СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЫЗОВОМ С БОРТА САМОЛЕТА СЛУЖБ НЕОТЛОЖНОГО РЕАГИРОВАНИЯ В БОРТОВОЙ БЕСПРОВОДНОЙ СОТОВОЙ СЕТИ САМОЛЕТА
SYSTEM FOR CALL MANAGEMENT FROM RAPID RESPONSE SERVICE AIRCRAFT IN AIRCRAFT ON-BOARD WIRELESS CELLULAR NETWORK

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к сотовой системе связи и, в частности, к системе, которая обрабатывает вызов служб неотложного реагирования, поступающий с борта самолета в бортовой беспроводной сотовой сети.
Уровень техники
В области беспроводной связи существует проблема, связанная с управлением беспроводными услугами, предоставляемыми сетью самолета пассажирам (также называются здесь "абонентами"), которые расположены внутри самолета, когда они пролетают между сотами неназемной сети сотовой связи. Сеть самолета обслуживает множество абонентов, и при этом имеет связь с наземной сетью через широкополосное соединение, которое одновременно обслуживает множество отдельных абонентов. Управление таким широкополосным соединением для обеспечения индивидуальной идентификации абонентов на основе самолета еще не полностью решено в существующих беспроводных сетях.
В области наземной сотовой связи обычно беспроводной абонент перемещается через область, обслуживаемую сетью, которая представляет собой его домашнюю сеть его провайдера услуги и поддерживает требуемый набор характеристик абонента. Доступностью набора характеристик в домашней сети управляют с помощью базы данных провайдера услуги домашней сети, часто называемой регистром собственных абонентов (HLR), с соединениями с возможностью передачи данных с одной или больше коммутациями (пакетов или каналов) и с использованием различного вспомогательного оборудования, такого как службы голосовой почты и коротких сообщений, для обеспечения такого управления без стыков с набором характеристик. Каждый абонент ассоциирован взаимно-однозначным образом с соединением для передачи данных, которое содержит канал на сайте обслуживающей соты для доступа к требуемым услугам передачи данных.
Доступ к службам неотложного реагирования представляет собой важную характеристику существующих сетей передачи данных, в которых сеть позволяет не только идентифицировать абонента, но также определять его текущее местоположение, что способствует отправке персонала служб неотложного реагирования. Универсальный код, такой как 911 в Северной Америке и 112 в Европе, используется для доступа к персоналу службы неотложной помощи на заранее определенных сайтах, называемых " точки доступа общественной безопасности (PSAP)". Расширенная служба 911 (Е911) представляет собой расширение такой базовой службы и характеризуется передачей номера обратного вызова и информации о географическом местоположении персоналу службы неотложной помощи. Термин "информация о географическом местоположении" используется для обозначения информации о физическом положении абонента в физической среде в отличие от адреса в сети передачи данных. Например, она содержит адрес проживания в городе, почтовый адрес, адрес улицы, информацию о широте и долготе или информацию о геодезическом местоположении. Служба Е911 может быть реализована для устройств, подключаемых к наземной линии, и/или для беспроводных устройств. Передача голоса по протоколу Интернет (VoIP) представляет собой технологию, которая эмулирует телефонный вызов, но вместо использования систем на основе цепей, таких как телефонная сеть, в ней используются технологии пакетной передачи данных, которая в большей степени воплощена в Интернет. Таким образом, в существующих сетях передачи данных существует множество случаев, когда географическое местоположение абонента нельзя идентифицировать.
Для быстрой отправки транспортных средств службы неотложного реагирования или предоставления другой помощи в правильном месте назначения, требуется точная информация о географическом местоположении абонента. В обычной кабельной телефонной сети относительно легко можно предоставить информацию о местоположении абонента, поскольку телефонный аппарат зафиксирован в определенном месте расположения. Затем могут быть сформированы записи в статической базе данных, которая доступна для персонала служб неотложного реагирования в точках доступа общедоступной безопасности (PSAP), для связывания домашнего адреса абонента и телефонного номера. Однако для систем мобильной связи использование таких статических записей в базе данных невозможно, поскольку географическое местоположение беспроводного устройства передачи данных меняется с течением времени.
Другая проблема относится к маршрутизации неотложных вызовов в правильное место назначения. Для обычных вызовов такая проблема не возникает, поскольку абонент вводит определенные детали требуемого места назначения вызова. Однако для неотложных вызовов юрисдикция служб неотложного реагирования в точках ответа обычно достаточно ограничена, например, на уровне округа в США. Такая информация о географическом местоположении абонента необходима для определения маршрутизации вызова в правильную точку доступа общественной безопасности (PSAP). Неправильная маршрутизация вызовов в неправильную точку ответа приводит к затратам при передаче вызовов, влияет на надежность и приводит к задержкам при отправке персонала служб неотложного реагирования, что является существенным в ситуациях, угрожающих жизни.
Когда беспроводные абоненты входят в неназемную сотовую сеть передачи данных (то есть, когда они летят в самолете как пассажиры), они находятся в уникальной среде, которая традиционно была отключена от наземной сотовой сети, где беспроводная сеть самолета служила посредником для абонента (также называемого здесь "пассажиром") при доступе к различным услугам и контенту. Беспроводная сеть самолета, поэтому, может функционировать как фильтр контента или может формировать уникальные типы контента, которые направлены на отдельных пассажиров, находящихся на борту самолета. Однако, хотя сеть самолета обслуживает множество пассажиров, она имеет связь с наземной сетью доступа через широкополосное радиочастотное соединение, которое имеет один IP-адрес в наземной сети доступа. Широкополосное радиочастотное соединение одновременно переносит сообщения множества отдельных пассажиров, но эти сообщения не могут быть индивидуально идентифицированы наземной сетью доступа. Управление этим широкополосным соединением для обеспечения индивидуальной идентификации пассажиров через назначение индивидуального уникального IP-адреса каждому пассажиру беспроводного устройства пока является не решенной проблемой в существующих беспроводных сетях.
Кроме того, обработка вызовов служб неотложного реагирования в случае, когда абонент расположен на борту самолета, приводит к возникновению проблем, которые до сих пор не решались, в частности, поскольку местоположение абонента постоянно изменяется, по мере того как самолет продолжает свой полет. Персонал на борту самолета и пилоты самолета являются единственным персоналом на месте, на которых можно положиться для обеспечения своего рода ответа служб неотложного реагирования, и они должны быть тесно связаны с вызовами служб неотложного реагирования. Кроме того, персонал служб неотложного реагирования не может быть отправлен на самолет, но самолет может быть отправлен в альтернативное место назначения при соответствующем разрешении для обеспечения возможности разрешения неотложного реагирования в этом альтернативном местоположении. Однако процесс для выполнения такого решения и структуры передачи данных для поддержки этого процесса в настоящее время не разработаны.
Раскрытие изобретения
Описанные выше задачи решаются, и технический прогресс был достигнут в области существующих систем управления поступающими из борта самолета вызовами служб неотложного реагирования в бортовой беспроводной сотовой сети (называемой здесь "системой управления вызовом служб неотложного реагирования с самолета"), что обеспечивает возможность уникальной идентификации беспроводного устройства каждого пассажира, используемого на борту самолета, и соответствующей идентификации пассажира, ассоциированного с беспроводньм устройством пассажира. Такие данные регистрации беспроводного устройства пассажира сохраняют в виде записей базы данных в наземной автоматической базе данных идентификации местоположения (ALI), которая ассоциирует каждый самолет с беспроводными устройствами его зарегистрированного пассажира.
Инициирование вызова служб неотложного реагирования, выполняемого любыми беспроводными устройствами зарегистрированного пассажира, приводит к тому, что этот вызов направляют в обслуживающую точку доступа общественной безопасности (PSAP), где пассажира соединяют с оператором служб неотложного реагирования. Обслуживающая точка доступа общественной безопасности (PSAP) может быть выбрана в зависимости существующего географического местоположения самолета или может представлять собой заданную точку доступа общественной безопасности (PSAP) национальной сети. Кроме того, поскольку обслуживающий персонал самолета и экипаж, находящийся в кабине самолета, представляют собой единственный персонал на месте, на которого можно положиться, при предоставлении своего рода ответа служб неотложного реагирования, они должны быть тесно связаны с этим вызовом служб неотложного реагирования. Поэтому по меньшей мере одного из членов команды обслуживания на борту самолета и экипажа в кабине самолета вызывают по тревоге и обычно подключают к вызову служб неотложного реагирования. Кроме того, система управления вызовом служб неотложного реагирования на борту самолета обладает возможностью поддержки связи с дополнительными организациями и их персоналом. Поскольку персонал служб неотложного реагирования не может быть отправлен на борт самолета, такие дополнительные организации могут включать в себя авиадиспетчеров, которые требуются для перенаправления самолета в альтернативное местоположения, для предоставления помощи в неотложной ситуации в альтернативном местоположении. Кроме того, может быть налажен контакт с персоналом служб неотложного реагирования в альтернативном местоположении для размещения специалистов оперативного реагирования, так чтобы они были на месте после прибытия самолета в альтернативное местоположение.
Система управления вызовом служб неотложного реагирования самолета может обрабатывать вызовы служб неотложного реагирования, такие как голосовые вызовы, вызовы VoIP или сообщения передачи данных, для обеспечения связи в неотложной ситуации во всех режимах.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 иллюстрируется в виде блок-схемы общая архитектура комбинированной воздушно-наземной сети, которая взаимно соединяет воздушную подсистему с наземной сетью доступа;
на фиг.2 иллюстрируется в виде блок-схемы архитектура типичного варианта осуществления типичной бортовой сети для беспроводных устройств, реализованных в коммерческом самолете, несущем на борту множество пассажиров;
на фиг.3 иллюстрируется в виде блок-схемы архитектура типичной сотовой сети для IP данных и голосовых услуг;
на фиг.4 иллюстрируется в виде блок-схемы вариант реализации настоящей системы управления вызовом служб неотложного реагирования с самолета;
на фиг.5 иллюстрируется в виде блок-схемы последовательности операций работа настоящей системы управления вызовом служб неотложного реагирования самолета;
на фиг.6 иллюстрируется в виде блок-схемы типичная существующая сеть Е911, предназначенная для применения в кабельной сети; и
на фиг.7 иллюстрируется в виде блок-схемы типичная существующая сеть Е911, предназначенная для применения в беспроводных устройствах.
Осуществление изобретения
Существующие кабельные, беспроводные и VoIP системы служб неотложного реагирования
Существующая сеть служб неотложного реагирования состой из избирательных маршрутизаторов (SR), баз данных автоматической идентификации местоположения (ALI) (как локальных, так и общенациональных) и точек ответа общественной безопасности (PSAP) с их различным централизованным автоматическим учетом сообщений (САМА), магистральными соединениями и различными соединениями для передачи данных для запросов в базах данных автоматической идентификации местоположения (ALI). Помимо этих сетевых элементов существуют сами организации общественной безопасности (полиция, пожарная служба и служба скорой помощи) и сети передачи данных, которые их поддерживают.
На фиг.6 иллюстрируется в виде блок-схемы типичная существующая сеть Е911 для применения в кабельной линии. Местоположение абонента, который вызывает сеть служб неотложного реагирования, используется для двух основных целей. Первая заключается в направлении вызова служб неотложного реагирования в правильную точку 604 ответа общественной безопасности (PSAP), а вторая состоит в предоставлении информации о географическом местоположении абонента для отображения оператору 607 точки ответа общественной безопасности (PSAP), чтобы подразделения неотложного реагирования можно было отправить в правильное местоположение. В проводной сети голосовой связи информация об адресе вызывающей линии хранится в базе данных, известной как база данных 605 автоматической идентификации местоположения (ALI). Эта информация в базе данных 605 автоматической идентификации местоположения (ALI) обновляется и проверяется путем синхронизации базы данных 605 автоматической идентификации местоположения (ALI) с главной базой данных 606 руководства по фактическим адресам (MSAG), которая представляет собой систему, используемую поставщиком услуг локальной телефонной связи для связывания телефонного номера абонента с зоной ответственности службы неотложного реагирования (ESZ).
В кабельных сетях 600 голосовой связи существует связь между номером телефона абонента (идентификатор линии вызывающего абонента (CLID)), который идентифицирует телефонную линию 611, которая обслуживает телефон 601 абонента с географическим местоположением абонента. Такое географическое местоположение обычно представляет собой домашний адрес абонента, информация о котором содержится в его локальной автоматической телефонной станции (LEC), в базе данных 605 автоматической идентификации местоположения (ALI). В этом случае, идентификатор линии вызывающего абонента (CLID) становится готовой ссылкой, и входящая линия для локальной телефонной станции 602 и локальной телефонной станции 602 обеспечивает точное указание соответствующей маршрутизации вызовов 911. Это позволяет локальной телефонной станции 602 работать на основе статической конфигурации в смысле выбора исходящей магистрали 613, в которую требуется поместить вызов, так чтобы он был направлен в правильный избирательный маршрутизатор 603. Избирательный маршрутизатор 603, в свою очередь, может использовать такую же статическую ассоциацию и информацию идентификатора линии вызывающего абонента (CLID), сохраненную в автоматической идентификации 605 местоположения (ALI), для обеспечения направления вызова в правильную обслуживающую точку 604 ответа общественной безопасности (PSAP) по адресу абонента.
При получении неотложного вызова от абонента, снабженного идентификатором линии вызова (CLID) абонента, точка 604 ответа общественной безопасности (PSAP) может сделать запрос в базе данных через связь 612 и принять в ответ информацию об адресе проживания (также известном как городской адрес), ассоциированном с идентификатором вызывающей линии абонента (CLID). Физический интефрейс, через который точка 604 ответа общественной безопасности (PSAP) выполняет такой запрос, может быть различным. Он может представлять собой интерфейс на основе IP через коммутируемый вызов или на основе широковещательной передачи, или он может быть выполнен через интерфейс пакета Х.25. Аналогично, база данных 605 автоматической идентификации местоположения (ALI) может физически быть размещена совместно с автоматической телефонной станцией 602 и избирательным маршрутизатором 603, или она может представлять собой удаленную общенациональную автоматическую идентификацию местоположения (ALI) (не показана), которая обрабатывает запрос непосредственно или в тандеме с локальной автоматической идентификацией 605 местоположения (ALI). Оператор в точке 604 ответа общественной безопасности (PSAP) собирает информацию от вызывающего абонента и использует эту информацию вместе с автоматически доставленной информацией, для подачи запроса службы неотложного реагирования в соответствующую организацию служб неотложного реагирования.
На фиг.7 иллюстрируется в виде блок-схемы типичная существующая сеть Е911 для беспроводных устройств. В сотовых системах связи связь между настоящим географическим местоположением абонента и его идентификатором линии вызывающего абонента (CLID) пропадает. Будучи мобильным по определению, абонент сотовой сети может находиться в любом месте в пределах области обслуживания сотовой сети. Аналогично, отсутствует физическая кабельная линия связи, соответствующая беспроводному устройству 701, которая представляет собой источник вызова, по которому можно связывать маршрут с правильным местом назначения. В сотовых сетях связи, однако, существует физическая служебная сота 702, из которой инициируется вызов. Географическая гранулярность этих местоположений сот обычно достаточно мелкая для определения с помощью мобильного коммутаторного центра 703 правильного магистрального маршрута через PSDN 709 в соответствующий избирательный маршрутизатор 704. Во многих случаях это также обеспечивает достаточную точность для определения избирательным маршрутизатором 704, с какой точкой 705 ответа общественной безопасности (PSAP) требуется соединить абонента.
В соответствии с внутренней процедурой для мобильного коммутационного центра 703 связывает исходящий магистральный маршрут со служебной сотой 702. Однако для мобильного коммутационного центра 703 (MSC) требуется некоторый объем сигналов, чтобы передать эту же информацию в избирательный маршрутизатор 704 так, чтобы он мог определить правильную точку 705 ответа общественной безопасности (PSAP). Информацию о маршрутизации передают в избирательный маршрутизатор 704 посредством сигналов установки вызова ISUP (часть пользователя ISDN) в одном или ином вновь определенных параметрах, называемых цифрами маршрутизации служб неотложного реагирования (ESRD) или ключем маршрутизации служб неотложного реагирования (ESRK). Избирательный маршрутизатор 704 проверяет значение параметра ESRD/ESRK в сигналах установки вызова и направляет вызов в правильную точку 705 ответа общественной безопасности (PSAP) на основе этого значения.
Следует отметить, что возникают обстоятельства, когда границы соты могут покрывать границы охвата точки ответа общественной безопасности (PSAP). В этом случае цифры маршрутизации служб неотложного реагирования или ключ маршрутизации служб неотложного реагирования, определенные из обслуживающей ячейки 702, могут не обеспечивать надежный показатель маршрута к правильной точке 705 ответа общественной безопасности (PSAP). Обе сотовые сети связи ANSI 41 (обычно TDMA и CDMA) и 3GPP (обычно GSM, EDGE и UMTS) имеют идентифицированные функциональные возможности для решения этой задачи. В сети ANSI 41 определен функциональный элемент, известный как база данных 708 маршрутизации координат (CRDB). Сотовая сеть связи может связываться с базой данных 708 маршрутизации координат (CRDB) и, на основе географического местоположения абонента (определенного с помощью разных технологий нахождения местоположения, таких как трилатерация прямого канала передачи данных, измерения мощности пилотного сигнала, измерения времени поступления и т.д.), она выдает соответствующее значение параметра маршрутизации. Поскольку географическое местоположение представляет собой улучшение точности по сравнению с местом размещения соты, это уменьшает проблему неправильно направленных вызовов. Аналогично, сети 3GPP позволяют мобильному коммутационному центру (MSC) 703 запрашивать уточненное значение ключа маршрутизации из центра местоположения мобильного шлюза (GMLC) на основе географического местоположения абонента. Такие данные местоположения доступны в точке 707 управления службой, которая представляет собой стандартный компонент в телефонной системе интеллектуальных сетей связи, используемой для управления услугой.
Поскольку сотовые сети связи имеют определенные характеристики, которые привели к новым соображениям для Е911 по сравнению с обычными проводными сетями голосовой связи, сети передачи голоса на основе IP (VoIP) имеют много общего с сотовыми сетями связи в том, что в них отсутствует специфичная физическая точка соединения, которая определяет их идентичность. Так же, как и беспроводное устройство (сотовый телефон) может присоединяться к сети в любом месте, где существует точка обслуживания, клиент телефона на основе IP также может присоединяться к IP-сети в множестве и в разных точках, и использовать преимущества услуги голосовой связи. Учитывая такую перспективу, становится необходимым рассматривать клиентов VoIP, как, по существу, перемещающихся клиентов или даже полностью мобильных клиентов для обеспечения охвата всех сценариев использования. Наверняка, многие клиенты VoIP могут быть относительно статическими в смысле их места расположения (например, настольный телефон обычных размеров с интегрированным программным обеспечением клиента VoIP продолжает оставаться столь же стационарным, как и многие обычные проводные настольные телефоны); однако, эта ситуация не является явно прогнозируемой со стороны сети, поэтому архитектура, которая направлена на мобильность, обеспечивает охват всех сценариев использования.
Архитектура бортовой беспроводной сотовой сети
На фиг.1 иллюстрируется в виде блок-схемы общая архитектура бортовой беспроводной сотовой сети связи, которая включает в себя сеть 2 воздух-земля (внутренняя сеть), которая взаимно соединяет два элемента внешней сети, содержащие воздушную подсистему 3 и наземную подсистему 1 (также называется здесь "сетью доступа"). На этой схеме иллюстрируется основная концепция бортовой беспроводной сотовой сети связи и, с целью упрощения иллюстрации, не содержит все элементы, обычно присутствующие в типичной бортовой беспроводной сотовой сети. Фундаментальные элементы, раскрытые на фиг.1, обеспечивают описание взаимосвязи различных элементов, которые используются для реализации бортовой беспроводной сотовой сети для предоставления контента в беспроводные устройства пассажиров, которые находятся на борту самолета.
Общая концепция, показанная на фиг.1, представляет собой обеспечение "внутренней сети", которая соединена с двумя сегментами "внешней сети", содержащей воздушную подсистему 3 и наземную подсистему 1. Это осуществляется с помощью сети 2 воздух-земля, передающей как пассажирский трафик передачи данных (содержащий голосовые и другие данные), так и информацию управления и данные о наборе характеристик между воздушной подсистемой 3 и наземной подсистемой 1, таким образом обеспечивая для беспроводных устройств пассажиров, которые размещены на борту самолета, возможность принимать услуги передачи данных на борту самолета.
Воздушная подсистема
"Воздушная подсистема" представляет собой среду передачи данных, которая реализована на борту самолета; и эта передача данных может быть основана на различных технологиях, включая в себя, но без ограничений: кабельную, беспроводную, оптическую, акустическую (ультразвуковую) и т.п. Пример такой сети раскрыт в американском патенте №6 788 935, под названием " Aircraft-Based Network For Wireless Subscriber Stations".
Предпочтительный вариант реализации для воздушной подсистемы 3 представляет использование беспроводной технологии таким образом, чтобы беспроводная технология была совместима с беспроводными устройствами пассажиров, которые пассажиры и экипаж принесли на борт самолета. Таким образом, портативный компьютер может связываться через WiFi или в беспроводном режиме WiMax (или через проводное соединение, такое как LAN), или КПК может выполнять передачи телефонного голосового трафика через VoIP (голос через IP). Аналогично, портативный сотовый телефон, в котором используется протокол GSM, связывается через GSM, находясь внутри самолета, с воздушной подсистемой. Сотовый телефон CDMA будет использовать CDMA, а аналоговый телефон AMPS будет использовать аналоговую AMPS, находясь внутри в самолета с воздушной подсистемой 3. Состояния соединений могут обрабатываться путем переключения пакетов или по коммутируемым линиям, или используя оба эти подхода. Обычно цель воздушной подсистемы 3 состоит в обеспечении повсеместного доступа без стыков к воздушной подсистеме 3 для беспроводных устройств пассажиров, которые принадлежат пассажирам и членам экипажа, независимо от технологии, используемой в этих беспроводных устройствах.
Воздушная подсистема 3 также предусматривает механизм управления предоставлением услуг для беспроводных устройств пассажиров, которые работают в салоне самолета. Такое управление включает в себя не только предоставление возможности подключения для трафика пассажиров, но также и доступность специфичных для самолета наборов функциональных возможностей, для получения которых авторизуется каждый пассажир. Эти функциональные возможности включают в себя услуги развлечения во время полета, такие как мультимедийные представления, а также услуги на основе места назначении, которые соединяют существующие планы на путешествия пассажира с предложениями дополнительных услуг, которые будут доступными для пассажиров в их номинальном месте назначения и в соответствии с их запланированным графиком путешествия. Пассажиру, таким образом, во время его полета предоставляют возможности расширения своих ощущений во время путешествия, как в течение полета, так и в месте его назначения.
Беспроводные устройства 101 пассажиров, используемые в самолете, могут быть идентичными устройствам, используемым в сотовой/PCS наземной сети передачи данных; однако, такие беспроводные устройства 101 пассажиров заранее запрограммированы в компании, обслуживающей самолет, и/или пользователем, имеет пин-номера для аутентификации. Кроме того, антенна взаимно соединяет беспроводные устройства 101 пассажиров с базовыми приемопередающими станциями (BTS) 111-114, установленными в кабине самолета, которые представляют собой обычно пико-соты с интегрированными функциями BSC/MSC. Модули BTS/BSC/MSC добавлены в каждой поддерживаемой технологии радиоинтерфейса. Коммутатор/маршрутизатор 122 выполняет функцию соединения (для мультимедийных данных/контента и, в ограниченной степени для служебных сигналов) между воздушной подсистемой 3 и наземной сетью 1 доступа, поскольку коммутатор/маршрутизатор 122 помещает вызов с использованием модема 123 в наземную сеть 1 доступа через сеть 2 воздух-земля. Коммутатор/маршрутизатор 122 преобразует отдельные каналы трафика и служебных сигналов от базовых станций в совокупный поток данных и из него, и передает/принимает совокупные потоки данных через сеть 2 воздух-земля, который поддерживает непрерывное обслуживание во время полета самолета. Модем 123 включает в себя радиопередающее оборудование и антенные системы для связи с наземными приемопередатчиками на участке, размещенном на земле, сети 2 воздух-земля. Отдельные каналы трафика, выделенные в сети 2 воздух-земля, активируют на основе потребности в трафике, который должен поддерживаться на борту самолета.
Сеть воздух-земля
Сеть 2 воздух-земля, показанная на фиг.1, очевидно, является одной из сетей, которая основана на беспроводной передаче данных (радиочастотная или оптическая) между наземной подсистемой 1 и беспроводными устройствами пассажиров, которые находятся в самолете, при этом предпочтительный подход составляет подход на основе радиочастотного соединения. Такое радиочастотное соединение выполнено в виде сотовой топологии, когда обычно более чем одна сота описывает географическую зону охвата или зону обслуживания комбинированной сети 2 воздух-земля. По соединению воздух-земля проходит как трафик передач данных пассажиров, так и трафик служебных сигналов собственной сети. В предпочтительном варианте осуществления сеть 2 воздух-земля транспортирует весь трафик в/из самолета по одному объединенному каналу передачи данных. Такая "одна магистраль" имеет явные преимущества, состоящие в управлении жесткой и мягкой передачей обслуживания мобильного терминала абонента по мере перемещения самолета между одной сотой на основе земли к следующей. Этот подход также использует преимущества применения более новой, более высокоскоростной беспроводной сотовой технологии.
В качестве альтернативы, сеть 2 воздух-земля может быть обеспечена через беспроводное спутниковое соединение, когда радиочастотные соединения установлены между самолетом и спутником и между спутником и наземной подсистемой 1, соответственно. Такие спутники могут быть геосинхронными (выглядят, как стационарные из каждой опорной точки на земле), или движущиеся, как в случае средней околоземной орбиты (МЕО) и низкой околоземной орбиты (LEO). Примеры спутников включают в себя, но не ограничиваются этими: Геосинхронные спутники Ku Band, спутники DBS (спутник прямой широковещательной передачи), систему Iridium, систему Globalstar и систему Inmarsat. В случае специализированных спутников, таких как спутники, используемые для прямой широковещательной передачи, связь обычно может быть однонаправленной, то есть от спутника в приемную платформу, в данном случае на самолет. В такой системе линия связи, по которой осуществляется однонаправленная передача данных от самолета, должна выполнять двунаправленную передачу данных. Такая связь может быть спутниковой или наземной беспроводной по своей природе, как было описано выше. И, наконец, другие средства для связи с самолетом включают в себя широкие или глобальные связи, такие как радио HF (Высокой частоты) и более уникальные системы, такие как архитектура тропосферного рассеяния.
Сеть 2 воздух-земля можно рассматривать как магистраль, через которую транспортируют трафик передачи данных пассажиров, а также данные набора функциональных возможностей управления и сети между наземной подсистемой и воздушной подсистемой 3. Сеть 2 воздух-земля может быть реализована как одиночная радиочастотная линия связи или множество радиочастотных линий связи, при этом часть сигналов направляют по линиям связи разных видов, такую как соединение воздух-земля и спутниковое соединение. Таким образом, имеется существенный объем гибкости при воплощении этой системы, используя различные компоненты и архитектурные концепции, раскрытые здесь в различных комбинациях.
Наземная подсистема
Наземная подсистема 1 состоит из краевого маршрутизатора 140, который соединяет голосовой трафик сети 2 воздух-земля с элементами традиционной сотовой сети передачи данных, включающими в себя контроллер 141 базовой станции и связанный с ним мобильный коммутационный центр 142 с его регистром гостевых абонентов, регистром собственных абонентов, для взаимного соединения голосового трафика с коммутируемой сетью 144 общего пользования, и другие такие функции. Кроме того, контроллер 141 базовой станции подключен к Интернет 147 через коммутируемую сеть 143 передачи данных общего пользования для совершения вызовов. Краевой маршрутизатор 124 также обеспечивает взаимное соединение для передачи трафика данных с Интернет 147, коммутируемой телефонной сетью 144 общего пользования через сервер 146 передачи голоса через IP, и других таких функций. Они включают в себя сервер аутентификации, операционные подсистемы, серверы 145 CALEA и BSS.
Таким образом, передача данных между беспроводными устройствами 101 пассажиров, расположенными на борту самолета, и наземной подсистемой 1 наземной сети передачи данных осуществляют через воздушную подсистему 3 и сеть 2 передачи воздух-земля с контроллерами 141 наземной базовой станции беспроводной сотовой сети на борту самолета. Расширенные функциональные возможности, описанные ниже, предоставляются воздушной подсистемой 3, сетью 2 воздух-земля и наземными контроллерами 141 базовой станции, обеспечивают предоставление услуг беспроводным устройствам 101 пассажиров, расположенным на борту самолета, прозрачным образом для пассажиров. Сеть радиодоступа (RAN) поддерживает передачу данных от множества самолетов и может использовать один всенаправленный сигнал, или может использовать множество пространственных секторов, которые могут быть определены на основе азимута и/или углов возвышения. Сети на борту самолета осуществляют передачу соединения для передачи данных из точки в точку между сетями радиодоступа (RAN) в разных местах расположения (разные наземные подсистемы 1), для поддержания непрерывности услуг, предоставляемых сетью 2 воздух-земля. При этом может осуществляться жесткая или мягкая передача обслуживания мобильных терминалов абонентов или может выполняться комбинация жесткой и мягкой передачи в каналах передачи воздух-земля и земля-воздух.
Центр мобильной коммутации (MSC) обеспечивает управление мобильностью для всех систем на борту самолета и обеспечивает управление передачей обслуживания абонента между наземными станциями, по мере того как система на борту самолета перемещается между зонами обслуживания соседних наземных подсистем 1. Контроллер (BSC) базовой станции пропускает весь трафик, направленный к основной подсистеме приемопередатчика (BTS и от нее). Узел обслуживания пакетных данных (PDSN) управляет выделением пропускной способности для каждой из подсистем основного приемопередатчика (BTS) среди систем на борту самолета в пределах их соответствующих зон обслуживания.
Типичная бортовая сеть
На фиг.2 иллюстрируется архитектура типичной бортовой сети для беспроводных устройств пассажиров, реализованная в коммерческом самолете 200, предназначенном для перевозки множества пассажиров. Такая система содержит множество элементов, используемых для реализации магистральной передачи данных, используемой для обеспечения беспроводной передачи данных для множества устройств беспроводной передачи данных различной природы. Бортовая сеть для беспроводных устройств пассажиров содержит локальную вычислительную сеть 206, которая включает в себя радиочастотную систему 201 передачи данных, в которой используется парадигма распределенного спектра, и имеет малую дальность работы. Эта сеть 206 поддерживает как сеть с коммутацией каналов, так и соединения с коммутацией пакетов от беспроводных устройств 221-224 пассажиров, и взаимно соединяет данные, передаваемые от этих беспроводных устройств 221-224 пассажиров через приемопередатчик шлюза или приемопередатчики 210, с коммутируемой телефонной сетью 126 общего назначения (PSTN) и другими местами назначения, такими как Интернет 127 или коммутируемая сеть данных общего назначения (PDSN). Пассажиры, обладающие беспроводными устройствами связи, таким образом, сохраняют свою единственную идентичность номера, как если бы они были непосредственно соединены с коммутируемой телефонной сетью 126 общего назначения. Беспроводные устройства 221-224 пассажиров включают в себя различные устройства передачи данных, такие как переносные компьютеры 221, сотовые телефоны 222, музыкальные плейеры МРЗ (не показаны), карманные персональные компьютеры (PDA) (не показаны), устройства 223 на основе WiFi, устройства 224 на основе WiMax и т.п., и для простоты описания все они здесь совместно называются "беспроводными устройствами пассажиров", независимо от их конкретных деталей реализации.
Основные элементы бортовой сети для беспроводных устройств пассажиров содержат, по меньшей мере, одну антенну 205 или средство связывания электромагнитной энергии с воздушной подсистемой 3, расположенной внутри самолета 200, которая во время обслуживания осуществляет обмен данными с множеством беспроводных устройств 221-224 пассажиров, расположенных на борту самолета 200. По меньшей мере, одна антенна 205 подключена к беспроводному контроллеру 201, который охватывает множество элементов, используемых для регулирования беспроводной передачи данных с множеством беспроводных устройств 221-224 пассажиров. Беспроводной контроллер 201 включает в себя, по меньшей мере, один маломощный радиочастотный приемопередатчик 202, предназначенный для обеспечения пространства передачи данных с коммутацией каналов с использованием парадигмы беспроводной передачи данных, такой как, например, PSC, CDMA или GSM. Кроме того, беспроводной контроллер 201 включает в себя маломощный радиочастотный приемопередатчик 203 для обеспечения пространства передачи данных с коммутацией пакетов на основе данных, используя парадигму беспроводной передачи данных, такую как WiFi (которая также может обеспечить передачу голосовых данных через Интернет протокол с коммутацией пакетов (VoIP)).
Наконец, контроллер 201 беспроводной передачи данных включает в себя сегмент 204 управления мощностью, который используется для регулирования выходной мощности множества беспроводных устройств пассажиров. Он также используется устройствами RF шумов или устройствами-помехопостановщиками для предотвращения непосредственного и непроизвольного доступа беспроводных устройств пассажиров, находящихся в салоне самолета, к наземной сети, когда они находятся в неназемном режиме. Свойство ультранизкого уровня мощности передачи с борта самолета позволяет элементу 204 управления мощностью беспроводного контроллера 201 бортовой сети регулировать для беспроводных устройств пассажиров мощность выходного сигнала, генерируемого беспроводными устройствами 221-224 пассажиров, так чтобы свести к минимуму вероятность приема сотового сигнала от наземных сот или беспроводных устройств пассажиров, находящихся на земле.
Очевидно, что упомянутые выше сегменты беспроводного контроллера 201 могут быть скомбинированы или могут быть проанализированы различными способами для получения варианта осуществления, который отличается от раскрытого здесь. Конкретный раскрытый вариант осуществления выбирают с целью иллюстрации концепции изобретения, и он не предназначен для ограничения применимости данной концепции в других вариантах осуществления.
Беспроводной контроллер 201 соединен через магистральную сеть 206 с множеством других элементов, которые используются для обеспечения услуг для беспроводных устройств 221-224 пассажиров. Эти другие элементы могут включать в себя интерфейс 209 самолета для обеспечения функций управления, переключения, маршрутизации и агрегирования для передачи данных беспроводных устройств пассажиров. Элемент 207 получения данных используется для сопряжения с множеством датчиков 211-214 системы полета и элементом 216 системы глобальной навигации для сбора данных от множества источников, как описано ниже. Кроме того, устройства передачи данных пилотов, такие как дисплей 217 и головная гарнитура 218, подключены к этой магистральной сети 206 либо через проводное соединение, либо через беспроводное соединение.
В конечном итоге, приемопередатчик (приемопередатчики) 210 шлюза используется для взаимного соединения интерфейса 209 самолета с антенной 215, для обеспечения возможности передачи сигналов из бортовой сети для беспроводных устройств пассажиров в приемопередатчики, расположенные на земле. В эти компоненты включены функция маршрутизатора передачи данных, предназначенная для передачи сигналов передачи данных к соответствующим местам назначения. Таким образом, сигналы, которые предназначены для пассажиров на борту самолета, направляются этим лицам, в то время как сигналы, направленные пассажирам, расположенным, например, на земле, направляют в наземную подсистему. Антенную структуру самолета, которая обычно сводит к минимуму направленную вниз (направленную на землю) эффективно излучаемую мощность (ERP), можно использовать в варианте осуществления антенны (антенн) 215 на борту самолета, для использования бортовой сети для беспроводных устройств пассажиров.
Регистрация пассажиров для доступа к системе
На борту каждого самолета пассажир осуществляет доступ к радиоэлектронным средствам передачи данных, обычно регулируемой в ходе процесса регистрации беспроводного устройства пассажира, где каждое электронное устройство должно быть идентифицировано, аутентифицировано и авторизовано для приема услуги. Поскольку самолет представляет собой автономную среду в отношении беспроводной передачи данных между беспроводными устройствами пассажиров и бортовой беспроводной сетью, имеющейся на борту самолета, все передачи данных регулируются сетевым контроллером. Таким образом, когда пассажир активирует свое беспроводное устройство пассажира, сеанс передачи данных инициируется между беспроводным устройством пассажира и сетевым контроллером для идентификации типа устройства, которое использует пассажир, и, таким образом, его беспроводного протокола. "Начальный экран системы" передают пассажиру через его беспроводное устройство, для объявления входа в портал беспроводный сети. После установления этого входа сетевой контроллер передает набор отображений для регистрации в беспроводное устройство пассажира, что обеспечивает для пассажира возможность его идентификации и удостоверения его идентичности (если беспроводное устройство пассажира не оборудовано возможностью автоматического выполнения этих задач через интеллектуального клиента, который автоматически регистрирует пассажира в сети). В результате такого процесса в беспроводном устройстве пассажира предусмотрена уникальная электронная идентификация (IP-адрес), и сеть может отвечать в беспроводное устройство пассажира без передачи дополнительных административных служебных данных. Процесс аутентификации может включать в себя использование процессов безопасности, таких как использование пароля, сканирование неизменной характеристики пассажира (отпечатки пальцев, сканирование сетчатки глаза и т.д.) и т.п.
После того, как беспроводное устройство пассажира будет зарегистрировано, пассажир может обращаться к бесплатным стандартным электронным услугам, которые доступны через сеть или через специальные электронные услуги для конкретного пассажира. Экраны, которые представляют пассажирам, могут быть специально настроены для представления рекламной информации авиакомпании, которой пассажир путешествует.
Архитектура мобильной беспроводной сети
Для простоты описания следующий пример основан на использовании парадигмы сотовой сети CDMA2000 EVDO. Однако, концепции, представленные здесь, не ограничиваются данным вариантом осуществления, и ожидается, что другие варианты осуществления могут быть созданы на основе других сетевых архитектур и вариантов осуществления. Поэтому, на фиг.3 иллюстрируется, в форме блок-схемы, архитектура типичной сотовой сети EVDO для IP данных и голосовых услуг, соответственно, и которые используются для иллюстрации архитектуры и операций существующей системы управления вызовом служб неотложного реагирования самолета. CDMA2000 представляет собой гибридную технологию 2.5G/3G мобильной передачи данных, в которой используется CDMA (множественный доступ с кодовым разделением каналов), для передачи цифровых радиосигналов, голоса, данных и служебных сигналов между беспроводными устройствами и местами расположения сот. Архитектура и работа сотовой сети CDMA2000 стандартизована в соответствии с Проектом 2 Партнерства 3-го поколения (3GPP2). В сотовой сети CDMA2000 поддерживаются две технологии сети радиодоступа: IxRTT и EV-DO (оптимизированное развитие данных), в которых CDMA2000 рассматривается как технология третьего поколения (3G), когда используется сеть доступа EV-DO.
Сотовая сеть CDMA 2000 (также называемая здесь "Сетью доступа") содержит три основные части: главную сеть (CN), сеть радиодоступа (RAN) и беспроводное устройство (MS). Главная сеть (CN) дополнительно может быть разделена на две части, одна из которых составляет интерфейс с внешними сетями, такими как коммутируемая телефонная сеть общего назначения (PSTN), а другая связана с сетью на основе IP, такой как Интернет 311, и/или частными сетями 312 передачи данных. Беспроводное устройство MS завершает канал радиосигнала на стороне пользователя сотовой сети и обеспечивает для абонента доступ к услугам сети через интерфейс Um, реализованный для взаимного соединения беспроводного устройства (MS) с сетью 300 доступа.
Несколько ключевых компонентов сети 300 доступа для IP передачи данных и голоса, как показано на фиг.3, представляют собой:
Базовую систему приемопередатчика (BTS): объект, который обеспечивает возможности передачи данных через опорную точку Um. Базовая система приемопередатчика (BTS) состоит из радиоустройств, антенны и оборудования.
Контроллер базовой станции (BSC): объект, который обеспечивает управление и администрирование одной или больше базовыми системами приемопередатчика (BTS).
Функция управления пакетом (PCF): объект, который обеспечивает функцию сопряжения для сети с коммутацией пакетов (Интернет 311 и/или частная сеть 312 передачи данных).
Беспроводные устройства (MS) функционируют как мобильный IP клиент. Беспроводное устройство (MS) взаимодействует с сетью 300 доступа для получения соответствующих радиоресурсов, для обмена пакетами и отслеживает статус радиоресурсов (например, активный, готовый к действию, в состоянии покоя). Беспроводное устройство (MS) принимает пакеты буфера из базовой системы приемопередатчика (BTS), когда радиоресурсы не находятся на месте, или их недостаточно для поддержки потока к сети 300 доступа. После включения питания беспроводное устройство (MS) автоматически регистрируется в регистре собственных абонентов сети (HLR) в мобильном центре коммутации (MSC) для того, чтобы:
аутентифицировать беспроводное устройство (MS) для среды сети доступа;
предоставить в регистр собственных абонентов (HLR) текущее местоположение беспроводного устройства; и
предоставить в обслуживающий мобильный центр коммутации (MSC) разрешенный набор характеристик беспроводного устройства.
После успешной регистрации в регистре собственных абонентов (HLR) беспроводное устройство (MS) готово для размещения голосовых вызовов и вызовов данных. Они могут принимать любую из двух форм, данные с коммутацией каналов (CSD) или данные с коммутацией пакетов (PSD), в зависимости от соответствия (или несоответствия) беспроводного устройства стандарту IS-2000.
Беспроводное устройство должно соответствовать стандартам IS-2000 для инициирования сеанса пакетной передачи данных, используя сеть 300 доступа. Беспроводные устройства, которые имеют возможности только IS-95, ограничены передачей данных с коммутацией каналов через коммутируемую телефонную сеть общего пользования (PSTN), в то время как терминалы IS-2000 могут выбирать либо данные с коммутацией пакетов, либо данные с коммутацией каналов. Параметры, передаваемые беспроводным устройством (MS) через радиоканал (AL) в сеть 300 доступа, определяют тип запрашиваемой услуги. Для каждого сеанса передача данных формирует сеанс протокола из точки в точку (РРР) между беспроводным устройством (MS) и обслуживающим узлом пакетной передачи данных (PDSN). Назначение IP-адреса для каждого беспроводного устройства может быть обеспечено либо обслуживающим узлом с пакетной передачей данных (PDSN), либо сервером протокола динамичного конфигурирования хост-узла (DHCP) через агента домашней сети (НА).
Сеть радиодоступа (RAN)
Сеть радиодоступа (RAN) представляет собой точку входа беспроводного устройства для передачи либо данных, либо голосового контента. Она состоит из следующего:
радиоканала (AL);
вышки/антенны в месте размещения соты и кабельного соединения с базовой подсистемой приемопередатчика (BTS);
базовой подсистемы приемопередатчика (BTS);
канала передачи данных от базовой подсистемы приемопередатчика в контроллер базовых станций (BSC);
контроллера базовых станций (BSC); и
функции управления пакетом (PCF).
Сеть радиодоступа (RAN) наделена рядом функций, которые влияют, в частности, на предоставление пакетных услуг в сети. Сеть радиодоступа (RAN) должна отображать идентификатор мобильного клиента на уникальный идентификатор уровня соединения, используемый для связи с обслуживающим узлом пакетных данных (PDSN), удостоверять беспроводное устройство для услуги доступа и поддерживать установленные соединения при передаче данных.
Базовая подсистема приемопередатчика (BTS) управляет активностью радиоканала (AL) и действует как интерфейс между сетью 300 доступа и беспроводным устройством (MS). Радиочастотными ресурсами, такими как назначение частоты, разделение на секторы и управление мощностью передачи, управляют в базовой подсистеме приемопередатчика (BTS). Кроме того, базовая подсистема приемопередатчика (BTS) управляет обратной передачей данных с места расположения соты в контроллер базовой станции (BSC) для сведения к минимуму любых задержек между этими двумя элементами.
Контроллер базовой станции (BSC) направляет голосовые данные и сообщения, содержащие коммутацию каналов, между сайтами ячейки и мобильным коммутационным центром (MSC). Он также отвечает за администрирование мобильностью: управляет и направляет передачу мобильного устройства от одного места расположения соты в другое, если необходимо.
Функция управления пакетом (PCF) направляет данные IP пакета между мобильной станцией (MS) в пределах мест расположения сот и обслуживающим узлом пакетных данных (PDSN). Во время сеансов передачи пакетных данных она назначает доступные дополнительные каналы в соответствии с необходимостью обеспечения услуг, запрашиваемых беспроводным устройством (MS) и оплаченных абонентами.
Обслуживающий узел пакетных данных (PDSN)
Обслуживающий узел пакетных данных (PDSN) представляет собой шлюз из сети радиодоступа (RAN) в сети общего пользования и/или в частные сети пакетной передачи данных. В простой IP-сети обслуживающий узел пакетных данных (PDSN) действует, как сервер сетевого доступа (NAS), в то время как в мобильной IP-сети он может быть сконфигурирован как домашний агент (НА) или внешний агент (FA). Обслуживающий узел пакетных данных (PDSN) воплощает следующие действия:
управляет интерфейсом радиопакета между подсистемой базовой станции (BTS), контроллером базовых станций (BSC) и IP-сетью путем установления, поддержания и прекращения уровня завершении связи с мобильньм клиентом;
прекращает сеанс протокола из точки в точку (РРР), инициированный абонентом;
обеспечивает IP-адрес для абонента (или из внутреннего набора, или через сервер протокола динамического конфигурирования хост-узла (DHCP), или через сервер аутентификации, авторизации и учета (ААА));
выполняет направление пакета во внешние сети пакетной передачи данных или маршрутизацию пакета в домашний агент (НА), что, в случае необходимости, может быть обеспечено через защищенные туннели;
собирает и перенаправляет биллинговые данные пакета;
активно управляет услугами абонента на основе информации профиля, принятой от сервера SCS сервера аутентификации, авторизации и учета (ААА); и
аутентифицирует пользователей локально или перенаправляет запросы на аутентификацию в сервер аутентификации, авторизации и учета (ААА).
Сервер аутентификации, авторизации и учета
Сервер аутентификации, авторизации и учета (ААА) используется для аутентификации и авторизации абонентов для доступа к сети и для сохранения статистических данных использования абонентом для биллинга и выставления счетов.
Домашний агент
Домашний агент (НА) поддерживает бесстыковый роуминг данных в другие сети, которые поддерживают 1xRTT. Домашний агент (НА) обеспечивает IP-адрес привязки к мобильному устройству и перенаправляет любой трафик, связанный с мобильным устройством, в соответствующую сеть для доставки его в телефонную трубку. Он также поддерживает регистрацию пользователя, перенаправляет пакеты в обслуживающий узел пакетных данных (PDSN), и (в случае необходимости) формирует защищенные туннели для обслуживающего узла пакетных данных (PDSN). И, наконец, домашний агент (НА) поддерживает динамическое назначение пользователей из сервера аутентификации, авторизации и учета (ААА) и (снова, в случае необходимости) назначает динамические домашние адреса.
Традиционная установка одного вызова в сети доступа CDMA2000
Успешный сценарий установки вызова для одного беспроводного устройства, для установления соединения с передачей данных в сети доступа CDMA2000 будет описан ниже. Следует отметить, что в данном пояснении опущено описание действий радиоприема/передачи базовой подсистемы приемопередатчика (BTS), концентрируясь вместо этого на функциях протокола, которые начинаются с начального диалога между беспроводным устройством (MS) и контроллером базовой станции (BSC):
1. Для регистрации на предоставление услуг по передаче пакетных данных беспроводное устройство (MS) передает исходное сообщение через канал доступа в подсистему базовой станции (BSS).
2. Подсистема базовой станции (BSS) подтверждает прием исходного сообщения, возвращая распоряжение Ack базовой станции в беспроводное устройство (MS).
3. Подсистема базовой станции (BSS) составляет сообщение запроса на услугу СМ и передает это сообщение в мобильный коммутационный центр (MSC).
4. Мобильный коммутационный центр передает сообщение запроса выделения в подсистему базовой станции (BSS), запрашивая выделение радиоресурсов. При этом никакие наземные схемы между мобильным коммутационным центром (MSC) и подсистемой базовой станции (BSS) не назначают для вызова пакетных данных.
5. Подсистема базовой станции (BSS) и беспроводное устройство (MS) выполняют процедуры установки радиоресурса. Функция управления пакетом (PCF) распознает, что никакое соединение А10, ассоциированное с этим беспроводным устройством (MS), не доступно, и выбирает обслуживающий узел пакетных данных (PDSN) для этого вызова передачи данных. Соединение А10 представляет собой термин, определенный органами стандартизации, и относится к интерфейсу между контроллером базовой станции (BSC) и обсуживающим узлом пакетных данных (PDSN), где А10 обозначает обмен данными пользователя IP между контроллером базовой станции (BSC) и обслуживающим узлом пакетных данных (PDSN).
6. Функция управления пакетом (PCF) передает сообщение с запросом на регистрацию А11 в выбранный обслуживающий узел пакетных данных (PDSN).
7. Запрос на регистрацию АН удостоверяют, и обслуживающий узел пакетных данных (PDSN) принимает соединение, возвращая ответное сообщение на регистрацию АН. И обслуживающий узел пакетных данных (PDSN), и функция управления пакетом (PCF) создают связующую запись для соединения А10. Термин "АН" обозначает обмен сигналами между контроллером базовой станции (BSC) и обслуживающим узлом пакетных данных (PDSN).
8. После установки как радиоканала, так и соединения А10 подсистема базовой станции (BSS) передает сообщение о завершении выделения в мобильный коммутационный центр (MSC).
9. Мобильное устройство и обслуживающий узел пакетных данных (PDSN) устанавливают соединение на канальном уровне (РРР) и затем выполняют процедуры регистрации MIP через соединения уровня соединения (РРР).
10. После окончания регистрации MIP мобильное устройство может передавать/принимать данные через фреймы GRE по соединению А10.
11. Функция управления пакетом (PCF) периодически передает сообщение запроса на регистрацию А11 для обновления регистрации для соединения А10.
12. Для удостоверенного запроса на регистрацию А11 обслуживающий узел пакетных данных (PDSN) возвращает ответное сообщение на регистрацию А11. Как обслуживающий узел пакетных данных (PDSN), так и функция управления пакетом (PCF) обновляют связующую запись соединения А10.
Для голосового вызова с коммутацией каналов требуются дополнительные элементы, показанные на фиг.3. В частности, голосовой вызов с коммутацией пакетов, принимаемый беспроводным устройством (MS), перенаправляют из обслуживающего узла пакетных данных (PDSN) в шлюз среды (MGW), который преобразует голосовые данные с коммутацией каналов и направляет в коммутируемую телефонную сеть общего пользования (PTSN). Кроме того, выполняют обмен данными установки вызова с прокси-сервером протокола, инициированного сеансом (SIP), для обеспечения возможности передачи сигналов, и протоколом установки вызовов для передачи данных на основе IP, которые могут поддерживать расширенный набор функций обработки вызовов и функциональных возможнстей, присутствующих в коммутируемой телефонной сети общего пользования (PSTN). Функция управления шлюзом среды (MGCF) и шлюз сигналов (SGW) реализуют характеристики обработки вызовов, присутствующие в сигнальной системе 7 (SS7).
Как можно видеть в приведенном выше описании, такая сеть 300 доступа построена вокруг беспроводного устройства, так что для каждого беспроводного устройства предусмотрено установление индивидуального радиочастотного соединения по радиоканалу (AL) с локальной базовой подсистемой приемопередатчика (BTS). При этом ничто в этой архитектуре специально не направлено на случай, когда множество беспроводных устройств обслуживаются широкополосным каналом передачи данных из определенного местоположения (самолет, корабль, поезд и т.д.), при этом широкополосный канал передачи данных заканчивается на границе сети 300 доступа. Трудность при использовании широкополосного канала передачи данных состоит в том, что обслуживающий узел пакетных данных (PDSN) присваивает один IP-адрес для широкополосного канала передачи данных, как часть протокола из точки в точку (РРР), и беспроводные устройства, которые существуют на дальнем конце широкополосного канала передачи данных, не идентифицируются в обслуживающем узле пакетных данных (PDSN), и, поэтому, не получают индивидуальные услуги.
Вызов служб неотложного реагирования из беспроводных устройств, находящихся на борту самолета
На фиг.4 иллюстрируется в виде блок-схемы архитектура системы управления вызовом служб неотложного реагирования самолета, в то время как на фиг.5 иллюстрируется в виде блок-схемы последовательности операций типичная операция системы управления вызовом служб неотложного реагирования самолета. Здесь представлен один возможный вариант осуществления системы, хотя множество альтернатив возможно в пределах объема представленной здесь концепции. Система управления вызовом служб неотложного реагирования самолета может быть рассмотрена как три основных компонента: обработка вызова немедленного реагирования на основе самолета (часть беспроводного контроллера 201), обработка вызова немедленного реагирования, базирующаяся на земле (часть наземной подсистемы 1), и точка 401 доступа общественной безопасности (PSAP).
При наличии сети самолета, описанной выше, вызов служб немедленного реагирования может быть инициирован через беспроводное устройство, предназначенное для передачи голосовых данных, вызов VoIP, или даже, как сообщение, содержащее данные, из беспроводного устройства. Обработка вызова служб немедленного реагирования в каждом из этих случаев требует разного исходного управления передачей данных, но функциональные операции между этими вызовами соответствуют друг другу. Таким образом, следующее описание представляет основную функциональную услугу, но изменяется в зависимости от канала передачи данных для пассажира, который инициирует вызов служб немедленного реагирования.
С целью иллюстрации, предположим, что пассажир один (430) в самолете 420 использует свое беспроводное устройство для инициирования вызова службы немедленного реагирования в системе управления вызовом служб немедленного реагирования самолета, которая содержит программные средства и аппаратные средства, размещенные в различных системах, описанных ниже, для взаимного соединения различных частей вызова служб немедленного реагирования самолета. Если беспроводное устройство представляет собой беспроводное устройство, предназначенное для передачи голосовых вызовов, пассажир на этапе 501 может набрать универсальный код доступа к службам немедленного реагирования, такой как 911 в Северной Америке и 112 в Европе, для доступа к диспетчерскому персоналу 411-412 службы немедленного реагирования, который расположен в заданной точке 401-402 доступа общественной безопасности (PSAP), которая обслуживает самолеты. Здесь возможна одна на всю страну точка 401 доступа общественной безопасности (PSAP), которая обслуживает самолеты, или может существовать множество таких мест 401-402; но с целью данного описания, в качестве примера, используется одна точка 401 доступа общественной безопасности (PSAP), которая обслуживает самолеты. Набранные цифры вызова служб немедленного реагирования могут быть детектированы компонентом программного обеспечения вызова служб немедленного реагирования самолета на этапе 502 в беспроводном контроллере 201 в бортовой сети (Воздушная подсистема 3) и первоначально направлены экипажу самолета на этапе 503, причем начальный контакт, предпочтительно, будет выполнен с членом обслуживающего персонала самолета. По существу, одновременно на этапе 504 устанавливается канал передачи данных, как описано выше, с сетью 2 воздух-земля для наземной подсистемы 1, которая идентифицирует вызывающего абонента (пассажира 430) на этапе 505. Личность пассажира 430 известна, поскольку пассажиры зарегистрированы в бортовой сети самолета, и информация о личности пассажира может быть сохранена в автоматической базе данных 403 идентификации местоположения (ALI), в которой содержатся данные, которые идентифицируют каждый самолет, обслуживающую в данный момент времени наземную подсистему 1 и ее канал 2 передачи данных воздух-земля, а также личность всех пассажиров, которые зарегистрированы в бортовой сети. На этапе 506 вызов служб неотложного реагирования направляют с помощью программного компонента вызова служб неотложного реагирования самолета, расположенного в наземной подсистеме 1 через коммутируемую телефонную сеть 444 общего пользования в точку 401 доступа общественной безопасности (PSAP), которая обслуживает самолет. Такое соединение передачи данных может быть организовано на этапе 507 как многосторонняя конференция, таким чтобы член экипажа, находящийся в самолете (в случае необходимости, включающий в себя члена экипажа, находящегося в кабине экипажа), а также диспетчер 411 в точке 401 доступа общественной безопасности (PSAP) могли одновременно связываться с пассажиром 430, который инициировал вызов служб неотложного реагирования.
Член экипажа, занятого обслуживанием пассажиров, и диспетчер 411 в точке 401 доступа общественной безопасности (PSAP) определяет характеристики степени неотложности на этапе 508 и идентифицирует, какие шаги необходимо выполнить для данного неотложного случая. В случае необходимости, диспетчер 411 в точке 401 доступа общественной безопасности (PSAP) генерирует сигнал тревоги на этапе 509, который передают персоналу служб неотложного реагирования (не показаны) в аэропорту (451) места назначения и/или в авиакомпанию 453, которая управляется оператором данного самолета. В качестве альтернативы, диспетчер 411 в точке 401 доступа общественной безопасности (PSAP) может направлять данный вызов служб неотложного реагирования на этапе 510 в агентство (452) правительственной безопасности и/или авиакомпанию (453) для определения курса действий, которые могут включать в себя направление самолета 420 в альтернативный аэропорт места назначения. И снова, может быть выполнена передача данных через многостороннее соединение типа конференции, как известно в данной области техники. Вызов служб неотложного реагирования остается активным до тех пор, пока неотложная ситуация не будет разрешена, после чего вызов служб неотложного реагирования будет прекращен на этапе 511.
Если вызов служб неотложного реагирования будет инициирован членом экипажа, занятым обслуживанием пассажиров на этапе 512, обработка этого вызова переходит на этап 504, как описано выше, и обработка продолжается без присутствия пассажира или соединения для передачи данных.
В качестве альтернативы, пассажир на этапе 521 может инициировать вызов VoIP и набрать универсальный код доступа к службам неотложного реагирования, такой как 911 в Северной Америке и 112 в Европе, для доступа к диспетчерскому персоналу неотложного реагирования, который размещен в заданной точке 401 доступа общественной безопасности (PSAP), которая обслуживает самолет. Поскольку исходный вызов VoIP направлен провайдеру услуги VoIP или в частную сеть, набираемый код доступа служб неотложного реагирования не будет детектирован или не будет обработан беспроводным контроллером 201 на борту самолета 420, поскольку набранные цифры не будут введены на этапе 522, следующем после установки исходного вызова. Таким образом, на этапе 523 провайдер службы VoIP должен детектировать набранный код доступа служб неотложного реагирования и направлять вызов в Службы неотложного реагирования в заданную точку 401 доступа общественной безопасности (PSAP), которая обслуживает самолет 420 на этапе 524. Для того, чтобы правильно направить вызов службы неотложного реагирования в правильную заданную точку 401 доступа общественной безопасности (PSAP), которая обслуживает самолет 420, входящее соединение для передачи данных из наземной подсистемы 1 должно включать в себя данные установки вызова, которые обозначают инициирующую точку этого вызова, как находящуюся на борту самолета, и также идентифицировать самолет 420, из которого был инициирован вызов служб неотложного реагирования. И снова, как описано выше, беспроводное устройство пассажира может быть идентифицировано, поскольку оно было зарегистрировано на участке бортовой сети, предназначенной для самолета беспроводных устройств пассажиров, воздушной подсистемы 3, используя процесс регистрации беспроводных устройств пассажиров, описанный выше.
Диспетчер 411 устанавливает соединение для передачи данных с экипажем самолета 411 на этапе 525. Такое соединение для передачи данных может быть организовано на этапе 507 как многосторонняя конференция, таким чтобы член экипажа, обслуживающий пассажиров (в случае необходимости, включающий в себя члена экипажа, находящегося в кабине), а также диспетчер 411 в точке 401 доступа общественной безопасности (PSAP) одновременно могли связываться с пассажиром, который инициировал вызов служб неотложного реагирования. Обработка вызова служб неотложного реагирования будет затем продолжена, как описано выше.
Дополнительный способ инициирования вызова служб неотложного реагирования представляет собой использование сообщения передачи данных, генерируемое на этапе 531, через WEB-интерфейс, обеспечиваемый беспроводным контроллером 201 для беспроводного устройства пассажира (такого как переносной компьютер). И снова, как описано выше, беспроводное устройство пассажира будет правильно идентифицировано, поскольку оно было зарегистрировано на участке бортовой сети, предназначенном для беспроводных устройств пассажиров, воздушной подсистемы 3, используя процесс регистрации беспроводного устройства пассажира, описанный выше.
Во всех упомянутых выше примерах обработка вызова служб неотложного реагирования обеспечивает для участвующих сторон возможность обмена информацией и ответа на чрезвычайную ситуацию независимо от режима, в котором был инициирован вызов служб неотложного реагирования. Здесь возможны другие сценарии передачи данных, которые могут быть аналогичны описанным выше в смысле функциональности, но все они должны быть охвачены в процессе, который был кратко описан выше.
Краткие выводы
Система управления вызовом служб неотложного реагирования самолета обеспечивает возможность присвоения индивидуальных адресов Интернет-протокола (IP) каждому из беспроводных устройств пассажиров, работающих в самолете и обслуживаемых бортовой беспроводной сотовой сетью, в результате чего обеспечивается возможность предоставления беспроводных услуг для индивидуально идентифицированных беспроводных устройств.