ES2341698B1 - Sistema y metodo de cobro u observancia del uso de carreteras, basadoen mecanismos estandar de red celular. - Google Patents
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Abstract
Sistema y método de cobro u observancia del uso
de carreteras, basado en mecanismos estándar de red celular, que
comprende al menos:
una primera función del vehículo con sus
respectivos medios (1) en la forma de una unidad en un vehículo,
incluyendo medios de teléfono móvil estándar que son llamados desde
el sistema de cobro del uso de carreteras;
una segunda función de captura de identidad con
sus respectivos medios (2), configurada para reproducir un mecanismo
celular estándar para el diálogo con teléfonos móviles dentro de su
alcance; y
una tercera función de validación de abonado con
su respectivos medios (3), que verifica las identidades capturadas
frente a las de los abonados al servicio de cobro del uso de
carreteras, y en caso de coincidencia genera un disparador para los
sistemas del servicio de cobro del uso de carreteras (4).
Description
Sistema y método de cobro u observancia del uso
de carreteras, basado en mecanismos estándar de red celular.
El objetivo de la presente invención es un
sistema y un método con propósitos de monitorización, o para
determinar cargos tales como peajes o costes por carretera en
ciertas áreas, a través de una identificación válida del vehículo y
de su posición. La invención aquí presentada está basada en
mecanismos celulares estándar, compatibles con redes y
microteléfonos de acceso por radio estándar (por ejemplo GSM,
UMTS).
Por razones de monitorización, o para determinar
cargos tales como peajes o costes de carretera para el uso de calles
específicas o de ciertas áreas, han de determinarse la posición y la
identidad de los vehículos. Para esto se ha propuesto diferentes
soluciones. El modelo básico, en el que el conductor tiene que
proporcionar información manualmente en relación con la posición del
vehículo, es trabajoso y costoso, y por lo tanto se ha buscado
nuevos modelos. Otro enfoque propuesto es el uso de sistemas de
comunicación basados en microondas, aludidos como comunicaciones
especializadas de corto alcance (DSRC, Dedicated Short Range
Communication). La principal desventaja es que estos necesitan
componentes DSRC propietarios, lo que conlleva problemas de costes,
compatibilidad y mantenimiento. También ha habido intentos de
utilizar dispositivos o terminales móviles de la red celular en un
sistema, para localizar y cobrar a los vehículos.
La aplicación de patente europea EP 1 879 151
describe un método para detectar la localización de un vehículo en
un área, donde el vehículo tiene al menos una unidad de abonado
asignada, y se proporciona al menos una unidad de observancia para
enviar señales hacia, y/o recibir señales desde, la unidad de
abordo. El método está caracterizado porque el canal de
comunicación, para comunicaciones entre la al menos una unidad de
abordo y al menos una unidad de observancia, y/o las características
del área cubierta por la unidad de refuerzo, se ajustan de acuerdo
con las condiciones dentro del área a ser cubierta, y/o con la
naturaleza de la unidad de observancia. La invención también se
refiere a una OBU y a una unidad de observancia para el objetivo
descrito.
La aplicación de patente europea EP 1 879 150
describe un método para transmitir información dentro de un sistema
de observancia en un sistema de monitorización o de cobro por
carretera, en el que se proporciona al menos un dispositivo móvil y
al menos una unidad de observancia. El método está caracterizado
porque el dispositivo móvil, tras la recepción de una señal
disparadora procedente de la unidad de observancia, inicia una
transmisión de información a través de un canal de transmisión de
enlace ascendente, hasta la unidad de observancia. Además, la
invención se refiere a una unidad de observancia y un dispositivo
móvil, para un sistema de observancia de un sistema de
monitorización o de cobro por carretera.
La aplicación de patente europea EP 0 750 828
describe un proceso para localizar estaciones móviles en una red de
radio móvil celular. Además a las funciones de localización dentro
de la red de radio, las estaciones móviles evalúan señales
procedentes de transmisores, cada uno de los cuales forma una celda
disparadora delimitada localmente (celda de emisión subyacente).
Sin embargo, los documentos mencionados arriba
tienen ciertos problemas de compatibilidad debido a que no pueden
trabajar con todos los microteléfonos móviles existentes en el
mercado, ni con todas las estaciones base o equipamiento equivalente
situado localmente en el peaje. La presente invención está basada en
mecanismos celulares estándar ya desplegados, y por lo tanto es
compatible con todos los microteléfonos móviles y con el
comportamiento estándar de las redes ya existentes de acceso por
radio (por ejemplo MSC, RNC, BTS o Nodo B existentes). Además,
ninguno de los documentos utiliza el diálogo de actualización de
localización con captura IMSI para el propósito de la invención.
Para evitar los inconvenientes explicados
previamente, se presenta el sistema objeto de la presente invención,
para el cobro u observancia del uso de carreteras basado en
mecanismos estándar de red celular. El mencionado sistema comprende
al menos:
un medio de primera función o "función del
vehículo", en la forma de una unidad en un vehículo, que puede
ser una OBU (On-board unit, unidad de abordo)
dedicada con un teléfono móvil incorporado, o bien un teléfono móvil
real portado por el usuario, que es llamado por el servicio de cobro
del uso de carreteras;
un medio de segunda función o "función de
captura de identidad", que ha de incluir siempre una unidad local
en el lugar de actuación (por ejemplo peaje, entrada, frontera o
área de congestión) para transmisiones de radio, y además puede
tener parte de su funcionalidad localizada remotamente en la red.
Esta función utiliza mecanismos celulares estándar (similares a los
de las BTS y BSC/RNC existentes). Difunde información del sistema
con un cierto LAC (Location Area Code, código de área de
localización), forzando a los teléfonos móviles de la misma red
dentro de su área de alcance, a enviar un mensaje de actualización
de localización. A continuación captura la identidad (por ejemplo,
IMSI) de tales teléfonos, y envía de vuelta un mensaje de rechazo de
actualización de localización, para evitar perturbar adicionalmente
los teléfonos (durante cierto período elegido por el operador, o
hasta que estos son desactivados). El patrón de radiación del
sistema de antenas puede modificarse para adaptarse al área de
cobertura conveniente para el caso de uso concreto;
un medio de tercera función o de "función de
validación de abonado", bien localizado en el lugar de actuación
o bien remoto, que verifica las identidades capturadas, contra las
de los abonados del servicio de cobro del uso de carreteras, y en
caso de coincidencia genera un disparador para los sistemas de
servicio de cobro del uso de carreteras.
La invención puede desplegarse para un solo
operador, siendo así válida solo para los teléfonos móviles a los
que da servicio su red celular, o para varios operadores móviles. En
este caso, algunas partes tales como el sistema de antena podrían
compartirse por parte de los diferentes operadores.
El principal beneficio es la plena
compatibilidad con mecanismos celulares estándar, que conduce a un
mayor alcance del servicio en el mercado, a un menor coste de las
unidades de usuario/vehículo (teléfonos móviles estándar) y a un
menor coste de las unidades de peaje (adaptación de nodos de red de
acceso estándar).
En un segundo aspecto de la presente invención,
el método de cobro u observancia por el uso de carreteras basado en
mecanismos estándar de red celular, comprende al menos las
siguientes instrucciones:
una primera función del vehículo, en la forma de
una unidad en el vehículo;
una segunda función de captura de identidad, que
reproduce un mecanismo celular estándar para dialogar con teléfonos
móviles dentro de su alcance, difundiendo información de sistema
específica como si fuera una BTS (base station, estación base), y
fuerza un mensaje de actualización de localización por parte de
todos los teléfonos móviles dentro de su alcance, pertenecientes a
su red celular; y captura la identidad de tales teléfonos, tal como
la IMSI, y rechaza los intentos de actualización de localización;
y
una tercera función de validación de abonado,
que verifica las identidades capturadas frente a las de los abonados
del servicio de cobro del uso de carreteras, y en caso de
coincidencia genera un disparador para los sistemas del servicio de
cobro del uso de carreteras; donde:
en primer lugar, es activada la función del
vehículo y esta escanea el espectro radioeléctrico de acuerdo con
procedimientos de la red celular estándar, y es activada la función
de captura de identidad y difunde información de radio de acuerdo
con procedimientos de red celular estándar, con un LAC específico
diferente respecto del que tienen las células circundantes de la red
celular;
en segundo lugar, cuando la función del vehículo
entra en el área de cobertura de la función de captura de identidad,
detecta las transmisiones de esta última, y a continuación inicia un
diálogo de actualización de localización celular estándar; después,
la función de captura de identidad gestiona tal diálogo entre ambas
funciones, con los resultados finales de rechazar la actualización
de localización y obtener la IMSI de la función del vehículo;
en tercer lugar, la función de captura de
identidad envía la identidad a la función de validación de abonado,
que consulta bases de datos internas o externas y, si el resultado
es positivo, genera un disparador a los sistemas externos de cobro u
observancia por el uso de carreteras.
A lo largo de toda la descripción y en las
reivindicaciones, la palabra "comprende" y sus variaciones no
pretenden excluir otras características técnicas, añadidos,
componentes o etapas. Objetivos, ventajas y características
adicionales de la invención, serán evidentes para aquellas personas
cualificadas en el arte, tras el examen de la descripción, o pueden
aprenderse poniendo en práctica la invención. Los siguientes
ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no
pretenden ser limitativos de la presente invención. Además, la
presente invención cubre todas las posibles combinaciones de
realizaciones particulares y preferidas aquí descritas.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 muestra un dibujo ilustrativo de
como podría distribuirse funciones en una arquitectura donde la
unidad local sea capaz de llevar a cabo todas la función de
"captura de identidad", y esté conectada a una función remota
de "validación de abonados" en el lado de la red, que genera
disparadores para los sistemas existentes de cobro del uso de
carreteras.
La figura 2 muestra una figura ilustrativa de
como la unidad local con un LAC específico (código de área de
localización) puede coexistir con las células circundantes de la red
de acceso por radio, utilizando otros valores diferentes de LAC.
La figura 3 muestra una figura ilustrativa de
como los patrones de radiación de las unidades locales pueden
adaptarse para cubrir, por ejemplo, diferentes carriles de una
autopista.
Como puede mostrarse en las figuras anexas, el
sistema para el cobro u observancia del uso de carreteras basado en
mecanismos estándar de red celular, comprende al menos:
una primera función 1 o "función del
vehículo", en la forma de una unidad en un vehículo, que puede
ser bien una OBU dedicada con un teléfono móvil incorporado, o un
teléfono móvil real portado por el usuario, que es llamado por el
servicio de cobro del uso de carreteras;
una segunda función o "función de captura de
identidad" 2, que tiene siempre que incluir una unidad local en
el lugar de actuación (por ejemplo peaje, entrada, frontera o un
área de congestión) para transmisiones de radio, y asimismo puede
tener parte de su funcionalidad localizada remotamente en la red.
Esta función reproduce un mecanismo celular estándar para el diálogo
con teléfonos móviles dentro de su alcance 21. En concreto, esta
unidad local difunde información de sistema específica, como si
fuera una BTS (estación base) y fuerza un mensaje de actualización
de localización por parte de todos los teléfonos móviles dentro de
su alcance, que pertenecen a su red celular. A continuación, la
función captura la identidad de tales teléfonos, tal como la IMSI, y
rechaza los intentos de actualización de localización, por lo tanto
no perturbando adicionalmente los teléfonos móviles. Este
comportamiento está basado en procedimientos celulares estándar bien
conocidos para GSM y UMTS, y la unidad local puede construirse en
base a esa tecnología estándar de picocelda, con un costo muy bajo
(por ejemplo, por debajo de 200 euros). Se describe en detalle
procedimientos de actualización de localización, en el documento
ETSI 123 909 V4.0.0 (2001-03), que es un informe
técnico del European Telecommunications Standards Institute y en el
documento 3GPP TS 23.012, del Proyecto de Asociación de Tercera
Generación;
una tercera función o "función de validación
de abonado" 3, ya sea localizada en el lugar de actuación o bien
remota, que verifica las identidades capturadas contra las de los
abonados del servicio de cobro del uso de carreteras, y caso de
coincidencia genera un disparador para sistemas del servicio de
cobro del uso de carreteras 4. Tales sistemas del servicio de cobro
del uso de carreteras 4, fuera del alcance de esta patente,
convertirían tal disparador en acciones tales como abrir la barrera
para permitir el paso del vehículo, cargar cierta cantidad de dinero
en la cuenta del usuario, o almacenar el evento en una base de datos
para aplicación futura por las autoridades de cobro del uso de
carreteras. Nótese que esta función podía administrar las entradas
recibidas desde múltiples funciones de "captura de identidad"
(por ejemplo, para los diferentes carriles de la carretera, o desde
las diferentes entradas de un área de congestión urbana), actuando
sobre estas como un concentrador o agregador. La base de datos
utilizada por la función de cobro puede ser local o remota respecto
de la función de cobro, es decir puede requerir que las funciones de
cobro consulten recursos externos (por ejemplo, base de datos HLR en
la red celular, para la traducción de IMSI a MSISDN u otra
identidad).
Se describe aquí detalles adicionales de la
segunda función (función de captura de identidad 2):
la función (compuesta de la unidad local, mas
opcionalmente algún elemento inteligente en los sistemas de red)
implementa un pequeño subconjunto de la funcionalidad de una BTS,
BSC/RNC y MSC, en particular lo que se describe más abajo.
La unidad local transmite y recibe en el especto
autorizado de un operador de red móvil. Esta unidad local difunde
información del sistema en el interfaz de radio hacia los teléfonos
móviles, utilizando los procedimientos y canales estándares para tal
propósito. Como parte de su identidad global celular, esta unidad
difunde un LAC (código de área de localización) que es diferente
respecto de cualquier LAC de las celdas reales (100) de la red móvil
en el entorno (por ejemplo, el operador puede registrar códigos de
área de localización especiales, para el servicio de cobro del uso
de carreteras), como puede verse en la figura 2.
Debido al comportamiento estándar en cualquier
teléfono móvil, cuando un teléfono detecta este código de área de
localización debido a que entra bajo la cobertura de la unidad, el
teléfono móvil iniciará un diálogo de actualización de localización
con la unidad.
La función (unidad local y/o sistemas de red)
responderá a tal diálogo y, de nuevo siguiendo procedimientos
estándar, forzará al teléfono a proporcionar el número IMSI (nótese
que incluso si el teléfono responde primero con el número TIMSI, que
es una identidad temporal, la función puede seguir solicitando el
teléfono que proporcione el número IMSI).
Una vez obtenido el número IMSI, la función
finalizará el diálogo enviando al teléfono un mensaje de rechazo de
actualización de localización, con una causa de rechazo que hará que
el teléfono no intente de nuevo llevar a cabo un diálogo de
actualización de localización con la función, durante un tiempo
cronometrado conocido (por ejemplo 2 horas), o siempre que el
teléfono se mantenga activado (dependiendo de la causa de rechazo
elegida). Esto supone que el teléfono móvil ignorará las
transmisiones de radio de la unidad local a partir de este momento,
y no intentará conectar con estas incluso si sigue bajo la cobertura
de la unidad, salvo que el período expire o el teléfono sea
desactivado o activado de nuevo dentro de tal cobertura.
El área de cobertura de la unidad local puede
configurarse en función de dos aspectos: primero la potencia de
transmisión, que determina el alcance; y segundo, las
características del sistema de antenas (por ejemplo patrón de
radiación, ganancia, inclinación vertical), que determinan el perfil
de la cobertura. Ambos aspectos serán modificados de forma estática
o dinámica para conformar a un área concreta que sea conveniente
para el escenario de cobro del uso de carreteras, por ejemplo
cubriendo solo un carril de la carretera, o todos los carriles de un
sentido, o cubriendo de forma muy precisa la entrada de un área de
congestión urbana, como puede mostrarse en la figura 3.
Los parámetros operativos de la unidad (por
ejemplo código de área de localización, potencia de transmisión,
sistema de antena) podrían configurarse de modo local o remoto a
través de un típico sistema de operación y mantenimiento remotos
(por ejemplo, basado en protocolos IP).
Como se ha mencionado previamente, esta función
para capturar identidades podría ser completamente local (es decir,
todos los procedimientos reproduciendo BTS, BSC/RNC y MSC pueden ser
administrados por la unidad local, actuando de forma independiente)
o pueden ser una combinación de unidad local más equipo de red
(algunas partes con el procedimiento realizadas localmente, y otras
remotamente). En cualquier caso, siempre se requiere una unidad
local para transmisiones de radio.
Esta unidad puede ser fija (por ejemplo,
instalada en un peaje) o móvil (por ejemplo, instalada en un coche
de la autoridad del peaje).
En el caso de un escenario de múltiples
operadores, algunas partes de la función deberían duplicarse para
cada operador mientras que otras pueden ser compartidas (por ejemplo
el sistema de antenas).
Claims (10)
1. Método para habilitar el cobro u observancia
del uso de carreteras, basado en mecanismos estándar de red celular,
que comprende al menos las siguientes funciones:
una primera función del vehículo, en la forma de
una unidad en un vehículo que comprende un teléfono móvil;
una segunda función de captura de identidad, que
reproduce un mecanismo celular estándar para el diálogo con
teléfonos móviles dentro de su alcance, difundiendo información
específica de radio como una BTS (estación base) y forzando un
mensaje de actualización de localización por parte de todos los
teléfonos móviles dentro de su alcance, que pertenecen a su red
celular; y capturando la identidad de tales teléfonos, tal como la
IMSI, y rechazando los intentos de actualización de localización;
y
una tercera función de validación de abonado,
que chequea las identidades capturadas contra las identidades de los
abonados al servicio de cobro del uso de carreteras, y en caso de
coincidencia genera una señal disparadora para actuar con los
sistemas externos asociados con el servicio de cobro del uso de
carreteras a dicho abonado;
caracterizado por que
en primer lugar, la función del vehículo es
activada y escanea el espectro radioeléctrico de acuerdo con
procedimientos de red celular estándar, y la función de captura de
identidad es activada y difunde información de radio de acuerdo con
procedimientos de red celular estándar, con un LAC específico
diferente respecto del LAC de las celdas circundantes de la red
celular;
en segundo lugar, cuando la función del vehículo
entra en el área de cobertura de la función de captura de identidad,
detecta las transmisiones de esta última y a continuación inicia un
diálogo de actualización de localización celular estándar; después,
la función de captura de identidad gestiona tal diálogo entre ambas
funciones, con los resultados finales de rechazar la actualización
de localización y obtener la IMSI de la función del vehículo;
en tercer lugar, la función de captura de
identidad envía tal identidad a la función de validación de abonado,
que consulta bases de datos internas o externas y, si los resultados
son positivos, genera una señal disparadora para actuar con los
sistemas externos asociados con el servicio de cobro u observancia
del uso de carreteras a dicho abonado.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Método acorde con la reivindicación 1, en el
que la segunda función transmite y recibe en el espectro autorizado
de un operador de red móvil, difundiendo información del sistema en
la interfaz de radio hacia los teléfonos móviles utilizando los
procedimientos y canales estándar para tal propósito; como parte de
su identidad global de célula, esta unidad difunde un código de área
de localización (LAC) que es diferente de cualquier otro LAC de las
celdas reales de la red móvil en el entorno, debido a que el
operador registra códigos de área de localización especiales, para
servicios especiales tales como el servicio de cobro del uso de
carreteras.
3. Método acorde con las reivindicaciones 1 y 2,
en el que la tercera función de validación de abonado administra las
entradas recibidas desde múltiples funciones de "captura de
identidad", actuando sobre éstas como un concentrador o
agregador.
4. Sistema para habilitar el cobro u observancia
del uso de carreteras, basado en mecanismos estándar de red
celular
caracterizado por que comprende al
menos:
un medio de primera función del vehículo, en la
forma de una unidad en un vehículo, que incluye medios de teléfono
móvil estándar, llamados por el sistema de cobro del uso de
carreteras;
un medio de segunda función de captura de
identidad, configurado para reproducir un mecanismo celular estándar
para el diálogo con teléfonos móviles dentro de su alcance,
difundiendo información de radio de acuerdo con procedimientos de
red celular estándar, como una estación base (BTS) con un LAC
específico diferente respecto del LAC de las celdas circundantes de
la red celular y configurado también para forzar un mensaje de
actualización de localización por parte de todos los teléfonos
móviles dentro de su alcance, que pertenecen a su red celular; y
también configurado para capturar la identidad de tales teléfonos,
tal como la IMSI, y rechazar los intentos de actualización de
localización; y
un tercer medio de función de validación de
abonado, que chequea las identidades capturadas contra las
identidades de los abonados al servicio de cobro del uso de
carreteras, y en caso de coincidencia genera una señal disparadora
para actuar con los sistemas externos asociados con el servicio de
cobro del uso de carreteras a dicho abonado.
\vskip1.000000\baselineskip
5. Sistema acorde con la reivindicación 4, en el
que los medios de teléfono móvil de los medios de primera función
del vehículo, están incorporados en el vehículo.
\newpage
6. Sistema acorde con la reivindicación 4, en el
que los medios de teléfono móvil de la primera unidad, son un
teléfono móvil real portado por el usuario.
7. Sistema acorde con la reivindicación 4, en el
que el tercer medio configurado para verificar las identidades
capturadas, está localizado en el lugar de actuación o bien es
remoto.
8. Sistema acorde con la reivindicación 4, en el
que los abonados al servicio de cobro del uso de carreteras están
incluidos en una base de datos utilizada también por la función de
cobro.
9. Sistema acorde con la reivindicación 8, en el
que la base de datos consulta recursos externos para traducir la
IMSI a MSISDN o a otra identidad.
10. Sistema acorde con una cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 9, en el que el área de cobertura de la unidad
local puede configurarse en función de dos aspectos: primero, la
potencia de transmisión, que determina el alcance; y segundo, las
características del sistema de antenas, que determinan la forma de
la cobertura, donde ambos aspectos pueden ser modificados de forma
estática o dinámica, para conformar un área concreta que sea
conveniente para el escenario de cobro del uso de carreteras.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200803680A ES2341698B1 (es) | 2008-12-23 | 2008-12-23 | Sistema y metodo de cobro u observancia del uso de carreteras, basadoen mecanismos estandar de red celular. |
| EP09180509A EP2202707A1 (en) | 2008-12-23 | 2009-12-22 | Monitoring road usage |
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| ES2341698A1 ES2341698A1 (es) | 2010-06-24 |
| ES2341698B1 true ES2341698B1 (es) | 2011-05-31 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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