DE19618751A1

DE19618751A1 - Fortschrittliches Teilnehmerausfallbenachrichtigungssystem und zugehörige Verfahren

Info

Publication number: DE19618751A1
Application number: DE19618751A
Authority: DE
Inventors: Daniel Richard Tayloe; Michael William Krutz
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1995-06-12
Filing date: 1996-05-09
Publication date: 1996-12-19
Also published as: IT1285196B1; ITRM960398A0; CA2172926A1; CN1142736A; GB9611999D0; TW417374B; GB2302241B; ITRM960398A1; US6192240B1; GB2302241A

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf mobile Telekom munikationsverfahren und insbesondere auf raumbasierte mobile Telekommunikationsverfahren zur vorgezogenen Benachrichtigung von Benutzern, daß ihre Gespräche unterbrochen werden.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Ein raumbasiertes mobiles Telekommunikationssystem un terscheidet sich von einem erdbasierten oder terrestrischen zellularen System in mindestens drei Arten. Als erstes ist die Bewegung der Teilnehmer von Zelle zu Zelle bestimmt von vorhersagbaren Bewegungen der Satelliten und nicht von der Bewegung der einzelnen Teilnehmer, wie bei erdbasierten Tele kommunikationssystemen.

Als zweites unterscheidet es sich im Hinblick auf Sy stemausfälle und ihre nachfolgende Reparatur. Bei einem erd basierten Telekommunikationssystem kann Wartungspersonal Pro bleme beheben, wenn sie auftreten. Im Gegensatz dazu ist ein raumbasiertes mobiles Telekommunikationssystem extrem teuer und unpraktisch mit traditionellen Mitteln zu reparieren. Wenn bei einem Satelliten ein Problem auftritt, muß jemand entscheiden, ob der Grad der Beeinträchtigung größer ist, als die Kosten des Herunterholens des gesamten Satelliten und des Ersetzen durch einen neuen Satelliten. Sogar wenn ein anderer Satellit verfügbar ist, kann es beachtliche Zeit in Anspruch nehmen, den Ersatzsatelliten in die Umlaufbahn zu bringen, um den defekten Satelliten zu ersetzen. Somit werden Abdeckungs löcher in der normalerweise weltweiten Kommunikationsab deckung auftreten, die durch das mobile Telekommunikationssy stem geliefert wird, wenn ein Satellit funktionsunfähig wird.

Als drittes weisen raumbasierte mobile Telekommunika tionssysteme eine häufige Frequenzneuvergabe auf. In erdba sierten Systemen findet eine Frequenzneuvergabe im Abstand von Monaten statt. Raumbasierte Systeme erfordern jedoch eine Frequenzneuvergabe nach einigen Sekunden, da sich die Bezie hungen zwischen den Satelliten untereinander und zur Erde ständig ändern. Einer der Nachteile einer häufigen Frequenz neuvergabe besteht darin, daß Zellen, die einer Frequenzneu vergabe unterzogen werden, erkennen, daß der neue Frequenz plan nicht soviel Kapazität aufweist, wie der alte Plan. In einigen Fällen kann das dazu führen, daß Gespräche wegen nicht verfügbarer Gesprächskapazität beendet werden.

Aus diesen Gründen besteht ein starkes Bedürfnis nach Verfahren, die einen Teilnehmer vorwarnen, daß sein Gespräch in Kürze unterbrochen werden wird, entweder wegen eines nicht funktionierenden Satelliten oder wegen einer Reduzierung der Gesprächskapazitätsmittel.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine allgemeine Ansicht eines raumbasierten mobilen Kommunikationssystems gemäß einer bevorzugten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm eines Verfahrens einer im Vorhinein durchgeführten Ausfallbenachrichtung des Benutzers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung; und

Fig. 3 zeigt ein Flußdigramm eines Verfahrens zur Vor hersage, wann ein Ausfall auftreten wird, gemäß einer bevor zugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Ein "Satellit" bedeutet hier in der Beschreibung ein vom Menschen hergestelltes Objekt oder Fahrzeug, das für ein Um kreisen der Erde vorgesehen ist und sowohl geostationäre als auch umlaufende Satelliten und/oder Kombinationen davon, ein schließlich in niedriger und mittlerer Höhe die Erde umkrei sende Satelliten umfaßt. Eine Konstellation bedeutet ein Ensemble von Satelliten, die in Kreisbahnen angeordnet sind, um eine spezielle Abdeckung (beispielsweise Radiokommunika tion, Photogrammetrie usw.) eines Teiles oder mehrerer Teile oder der ganzen Erde zu bieten. Eine Konstellation um faßt üblicherweise mehrere Ringe (oder Ebenen) von Satelliten und sie kann eine gleiche Zahl von Satelliten in jeder Ebene aufweisen, obwohl das nicht wesentlich ist. Die Bezeichnungen "Zelle", "Strahl" und "Antennenmuster" sollen nicht auf eine bestimmte Art der Erzeugung beschränkt sein und umfassen sol che, wie sie entweder von terrestrischen oder raumbasierten mobilen Telekommunikationssystemen und/oder Kombinationen da von geschaffen werden.

Fig. 1 zeigt eine allgemeine Ansicht eines raumbasierten mobilen Telekommunikationssystems 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Obwohl Fig. 1 ein stark vereinfachtes Diagramm eines mobilen Telekommunika tionssystems 10 zeigt, umfaßt das System 10 mindestens einen Satelliten 20, eine beliebige Zahl von Teilnehmereinheiten 30 und mindestens eine Bodenstation 40.

Die vorliegende Erfindung ist auf Telekommunikationssy steme 10 anwendbar, die mindestens einen Satelliten in einer niedrigen, einer mittelhohen oder einer geostationären Umlaufbahn aufweisen. Der Satellit 20 ist vorzugsweise ein Sa tellit in einer niedrigen Erdumlaufbahn. Der Satellit 20 kann ein einzelner Satellit oder einer von vielen Satelliten in einer Konstellation von Satelliten sein, die die Erde umkrei sen, wie beispielsweise beim IRIDIUMOR System, das eine Kon stellation von 66 Satelliten in niedrigen Erdumlaufbahnen um faßt. Die vorliegende Erfindung ist auch anwendbar auf mobile Telekommunikationssysteme 10, die Satelliten 20 aufweisen, die die Erde in einem beliebigen Neigungswinkel (beispielsweise polar, äquatorial oder in einem anderen Kreisbahnmuster) umkreisen. Die vorliegende Erfindung ist an wendbar auf Systeme 10, bei denen keine volle Bedeckung der Erde erzielt wird (das heißt, bei der es Löcher in der Kom munikationsabdeckung gibt, die durch die Konstellation be reitgestellt wird) und auf Systeme 10, bei denen eine mehrfa che Überdeckung von Teilen der Erde auftritt (das heißt, von einem bestimmten Punkt der Erdoberfläche kann man mehr als einen Satellit sehen).

Die Satelliten 20 kommunizieren mit anderen nahen oder benachbarten Satelliten 20 über Querverbindungen. So kann ein Ruf oder eine Übertragung von einer Teilnehmereinheit 30, die an irgend einem Punkt auf oder nahe der Oberfläche der Erde angeordnet ist, durch die Konstellation der Satelliten 20 in nerhalb eines Bereiches im wesentlichen an jeden anderen Punkt der Erdoberfläche gelenkt werden. Eine Übertragung kann hinunter zur Teilnehmereinheit 30 oder nahe zur Oberfläche der Erde vom Satellit 20 geleitet werden. Somit kann ein mo biles Telekommunikationssystem 10 einen Kommunikationsweg aufbauen zur Übertragung von Daten durch die Konstellation von Satelliten 20 zwischen irgendwelchen zwei Teilnehmerein heiten 30, die nahezu überall auf oder nahe der Erdoberfläche angeordnet sind.

Der Satellit 20 kommuniziert mit mindestens einer Boden station 40 und wird von ihr auch gesteuert. Die Bodenstation 40 liefert Satellitensteuerbefehle an den Satelliten 20, so daß er seine korrekte Position in seiner Kreisbahn hält und für andere Verwaltungsaufgaben. Darüberhinaus kann die Boden station 40 mit öffentlichen Telefonnetzen (PSTN) verbunden sein und sie kann eine Verbindung zwischen den PSTNs und dem Satelliten 20 liefern.

Teilnehmereinheiten 30 können irgendwo auf der Oberflä che oder in der Atmosphäre über der Erde (beispielsweise in einem Düsenflugzeug) angeordnet sein. Das mobile Telekommuni kationssystem kann eine beliebige Zahl von Teilnehmererein heiten 30 beherbergen. Die Teilnehmereinheiten 30 sind vor zugsweise Kommunikationseinrichtungen, die Sprache und/oder Daten zu Satelliten 20 übertragen und auch diese von ihnen empfangen können. Die Teilnehmereinheiten 30 können bei spielsweise in der Hand haltbare, tragbare zellulare Telefone sein, die so ausgeführt sind, daß sie mit Satelliten 20 kom munizieren können, oder es kann sich bei ihnen um eine Facsi mile-Vorrichtung handeln. Bei den Teilnehmereinheiten 30 kann es sich auch um zellulare Telefone mit zwei Betriebsarten handeln, die an einen Satelliten und zu einem terrestrischen zellularen System oder einer Ausrüstung senden und von dort empfangen können. Normalerweise brauchen die Teilnehmerein heiten 30 keine Steuerfunktionen des mobilen Telekommunika tionssystems 10 durchführen. Die Teilnehmereinheiten 30 um fassen Fachleuten wohlbekannte Hardware für die Kommunikation mit dem Satellit 20.

Wie die Teilnehmereinheiten 30 physisch die Daten (oder Rufe) senden und Daten (oder Rufe) von Satelliten 20 empfan gen, ist Fachleuten wohl bekannt. In der bevorzugten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung kommunizieren Teilneh mereinheiten 30 mit nahen Satelliten 20 unter Verwendung ei nes eingeschränkten Teils des elektromagnetischen Spektrums, das in viele Kanäle (beispielsweise Ring-Alarm-Kanäle, Über tragungskanäle, Erfassungskanäle und Verkehrskanäle) aufge teilt ist. Die Kanäle sind vorzugsweise Kombinationen aus L- Band und/oder K-Band Frequenzkanälen, aber sie können auch Kommunikationen des Vielfachzugriffes im Frequenzmultiplex (FDMA) und/oder des Vielfachzugriffes im Zeitmultiplex (TDMA) und/oder des Vielfachzugriffes im Kodemultiplex (CDMA) oder eine Kombination davon umfassen. Es können andere Verfahren verwendet werden, wie sie Fachleuten wohl bekannt sind.

Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm des Verfahrens 100 einer im vorhinein durchgeführten Ausfallbenachrichtung des Benut zers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im allgemeinen wartet das Verfahren in Schritt 102, bis ein Ausfall vorhergesagt wird und benachrichtigt ei nen Benutzer über die Teilnehmereinheit 30 in Schritt 104, daß ein Ausfall unmittelbar bevorsteht. Der Benutzer der Teilnehmereinheit 30 wählt dann in Schritt 106 aus, ob er das Gespräch beendet oder nicht. Wenn die Teilnehmereinheit 30 das Gespräch beendet, hört das Gespräch in Schritt 108 auf. Ansonsten setzt sich das Gespräch fort, bis es in Schritt 110 unterbrochen wird. Nachfolgend erfolgt eine detaillierte Be schreibung jeder der Schritte.

Nach Fig. 2 wartet das Verfahren 100 in Schritt 102 bis bin Ausfall kurz bevorsteht (oder ein Ausfall vorhergesagt wird). Es wird entweder durch den Satellit 20 oder die Teil nehmereinheit 30 auf verschiedenen Wegen vorhergesagt, daß ein Ausfall auftreten wird. Ein Weg besteht für die Teilneh mereinheit 30 darin, zu bestimmen, ob nicht andere verfügbare Zellen vorhanden sind, an die eine Übergabe erfolgen kann. Beispielsweise kann der Satellit 20 die Teilnehmereinheit 30 mit einer Liste von bevorstehenden Zellen, die als Kandidaten dienen können und die aktuell außer Betrieb sind, versorgen. Die Teilnehmereinheit 30 tastet dann die Liste ab, um zu be stimmen, ob alle bevorstehenden Kandidaten außer Betrieb sind, so daß ein Ausfall auftreten wird.

Eine anderer Weg zur Bestimmung, ob ein Ausfall auftre ten wird, ist in Fig. 3 gezeigt. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, bestimmt die Teilnehmereinheit 30 in Schritt 120, an welche Zelle eine Übergabe erfolgen soll. Die Bestimmung basiert auf der aktuellen Position auf der Erde, der relativen Position der Satellitenzellen und deren Größe, Form und Position. Diese Information wird vom Satellit 20 an die Teilnehmerein heit 30 geliefert, so daß die Teilnehmereinheit 30 berechnen kann, an welche Zelle sie zu übergeben hat. Die Teilnehmer einheit 30 bestimmt dann in Schritt 122, ob die Zelle an die sie übergeben will, eine tote Zelle (das heißt, eine Zelle die den Ruf der Teilnehmereinheit 30 nicht bedienen kann, da sie überlastet, außer Betrieb oder außer Funkkontakt ist) ist. Wenn die Zelle nicht tot ist, kehrt das Verfahren zu Schritt 120 zurück.

Wenn die Zelle tot ist, wie das in Schritt 122 der Fig. 3 bestimmt wird, so bestimmt die Teilnehmereinheit 30 dann in Schritt 124, wie viel Zeit vor dem Ausfall oder der Übergabe an die tote Zelle existiert. Diese Zeit kann verwendet wer den, um den Benutzer der Teilnehmereinheit 30 darüber zu in formieren, wie lange es noch dauern wird, bis ein Ausfall stattfindet. Das Verfahren endet nach Schritt 124.

Es gibt andere Wege als der oben beschriebene Weg zur Bestimmung, ob ein Ausfall stattfinden wird, die Fachleuten wohl bekannt sind. Kehrt man zu Fig. 2 zurück, so benachrich tigt, wenn einmal ein Ausfall stattfinden wird, die Teilneh mereinheit 30 den Benutzer. Der Benutzer kann ein Mensch sein oder eine Maschine (beispielsweise ein in der Datenübertra gung verwendetes Modem). Wenn der Benutzer ein Mensch ist, kann eine Nachricht abgespielt werden, um anzuzeigen, daß ein Ausfall unmittelbar bevorsteht. Die Nachricht kann auch die noch verbleibende Zeit angeben, so daß der Benutzer weiß, wie viel Zeit noch bleibt, bevor das Gespräch unterbrochen wird. Die Nachricht kann auch gesendet, ausgestrahlt, optisch ange zeigt oder über Vibrationen dem Benutzer vermittelt werden. Darüberhinaus kann die Nachricht eine im vorhinein aufge zeichnete Nachricht sein, ein Ton oder Töne, eine Vibration, ein Licht oder andere Fachleuten wohlbekannte Form haben.

In Schritt 106 der Fig. 2 wird dem Benutzer die Möglich keit gegeben, das Gespräch zu beenden, bevor es unterbrochen wird. Das kann beispielsweise dadurch geschehen, daß der Be nutzer mit Sprechen aufhört (beispielsweise indem er "Auf Wiedersehen" sagt) und den Gesprächsfreigabeknopf (oder einen ähnlichen Knopf) auf der Teilnehmereinheit 30 drückt, um das Gespräch zu beenden. Es gibt andere Fachleuten wohlbekannte Arten als das Drücken des Gesprächsfreigabeknopfes, um das Gespräch an der Teilnehmereinheit 30 zu beenden. Wenn der Be nutzer sich in Schritt 106 dafür entscheidet, das Gespräch zu beenden, wird das Gespräch in Schritt 108 gefällig beendet unter Verwendung von Abschlußverfahren, die Fachleuten wohl bekannt sind. Wenn sich der Benutzer in Schritt 106 nicht da für entscheidet, das Gespräch zu beenden, wird das Gespräch schließlich in Schritt 110 unterbrochen, wenn eine Übergabe an eine tote Zelle erfolgt. Fachleuten ist es wohl bekannt, wie ein Gespräch unterbrochen wird. Das Verfahren 100 endet entweder nach Schritt 108 oder Schritt 110.

Eine alternative Ausführungsform der Fig. 2 besteht darin, daß, wenn der Satellit 20 feststellt, daß nicht genü gend Gesprächskapazitätsbetriebsmittel vorhanden sind, alle Rufe durch eine Frequenzneuvergabe oder andere Einstellungen der Betriebsmittel aktiv gehalten werden, während der Satel lit 20 den betroffenen Teilnehmereinheiten 30 eine Warnnach richt sendet, um ihre Benutzer etwas im Voraus darüber zu in formieren, daß ihre Gespräche unterbrochen werden. Die Teil nehmereinheiten 30 versuchen eine Übergabe auf einen anderen Strahl, sofern das möglich ist. Wenn die Übergabeanforderung zurückgewiesen wird, kann die Teilnehmereinheit 30 den Benut zer warnen, daß das Gespräch unterbrochen wird. Wenn ein Ge spräch einer Teilnehmereinheit 30 unterbrochen wird, kann der Satellit 20 eine Nachricht an eine Bodenstation senden, um solchen Benutzern eine gewisse Gutschrift zukommen zu lassen, da das System ihre Gespräche unterbrochen hat.

Vorzugsweise unterscheiden sich die Warnungen voneinan der, wenn ein Ausfall vorhergesagt wird, wenn eine Übergabe zurückgewiesen wird und bei anderen Situationen. Das gestat tet es dem Benutzer die Ursache der Unterbrechung zu verste hen, so daß er entsprechend der Situation handeln kann.

Fachleute werden erkennen, daß die vorliegende Erfindung ein Verfahren liefert, um einem Benutzer anzuzeigen, daß ein Ausfall unmittelbar bevorsteht (egal ob durch Ausfall eines Systems oder des Satelliten oder durch fehlende Rufkapazi tätsbetriebsmittel). Ein anderer Vorteil der vorliegenden Er findung besteht darin, daß der Benutzer Zeit hat um ein Ge spräch korrekt zu beenden und nicht unerwartet unterbrochen wird.

Es ist beabsichtigt durch die angefügten Ansprüche alle Modifikationen der Erfindung abzudecken, die unter die wahre Idee und den Umfang der Erfindung fallen. Beispielsweise sind diese Verfahren auf terrestrische zellulare Systeme anwend bar, obwohl die Verfahren in Bezug auf raumbasierte mobile Telekommunikationssysteme 10 beschrieben wurden.

Claims

1. Fortschrittliches Teilnehmerausfallbenachrichti gungssystem (10) zur Benachrichtigung eines Benutzers einer Teilnehmereinheit (30), daß sein Gespräch unterbrochen wird, wobei das System gekennzeichnet ist durch:
einen Satelliten (20), der vorhersagen kann, daß ein Ausfall auftreten wird und der den Benutzer der Teilnehmer einheit (30) vom Ausfall benachrichtigt; und
eine Teilnehmereinheit (30), die bestimmten kann, ob der Benutzer das Gespräch beenden will und die das Gespräch been det, wenn der Benutzer das Gespräch beenden will.

2. System nach Anspruch 1, wobei der Satellit (20) das Gespräch unterbricht, wenn der Benutzer das Gespräch nicht beendet und gleichzeitig ein Ausfall stattfindet.

3. System nach Anspruch 1, wobei der Satellit (20) be stimmt, ob es keine andere verfügbaren Zellen gibt, an die die Teilnehmereinheit (30) eine Übergabe durchführen kann.

4. System nach Anspruch 1, wobei der Satellit (20) die Teilnehmereinheit (30) über Zellen informiert, die außer Be trieb sind.

5. System nach Anspruch 1, wobei der Satellit (20) eine Zelle aus einer Vielzahl von Zellen in einer Übergabekandida tenliste für eine Übergabe auswählt und bestimmt, ob es sich bei dieser Zelle um eine tote Zelle handelt.

6. System nach Anspruch 5, wobei der Satellit (20) be stimmt, an welche Zelle eine Übergabe stattfindet, basierend auf der aktuellen Position der Teilnehmereinheit, der relati ven Position der Zellen zur Teilnehmereinheit (30) und der Größe, Form und Position der Zellen.

7. Fortschrittliches Teilnehmerausfallbenachrichti gungsverfahren zur Benachrichtigung eines Benutzers einer Teilnehmereinheit (30), daß sein Gespräch durch einen Satel liten (20) unterbrochen wird, wobei das Verfahren gekenn zeichnet ist durch folgende Schritte:

a) ein Satelliten (20) sagt vorher, daß ein Ausfall auf treten wird;
b) der Satellit (20) benachrichtigt die Teilnehmerein heit (30) vom Ausfall;
c) die Teilnehmereinheit (30) benachrichtigt den Benut zer vom Ausfall;
d) die Teilnehmereinheit (30) wartet, ob der Benutzer das Gespräch beenden will; und
e) die Teilnehmereinheit (30) und der Satellit (20) be enden das Gespräch, wenn der Benutzer das Gespräch beenden will.

8. Fortschrittliches Teilnehmerausfallbenachrichti gungsverfahren, das von einer Teilnehmereinheit (30) ausge führt wird, zur Benachrichtigung eines Benutzers der Teilneh mereinheit (30), daß sein Gespräch unterbrochen wird, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch folgende Schritte:

a) eine Teilnehmereinheit (30) sagt vorher, daß ein Aus fall auftreten wird;
b) die Teilnehmereinheit (30) benachrichtigt den Benut zer vom Ausfall;
c) die Teilnehmereinheit (30) wartet, ob der Benutzer das Gespräch beenden will; und
d) die Teilnehmereinheit (30) beendet das Gespräch, wenn der Benutzer das Gespräch beenden will.

9. Fortschrittliches Teilnehmerausfallbenachrichti gungsverfahren, das von einer Teilnehmereinheit (30) ausge führt wird, zur Benachrichtigung eines Benutzers der Teilneh mereinheit (30), daß sein Gespräch unterbrochen wird, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch folgende Schritte:

a) die Teilnehmereinheit (30) sagt vorher, daß ein Aus fall auftreten wird und wieviel Zeit vor dem Ausfall noch vorhanden ist;
b) die Teilnehmereinheit (30) benachrichtigt den Benut zer vom Ausfall und von der vor dem Ausfall verbleibenden Zeit;
c) die Teilnehmereinheit (30) wartet, ob der Benutzer das Gespräch beenden will; und
d) die Teilnehmereinheit (30) beendet das Gespräch, wenn der Benutzer das Gespräch beenden will; und
e) die Teilnehmereinheit (30) beendet das Gespräch, wenn die Zeit vor dem Ausfall abgelaufen ist.