通过无线网络传送紧急呼叫数据的装置和方法
【专利说明】通过无线网络传送紧急呼叫数据的装置和方法
[0001]本申请是苹果公司于2010年2月9日提交的申请号为201080013284.8的发明专利申请“通过无线网络传送紧急呼叫数据的装置和方法”的分案申请。
[0002]优先权
[0003]本申请要求于2009年2月10日提交的具有相同题目的美国专利申请序列号12/368, 947的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
[0004]版权
[0005]本专利文件的公开的一部分中包含受版权保护的材料。版权的所有者不反对任何人如在专利和商标局专利文档或记录中所呈现的那样复制该专利文件或专利公开，但是保留其任何所有版权。
技术领域
[0006]本发明一般地涉及无线通信系统领域。更具体地，在一个示例性方面，本发明旨在无线网络中紧急或类似的呼叫数据的传送。
【背景技术】
[0007]数字无线系统，例如蜂窝移动通信系统，为用户提供了实时和非实时服务。实时服务的示例包括例如语音电话呼叫和视频电话呼叫，而非实时服务包括各种类型的消息服务(例如SMS，MMS，电子邮件)或在席服务(presence service)(例如“聊天”)。数字蜂窝移动通信可以以电路交换网络架构(CS域)或以包交换网络架构(PS域)来实现。CS域呼叫需要在用户数据交换能够发生之前，创建“电路”或持续连接；例如来交换数字语音数据。电路交换网络通过移动蜂窝网络和CS域核心(骨干)网络将一个终端连接至另一终端。通过各种已知的控制协议在所涉及的网络单元之间执行连接建立。一旦连接被建立，由一个终端传送至蜂窝移动网络的数字用户数据沿连接路由通过网络被传输至另一终端。电路交换路径在连接的持续期间保持不变；在呼叫中间不能进行修改来改变该呼叫的路由。
[0008]PS域呼叫(诸如VoIP呼叫)不具有类似于CS域呼叫的“硬连接”。相反，PS域呼叫在网络级被灵活地路由；下层的传输路由没有被预定义并且可以动态改变。PS域呼叫被打包(packetize)并通过网络元素的“云”而逐包地传输；因此，每个数据包包括源和目的地终端的可路由网络地址(例如因特网协议或IP地址)。包交换网络的典型实现方式可以在每个传送数据包中嵌入因特网协议(IP)路由信息。这种路由通常被称作IP路由。在网络级看来，IP路由是无连接的；然而，PS域呼叫在数据传输之前可能需要(并且通常执行)在应用/会话层上建立连接，以协商各种参数，诸如类型、质量、格式、交换的数据和/或质量的编码、带宽、以及下层的传输流的其它参数。
[0009]CS和PS域具有与其结构和运行方法直接相关的多个截然不同之处。如上所述，CS域呼叫在整个运行过程中保持“固定”电路；因此，CS呼叫对于其数据传送具有在一定容差内的合理的一致的定时(因为数据传送是沿着具有固定传送参数的相同路由)。此外，CS呼叫天生是线性的；每个传送按顺序地跟随其前任。PS域呼叫明显不同于CS域模型，这是由于至其目的地的包的灵活路由、不规律的带宽或容量、以及数据被路由经过的中继段(hop)集合的不同延迟。因此，与数据包相关的定时和延迟对于PS呼叫是在很宽的范围上变化的。因此，携带诸如语音或视频数据之类的实时数据的数据包通常嵌入在使得能够提取定时信息的协议中。
[0010]例如，通常使用的实时传输协议(RTP)包含这样的定时信息(以及其它信息)，并且通常被用于蜂窝移动网络的PS域中的实时语音和视频数据传送。RTP和RTCP都旨在应用在处理更广泛传输层要求的系统中，这些要求诸如寻址、检错和/或纠错机制。RTP和RTCP包所嵌入的最通常使用的协议是用户数据报协议(UDP)和传输控制协议(TCP)。其不同之一在于，TCP提供具有纠错机制的可靠传输和QoS (服务质量)，而UDP不提供这样的保证。TCP的附加的功能需要更多的消息开销，以及网络部件中的“状态存储”。UDP更为简单并且更加高效，但是可能会取决于其载体而有损失并且不规律。UDP不需要任何握手来发送或接收段，因此UDP也可以被一般地归类为“无连接”。RTP通常与UDP结合使用，作为具有互补特征的两个协议。在大部分的应用情况下，TCP的附加可靠性在RTP上将被浪费；保证正确递送所需的额外时间将抵消纠错的任何好处(在大部分RTP系统中，迟到的包被丢弃)。
[0011]紧急和其它高优先级呼叫
[0012]蜂窝移动网络中的正常服务(例如语音呼叫)仅在某些接受先决条件下被建立。这些先决条件可以包括:认证用户(关于身份)、就特定服务授权用户、检查用户的账户状态、以及运营商向该用户授予所需资源的能力或意愿。根据网络中存在的条件以及移动终端关于先决条件(例如，认证、授权和结算)的状态，呼叫建立时间可以被延迟或该呼叫可以被完全拒绝。在高优先级呼叫(例如请求紧急服务帮助的紧急呼叫，诸如火警、医疗紧急情况或呼叫警察)的情况下，紧急呼叫可以被给予较高的优先级来处理以防止任何延迟或阻碍。
[0013]紧急呼叫可以被请求或被检测；终端在呼叫建立请求中指出其需要建立紧急呼口H，或者，网络可以确定目的地址是对紧急服务的请求(例如通过用户拨打911等)。在任一情况下，在已经接收到建立紧急呼叫的请求之后，网络以高优先级对待该请求，并且加速处理。除了建立紧急呼叫之外，网络还有可能可以启动其它处理来提供具有关于紧急呼叫的发起者的附加信息(诸如地理位置等)的端点。许多蜂窝网络已经定义了可以使用最小的先决条件集合(例如，通过避免需要用户被认证等)来建立的“紧急呼叫”。
[0014]eCall 和增强 911(E911)
[0015]根据相关标准团体和政府机构的各种指导，紧急通信的另一分类包括所谓的“eCall”(欧洲)或增强911呼叫(北美)，后者还包括无线E911和VoIP E911。例如，见 2004 年 5 月 28 日 eSafety Forum 和 eCall Driving Group 的名为 “Memorandum ofUnderstanding for Realisat1n of Interoperable In-Vehicle eCall，，的欧洲谅角军备忘录(European Commiss1n Memorandum of Understanding)以及相关实施标准，其全部内容通过引用结合于此，其描述了欧洲eCall系统。
[0016]例如，在上述欧洲系统中，eCall是来自车载系统(IVS)的紧急呼叫，其可以在检测到诸如汽车事故之类的事件之后，由车辆的乘客手动产生或由IVS自动产生。eCall由IVS经过第二代(2G)或第三代(3G)移动网络发送至公共安全应答点(PSAP)。与紧急呼叫一起，描述相关情况的最小数据集(MSD)被发送至PSAP ;例如，由汽车自动生成或从汽车获得的信息。在MSD中给出的信息可以包括车的高精度位置(通常使用内置的全球导航卫星系统(GNSS)收发器测量)、乘客的数量、该车是否由于事故已经翻转等。注意，初始的eCall或E911服务的现有技术实施方式是在CS域中操作。
[0017]图1中示出了示例性MSD的格式。如图所示，MSD 100的大小可以改变，因为MSD中的信息元素的一部分是可选的。具体的，可选数据(Opt1nal Data)字段102的内容仅需要为可扩展标记语言(XML)代码；允许该字段的长度在规定的范围内变化。然而，MSD 100的最大数据大小是一百四十(140)字节。
[0018]MSD的另一替代物是完整数据集(FSD)，其可以在下层传输机制允许更大尺寸的eCall数据被传送的情况下被发送。因此，如在此所使用的，术语“eCall数据”表示MSD、FSD或在eCall连接中被传送的任何其它数据(其可以与语音数据相协调)。
[0019]数据(例如MSD或FSD)的传送存在多个可能的选项。这些选项包括:⑴短消息服务(SMS) ;(ii)用户到用户信令(UUS)非结构化补充服务数据(USSD) ;(iv)全球移动通信系统(GSM)CS数据；(V)双音多频(DTMF);以及(vi)带内调制解调/信令应用。然而，这些方案都不能提供足够的能力来以及时的并且无需在包交换网络上重定向或重路由的方式与紧急呼叫相结合地传输最小数据集。因此，需要能够解决这些缺点的改进的装置和方法。
【发明内容】
[0020]本发明通过提供用于在无线(例如蜂窝)通信网络中传送紧急或类似呼叫数据的改进的装置和方法来满足上述需求。
[0021]在本发明的第一方面，披露了一种在适于包交换操作的网络中提供紧急呼叫的方法。在一个实施例中，所述网络提供基本实时的包交换操作，以及所述紧急呼叫包括具有第一流和一个或多个第二流的复合流。第一流以基本连续的方式被提供，复合流至少使用第一流和一个或多个第二流形成。会话被建立；该会话适于路由该复合流，后者通过该会话被发送。
[0022]在一个变型中，该会话包括使用会话发起协议建立的实时会话。
[0023]在另一变型中，第一流包括多个语音包，以及一个或多个流包括多个数据包。基本连续的流是通过基本连续地编码语音信号以产生语音包而提供的。
[0024]在又一变型中，提供一个或多个第二流是以基本不连续或非持续的方式被执行的，这种基本不连续的方式仅仅周期性或间歇性地提供来自至少一个源的数据。
[0025]在再一变型中，复合流、第一流和一个或多个第二流被打包，并且通过将第一流的一个或多个包与第二流的一个或多个包穿插来形成所述复合流。
[0026]在又一变型中，使用多路复用算法来执行穿插。
[0027]在另一变型中，至少使用第一流和一个或多个第二流形成复合流是通过在多个RTP包中布置第一流的至少一些部分、在多个RTCP包中布置一个或多个第二流的至少一些部分、以及将RTP包与RTCP包进行穿插来实现的。
[0028]在又一变型中，网络包括3GPP IMS兼容的蜂窝网络，并且所述会话是使用会话发起协议(SIP)建立的。
[0029]在本发明的第二方面，公开了一种在能够进行包交换操作的网络中进行紧急呼叫的装置。在一个实施例中，该装置包括麦克风(适于连续捕获语音并将所述语音数字分解为多个第一包)；一个或多个传感器，适于将与该装置或承载该装置的平台相关的一个或多个参数编码为一个或多个第二包；无线发射器，适于通过无线网络发送多个包；与该发射器进行数据通信的处理器；以及计算机可读装置，包括适于包含计算机程序的介质，所述计算机程序具有多个指令。这些多个指令在被处理器执行时，至少部分地基于多个第一包与一个或多个第二包的穿插而产生用于发送的多个包。这些指令还建立会话，该会话适于不存储地路由所穿插的多个第一包和一个或多个第二包，以及通过无线发射器发送所穿插的多个包。
[0030]在一个变型中，产生用于发送的多个包包括:产生多个第三包，该第三包从所穿插的多个第一包和一个或多个第二包得出。
[0031]在另一变型中，该装置还包括无线接收器，其适于接收来自无线网络的多个包；以及扬声器，其适于由所接收的多个包数字合成语音。
[0032]在又一变型中，该装置还包括:扬声器子系统；接收器装置，适于接收来自无线网络的多个包；以及分离装置，适于将从网络接收的多个包分离成语音分量和数据分量。分离装置适于将语音分量提供至扬声器子系统，由数据分量确定一个或多个第二包的接收状
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[0033]在再一变型中，该装置基本上被容纳在适于运送一个或多个乘客的车辆内。
[0034]在又一变型中，该装置包括基于卫星的位置确定接收器(例如，GPS接收器)。该一个或多个传感器可以包括:(i)适于检测碰撞的加速度计；(ii)适于检测车辆翻转的加速度计；和/或Qii)适于确定车辆占用情况的传感器。
[0035]在另一变型中，无线网络是与3GPP IP多媒体核心网络子系统(MS)要求兼容的蜂窝网络，并且所述会话是使用会话发起协议(SIP)建立的。
[0036]在又一变型中，多个第一包与一个或多个第二包的穿插包括:将多个RTP包与一个或多个RTCP包穿插，该一个或多个RTCP包包括最小数据集(MSD)。
[0037]在本发明的第三方面，公开了一种被配置为在包交换网络中接收紧急呼叫的网络装置。在一个实施例中，该装置包括:网络接口，其适于通过与该装置进行数据通信的互联网协议(IP)网络接收第一多个包和第二多个包；与接口进行数据通信的处理器；以及计算机可读装置，包括适于包含计算机程序的介质，所述计算机程序具有多个指令。当由处理器执行时，这些指令接收对通信会话的请求(该会话适于帮助传输第一多个包和第二多个包)，建立会话，通过会话接收第一多个包和第二多个包，从第一多个包中提取基本实时的用户数据，