга передачи IMS-речи, сигнализация для управления местоположением (регистрации) заключается в следующем, в сокращенном общем представлении:
IMS-регистрация (для инициированных мобильным устройством вызовов)
- мобильное устройство начинает соединение с P-CSCF, которая принадлежит гостевому IMS-домену (который отличается от домашнего домена);
- мобильное устройство отправляет SIP-сообщение регистрации в гостевую P-CSCF (BackOffice);
- BackOffice должен разрешать домашний домен по URI запроса (с использованием DNS-запроса), чтобы получать IP-адрес домашней I-CSCF мобильного устройства;
- запрос на аутентификацию мобильного устройства, гостевая P-CSCF перенаправляет SIP-сообщение регистрации в домашнюю I-CSCF домашнего домена UE;
- домашняя I-CSCF отправляет "запрос на авторизацию пользователя" в домашний сервер абонентов (HSS);
- домашний HSS отвечает "ответом по авторизации пользователя". Сообщение включает в себя адрес домашней S-CSCF;
- домашняя I-CSCF перенаправляет SIP-сообщение регистрации в домашнюю S-CSCF;
- домашняя S-CSCF выполняет аутентификацию в домашнем HSS посредством отправки "запроса на аутентификацию в мультимедийной подсистеме";
- домашний HSS отвечает набором ключей аутентификации;
- после приема ключей, домашняя S-CSCF должна перенаправлять ключи полностью обратно в мобильное устройство (и BackOffice в сообщении "401 Нет авторизации";
- мобильное устройство использует ключи для того, чтобы вычислять алгоритм аутентификации;
- мобильное устройство повторно отправляет SIP-сообщение регистрации обратно в домашнюю S-CSCF вместе со значением аутентификации;
- домашняя S-CSCF отправляет "запрос на назначение сервера" в HSS;
- после приема ответа из HSS, домашняя S-CSCF должна сравнивать значение аутентификации из мобильного устройства;
- если значение совпадает, то S-CSCF должна все время отправлять "200 OK" обратно в UA, чтобы указывать то, что мобильное устройство зарегистрировано.
Примечание: S-CSCF рассматривается в качестве регистратора для сети, хотя HSS хранит данные, с которыми S-CSCF сверяет подлинность абонента, запрашивающего запись.
IMS-установление для входящей связи (поступающей от мобильных абонентов связи)
- домашняя IMS мобильного устройства принимает запрос на установление вызова в мобильное устройство (т.е. домашняя функция управления медиашлюзом (MGCF) принимает ISUP IAM);
- домашняя MGCF отправляет "поступающий" запрос с приглашением в домашнюю I-CSCF;
- домашняя I-CSCF отправляет "запрос информации местоположения" в домашний HSS (домашний реестр абонентов должен иметь данные). Например, I-CSCF опрашивает HSS, чтобы получать адрес релевантной S-CSCF, чтобы обрабатывать SIP-запрос на инициирование.
- домашняя S-CSCF перенаправляет сообщение с приглашением в гостевую P-CSCF (BackOffice), которая записана во время регистрации;
- гостевая P-CSCF перенаправляет приглашение в роуминговое мобильное устройство через эмулятор.
Когда пользователь отсоединяется от услуги эмулятора, если сотовое устройство расположено в сотовой сети, эта сотовая сеть затем может информировать домашнюю сеть сотового устройства в отношении того, что сотовое устройство теперь присутствует или работает в роуминге в этой конкретной соте (например, в новой гостевой сети), и HLR сотового устройства обновляется соответствующими образом, так что вызовы должны маршрутизироваться по сотовой сети, а не через эмулятор/сеть спутниковой связи.
При использовании, когда услуга эмулятора активируется, приложение на сотовом устройстве может деактивировать на сотовом устройстве регистрацию или отправку запросов на регистрацию в базовые станции соты (кроме как в эмулятор по радиоинтерфейсу (по Wi-Fi или другой ближней беспроводной связи). Это должно предотвращать возможные неоднозначности определения местоположения сотового устройства: он всегда расположен в сети эмулятора/BackOffice при условии, что услуга эмулятора является активной. Сотовое устройство по-прежнему должно иметь возможность отслеживать интенсивности сигнала близлежащих вышек сотовой связи, и если интенсивность сигнала является достаточной, приложение в соте может прекращать услугу спутниковой связи эмулятора (отправка уведомления в BackOffice в отношении завершения обслуживания). Приложение может быть структурировано с возможностью перезапускать связь с эмулятором, если интенсивность сотового сигнала опускается ниже предварительно определенного уровня.
Альтернативно, прикладное программное обеспечение может быть выполнено с возможностью выбирать одну или другую услугу либо обеспечивать возможность автоматизированного переключения режимов между сетями сотовой и спутниковой связи управляемым способом таким образом, чтобы предотвращать возможные неоднозначности.
В вышеуказанных последовательностях, BackOffice уведомляет релевантный HLR (ассоциированный с MCS домашней сети либо GGSN или HSS домашней сети) в отношении "местоположения" или присутствия мобильного устройства в BackOffice в качестве гостевой сети. После того, как местоположение мобильного устройства известно для сети (через HLR), для входящего вызова, домашний HLR запрашивается на предмет местоположения мобильного устройства. HLR затем указывает на BackOffice, и HLR должен содержать или запрашивать временный маршрутный номер из BackOffice. Этот временный маршрутный номер предоставляется в HLR для маршрутизации вызова или пакетов в надлежащий шлюз, обслуживающий эмулятор.
Исходящая связь (инициируемая мобильными абонентами)
Исходящий вызов (инициируемый мобильными абонентами вызов) обрабатывается в некоторой степени аналогично. Пользователь мобильной связи набирает исходящий вызов (или пытается отправлять данные на IP-адрес), который приложение на мобильном устройстве передает в эмулятор линию связи по радиоинтерфейсу. Эмулятор уведомляет BackOffice через спутник связи в отношении запроса на то, чтобы осуществлять вызов или передачу данных. BackOffice должен выполнять сигнализацию по сети с коммутацией каналов или пакетной сети в HLR вызываемой стороны на предмет местоположения вызываемой стороны (при условии, что вызываемая сторона представляет собой мобильное устройство), и стандартные процедуры управления местоположением и установления вызова, которым обычно следует сеть, осуществляются с BackOffice в качестве гостевого MSC или SGSN, чтобы маршрутизировать исходящий вызов через обслуживающий спутниковый шлюз в PSTN или Интернет, чтобы соединять мобильное устройство, в требуемое оконечное местоположение.
Данная функциональность может использоваться в мобильном устройстве, которое имеет функциональности сотовой и спутниковой связи (например, в сконфигурированном для работы в двух режимах мобильном устройстве). В интегрированном устройстве, имеющем два идентификатора (спутниковый идентификатор и сотовый идентификатор), пользователь может достигаться по любой сети с использованием только одного из идентификаторов (например, пользователь может раздавать только сотовый номер). Пользователь затем может управлять тем, какая сеть должна использоваться для входящих вызовов (спутниковых или сотовых), посредством активации или деактивации приложения на устройстве, которое должно регистрировать устройство в BackOffice и обеспечивать возможность HLR указывать на BackOffice. Для интегрированного устройства, эмулятор не требуется, поскольку интегрированное устройство имеет функциональность спутникового телефона.
Альтернативные реализации
1. Вместо идентификации себя в качестве "гостевой сотовой сети", BackOffice эмулятора может использовать функции переадресации вызовов для того, чтобы маршрутизировать вызовы, поступающие от мобильного устройства, через эмулятор. В этой конфигурации, когда BackOffice эмулятора принимает регистрационную информацию из эмулятора или запрос на то, чтобы активировать услугу эмулятора, BackOffice эмулятора использует стандартные сотовые сигнальные команды для того, чтобы отправлять запросы на переадресацию вызовов (к примеру, безусловную переадресацию вызовов) в домашний HLR сотового устройства. Запрос на переадресацию вызова должен включать в себя маршрутный номер переадресации вызова (временный маршрутный номер), такой как либо назначенный BackOffice маршрутный номер, который ассоциирован с эмулятором и/или обслуживающим спутниковым шлюзом эмулятора, либо MSRN, телефонный номер или IMSI-номер (к примеру, предоставленный посредством эмулятора, когда абонент регистрирует мобильное устройство для услуги спутниковой связи). Иными словами, BackOffice (например, при регистрации мобильного устройства) уведомляет домашнюю сеть мобильного устройства в отношении того, что вызовы в мобильное устройство должны перенаправляться на временный маршрутный адрес (например, MSRN либо идентификатор или адрес эмулятора, такой как телефонный номер (MSISDN) либо IMSI или IP-адрес), ассоциированный с эмулятором. Временный маршрутный номер может представлять собой номер, ассоциированный с обслуживающим спутниковым шлюзом (гостевым спутниковым шлюзом), либо может представлять собой номер, назначаемый эмулятору (MSISDN, телефонный номер и т.д.). Поступающие от мобильных абонентов вызовы подвергаются переадресации вызова на маршрутный номер, хранимый в домашнем HLR мобильного устройства, и обычное управление местоположением, называемое "системой спутниковой связи", отвечает за маршрутизацию связи в эмулятор (в общем, через VLR и HLR спутникового шлюза, ассоциированный с эмулятором). Например, HLR домашнего спутникового шлюза эмулятора указывает на обслуживающий спутниковый шлюз. Вызов, направленный в мобильное устройство, должен перенаправляться (подвергаться переадресации вызова) на маршрутный адрес переадресации вызова, и домашний спутниковый шлюз эмулятора (в сочетании с BackOffice) должен осуществлять управление местоположением эмулятора, и маршрутизация перенаправленного вызова должна продолжаться в качестве переадресации вызова в спутниковый телефон. Следует отметить, что BackOffice может предоставлять временный маршрутный номер для эмулятора в качестве номера переадресации вызова во время либо регистрации, либо активации услуг. Маршрутный адрес переадресации вызова эмулятора может предоставляться посредством самого эмулятора (к примеру, во время регистрации мобильного устройства для услуги), или BackOffice может предоставлять соответствующий адрес эмулятора посредством ассоциирования или преобразования адреса для эмулятора. Например, BackOffice может отправлять адрес, ассоциированный с обслуживающим спутниковым шлюзом, в качестве адреса переадресации вызова и отправки уведомления относительно назначенного номера переадресации вызова и адреса эмулятора в обслуживающий спутниковый шлюз, так что обслуживающий спутниковый шлюз может маршрутизировать связь, поступающую в обслуживающий шлюз, на адрес эмулятора, предоставленный посредством BackOffice. Эмулятор/BackOffice может сбрасывать CFU (телефонный номер адресата безусловной переадресации вызовов) подписки сотового устройства на значение по умолчанию, либо когда сотовое устройство отменяет регистрацию в эмуляторе, либо когда сотовое устройство не реагирует на связь с эмулятором в течение заданного периода времени. Преимущество CFU-подхода состоит в том, что он не требует роуминговых соглашений с другими телефонными сетями. CFU может реализовываться автоматически, как описано, либо пользователь может конфигурировать переадресацию вызовов вручную (или приложение по телефону может быть выполнено с возможностью добиваться этого).
В варианте осуществления переадресации вызовов, запрос на переадресацию вызовов является прозрачным для пользователя/абонента, т.е. пользователь не знает номер переадресации вызова, ассоциированный с его мобильным сотовым устройством, либо то, что активирована переадресация вызовов. Пользователь/абонент знает только то, что он может принимать входящие вызовы от третьей стороны, причем связь третьей стороны адресуется на MSISDN или телефонный номер мобильного устройства (т.е. система также является прозрачной для третьей стороны).
2. Как описано выше для переадресации вызовов, при этом пользовательское устройство не обязательно должно представлять собой сотовое устройство. Оно может представлять собой проводное устройство или беспроводное устройство, не ассоциированное с сотовыми сетями, но которому назначен телефонный номер, псевдотелефонный номер или другой спутниковый адрес (временный или постоянный) посредством BackOffice эмулятора и его ассоциированного HLR.
3. Идентично общему описанию услуг в подробном описании изобретения, при этом прикладное программное обеспечение, которое взаимодействует с эмулятором, фактически находится в отдельном автономном интерфейсном устройстве, таком как планшетный компьютер или дополнительное сотовое устройство. В вышеприведенном описании, при любом упоминании "сотовое устройство" можно заменять на "интерфейсный модуль пользовательского устройства". В данном случае альтернатива состоит в том, что когда пользователь загружает приложение, приложение инструктирует пользователю регистрировать свои аппаратные средства, что обеспечивает возможность прикладному программному обеспечению знать идентификатор оборудования пользователя, будь то сотовое устройство, компьютер или планшетный компьютер.
4. В качестве модификации роумингового решения, BackOffice может назначать несколько идентификаторов одной подписке. Таким образом, BackOffice может отслеживать несколько услуг или несколько периферийных устройств, присоединенных к одному устройству в эмуляторе для поступающей от мобильных абонентов связи.
Дополнительная функция, которую могут предоставлять все эти решения, служит для вставки идентификатора исходного вызывающего абонента, так что когда пользователь инициирует вызов из сети эмулятора, идентификатор абонента сотового телефона показывается в идентификаторе вызывающего абонента, а не в идентификаторе спутниковой подписки эмулятора. Эта функциональность ("намеренное искажение идентификатора вызывающего абонента") может предоставляться посредством эмулятора или BackOffice.
В 2G- или 3G-окружении, предусмотрена домашняя база или домашняя сеть, которая содержит базу данных, в которой хранится "местоположение" мобильного устройства. Для 2G, домашняя сеть включает в себя домашний MSC и ассоциированный домашний реестр абонентов; для 3G-окружения, домашняя сеть включает в себя HLR, ассоциированный с домашним GGSN, а для IMS, домашняя сеть включает в себя домашнюю S-CSCF и ICSC и базу данных, ассоциированную с HSS. Чтобы обобщенно называть 2G- и 3G-окружения, термин "домашняя база" используется для компонентов домашней сети, и "домашний реестр" или "гостевой реестр" ссылается на ассоциированные базы данных для гостевой сети или домашней сети, такие как HLR, ассоциированный с домашним MSC или домашним GGSN, либо база данных, ассоциированная с HSS. "Вызов" при использовании может представлять собой обмен данными или речевую связь, и речевая связь может включать в себя вызовы по коммутируемым каналам или пакетные вызовы, такие как VoIP- или IMS-связь.
Как описано выше, технологии включают в себя возможности сотового устройства по обмену данными по сети спутниковой связи и адресации поступающих от мобильных абонентов вызовов посредством использования сотового телефонного номера. Третья сторона, пытающаяся достигать сотового устройства, не должна знать спутниковый телефонный номер эмулятора, а должна знать только сотовый телефонный номер мобильного сотового устройства, которого пытается достигать третья сторона. Тот факт, что сеть спутниковой связи используется для того, чтобы маршрутизировать вызовы в сотовое устройство, является абсолютно прозрачным для стороннего вызывающего абонента.
Как описано выше, используется BackOffice, но может использоваться более одного BackOffice. Каждый спутниковый шлюз может быть ассоциирован с одним BackOffice, или несколько спутниковых шлюзов могут координировать трафик с одним BackOffice. При использовании, устройство с поддержкой сотовой связи или сотовое устройство представляет собой устройство, которое разработано с возможностью обмениваться данными с сотовым передающим устройством мобильной базовой станции в сети мобильной связи (в мобильной радиосети общего пользования (PLMR) или наземной сети мобильной связи общего пользования (PLMN) либо даже в необщедоступной частной сети, такой как сеть только для военного применения, к примеру, коммутируемая сеть министерства обороны или пакетная сеть министерства обороны).
Эмулятор выглядит для BackOffice спутниковой системы как спутниковый телефон (отсюда и термин "эмулятор"). Тем не менее, эмулятор, для пользователя, не представляет собой телефон, в нем, в общем, отсутствует микрофон и динамик, которые требуются в настоящем сотовом или спутниковом телефоне. Эмулятор может запускать устройство ввода (к примеру, виртуальную или реальную клавиатуру) и устройство отображения, чтобы обеспечивать возможность пользователю конфигурировать эмулятор требуемым образом для конкретного приложения.