(57)【要約】  通信コンステレーションの仕様がユーザから受信され、指定された通信コンステレーションの特性をモデル化するための１または複数のモジュールが選択され、通信コンステレーションの特性が統合のために共通フォーマットにフォーマットされ、通信コンステレーションの実行可能性が統合されフォーマットされた特性によってモデル化されたその接続性およびその有用性を評価することにより確認され、通信コンステレーションの性能が１または複数の試験シナリオをモデル化された通信コンステレーションに適用することによりシミュレートされ、最適化される、通信コンステレーションを最適化するための装置および方法が提供される。シミュレーションの結果はユーザに出力される。
2019506033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信コンステレーションの最適化のための装置であって、
ユーザからコンステレーションの仕様を受信するべく前記ユーザとインタフェースするための、および指定された前記通信コンステレーションの特性をモデル化するための１または複数のモジュールを選択するための第１システムと、
前記第１システムとインタフェースするべく配置され、かつ、前記ユーザにより指定される前記通信コンステレーションの特性を統合のために共通フォーマットにフォーマットするべく構成される第２システムと、
前記第２システムとインタフェースするべく配置され、かつ、統合されフォーマットされた特性によってモデル化されたその接続性および有用性を評価することにより前記通信コンステレーションの実行可能性を確認するべく構成される第３システムと、
前記第３システムとインタフェースするべく配置され、かつ、モデル化された前記通信コンステレーションに１または複数の試験シナリオを適用することにより、前記通信コンステレーションの性能をシミュレーションし、最適化するための、および前記シミュレーションの結果を前記ユーザに出力するための第４システムとを備える、装置。
【請求項２】
前記第１システムが、指定された通信リンクの特性をモデル化するための前記１または複数のモジュールを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１システム内の前記１または複数のモジュールが、ハードウェアおよび／またはソフトウェアで実装され、かつ、交換可能である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１システムにより実行される選択は、独立した既製の資産を表している１または複数のモジュールのものである、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記第４システムは、前記通信コンステレーションのためのリンク品質パラメータを出力するべく配置される、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記シミュレーションの結果が、ユーザインタフェースを介してユーザへ提供され、前記ユーザインタフェースはまた前記ユーザから前記通信コンステレーションの仕様を受信するべく配置され、
前記ユーザインタフェースは、前記通信コンステレーションの特性を変更するための多数の入力素子および前記入力素子が変更されるときに実質的にリアルタイムで前記シミュレーションの結果をアップデートするための構成要素を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第４システムは、通信性能および／またはネットワーク管理タスクをシミュレートするべく配置される、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記第２システムは、特性を共通ドメインに変換し、かつ、前記共通ドメイン内の指定された前記通信コンステレーションの前記特性と関連付けられたパラメータを正規化することにより指定された前記通信コンステレーションの特性をフォーマットするべく配置される、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記１または複数の試験シナリオは、前記第４システムのモジュールに格納され、前記第１システムは、シミュレートされた前記通信コンステレーションに適用される前記１または複数の試験シナリオのユーザ仕様を受信するべく配置される、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１システムの前記１または複数のモジュールが、
エンドユーザ端末タイプ、
チャネルマトリックス、
マルチパス干渉効果、
地上局および／または衛星および／またはユーザ端末の間のハンドオーバ、
衛星間リンク、
前記シミュレーション内で通信されるアプリケーションタイプ、
無線リンクバジェット、
スペクトル利用可能性、
通信プロトコル、
暗号化要件、および
無線インタフェースのうちの１または複数をモデル化するデータを格納し、
前記１または複数のモジュールは、指定された通信リンクから特性を抽出することおよび抽出された前記特性をモデル化するデータを含む前記１または複数のモジュールを選択することにより前記通信リンクの特性をモデル化するために選択される、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記第４システムは、シミュレートされた通信リンクを確立するために、および外部のシステムとインタフェースするためにユーザ命令を受信するべく配置され、かつ、要求された前記通信リンクを確立するべく外部のソフトウェアおよび／またはハードウェアに命令を送信するために前記第１システムおよび前記第２システムの前記１または複数のモジュールにおける情報を使用するべく配置される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記第３システムは、エンド・ツー・エンドリンクが技術的に達成され得、モデル化された前記コンステレーションに課される制約を考慮して達成されるかどうか判定することにより、前記コンステレーション内の接続性を試験するべく配置され、そこで制約データは、ユーザ定義の規制および物理的制約を表す、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記第３システムは、モデル化された前記コンステレーションの視覚的表現を前記ユーザに提供するべく、かつ、軌道ハンドオーバ、実行可能性および制約データを前記第４システムに提供するべく配置される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
通信コンステレーションの最適化の方法であって、
ユーザから通信コンステレーションの仕様を受信する段階と、
指定された前記通信コンステレーションの特性をモデル化するために１または複数のモジュールを選択する段階と、
指定された前記通信コンステレーションの特性を統合のために共通フォーマットにフォーマットする段階と、
前記通信コンステレーションをモデル化するべくフォーマットされた特性を統合する段階と、
その接続性および有用性を評価することによりモデル化された前記通信コンステレーションの実行可能性を確認する段階と、
前記通信コンステレーションの前記実行可能性が確認される場合、前記通信コンステレーションの性能をシミュレーションし、最適化するべく１または複数の試験シナリオをモデル化された前記通信コンステレーションに適用する段階と、
前記ユーザに前記シミュレーションの結果を出力する段階とを備える、方法。
【請求項１５】
プロセッサにより実行される場合、請求項１４の方法を実行するべく配置される、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信コンステレーションの最適化に関し、特に宇宙のターンキー通信システムの最適化のための設備に関するが、それに限らない。
【背景技術】
【０００２】
衛星通信システムは、典型的に、異なる特性をもつ衛星により支持される５つの幅広い分野に分かれており、
●  企業用顧客に提供される超小型衛星通信地球局（ＶＳＡＴ）のシステムのような固定衛星サービス（ＦＳＳ）を含む固定サービス、
●  家庭に提供されるＴＶのような放送衛星サービス（ＢＳＳ）、
●  住宅用顧客へのブロードバンドサービス、
●  静止移動衛星サービス（ＧＭＳＳ）、
●  低高度地球周回軌道（ＬＥＯ）および中高度地球周回軌道（ＭＥＯ）の移動衛星サービス、および
●  軍および政府のシステム、である。
【０００３】
これらのサービス間の重複量は増加しており、この傾向は将来も続くと信じられている。この結果、マルチサービスの衛星システムの機能への必要性が増している。一例として、ハイスループット衛星（ＨＴＳ）システムにおいては、地球観測のためのリアルタイムのビデオおよび他のセンサデータの提供のようなサービスを扱う、最適化された高容量のブロードバンドシステムに対する傾向が見られている。
【０００４】
歴史的に、衛星システムの設計および実装の高コストは、衛星システムが互いに分離していると考えられ、大部分が単一の用途またはミッション専用であったことを意味している。そのミッションは以下の主要な分類のうちの１つであり、
●  地球観測（民間および軍事利用をカバーしている）、
●  科学（例えば、彗星へのロゼッタミッション）、
●  探査（例えば、火星へのキュリオシティミッション）、
●  ナビゲーションおよび衛星ナビゲーションの用途で使用される全地球測位衛星（全地球的航法測位システム（ＧＮＳＳ）としても知られている）の提供、
●  放送衛星サービス（ＢＳＳ）、固定衛星サービス（ＦＳＳ）、移動衛星サービス（ＭＳＳ）、または軍事利用のための衛星システムをカバーしている電気通信、である。
【０００５】
上述の適用領域の様々な分類に対して、インフラストラクチャ全体は、本明細書で「資産（ａｓｓｅｔｓ）」と呼ばれる、地上ならびに宇宙ベースの技術的な構成要素の組み合わせを必要とする。例えば、地上のインフラストラクチャは、全宇宙および地上の資産間の相互接続性をサポートするための衛星、ユーザ端末（例えば、衛星ＴＶアンテナおよびセットトップボックス）および関連した運用ソフトウェアツールを制御し、動作させるべく多数の地上局を含む。
【０００６】
これらのインフラストラクチャの資産は独立して発展してきた。例えば、たいていの固定サービスシステムのための主な衛星の性能パラメータは、この１５年またはそれ以上の間、大部分が不変のままであった。対照的に、移動衛星システムは、衛星の機能において著しい発展が見られてきた。
【０００７】
結果として、これに対して過去において、ポイントツーポイントリンクの確立に基づいて、臨機応変に通信ネットワークを発達させることが可能であって、衛星通信における需要の傾向は、システムの設計および最適化への根本的に異なるアプローチの採用に由来する。今、通信システムは、より広範囲のサービスを実装する、より多様なハードウェアおよびソフトウェアの統合を必要とし、したがって、設計および最適化の段階全体を複雑にする。典型的に、システムの試験およびシミュレーションは、特定の通信システム用に設計された特注の試験システムおよびシナリオを必要とする。そのようなシステムは、制約と関連付けられ得、それは、たとえシステムの構成要素間に技術的な互換性が存在しても、実行可能性のリンクを奪う、ユーザに課された法的規制または物理的制約であり得る。
【０００８】
本発明の実施形態は、新しい通信コンステレーションのためのシミュレーションおよび最適化設備を提供することを目的とする。本実施形態は、上述のような制約ならびにリンク接続性の試験を考慮し得る。本発明の実施形態の利点は、任意のエンド・ツー・エンド宇宙通信システムまたは任意の組み合わされた宇宙および地上通信システムが、宇宙産業から入手できる既存の最先端の資産を一意的に組み合わせることにより効率的にシミュレートされ得ることである。したがってシミュレーションは、全ての既知のおよび新興の宇宙使用可能な市場部門について実行され得、まだ定義されていない将来の宇宙用として適応され得る。新しいリンクのシミュレーションが実行された後、そのリンクの実装は、シミュレーションの結果に基づいている最適化されたパラメータを使用して、要求に応じて設定され得る。本発明の実施形態により提供される設備は、そのような宇宙通信プロジェクトの実装および運用フェーズの間、実際の測定に対する予測を検証するべく、または何らかの異常の場合に診断ツールとしてのいずれかで使用され得る。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の態様によれば、通信コンステレーションの最適化のための装置であって、通信コンステレーションの仕様を受信するべくユーザとインタフェースするための、および指定された通信コンステレーションの特性をモデル化するための１または複数のモジュールを選択するための第１システムと、第１システムとインタフェースするべく配置され、かつ、ユーザにより指定される通信コンステレーションの特性を統合のために共通フォーマットにフォーマットするべく構成される第２システムと、第２システムとインタフェースするべく配置され、かつ、統合されフォーマットされた特性によってモデル化されたその接続性およびその有用性を評価することにより通信コンステレーションの実行可能性を確認するべく構成される第３システムと、第３システムとインタフェースするべく配置され、モデル化された通信コンステレーションに１または複数の試験シナリオを適用することにより、通信コンステレーションの性能をシミュレートし、最適化するための、およびシミュレーションの結果をユーザに出力するための第４システムとを備える装置が提供される。
【００１０】
第１システムは、指定された通信リンクの特性をモデル化するための１または複数のモジュールを有し得る。
【００１１】
第１システム内の１または複数のモジュールは、ハードウェアおよび／またはソフトウェアで実装され得、かつ、交換可能である。
【００１２】
第１システムにより実行される選択は、独立した既製の資産を表している１または複数のモジュールのものであり得る。
【００１３】
第４システムは、通信コンステレーションのためのリンク品質パラメータを出力するべく配置され得る。
【００１４】
シミュレーションの結果が、ユーザインタフェースを介してユーザへ提供され得、ユーザインタフェースはまたユーザからシミュレートされる通信コンステレーションの仕様を受信するべく配置され得、ユーザインタフェースは、通信コンステレーションの特性を変更するための多数の入力素子および入力素子が変更されるときに実質的にリアルタイムでシミュレーションの結果をアップデートするための構成要素を含み得る。
【００１５】
第１システムは、宇宙ベースのおよび／または地上の通信コンステレーションの仕様を受信するべく、かつ、宇宙ベースのおよび／または地上の通信リンクの特性をモデル化する１または複数のモジュールを選択するべく配置され得る。
【００１６】
第１システムは、通信システムの複数のエンドユーザ間の複数のリンクを表す通信コンステレーションの仕様を受信するべく配置され得、装置は、複数のリンクの性能をシミュレートするべく配置され得る。
【００１７】
第４システムは、通信性能および／またはネットワーク管理タスクをシミュレートするべく配置され得る。
【００１８】
第２システムは、特性を共通ドメインに変換し、かつ、当該共通ドメイン内の指定された通信コンステレーションの特性と関連付けられたパラメータを正規化することにより指定された通信コンステレーションの特性をフォーマットするべく配置され得る。
【００１９】
１または複数の試験シナリオは、第４システムのモジュールに格納され得、第１システムは、シミュレートされた通信コンステレーションに適用される１または複数の試験シナリオのユーザ仕様を受信するべく配置され得る。
【００２０】
第１システムの１または複数のモジュールが、エンドユーザ端末タイプ、チャネルマトリックス、マルチパス干渉効果、地上局および／または衛星および／またはユーザ端末間のハンドオーバ、衛星間リンク、シミュレーション内で通信されるアプリケーションタイプ、無線リンクバジェット、スペクトル利用可能性、通信プロトコル、暗号化要件、および無線インタフェースのうちの１または複数をモデル化するデータを格納し得、１または複数のモジュールは、指定された通信リンクから特性を抽出することおよび抽出された特性をモデル化するデータを含む１または複数のモジュールを選択することにより通信リンクの特性をモデル化するために選択され得る。
【００２１】
第４システムは、シミュレートされた通信リンクを確立するために、および外部のシステムとインタフェースするためにユーザ命令を受信するべく配置され得、かつ、要求された通信リンクを確立するべく外部のソフトウェアおよび／またはハードウェアに命令を送信するために第１システムおよび第２システムの１または複数のモジュールにおける情報を使用するべく配置され得る。
【００２２】
第３システムは、エンド・ツー・エンドリンクが技術的に達成され得、モデル化されたコンステレーションに課される制約を考慮して達成され得るかどうか判定することにより、コンステレーション内の接続性を試験するべく配置され得、そこで制約データは、ユーザ定義の規制および物理的制約を表す。
【００２３】
第３システムは、モデル化されたコンステレーションの視覚的表現をユーザに提供するべく、かつ、軌道ハンドオーバ、実行可能性および制約データを第４システムに提供するべく配置され得る。
【００２４】
本発明のさらなる態様によれば、通信コンステレーションの性能の最適化の方法であって、ユーザから通信コンステレーションの仕様を受信する段階と、指定された通信コンステレーションの特性をモデル化するために１または複数のモジュールを選択する段階と、指定された通信コンステレーションの特性を統合のために共通フォーマットにフォーマットする段階と、通信コンステレーションをモデル化するべくフォーマットされた特性を統合する段階と、その接続性および有用性を評価することによりモデル化された通信コンステレーションの実行可能性を確認する段階と、通信コンステレーションの実行可能性が確認される場合、通信コンステレーションの性能をシミュレートし、最適化するべく１または複数の試験シナリオをモデル化された通信コンステレーションに適用する段階と、ユーザにシミュレーションの結果を出力する段階とを備える、方法が提供される。本方法は、コンピュータプログラムとして実装され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
ここで本発明の実施形態が、添付の図面を参照して、例としてのみ説明される。
【図１】本発明の一実施形態に係る、通信コンステレーションの性能をシミュレートし、最適化するための装置の概略である。
【図２】本発明の一実施形態に係る、クエリ処理モジュールを示す。
【図３】本発明の一実施形態に係る、モデルフォーマットモジュールを示す。
【図４】本発明の一実施形態に係る、リンクシミュレーションモジュールを示す。
【図５】本発明の一実施形態において使用されるユーザインタフェースを示す。
【図６】本発明の一実施形態に係り実行されるシミュレーションおよび最適化の方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態に係る、通信コンステレーションの最適化のための装置の概略である。装置は、本明細書で最適化設備１０と呼ばれるであろう。
【００２７】
最適化設備１０は、ユーザから最適化される通信コンステレーションの仕様を受信するべく動作し、そのコンステレーションのシミュレーションを実行する。特に、最適化設備１０は、最適なコンステレーションを判定するべく、指定されたコンステレーションと関連付けられる多数の通信リンクの各々の実行可能性を調査でき、同様に通信リンクの性能を調査する。リンクの実行可能性は、接続性の実現可能性および通信制約の調査に基づいて、２つの方式で実行される。結果として、最適化設備１０は、接続性の実現可能性、通信制約およびリンク性能の３つのシミュレーションを実行するべく動作する。
【００２８】
シミュレーションの結果は、ユーザが、コンステレーションにおいて１または複数のリンクを確立すること、または最適化処理の一部として最初に指定された通信コンステレーションの修正されたバージョンのさらなるシミュレーションを実行することのようなさらなる段階に進むことを可能にするユーザインタフェース５０を介してユーザに出力される。
【００２９】
実行されたシミュレーションの結果として、ユーザは、指定されたコンステレーションが制約を有しているか、および特定のサービスの品質（ＱｏＳ）またはユーザ体感品質（ＱｏＥ）を可能にするのにこれらの制約がどのくらい深刻であり得るかを判定できる。実行可能性評価は、指定されたコンステレーションのエンド・ツー・エンドリンクのいずれかは達成されることが可能かどうか、実用的か合法的かどうかを確認することを含む。次に、実行可能性が確立されたそれらの通信リンクのみのシミュレーションを実行することが可能である。
【００３０】
通信コンステレーションは、衛星、無人航空機（ＵＡＶ）、航空機および陸上車のような地上の、宇宙ベースのまたは地上および宇宙ベースの組み合わせの資産を表し得る。コンステレーションのアーキテクチャインフラストラクチャの仕様において、個々のエンド・ツー・エンドリンクおよび／または通信コンステレーションの複数のユーザ間の複数のリンクを定義することが可能であり、最適化設備１０は、完全な宇宙ベースのまたは組み合わされた宇宙および地上ベースのサービスあるいはシステムのシミュレーションおよび最適化を可能にし得るので、宇宙のターンキー通信最適化設備を表しているとして、理解され得る。本発明の実施形態の設備により最適化されるコンステレーションは、全ての周波数帯にわたって動作し得、中でも光リンクおよび無線周波数リンクを含む。
【００３１】
最適化設備１０は、２つの主なサブシステム、アーキテクチャモデラ７０およびシミュレーションエンジン８０を有する。アーキテクチャモデラ７０は、クエリ処理モジュール２０またはユニットを有し、それはシミュレートされ、最適化されるコンステレーションの仕様を受信するべくユーザとインタフェースし、指定されたコンステレーションの特性をモデル化するための１または複数のモジュールを選択する。
【００３２】
アーキテクチャモデラ７０はさらに、モデルフォーマットモジュール３０またはユニットを有し、それはクエリ処理モジュール２０とインタフェースし、指定されたコンステレーションの特性をモデル化する選択されたモジュールからの出力が全体のシミュレーションに組み合わされ得ることを保証する責任がある。以下により詳細に説明されるように、モデル化される特性は異なるパラメータにより表されるので、処理は各モデルがコンステレーションの全体の説明に統合されるのを可能にするべく実行される。
【００３３】
シミュレーションエンジン８０は、リンクシミュレーションモジュール４０またはユニットを有し、それはモデルフォーマットモジュール３０とインタフェースし、モデルフォーマットモジュール３０によりモデル化されるとき１または複数の試験シナリオをリンクに適用することにより、コンステレーションにおけるリンクの性能をシミュレートする責任がある。そのシミュレーションの結果はユーザインタフェース５０を介してユーザに出力される。本実施形態において、クエリ処理モジュール２０およびリンクシミュレーションモジュール４０は、同一のユーザインタフェース５０とインタフェースするように示されるが、本実施形態の修正において２つのユーザインタフェースは異なるものであり得、異なるハードウェアで実行しているおよび／または異なるソフトウェアを使用して実装される。
【００３４】
一般論として、リンクシミュレーションモジュール４０により実行されるシミュレーションのタイプの例は、エンド・ツー・エンドの無線周波数の性能分析ならびに多数のアプリケーションおよび変調フォーマットについてのリンク品質の評価である。ユーザは、いかにリンクが多数の異なるシナリオにおいて実行し得るか、そのようなシミュレーションから判定することができ、したがってそのリンクが実行可能であるかどうか判定することができる。シミュレーションの結果は、通信リンクの多くの出力パラメータまたは、個人および専門家組織により必要とされる通信アプリケーションをサポートする必要な利用可能性、セキュリティ、ＱｏＳおよびＱｏＥを含むそのようなリンクを含むべく構成される通信システムを提供し得る。
【００３５】
シミュレーションエンジン８０はまた、軌道ハンドオーバシミュレーションモジュール３５、接続性検証モジュール３６および制約検証モジュール３７を有する。軌道ハンドオーバシミュレーションモジュール３５は、ユーザインタフェース５０、モデルフォーマットモジュール３０、資産ライブラリ６０および接続性検証モジュール３６とインタフェースし、さらなるシミュレーションより前にコンステレーションの検証を可能にするべくコンステレーションの環境の説明およびコンステレーションの構成要素間のユーザへのハンドオーバを提供する。接続性検証モジュール３６は、ユーザインタフェース５０、モデルフォーマットモジュール３０、資産ライブラリ６０、軌道ハンドオーバシミュレーションモジュール３５および制約検証モジュール３７とインタフェースする。接続性検証モジュール３６は、モデル化されたコンステレーションの態様の技術的な接続性を試験するべく動作する。制約検証モジュール３７は、コンステレーションに課され得る物理的および技術的な制約のモデル化を制御するべく、リンクシミュレーションモジュール４０にさらなる入力を提供するべく、ユーザインタフェース５０、モデルフォーマットモジュール３０、資産ライブラリ６０、接続性検証モジュール３６およびリンクシミュレーションモジュール４０とインタフェースする。
【００３６】
図１の最適化設備１０は、ハードウェア、ソフトウェアまたは両方の組み合わせで実装され得る。最適化設備１０がソフトウェアで実装される場合、ソフトウェアは、サーバからダウンロードされ得る、または非一時的コンピュータ可読媒体に供給され得、コンピュータにインストールされ得る。一実施形態によれば、ソフトウェアは、サーバにインストールされ得、ユーザは、パーソナルコンピュータ、タブレットまたは他のデバイスのようなクライアント端末を介してサーバと通信し得る。別の実施形態において、ソフトウェアは、ユーザにより動作されるコンピュータにローカルにインストールされ得る。
【００３７】
上述のアーキテクチャモデラ７０およびシミュレーションエンジン８０の構成要素は、同一のハードウェアおよび／またはソフトウェアの実装に統合され得る、またはネットワーク上で実行している構成要素に分配され得、そこで異なるシステム間の通信が、当技術分野において既知のプロトコルを使用して実行される。
【００３８】
リンクのモデル化のための資産  アーキテクチャモデラ７０は、特定のユーザ定義または顧客定義の通信要件に関する特定のコンステレーションの構成をモデル化するべく動作する。モデル化されたコンステレーションの構成は、シミュレーションのためにシミュレーションエンジン８０に提供される。
【００３９】
一例として、クエリ処理モジュール２０への入力は、特定の帯域幅を必要とし、特定の地理的な位置にアクセスし、特定の時点で利用可能で、特定の変調フォーマットを使用するコンステレーションをシミュレートするべく要求として提供され得る。これらのパラメータを有するコンステレーションの構成が、多数の異なる試験シナリオのアプリケーションに応答して、容認できる性能を立証するべくモデル化され、シミュレートされる場合、ユーザは、将来の都合のよい時に、独立して１または複数の通信リンクを設定し得るか、本実施形態の最適化設備１０と関連付けられるユーザインタフェースを介してそうし得るかのいずれかである。
【００４０】
本実施形態において、アーキテクチャモデラ７０は、最適化設備１０の外部にある複数のモデル化するモジュールを活用し、それらは例えば、産業界または学界から利用可能な市販または特注の個々の資産の集まり、一組または連合を表す。これらの資産の多くは、特定の宇宙用で独立して使用され得る。資産は、特定の通信リンクの様々な態様をモデル化するための「既製（ｏｆｆ−ｔｈｅ−ｓｈｅｌｆ）」または所有権のあるハードウェアおよび／またはソフトウェアのツールセットを表し、そのような態様の例が、以下により詳細に説明される。ハードウェアおよび／またはソフトウェアのツールのアクセスしやすさは、本発明の最適化設備１０が、フルハードウェアシミュレーション、フルソフトウェアシミュレーションまたはハードウェアおよびソフトウェアの任意の組み合わせを実行できるようなものである。
【００４１】
資産の一組は、動的資産ライブラリ６０に含まれるとして理解され得、経時的に資産の互換性を反映し、新しい資産の追加または古い資産の交換またはアップグレードを含む。追加的にまたは代替的に、動的資産ライブラリ６０は、特定の時間に、例えば、特定のプロバイダと関連付けられる特定の資産のグループにアクセスするというユーザの要望を反映し得る。そのような要望は、クエリ処理モジュール２０の適切な構成を介して実装され得る。
【００４２】
資産ライブラリ６０内のモジュールは、学究的または商業的な機関を通じてそのようなものとして検証される高性能の資産を表し得るので、本発明の最適化設備１０によるこれらの資産の選択および組み合わせは、厳格なおよび正確なシミュレーションが実行されることを可能にする。
【００４３】
別の実施形態において、クエリ処理モジュール２０によりアクセスされるモデル化するモジュールは、ローカルライブラリとして最適化設備１０に含まれる。これは、例えば、１または複数の資産を表している市販のソフトウェアのダウンロード、およびプロセッサ（不図示）によりアクセスされ、実行される、クエリ処理モジュールのメモリ内のコンピュータプログラムとしてソフトウェアのストレージを通じて達成され得る。代替的な構成として、マイクロコントローラまたは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）は、１または複数の資産を実装するべくクエリ処理モジュールにインストールされ得る。
【００４４】
本発明の一実施形態におけるクエリ処理モジュール２０により選択のために利用可能であるモデル化するモジュールは、以下の資産の８つの機能領域を表し、
●  アプリケーション層および標準ツールセット、
●  ネットワーク管理ツールセット、
●  無線周波数（ＲＦ）計画ツールセット、
●  地上および宇宙のセグメント機器のモデル、
●  ユーザ端末機器モデル、
●  軌道ハンドオーバツールセット、
●  ビームハンドオーバツールセット、および
●  ハードウェアモデルの資産である。
【００４５】
各機能領域内に、そこから選択がなされ得る複数のツールおよび／またはモデルがある。各機能領域の簡単な説明が、以下に述べられる。
【００４６】
アプリケーション層および標準ツールセットは、シミュレーション内で通信されるアプリケーションタイプに関する。典型的に、このリンクの構成要素は、音声、ビデオ、データ、マルチメディアまたはこれらの他のサブセットである。例えば、様々なボコーダ基準などのサブセットを模倣し得る様々なツールが存在する。
【００４７】
この機能領域はまた、国際標準化機構／オープンスタンダードインタフェース（ＩＳＯ／ＯＳＩ）のデータベースを収容し、それは特定の通信リンクのモデル化の基礎として使用され得る。これは、ネットワーク層または物理層のいずれかを介して特定のアプリケーション層のために特定のインタフェースを与える。組み合わせて、通信リンクまたは「チェーン」は、チャネルのダイナミクスおよび無線インタフェースの性質に基づいて、モデル化されるリンクにわたって伝播する波形に確率変数を導入する。これらの変数をモデル化および／またはシミュレートし得るソフトウェアが利用可能である。修正の対象となり得る関数は、変調、位相コーディング、エラー制御コーディング、インターリービング、フィルタリングおよびプロトコルの拡張を含む。
【００４８】
ネットワーク管理ツールセットは、ハイレベルの自動化によってインターネットプロトコル（ＩＰ）ベースのネットワーク管理機能を提供する。それは、通信リンクのネットワークが計画され、構成されることを可能にする。ツールセットに含まれるのは、地上端末タイプの特性の観点である。ネットワーク管理ツールセットは、ネットワークプランを通じて、クエリ処理モジュール２０への入力として、シミュレートされる特定の顧客由来の通信要求を取得するべく動作する。エンド・ツー・エンドシステムを通じて最適な構成（すなわち、経路）を確立することによりこれを行う。
【００４９】
ＲＦプランニングツールセットは、クエリ処理モジュール２０への入力として、特定の顧客由来の通信要求に対して最適なキャリア周波数のマッピングを供給するべく、複数の無線リンクバジェット、スペクトル利用可能性および衛星応答機の経路を考慮することにより通信無線のディメンションの観点を提供する。
【００５０】
地上および宇宙のセグメント機器のモデルは、エンド・ツー・エンドシミュレーションを実行するべくそこから選択がなされる広範囲の機器の通信性能データを保持するデータベースの内部に含まれる。機器の各アイテムについて、性能の詳細およびパラメータは、実行するためのシミュレーションに必要とされるフォーマット内にあり得るが、以下により詳細に説明されることになるように、必要とされるフォーマットは、モデルフォーマットモジュールにより実行され得る。各機器について、性能パラメータは、要求仕様から、または予測される性能の形態において、または「測定されるような」性能の形態において取得され得る。
【００５１】
機器は、１または複数のＲＦドメインか、信号プロセッサのためのデジタルドメインか、光リンクのための光ドメインか、ベースバンドドメインか、シミュレートされているエンド・ツー・エンド通信のチェーンに依存するドメインの組み合わせのいずれかにおいて使用可能であろう。宇宙セグメントのドメインは、複数の軌道からの衛星を含み、必要に応じて衛星間リンクと関連付けられるであろう。高高度擬似衛星（ＨＡＰＳ）に加えて、またはそれと共に、衛星および地上のセグメントと共にコンステレーションに使用される場合、無人航空機（ＵＡＶ）および人力飛行機（ＨＰＡ）のためのモデルがまた含まれ得る。
【００５２】
ユーザ端末機器モデルは、エンド・ツー・エンドシミュレーションを実行するべくそこから選択がなされる広範囲のエンドユーザ端末タイプの通信性能データを保持するデータベースの内部に含まれる。
【００５３】
軌道ハンドオーバツールセットは、静止軌道および／または移動地上端末以外の軌道内の衛星を含むエンド・ツー・エンド通信リンクのための衛星、地上局およびユーザ端末間のハンドオーバの実装の算出およびモデル化専用である。
【００５４】
ビームハンドオーバツールセットは、複数のビーム技術を採用する資産のいずれかに対する衛星、地上局およびエンドユーザ端末ビーム間のハンドオーバの実装の算出およびモデル化専用である。
【００５５】
ハードウェアモデルの資産は、宇宙セグメント、地上のセグメントおよびエンドユーザ端末セグメントからの真のハードウェアの集まりである。ハードウェアは、所望通りソフトウェアモデルの代わりにまたはそれと共に使用され得る。ハードウェアは、必要に応じて別のアイテムであり得る、またはチェーン内に構築され得る。
【００５６】
８つの機能領域が上記に特定されているが、本発明の代替的な実施形態において、８つの機能領域より多いまたはそれよりも少ないモジュールが選択のために利用可能であり得る。
【００５７】
資産の選択  図２は、本発明の一実施形態に係るクエリ処理モジュール２０の一例を示す。
【００５８】
上述のように、クエリ処理モジュール２０は、シミュレートされ、最適化されるコンステレーションの仕様を受信するべく動作する。クエリ処理モジュールは、コンピュータ上で実行しているユーザインタフェース５０を介してユーザ入力を受信することを通じて、これを達成し得る。ユーザインタフェース５０をホスティングするコンピュータは、最適化設備１０全体がインストールされているものと同一のコンピュータであり得る。本実施形態において、第１、第２および第３システムは、コンピュータプロセッサにより実行されるソフトウェアモジュールを表す。
【００５９】
ユーザインタフェース５０は、シミュレートされ、最適化されるコンステレーションを指定するテキスト文字列を受信し得、それはクエリパーサ２１により解析される。クエリパーサ２１は、予め定められた用語を検索するべく、かつ、クエリフォーマッタ２２に送るためにこれらの用語と関連付けられる値を抽出するべく構成される。一例として、予め定められた用語は、「ｋＨｚ」、「ＭＨｚ」のような周波数の単位であり得、そのような用語の直前の数字は、キロヘルツ、メガヘルツまたは同様のもので表されるキャリア周波数または帯域幅として、クエリフォーマッタ２２による特定のためにクエリパーサ２１により抽出され得る。さらなる一例として、予め定められた用語は、「ｄＢ」であり得、この用語の前の数字は、デシベルで表される電源条件として特定され得る。「ＡＮＤ」および「ＯＲ」のようなブール演算子および「ａｔ」および「ｏｖｅｒ」のような関係用語はまた、ユーザクエリの態様が代替法として表され、組み合わされるべきかどうか、または用語がまさに必要条件、おおよそ必要条件あるいは最大限度または最小限度を表すはずであるかどうか判定するべく特定され、抽出され得る。クエリパーサ２１はまた、中でも「光」、「変調」、「ＱＡＭ」、「ブロードバンド」、「サービスエリア」、「無線インタフェース」および「衛星」のような他の予め定められた電気通信のキーワードを抽出するべく構成され得る。
【００６０】
代替的な実施形態において、および図５に関してより詳細に示されるように、ユーザインタフェース５０は、ユーザにより追加されるべき予め定められたグループの入力フィールド５２を表示するべく構成される。フィールドは、例えば、変調フォーマット、帯域幅、信号とノイズの比、キャリア周波数を表し得、テキストとしてインタフェースフィールド５２に自由に入力され得る、または予め定められたドロップダウンリスト５５から選択され得る。パラメータ値はまた、１または複数のスライダツール５３、アップ／ダウンインタフェース制御または同様のものを介して、あるいはパラメータの動作範囲が指定されるべき範囲マーカ５４を使用して調整され得る。
【００６１】
そのような構成は、ユーザインタフェース５０において予め定められたフィールドにより既にグループ化されているクエリフォーマッタ２２に情報を送り得るクエリパーサ２１の動作を簡略化する。
【００６２】
クエリパーサ２１は、抽出した情報をクエリフォーマッタ２２に送るべく動作し、それは、モデルセレクタ２３に送られ得るフォーマット内にクエリを生成するべく、受信されたデータを解釈し、処理する。モデルセレクタ２３の目的は、指定された通信コンステレーションの態様をモデル化するそれらのモジュールを特定することであり、この機能を実行するべく、モデルセレクタ２３は、クエリパーサ２１からの出力により反映される組み合わせで動作するモジュールの存在または利用可能性を検索する。
【００６３】
クエリフォーマッタ２２は、モデルセレクタ２３にモジュールの機能と直接比較され得る形態で情報を提供することにより、モデルセレクタ２３のこの動作を補助するべく動作する。
【００６４】
一例として、クエリフォーマッタ２２は、クエリパーサ２１から情報「光ファイバリンク」を受信し得る。クエリフォーマッタ２２は、これがモデル化されるリンクの物理的特徴の仕様を表すことを判定し、そのような指示をモデルセレクタ２３に提供する。
【００６５】
この例において、モデルセレクタ２３は、モジュールがコンステレーションの物理的特徴をモデル化するべくアクセスされ得ること、上述のように、アプリケーション層および標準ツールセットとして分類され得るモジュールおよびモデル化する地上および宇宙のセグメント機器として分類され得るモジュールを含み得ることを判定する。
【００６６】
モデルセレクタ２３は、資産ライブラリ６０内のこれらの２つの領域の資産を検索する。検索は、インターネット検索に類似の手法で実行され得、特定のネットワークアドレスに登録されている適切なソフトウェアまたはハードウェアのツールの位置のためのネットワークを検索する。代替的な実施形態において、検索は、リンク仕様のインタフェースを通じて提供されるユーザ入力により導かれ得、それは、特定の機関または組織により提供されるもののような特定の資産のグループに検索を限定する。
【００６７】
より限定された資産の検索が実行されるべき実施形態において、モデルセレクタ２３が、そのような資産が資産の利用可能性を反映するローカルに格納された情報に基づいてアクセスされ得るかどうか判定し得るように、予め定められた資産のグループが、前もって最適化設備１０にそれらの利用可能性を知らせ得る。そのような情報は、クエリ処理モジュール２０内のメモリに格納され得る（不図示）。格納され知らされた利用可能性の情報は、各資産の機能の簡単な説明、クエリフォーマッタ２２により１または複数の正しい資産を特定するべく、モデルセレクタ２３に提供された情報と一致し得るキーワードを含み得る。
【００６８】
次に、選択された資産からの情報は、以下により詳細に説明される通信コンステレーションのシミュレーションを可能にするべく、フォーマットのためのモデルフォーマットモジュール３０に送られる。モデルセレクタ２３からの情報はまた、シミュレーションの間に実行されるべき試験の構成を可能にするべく、図４を参照してより詳細に説明されることになる試験シナリオストレージモジュール４１に送られる。
【００６９】
いくつかの実施形態において、ユーザがスタンドアロンの通信リンクの性能のシミュレーションを要求することが可能であるが、他の実施形態において、ユーザは、構成する地上ベースの固定された端末および移動端末ならびに、既存のターンキーシステムの宇宙ベースの要素の多くまたは全てが既に使用されている場合、ユーザ間のリンクが設定され得るかどうか要求し得る。
【００７０】
この例において、クエリパーサ２１は、地上局、ユーザ端末および衛星のような資産の数およびタイプ、ならびにシステムの様々な態様が利用され得るリソースおよび環境側面の観点からターンキーシステムの全定義を受信する。周波数の割り当て、容量、帯域幅、サービスエリアおよび他の考慮事項の観点からの限定は、ユーザインタフェース５０を介してクエリパーサ２１に入力され得、モデルセレクタ２３の適切な動作を通じて、資産ライブラリ６０はリンクをモデル化できる。この構成は、「ロードされた」ターンキー環境モデルのシミュレーションの作成を含むとして理解され得る。この動作は、以下により詳細に説明されるであろう。
【００７１】
フォーマット  図３は、本発明の一実施形態に係るモデルフォーマットモジュール３０の構造を示す。
【００７２】
モデルフォーマットモジュール３０の目的は、ユーザにより指定された通信コンステレーションのモデルを表す形態に、選択された資産により表される様々なモデルおよびシミュレーションのツールセットを組み合わせる、または統合することである。フォーマットは、選択される特定の資産のグループに応じて、多数の異なる方式で実行され得る。
【００７３】
２つの異なる資産が、コンステレーションにおける衛星間リンク、ＩＳＬの性能の異なる態様または特性を別々にモデル化し得る一例が、以下のように説明される。第１の資産が、地球の周りの２つの衛星の軌道位置の関数としてリンクの性能をモデル化するべく選択される。第２の資産は、例えば、ＩＳＬにおいて信号送信機および受信機に使用される増幅器の動作点として判定される、信号パワーレべルの関数として衛星間リンクの性能をモデル化するべく選択される。この例において、ＩＳＬの対象とするシミュレーションが、決められている、特定の変調スキームを使用して特定の周波数で送信される通信の信号対ノイズの比（ＳＮＲ）を測定することが想定される。キャリア周波数および変調スキームを使用して理想的な送信をモデル化する情報は、ＲＦ計画ツールセットの資産から得られ得る。
【００７４】
ＳＮＲは、パラメータＹとして表され得る。第１のＳＮＲ  ｙ１が、ｙ１＝ｆ１（ｘ１）と定義されるように、第１の資産は、第１の関数ｆ１をモデルフォーマットモジュール３０に出力する。ここでパラメータｘ１は、ＲＦ資産から得られる定義された周波数および定義された変調スキームで、ならびに特定の信号パワーレべルで送信される信号に対する（地球の中心に対する極座標系において位置を定義するベクトルとして測定される）軌道位置を表す。第２のＳＮＲ  ｙ２が、ｙ２＝ｆ２（ｘ２）により定義されるように、第２の資産は、第２の関数ｆ２をモデルフォーマットモジュール３０に出力する。ここでパラメータｘ２は、ＲＦ資産から得られる定義された周波数および定義された変調スキームで、ならびに特定の軌道位置で送信される信号のパワーレベルを表す。
【００７５】
モデルフォーマットモジュール３０内の統合モジュール３２は、Ｙ＝Ｆ（ｘ１、ｘ２）のようなリンクに対するＳＮＲ、Ｙを表す多変数関数、Ｆを得るべくこれら２つの関数を組み合わせる。上に述べられた２つの関数の組み合わせは、異なるパワーレベルの範囲に対して第１の資産から得られる異なる関数ｙ１＝ｆ１（ｘ１）および、異なる軌道位置の範囲に対して第２の資産から得られる異なる関数ｙ２＝ｆ２（ｘ２）のマッピングを構築することにより実行される。ｘｙ平面において関数ｆ１およびｆ２が２次元の関数とみなされる場合、関数Ｆが、ｘ１、ｘ２およびＹにより定義される座標系における３次元の空間内の面を表す関数とみなされ得る。モデルＹ＝Ｆ（ｘ１、ｘ２）は、通信リンクが全体としてモデル化されることを可能にするべく、シミュレーションエンジン８０に提供される。
【００７６】
したがって、面は、ユーザインタフェース上に表される場合、軌道位置およびＳＮＲ上のパワーレベルの両方の効果が、視覚形態で同時に判定されることを可能にする。数理的ツールが、最適化の目的のために、そのような関数の最大または最小または鞍点を判定するべく適用され得るが、上述の例については、接続性または技術的な実現可能性の指示が出力され得るように、シミュレーションがまた、値Ｙと動作パラメータの範囲に対する閾値ＳＮＲとの比較を含み得ることが理解されるであろう。
【００７７】
上の例は、同一のパラメータ上の異なる変数の効果を表す２つのモデルの統合を表すが、通信リンクをモデル化するためにシミュレーションエンジン８０に転送され得る、３またはそれより多い変数の多変数関数をもたらすべく、同一の原理がさらなるモデルの統合に適用され得ることを理解されたい。
【００７８】
上の例に説明されるように、変数に対する異なる値の範囲の効果がシミュレートされ得るように、いくつかの資産は、関数の観点からパラメータ上の特定の変数の効果の指示を提供する。他の状況において、資産は、統合処理において他のモデルに適用されるスケーリング係数のような決められた量を出力するためにのみ必要とされ得る。上述の例において、ＳＮＲは衛星の軌道位置で変わると判定され得るが、変調フォーマットが変更される場合、例えば、ＳＮＲの絶対値は各軌道位置で２倍になり得るように、そのようなスケーリング係数が、変調フォーマットと関連付けられ得ることを理解されたい。
【００７９】
他の実施形態において、それは単一変数の関数のみが、シミュレーションエンジン８０に出力され、通信リンクの他の特性全てが固定されていて、特にユーザのクエリに定義される場合であり得る。この状況において、フォーマットは、例えば、固定値のパラメータの各々と関連付けられるスケーリング係数を出力するべくモデルセレクタ２３により選択される各関連資産により表されるモデルに固定値を適用することを含み得る。
【００８０】
多変数関数の作成の一部として、異なるスケールまたは単位で表される資産の出力関数に標準化が必要とされ得る。例えば、信号レベルをモデル化するある資産は、デシベル（ｄＢ）で測定される出力を提供し得、これに対して信号レベルをさらにモデル化する別の資産は、デシベルミリワット（ｄＢｍ）で測定される出力を提供し得る。この状況において、多変数関数が得られ得るように、モデルフォーマットモジュールにより単位の適切な変換が実行される。
【００８１】
通信リンクの実行可能性は、多数の異なる方式でシミュレーションエンジン８０のシミュレーションモジュール４０により評価され得る。ＳＮＲの例が上に提供され、ユーザは、ＳＮＲが、通信リンクを目的に不向きにするとみなされるところより下の特定の閾値を有し得る。代替的な測定は、通信リンクが実行可能であるとみなされるところより下の特定のビットエラーレート（ＢＥＲ）であり得る。さらなる例は、通信リンクにおける受信機が信号からの情報を抽出することを可能にするのに必要とされる信号パワーレべルまたは頂点間振幅であり、多くの他の追加的なまたは代替的な測定が明らかであろう。それぞれの場合において、必要とされる１または複数の測定が、クエリパーサ２１により判定され、モデルセレクタ２３は、それらの１または複数の測定をモデル化する資産を選択するであろう。次にモデルフォーマットモジュール３０は、１または複数の変数の関数としてそれらの測定の各々の値を表しているそれぞれのモデルを提供するであろう。
【００８２】
例えば、信号パワーレべルおよびＢＥＲなどの２またはそれより多いそのようなリンクの実行可能性の測定が必要とされる場合、これらの測定の次元の不適合に起因して、モデルフォーマットモジュール３０が、同時に測定の各々の分散を示す単一のモデルを構築することができないかもしれない。そのような状況において、モデルフォーマットモジュール３０は、複数の異なるモデルをシミュレーションエンジン８０、リンクの実行可能性の測定の各々に対するもの、上述のように統合モデルである各モデルに出力し得る。次にシミュレーションモジュール４０は、順番にまたは同時に各測定を評価し得、並んでまたは２つの異なるインタフェース画面上に結果を表し、実行可能性の全測定は、個々の実行可能性の測定に論理ＡＮＤ演算を実行することにより判定され得る。
【００８３】
図３に示される実施形態において、モデルフォーマットモジュール３０は、グルーピングモジュール３１を有し、それは、資産によりモデル化されるリンクの実行可能性の測定に基づいて、モデルセレクタ２３により特定される資産をグループ化する。一例において、資産のグループは、１つは伝送周波数に基づき、もう１つは送信機のハードウェアに基づく、両方ともＢＥＲをモデル化する２つの資産を含み得る。ＳＮＲをモデル化する第３の資産は、ＢＥＲの測定を提供しないので、異なる資産のグループに割り当てられるであろう。統合モジュール３２は、各資産グループに対して１つのモデルで、シミュレーションエンジン８０に複数のモデルを出力するべく各グループ内の資産の統合を実行する。グルーピングモジュール３１は、選択される資産を指定するクエリ処理モジュール２０から入力を受信し、かつ、クエリ処理モジュール２０により選択される資産を捜し出し、取得するべく資産ライブラリ６０とさらにインタフェースする。
【００８４】
シミュレーションモジュール４０により評価されるような実行可能性は、コンステレーションおよびそれらの接続性の指定された資産の技術的な互換性の測定を表す。以下により詳細に説明されることになるように、本発明の実施形態により実行される実行可能性の評価は、シミュレートされる構成への制約の影響の評価をさらに含む。接続性の評価が、実行可能であるリンクを別の方法で示唆し得る場合でさえ、（例えば、自然の法則に基づいて）ユーザに課された規則または物理的制約であり得る制約は、リンクに実行不可能にさせ得る。したがって制約データは、接続性の評価に供給される。実行可能性評価が接続性および有用性の評価を含むように、制約データの評価は、接続性の評価と対照的に、本明細書で有用性評価と呼ばれ得る。
【００８５】
リンクシミュレーション  ひとたび全ての必要な資産がクエリ処理モジュール２０により選択され、モデルフォーマットモジュール３０によりフォーマットされていると、アーキテクチャモデラ７０は、指定されたコンステレーションのアーキテクチャインフラストラクチャをモデル化していて、以下に説明されるように１または複数のシミュレーションが実行されることを可能にするべく、シミュレーションエンジン８０にモデルを提供する。
【００８６】
リンクシミュレーションモジュール４０は、選択される通信リンクのエンド・ツー・エンド性能シミュレーションを実行し、通信パラメータの性能の数を予測するべく個々にまたは集合的にのいずれかでモデルフォーマットモジュール３０により提供される１または複数のモデルを使用するために配置される。予測処理は、指定された通信リンクの性能に影響することになるマルチパスの範囲、干渉効果および他のメカニズムをシミュレートし得る。
【００８７】
性能シミュレーションは、リンクのシミュレーションを実行するべく、資産ライブラリ６０内の対応する資産を制御するためのクエリ処理モジュール２０により選択されるツールセットおよびモデルに含まれる様々な機能領域とインタフェースするリンクシミュレーションモジュール４０により実行される。選択されるツールセットおよびモデルにより提供される結果は、その結果が、ユーザに出力され得る形態で配置されるように、モデルフォーマットモジュール３０により構築される１または複数のモデルによって組み合わされる。
【００８８】
リンクシミュレーションモジュール４０は、特定の周波数、特定の時刻での使用、リンクを共有しているユーザ数の影響、ノイズおよび干渉パターンのモデル化、異なる変調スキームの使用、動作モード間の応答時間および遷移などを表しているシナリオのようなモデル化されるリンクに適用される多数の試験シナリオを含む。試験シナリオは、前もって定義され得るが、例えば、外部に準備された試験シナリオをシミュレーションモジュールにアップロードすることを通じて、ユーザインタフェース５０を介してユーザにより構成され得る。
【００８９】
これが包括的なリストではないことを理解されたいが、シミュレーションは、したがって以下のうちの１または複数を試験することが可能である。
●  マッピングベースのグラフィカルワークベンチの表示を使用する運用の展開のコマンド指向の視覚プランニングおよびコーディネーション、
●  誰がネットワークにアクセスし、使用しているか制御することの状況認識、
●  衛星ＲＦスペクトルの容量、帯域幅へのマッピングサービスの提供および保護、
●  サイバーセキュリティおよびＱｏＳデータを提供することを含み得るアクセス制御およびセキュリティ管理、
●  現在および将来のネットワークによって統合されたサービス機能を管理するための相互運用可能なプラットフォームシミュレータ、
●  多様な軌道（ＬＥＯ、ＭＥＯ、ＧＥＯおよび他の軌道）内の衛星間の通信をサポートする、レーザおよび／またはマイクロ波技術に基づく「ビルディングブロック」衛星間リンク（ＩＳＬ）機能、
●  宇宙船および航空機の両方のホストされたペイロードまたは専用ミッションのような柔軟な展開のための「ビルディングブロック」センサ、
●  認知性のおよびソフトウェアで定義可能な無線インタフェースサポートを備える適応受信機、
●  衛星位置、交通需要およびスペクトル環境に応じて適応サービスエリアを提供することが可能なアドバンスドアクティブアンテナ、
●  リソースオーケストレーションを最適化するためのアドバンスドネットワーク管理システムであって以下を含む、
○  動的コンステレーション内の衛星間の無線リソースの衛星間コーディネーションおよび割り当て、
○  例えば、ホットスポットに対する無線リソースの動的割り当てなどの衛星‐地上のコーディネーション、
●  ＩＴＵスペクトルの割り当ておよび規則におけるコンステレーション内および外部両方の干渉の軽減、
●  高高度擬似衛星（ＨＡＰＳ）および
●  無人航空機（ＵＡＶ）。
【００９０】
本発明の一実施形態に係るリンクシミュレーションモジュール４０が、図４に示される。リンクシミュレーションモジュール４０は、試験シナリオを格納するためのメモリ４１およびどの格納された試験シナリオがシミュレーションにおいて使用されるべきか判定するべくユーザインタフェース５０とインタフェースする試験シナリオセレクタ４２を有する。リンクシミュレーションモジュール４０はまた、選択される１または複数の試験シナリオと関連付けられる情報をシミュレーションのための資産に提供するための、かつ、試験シナリオセレクタ４２および試験シナリオストレージ４１を制御するためのコントローラ４３を有する。試験シナリオストレージ４１およびコントローラ４３は、アーキテクチャモデラ７０から入力を受信する。特に、試験シナリオストレージは、モデルセレクタ２３から入力を受信し得、コントローラ４３は、直接またはモデルフォーマットモジュール３０を介してのいずれかで、クエリ処理モジュール２０から入力を受信し得る。
【００９１】
コントローラ４３により生成されるシミュレーション情報は、実行されるシミュレーションを定義する。一実施形態において、コントローラ４３は、シミュレーションにおいて使用されるパラメータの値の範囲を提供し得る。次に、資産は、コントローラ４３により指定されるそれぞれのパラメータの範囲のそれぞれにわたって、それらの通信リンクのそれぞれの構成要素のシミュレーションを実行する。各シミュレーションは、図３を参照して上述の手法で、モデルフォーマットモジュール３０により統合され、シミュレーションの結果は、シミュレーションモジュール内の結果プロセッサ４４に伝達される。結果プロセッサ４４は、例えば、ユーザインタフェース５０上に表示される１または複数のグラフまたは表、あるいは印刷または電子メールアドレスまたはクラウドストレージ先に送信されるレポートの形態で、結果をユーザに出力され得るフォーマットに変換するべく動作する。結果プロセッサ４４は、資産ライブラリ６０と直接に、および／またはアーキテクチャモデラ７０を介して、間接にデータを交換し得る。以下に述べられるように、特定のパラメータがアクセスされる場合、ユーザは、結果のアップデートを要求し得、コントローラ４３が資産ライブラリ６０に新しいシミュレーションの命令を開始するのではなく、結果プロセッサ４４は、資産ライブラリ６０にシミュレーションの結果上のアップデートのパラメータ値の効果を返すことを代わりに要求し得る。
【００９２】
したがって各パラメータの効果がモデル化される特定の手法は、選択される対応する資産により判定され、したがってシミュレーションは、広範囲および高水準の利用可能な資産に起因して、多数の異なる方式で実行され得る。したがってモデルセレクタ２３は、例えば、以前に選択されなかった資産と関連付けられる新しい試験シナリオに試験シナリオセレクタ４２による選択のために格納されさせることを通じて、格納された試験シナリオを制御することができる。ストレージ要件を最適化するべく、例えば、選択された資産と関連付けられない必要とされない試験シナリオが、試験シナリオから削除され得る。本発明の最適化設備１０は、指定された通信リンクを表すユーザに全シミュレーションの結果を提供するべく独特の手法でシミュレーションを組み合わせる。
【００９３】
上で述べられたように、特定の実行可能性が確立されているそれらのリンクのみが試験されるように、多数の追加のシミュレーションが、リンク性能シミュレーションより前にシミュレーションエンジン８０により実行される。したがってリソースは、法的なまたは他の使用の制約に起因して利用不可能であり得るリンクの試験を防止することにより保存され得ることを理解されたい。軌道ハンドオーバシミュレーションモジュール３５、接続性検証モジュール３６および制約検証モジュール３７は、以下に説明されるように、有用性評価の一部として、そのような追加の試験および検証を提供する。
【００９４】
軌道シミュレーション  図１に示されるシミュレーションエンジン８０の軌道ハンドオーバシミュレーションモジュール３５は、図４に示されるリンクシミュレーションモジュール４０のものと類似の構造を有し、結果として、それの詳細な説明が簡潔さのために省略される。試験シナリオストレージ４１および試験シナリオセレクタ４２の代わりは、それぞれコンステレーションの軌道およびインフラストラクチャのシナリオストレージならびにコンステレーションの軌道およびインフラストラクチャのシナリオセレクタである。シナリオストレージおよびシナリオセレクタとインタフェースするコントローラは、資産ライブラリ６０に軌道のシミュレーションの命令を提供するべく動作し、資産ライブラリ６０内のモジュールにより判定された軌道のシミュレーションの結果を接続性検証モジュール３６ならびにユーザインタフェース５０に提供する結果プロセッサを制御する。
【００９５】
軌道ハンドオーバシミュレーションモジュール３５は、ユーザインタフェースを介してユーザにより理解され得る軌道ハンドオーバデータを生成し、提供するべく動作する。軌道ハンドオーバデータは、詳細のレベルにおいて、その後のシミュレーションが実行されることを可能にし得る特定のコンステレーションの環境のシミュレーションである。
【００９６】
例えば、アーキテクチャモデラ７０に提供されるような、シミュレートされ、最適化されるコンステレーションの仕様に従って、軌道ハンドオーバシミュレーションモジュールは、地球に対する多数の衛星の各々の位置およびそれらのそれぞれの軌道の動きの視覚的表現を生成し得、それは、ユーザがコンステレーションのモデル化された構成を理解し、かつ、必要であればユーザインタフェース５０を介して修正を行うことを可能にする。例えば、修正は、地球の表面の特定の領域のサービスエリアを支援するべく、別の衛星に対するある衛星の動きを含み得る。別のタイプの修正は、コンステレーションへの様々な資産の追加またはそれからの除去であり得る。
【００９７】
したがって軌道ハンドオーバシミュレーションモジュール３５は、ユーザにその後のシミュレーションより前にモデル化されたコンステレーションを修正する能力を提供できる。ユーザは、典型的にアーキテクチャモデラ７０に要求仕様を入力するが、特に宇宙ベースのおよび地上の資産の混合が使用されるべきである場合、その段階において要求仕様を満たすことができ得るコンステレーションの物理的実現の特定の性質について知らないであろうから、この機能が有用である。ユーザは、所望のコンステレーションおよび特定の通信周波数または採用されるプロトコルにおいて使用される衛星の数を知り得るが、要求仕様の入力の時点で、特定のサービス要件を満たすであろうコンステレーションの物理的間隔および相対配置について知らないかもしれない。
【００９８】
必要とされるコンステレーションの定義は、上述の手法でアーキテクチャモデラ７０により決定され、軌道ハンドオーバシミュレーションモジュール３５は、例えば、コンステレーションの動作を保つべく、軌道の動きまたは地球の自転に起因して構成要素の相対的な環境が変化するとき、コンステレーションの構成要素が相互に作用する方式をモデル化する。
【００９９】
例えば、地上基地局からの通信は、見通し線ベースで決定される最も近い衛星に到達することが必要とされているものとして指定され得、ある衛星が基地局の範囲外に移動し、別の衛星が範囲内に移動するので、コンステレーションが基地局を処理することが可能なままである方式をモデル化するべく、２つの衛星間の情報のハンドオーバが軌道ハンドオーバシミュレーションモジュール３５によりモデル化され得る。
【０１００】
既存のターンキーシステムがモデル化され、アーキテクチャモデラ７０に入力されるときに、特定のコンステレーションの性質が既にユーザによく知られている場合、軌道ハンドオーバシミュレーションモジュール３５は、検証される予期されたコンステレーションの構成のための方式を提供する。
【０１０１】
ひとたびコンステレーションのアーキテクチャが、その構成要素の観点からモデル化されると、その動的な軌道の動作が、シナリオセレクタを通じて格納されたデータの適切な選択を通じてモデル化され得るように、コンステレーションの軌道およびインフラストラクチャのストレージは、特定のコンステレーションの動的性質をモデル化するデータを格納するべく動作する。例えば、アーキテクチャモデラ７０は、特定のシステムの構成が３つの衛星および５０機のＵＡＶを使用して達成され得ることを判定し得る。コンステレーションの軌道およびインフラストラクチャのストレージは、中高度地球周回軌道（ＭＥＯ）、静止赤道軌道（ＧＥＯ）、低高度地球周回軌道（ＬＥＯ）または高高度地球周回軌道（ＨＥＯ）の衛星のための軌道の動きをモデル化するデータを格納し得、シナリオセレクタは、軌道ハンドオーバシミュレーションモジュール３５のプロセッサによりモデル化のための適切な軌道のデータを選択する。ＵＡＶの適切な位置は、衛星の軌道および軌道ハンドオーバシミュレーションモジュール３５のプロセッサにより決定され、ユーザインタフェース５０に表される結果としての環境の構成を考慮して決定され得る。この例において、ユーザの要求仕様を満たすＵＡＶの適切な位置は、資産ライブラリ６０内の情報により決定され得る。
【０１０２】
本発明の最適化設備１０の代替的な実施形態において、軌道ハンドオーバシミュレーションモジュール３５は存在せず、接続性検証、制約検証およびリンクシミュレーションのみが、シミュレーションエンジン８０により実行される。これは比較的小さいまたは単純なコンステレーションがモデル化されるべき場合であり得るが、本発明の最適化設備１０がまた、地球中の数百万の地上のエンドユーザに通信リンクを提供する、最高で数百の衛星を含む大きなコンステレーションをモデル化することができ、そのような場合、軌道ハンドオーバデータは、生成される複雑なシステムの有用な説明を可能にすることを理解されたい。
【０１０３】
接続性検証  図１に示されるシミュレーションエンジン８０の接続性検証モジュール３６は、図４に示されるリンクシミュレーションモジュール４０のものと類似の構造を有し、結果としてそれの詳細な説明が簡潔さのために省略される。試験シナリオストレージ４１および試験シナリオセレクタ４２の代わりは、それぞれ接続性シナリオストレージおよび接続性シナリオセレクタである。シナリオストレージおよびシナリオセレクタとインタフェースするコントローラは、資産ライブラリ６０に接続性のシミュレーションの命令を提供するべく動作し、接続性の検証シミュレーションの結果を通信検証モジュール３７ならびにユーザインタフェース５０に提供する結果プロセッサを制御する。
【０１０４】
接続性検証モジュールは、アーキテクチャモデラ７０によりモデル化されているコンステレーションの技術的実行可能性、換言すれば、通信コンステレーションの特定の態様が必要とされる通信をサポートするかどうかを試験するべく動作する。アーキテクチャモデラ７０は、指定されたコンステレーションのアーキテクチャインフラストラクチャをモデル化することが可能であり、コンステレーションにおけるリンクの性能はリンクシミュレーションモジュール４０によりモデル化され得るが、予備検証は、ユーザのモデル化の要求が、物理的に構築され得ないコンステレーションに対応するという旨の、コンステレーションのユーザ仕様に技術的なエラーがあることを明らかにし得る。
【０１０５】
例えば、ユーザが、コンステレーションのエンドユーザの数を処理するための十分な帯域幅を有さない特定の通信チャネルの使用を要求する場合、エラーが生じ得る。ユーザが、地上基地局と衛星との間の連続の通信を要求するが、これが達成されることを可能にするのに十分ではない、コンステレーションにおける多数の衛星を指定する場合、別のエラーが生じ得る。コンステレーションの構成要素と関連付けられる異なるプロトコルまたはフォーマット間に生じる矛盾または互換性の問題に起因してエラーがまた生じ得る。
【０１０６】
数百万のエンドユーザを有する大きなコンステレーションに対して、任意の性能シミュレーションまたは最適化より前の接続性検証の段階は、ゼロまたは否定的な結果を返すであろう特定のコンステレーションをモデル化する試みを回避し得ることを理解されたい。結果として、その後の性能シミュレーションは、コンステレーションが実際に可能であるかどうかについての診断検査の基礎としてよりむしろ、最適化および評価の基礎として純粋に使用され得る。
【０１０７】
接続性モジュール３６はユーザインタフェースに接続されるので、エラーと関連付けられるリンクを効率的に視覚的に特定することが可能である。エラーの原因および位置が容易に理解され得、したがってコンステレーションが再構成され得るように、軌道のデータの説明と共に、例えば、接続性の問題は、特定の色または他の表示フォーマットでリンクを強調表示することによりフラグを付けられ得る。
【０１０８】
接続性シナリオストレージおよび接続性シナリオセレクタは、技術的実行可能性試験が選択され、モデル化されたコンステレーションに適用されることを可能にする。特定のエンド・ツー・エンドリンクのための基礎試験は、リンクの一端からもう一方の端へのデータの送信および宛先からの確認の受信を含むｐｉｎｇ試験であり得る。別の可能な試験が、コンステレーションが、指定された期間または帯域幅における指定された多数のエンドユーザを処理することを可能にするかどうか判定するための負荷試験であり得る。適切な実行可能性の試験は、ユーザインタフェースを介してプログラムされ得る、または適切なホストからダウンロードされ得る。
【０１０９】
コンステレーションにおける接続性の技術的実行可能性の試験の結果は、肯定的または否定的な評価のいずれかとして、本質的に２進数であり得るが、特定のコンステレーションの構成および選択された接続性の試験に応じて、どの程度リンクが実行可能であるか（例えば、特定の帯域幅でサポートされ得る最大数のエンドユーザ）のようなより多くの情報を含み得、それらは初期の仕様には含まれていなかったかもしれない。したがってユーザは、コンステレーションの最適化に進む前に、接続性の制限を判定し得、これらの制限がいかに深刻か判定し得る。
【０１１０】
接続性検証モジュール３６は、軌道ハンドオーバシミュレーションモジュール３５からシミュレーションデータを受信し、このデータを接続性検証シミュレーションの結果と一緒に制約検証モジュール３７を通じて供給する。
【０１１１】
代替的な一実施形態において、軌道ハンドオーバシミュレーションモジュール３５および接続性検証モジュール３６は、単一のモジュールまたはユニットとして統合される。
【０１１２】
制約検証  図１に示されるシミュレーションエンジン８０の制約検証モジュール３７は、図４に示されるリンクシミュレーションモジュール４０のものと類似の構造を有し、結果としてそれの詳細な説明が簡潔さのために省略される。試験シナリオストレージ４１および試験シナリオセレクタ４２の代わりは、それぞれ制約シナリオのストレージおよび制約シナリオのセレクタである。シナリオストレージおよびシナリオセレクタとインタフェースするコントローラは、資産ライブラリ６０に制約のシミュレーションの命令を提供するべく動作し、制約の検証シミュレーションの結果をリンクシミュレーションモジュール４０ならびにユーザインタフェース５０に提供する結果プロセッサを制御する。
【０１１３】
制約検証モジュール３６は、ユーザインタフェース５０を介してユーザに情報を生成し、提供するべく動作し、それは、アーキテクチャモデラによりモデル化されるコンステレーションに任意の物理的または法的制約があるか否かを説明する。ユーザインタフェース５０との相互作用を介して、ユーザは、そのような制約を遵守することによりさらなるシミュレーションを続けるかどうか、またはそのような制約を無視するかどうか決定し得る。例えば、そこにおいて特定の通信リンクが、技術的に実現可能であり得るが、そうでなければ法律により妨げられ得る、スペクトルの使用に課される法的規制の存在下で、シミュレーションが、代わりに法的規制を有さないシステムをモデル化することによる特定の法的規制の解除についての実現可能性の調査の一部として実行され得る。
【０１１４】
そのような法的規制は、資産ライブラリ６０内の既製の資産に表すことが困難であり得る。というのは、それらが、アメリカ合衆国の連邦通信委員会（ＦＣＣ）のような資産自体とは関連付けられない政府機関により課され得るからである。結果として、本発明の制約シナリオのストレージは、必要とされる制約データに対するレポジトリの機能を果たし、ユーザ入力を介してまたは適切なホストからデータをダウンロードすることにより格納された制約をアップデートまたは修正することが可能である。制約シナリオのセレクタは、特定の構成に適用されるべき制約を選択するべく自動またはユーザインタフェース５０を介して手動のいずれかで制約検証モジュール３７のコントローラを介して制御される。
【０１１５】
法的制約のモデル化に加えて、ユーザは、コンステレーションにおける特定の通信リンクが既存の使用を有するとみなされるべきかどうか、連続的または一時的かどうか、指定し得、それは、リンクの技術的実行可能性が確認されるかにかかわらず、それらを新しい構成において全体的にまたは部分的に使用不可能にする。例えば、コンステレーションは、技術的な観点から指定された通信リンクをサポートすることができ得るが、いくつかのリソースは、特定の衛星に課される既存のリソース共有の合意に起因して特定の時間において利用不可能であり得る。そのような場合、信号の再経路設定スキームは、利用不可能なリソースを回避するべく採用されることが必要であり得る。この情報はまた、制約検証モジュールの適切な構成により制御され得る。そのような情報は、ユーザインタフェースを介して提供され得、コンステレーションの動作の物理的実現および課される制約の効果が容易に理解され得るので、単一のグラフィカルユーザインタフェースが、軌道ハンドオーバデータ、接続性および制約データがモデル化されることを可能にする場合、したがって特に効果的である。
【０１１６】
軌道ハンドオーバシミュレーションモジュール３５および接続性検証モジュールからのデータは、ひとたびユーザがシステムの定義に満足すると性能シミュレーションを可能にするべく制約検証の情報と一緒に、リンクシミュレーションモジュール４０に送られる。
【０１１７】
したがって軌道ハンドオーバシミュレーションモジュール３５、接続性検証モジュール３６および制約検証モジュール３７は、リンク性能シミュレーションに続いて実行されるより微調整の最適化のアプローチより前に、低いレベルでコンステレーションが検証され、調整されることを可能にする。集合的に、この処理は、事前評価またはコンステレーションの検証と名付けられ得、検証の処理は、ユーザシステムの要件の範囲が減らされることを必要とし得る。本発明の実施形態により提供される検証機能は、最適化設備１０がただリンクシミュレータであるのではなく、システムの設計設備ならびにオプティマイザを具体化するシステムのうちの一システムであることを保証する。設計は、新しいスタンドアロンのコンステレーションのものまたは拡張のもの、あるいは本明細書でロードシステムと呼ばれる、既存のシステムになされた修正であり得る。
【０１１８】
図１に示される実施形態において、検証は、制約検証に続く接続性検証に続く軌道ハンドオーバのシミュレーションの順に実行されると示されるが、上述の連続する検証段階を通じてリンクシミュレーションモジュール４０に提供される各検証段階の結果を用いて、代替的な実施形態において、これらの段階の異なる順序付けを使用することが可能である。共通ユーザインタフェースは、示される３つの検証段階の各々と関連付けられ得る。さらなる代替的な一実施形態において、説明される３つの検証段階は、アーキテクチャモデラ７０とリンクシミュレーションモジュール４０との間に互いに並行に配置され得る。
【０１１９】
シミュレーションの結果  本発明の一実施形態において、リンクシミュレーションモジュール４０により実行される性能シミュレーションの結果はユーザインタフェース５０を介してユーザに示される。ユーザインタフェース５０は、最適化設備１０を表すソフトウェアがインストールされるコンピュータによりホストされ得るが、代替的な一実施形態においてシミュレーションの結果は、リンクシミュレーションモジュール４０により、それ自体のユーザインタフェースを生成し、出力する別の処理ユニットに出力される。例えば、最適化設備１０は、サーバ上にホストされるソフトウェアモジュールに実装され得、サーバは、シミュレーションの結果をユーザがそこから結果にアクセスし得るユーザ端末に出力し得る。
【０１２０】
シミュレーションの結果は、ユーザに適切な様々なフォーマットで示され得る。基礎的な一実装において、シミュレーションの結果は、指定された通信リンクが実行可能であるかどうかの２進表示を表し得る。より複雑な実装において、シミュレーションの結果は、変更パラメータに対する性能のプロットを表し得る。一例は、キャリア周波数に対してプロットされる信号パワーレべルであり得る。別の例は、時刻に対してプロットされるＳＮＲであり得る。ユーザが、異なる態様を分析するべく、またはそのような結果を複数の表示ウィンドウあるいは重ねられたグラフまたはチャートを使用して同時に観察するべく、通信リンクの性能の異なる説明を通じてサイクルし得るように、多数の異なる結果のフォーマットは、インタフェースを通じてユーザによる選択のために利用可能であり得る。
【０１２１】
いくつかの実施形態において、コンピュータ表示のようなユーザインタフェースを通じて、シミュレーションが実行されるときに、リアルタイムでシミュレーションの結果を出力するよりむしろ、シミュレーションの結果は、ダウンロードされ、印刷され得るまたはディスプレイ上で視認され得る文書またはレポートのような、後の時点でオフラインで観察され得るフォーマットに出力され得る。シミュレーションの結果は、予め定められた期間に対するアクセスのためにサーバ上にホストされ得、ユーザは、シミュレーションの結果が関連付けられるアカウントにログインし得る。そのような関連が、例えば、ユーザアカウントが作成され得、様々な設定およびユーザ嗜好が構成され得るコンピュータ端末上で最適化設備１０を表すソフトウェアをインストールする処理の一部として実行され得る。そのような好みの一例は、選択のために利用可能にされる好ましい一組の資産であろう。というのは、それは競合組織が同一の資産の異なるバージョンを有し、特定のバージョンがユーザにより好まれ得る場合であり得るからである。
【０１２２】
それを通じて検証が実行され、シミュレーションの結果が出力されるものと同一のユーザインタフェース５０を介して通信リンクの仕様が実行される実施形態において、特定の通信リンクの態様のより詳細な分析を実行するべく、ユーザは、都合よく修正または元々のシミュレーションの発展を構成し得る。そのようなインタフェース５１の一例が、図５に示される。上述のように、図５のユーザインタフェース５１は、ユーザが、サーバ上にホストされる本発明の実施形態の最適化設備１０にアクセスする場合、クライアント端末上に表示され得る。クライアント端末は、パーソナルコンピュータのようなリモート端末であり得る、または例えば、携帯電話上に表示するために最適化されるインタフェースのアプリケーションを実行するモバイルデバイスであり得る。代替的に、ユーザインタフェース５１は、最適化設備１０をホスティングするコンピュータのユーザインタフェース上に表示され得る。
【０１２３】
図５のインタフェースは、通信リンクを指定する５１−ａ、試験シナリオを選択する５１−ｂ、資産データベースを選択する５１−ｃ、シミュレーションの結果を表示する５１−ｄのためのウィンドウまたは領域を提供する。制御パネル５１−ｅは、シミュレーションの開始、シミュレーションの結果のアップデート、通信リンクの確立、ローカルに、またはサーバ上にのいずれかでシミュレーションの結果を保存、結果の印刷、シミュレーションの結果を通じてスクロール、予め定められた構成のような設定の変更、デフォルトまたは試験のプロファイル、最適化またはシミュレーションの終了を含む、様々なコマンドが実行されることを可能にするために提供される。検証ウィンドウ５１−ｆは、コンステレーションの視覚的表現および（接続性の試験のセレクタにつながり得る）その接続性を検証するためのコマンドを提供し、制約を選択し、それらのシステムの制約が適用されるべきか否かを判定するべく提供される。検証ウィンドウ５１−ｆはまた、（２進法の評価が示される場合）実行可能性評価、否定的な評価の場合のエラーログおよび「ｆｉｘ（固定）」コマンドを提供する。
【０１２４】
最適化設備１０は、制御パネル５１−ｅから対応する最適化制御ボタンを指令することを通じて、信号の結果において特定の測定が最適化されることを可能にするべくユーザをリンクの１または複数のパラメータの自動調整の処理を可能にするインタフェースに導く。例えば、通信リンクのための最適なＳＮＲを決定するべく様々なパラメータが、それらの指定された動作範囲にわたって組み合わせてスキャンされ得、最適化されたパラメータの組がユーザインタフェース５１を介してユーザに出力される。
【０１２５】
上述のように、スライダ制御５３のようなツールを使用して様々な入力パラメータを調整することが可能であり、一実施形態において、シミュレーションの結果は、対応する資産の適切な制御を通じて、１または複数の入力パラメータが調整されるときに実質的にリアルタイムでアップデートされ得る。そのようなアプローチは、ユーザが、リンクの性能上のパラメータの変更の効果をそのような効果がシミュレーションの結果に既に表されていない場合に、迅速に判定することを可能にする。
【０１２６】
一例として、一組のシミュレーションの結果は、定義される変調フォーマットを有する通信リンクに対する多数の性能の測定を示し得る。ユーザは、時刻またはユーザ数のような、どの要因がリンクの性能を最適化するか判定でき得るが、性能が、変数の全組み合わせに対して不十分であるとみなされる場合、ユーザはまた変調フォーマット自体の調整の効果を観察することを望み得る。これは、例えば、異なるタイプ間の変調フォーマットを切り替えること、および制御パネル５１−ｅからのアップデート制御ボタンをアクティベート化することのようなドロップダウンメニュー５５の使用を通じて達成され得る。
【０１２７】
ユーザが、ターンキーシステムのコンテキスト内のリンクのシミュレーションを要求した場合、上述の接続性検証モジュール３６により、要求されたリンクが実行可能であると判定されないとき、制御パネル５１−ｅにおけるシミュレーションの選択肢は、実行可能なシステムが仕様ウィンドウ５１−ａにおける適切な入力を通じて設計されるまでグレイアウトされ得る。検証ウィンドウ５１−ｆの「ｆｉｘ（固定）」コマンドを通じてアクセスされる最適化設備１０は、実行可能なリンクが確立され得るか、改訂された仕様が提供され得るかのいずれかまで、実行される再構成処理に代替的な経路が見つけられることを可能にさせ得る。モデルセレクタ２３を介して資産ライブラリ６０から構築されるモデルは、既に使用中のシステムを通じてその他のリンク全てを考慮する。それぞれの場合において、ひとたびリンクが実行可能であると確立されると、モデルは、リンク性能シミュレーションにタスクを課し得る。リンクシミュレーションに続く、ユーザ間の実行可能性の検査に続く、上述のような、ロードされるターンキー環境モデルの作成は、したがって、ターンキーシステムのアーキテクチャの最適化を可能にする。
【０１２８】
特定の通信リンクのシミュレーションが実行されたら、ユーザは、シミュレートされた特性を有する通信リンクを確立するべく進むことを望み得る。いくつかの実施形態において、最適化設備１０は、ネットワーク内の関連ソースおよび宛先デバイスにコマンドを出すことにより、確立コマンドボタンの選択でこれを達成し、デバイスの発見およびリンクの確立プロトコルを仲介する、ネットワークコントローラの役割を採用し得る。例えば、最適化設備１０は、ソースおよび宛先デバイスにＩＰアドレスを割り当てる、ＤＨＣＰ（動的ホスト構成プロトコル）コントローラとして動作し得、ユーザがＩＰベースの接続を活用し得るように、それは、ユーザインタフェースを介してユーザに伝達される。
【０１２９】
シミュレートされる通信コンステレーションの仕様は、まだ確立されていない提案されるコンステレーションを表し得る。したがってシミュレーションは、アーキテクチャトレードオフの信頼のおける性能によって、臨機応変な、かつ、スペクトル効率のよい手法で通信コンステレーションの確立が達成され得るように、そのようなリンクの実行可能性が試験されるべきである設計手順の一部を表すであろう。これは順番に、ビジネスプランが、必要とされる全コンステレーションアーキテクチャ、必要とされる構成要素、ならびに関連したリスクおよび制約の豊富な知識で評価されることを可能にする。上で述べられたように、実行可能性の指示を出力することはもちろん、シミュレーションの結果は、個人および専門家組織により必要とされる通信アプリケーションをサポートする必要な利用可能性、セキュリティ、サービスの品質（ＱｏＳ）およびユーザ体感品質（ＱｏＥ）を含む、ターンキーの宇宙システムの多くの出力パラメータを出力し得る。
【０１３０】
シミュレートされる通信コンステレーションの仕様はまた、既に確立された通信リンクを表し得、それは、例えば、衛星通信システムにおいて動作中であり得る。宇宙ベースのアプリケーションに対して、通信リンクの性能を監視できることは、非常に有益である。なぜならこれはエラーが訂正されることを可能にする診断ツールとして機能し得るからである。実質的なエラーは、特定の構成要素が機能しなくなった、または最適なレベルを下回って動作している場合、訂正することが困難であり得、それ故に診断ツールは、早期警告システムが、そのような機能不全が予測されることおよび予防手段がとられることを可能にし得るように構成されることを可能にし得る。
【０１３１】
エラーの防止はもちろん、既存の通信リンクのシミュレーションおよび最適化に適用されるような本発明の実施形態は、予測されるリンクのアップグレードまたは再構成の効果を可能にし得る。一例として、ユーザは、通信リンク内の特定のマイクロ波フィルタをより高度の仕様にアップグレードすることの効果を知ることを望み得る。向上したマイクロ波フィルタの仕様は、この例において、地上および宇宙のセグメント機器のツールセットによりモデル化されるであろう。ユーザのアップグレードクエリは、ユーザインタフェース５０からクエリ処理モジュール２０に送られ、それは、モデルセレクタ２３が、利用可能な資産ライブラリ６０からこの特定の資産を選択することを可能にし、モデルフォーマットモジュール３０は、リンクシミュレーションモジュール４０によるシミュレーションを可能にするべくこの資産からデータを統合するであろう。シミュレーションの結果は、ユーザがフィルタ交換の効果を判定できるように、通信リンクの現在の構成に対する結果に関してオーバレイとして表示され得る。
【０１３２】
シミュレーションおよび最適化の方法  図６は、図１の実施形態の最適化設備１０により実行される、本発明の一実施形態に係る本発明のシミュレーションおよび最適化の方法を示す。
【０１３３】
段階Ｓ１０において、ユーザは、ユーザインタフェース５０を介してモデル化される通信コンステレーションの仕様を入力する。
【０１３４】
段階Ｓ２０において、ユーザ入力は、コンステレーションの多数のパラメータを特定するべく解析される。
【０１３５】
段階Ｓ３０において、解析されたユーザ入力は、さらなる処理が実行され得るようにフォーマットされる。フォーマットは、解析されたユーザ入力を最適化設備１０による選択のために利用可能である複数の資産の機能と直接比較され得る形態に変換する。
【０１３６】
段階Ｓ４０において、ユーザにより指定されたようにコンステレーションをモデル化し得る資産に対して検索が実行される。検索は、例えば、図２に関して上述の手法で、学界または産業界からのハードウェアおよび／またはソフトウェアの資産に実行される。検索により特定される適切な資産が、通信コンステレーションのモデル化に関与するために選択される。
【０１３７】
段階Ｓ５０において、選択された資産からの情報が、指定されたコンステレーションのリンクの完全なモデルへの統合のためにモデルフォーマットモジュール３０に提供される。統合は、図３に関して上述の手法で実行される。段階Ｓ６０において、モデル化されたコンステレーションは、ユーザインタフェース上に表示される。
【０１３８】
段階Ｓ７０において、コンステレーションの接続性が、上述のように接続性検証モジュール３６の動作に対して試験される。接続性が実行可能であるとみなされる場合（Ｓ７０‐Ｙ）、方法は、段階Ｓ８０に進む。接続性が実行可能であるとみなされない場合（Ｓ７０‐Ｎ）、方法は、接続性の問題を克服するための試みで提供されるコンステレーションの修正された仕様を解析するべく段階Ｓ２０に進む。
【０１３９】
段階Ｓ８０において、制約が、制約検証モジュール３７の動作に対して上述のようにコンステレーションに適用される。コンステレーションが有用性を有し、制約の欠如または制約を無視することの決定のいずれかに起因して、したがって実行可能であるとみなされる場合（Ｓ９０‐Ｙ）、方法は、段階Ｓ１００に進む。有用性の欠如に起因して、コンステレーションが実行可能であるとみなされない場合（Ｓ９０‐Ｎ）、方法は、制約を克服するための試みで提供されるコンステレーションの修正された仕様を解析するべく段階Ｓ２０に進む。
【０１４０】
段階Ｓ１００において、コンステレーションのリンクの全体または一部のシミュレーションは、１または複数の試験シナリオをモデル化されたコンステレーションに適用することにより実行される。
【０１４１】
段階Ｓ１１０において、さらなるユーザ入力が受信されるかどうか判定される。さらなるユーザ入力がない場合（Ｓ１１０‐Ｎ）、シミュレーションは完了し、ユーザは、通信リンクの構成のような、オフラインでさらなる行動を起こすことができる。いくつかの実施形態において、方法は、予め定められた時間が経過した後で終了し得るが、代替的な実施形態において、ユーザは、ユーザインタフェースを閉じ得、最適化設備１０をシャットダウンし得る。入力がある場合、その入力が、シミュレートされる通信リンクの新しいまたは修正されたバージョンの仕様を表すかどうか判定される。ユーザ入力が、新しいまたは修正されたコンステレーションのシミュレーションを要求する場合（Ｓ１１０‐Ｙ１）、処理は、段階Ｓ１１０‐Ｙ１において提供された新しい入力を解析するべく段階Ｓ２０に戻る。入力があり、ユーザ入力が、通信リンクの確立の要求を表すと判定される場合（Ｓ１１０‐Ｙ２）、方法は段階Ｓ１２０に進む。
【０１４２】
段階Ｓ１２０において、通信リンクは、前述の段階の間にモデル化されたパラメータを使用して確立される。
【０１４３】
上述の実施形態への修正は、説明されるまたは図示される要素のいくつかまたは全ての置換に基づいて、特許請求の範囲により定義されるように、本発明の範囲内に属するものになされ得ることを理解されたい。本発明の主題の性質は、任意のコンステレーションのシミュレーションを実行するべくいくつもの資産によって動作するための最適化設備の構成の観点から、本発明が実行されるシミュレーションのタイプに基づいて多数の異なる方式で構成され得るようなものである。
【０１４４】
本発明のいくつかの要素が、既知の構成要素を使用して、部分的にまたは完全に実装され得る場合、本発明の理解のために必要であるそのような既知の構成要素のそれらの部分のみが説明され、そのような既知の構成要素の他の部分の詳細な説明は、本発明を曖昧にしないように省略される。本発明において、本明細書に特に明示的に記載されない限り、単数の構成要素を示す実施形態は、複数の同一の構成要素を含む他の実施形態を除外するべきでなく、その逆も同様である。さらに本発明は、本明細書に例示として言及された既知の構成要素の、現在および将来における既知の均等物を包含する。
【０１４５】
前述の説明は、本明細書で説明される様々な実施形態を当業者が実施することを可能にするべく提供されている。これらの実施形態に対する様々な修正が、当業者には容易に明らかとなり、本明細書に定義される一般的な原理は、他の実施形態にも適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に示され、説明される実施形態に限定されることは意図されないが、特許請求の範囲の言語と一貫して全範囲と一致されるべきである。当業者に知られているまたは後に知られることになる本開示にわたって説明される様々な実施形態の要素との全ての構造的および機能的な均等物は、特許請求の範囲により包含されることが意図される。
【図１】
2019506033.tif 000003
【図２】
2019506033.tif 000004
【図３】
2019506033.tif 000005
【図４】
2019506033.tif 000006
【図５】
2019506033.tif 000007
【図６】
2019506033.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月19日(2018.7.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信資産のコンステレーションの最適化のための装置であって、
ユーザからコンステレーションとしてアセンブリについて試験される通信資産の仕様を受信するべく前記ユーザとインタフェースするための、および指定された前記通信資産の特性をモデル化するための１または複数のモジュールを選択するための第１システムと、
前記第１システムとインタフェースするべく配置され、指定された前記通信資産のコンステレーションをモデル化するべく、指定された前記通信資産の特性を組み合わせる第２システムと、
前記第２システムとインタフェースするべく配置され、１または複数の条件が前記通信資産の１または複数の利用可能性に課される場合、モデル化された前記コンステレーションが使用可能かどうか判定する第３システムと、
前記第３システムとインタフェースするべく配置され、前記コンステレーションが前記第３システムにより使用可能であると判定される場合、モデル化された前記コンステレーションに１または複数の試験シナリオを適用することにより、前記コンステレーションの性能をシミュレーションし、最適化するための、および前記シミュレーションの結果を前記ユーザに出力するための第４システムとを備える、装置。
【請求項２】
前記第１システムが、指定された前記通信資産の特性をモデル化するための前記１または複数のモジュールを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１システム内の前記１または複数のモジュールが、ハードウェアまたはソフトウェアの少なくとも１つで実装され、かつ、交換可能である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１システムにより実行される選択は、独立した既製の資産を表している１または複数のモジュールのものである、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記第４システムは、前記コンステレーションのためのリンク品質パラメータを出力するべく配置される、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記シミュレーションの結果が、ユーザインタフェースを介してユーザへ提供され、前記ユーザインタフェースはまた前記ユーザから前記通信資産の仕様を受信するべく配置され、
前記ユーザインタフェースは、モデル化された前記コンステレーションの特性を変更するための多数の入力素子および前記入力素子が変更されるときに実質的にリアルタイムで前記シミュレーションの結果をアップデートするための構成要素を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第４システムは、通信性能またはネットワーク管理タスクの少なくとも１つをシミュレートするべく配置される、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記第２システムは、指定された前記通信資産の特性を共通ドメインに変換し、かつ、前記共通ドメイン内の指定された通信のパラメータの特性と関連付けられたパラメータを正規化するべく配置される、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記１または複数の試験シナリオは、前記第４システムのモジュールに格納され、前記第１システムは、シミュレートされた前記コンステレーションに適用される前記１または複数の試験シナリオのユーザ仕様を受信するべく配置される、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１システムの前記１または複数のモジュールが、
エンドユーザ端末タイプ、
チャネルマトリックス、
マルチパス干渉効果、
地上局または衛星またはユーザ端末の少なくとも１つの間のハンドオーバ、
衛星間リンク、
前記シミュレーション内で通信されるアプリケーションタイプ、
無線リンクバジェット、
スペクトル利用可能性、
通信プロトコル、
暗号化要件、および
無線インタフェースのうちの１または複数をモデル化するデータを格納し、
前記１または複数のモジュールは、指定された前記通信資産から特性を抽出することおよび抽出された前記特性をモデル化するデータを含む前記１または複数のモジュールを選択することにより前記通信資産の特性をモデル化するために選択される、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記第４システムは、シミュレートされた通信リンクを確立するために、および外部のシステムとインタフェースするためにユーザ命令を受信するべく配置され、かつ、要求された前記通信リンクを確立するべく外部のソフトウェアまたはハードウェアの少なくとも１つに命令を送信するために前記第１システムおよび前記第２システムの前記１または複数のモジュールにおける情報を使用するべく配置される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記第３システムは、モデル化された前記コンステレーションの視覚的表現を前記ユーザに提供するべく、かつ、軌道ハンドオーバ、実行可能性および制約データを前記第４システムに提供するべく配置される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
通信資産のコンステレーションの最適化の方法であって、
ユーザからコンステレーションとしてアセンブリについて試験される通信資産の仕様を受信する段階と、
指定された前記通信資産の特性をモデル化するために１または複数のモジュールを選択する段階と、
指定された前記通信資産のコンステレーションをモデル化するべく指定された前記通信資産の特性を組み合わせる段階と、
１または複数の条件が前記通信資産の１または複数の利用可能性に課される場合、モデル化された前記コンステレーションが使用可能かどうか判定する段階と、
前記コンステレーションが使用可能であると判定される場合、前記コンステレーションの性能をシミュレーションし、最適化するべくモデル化された前記コンステレーションに１または複数の試験シナリオを適用する段階と、
前記シミュレーションの結果を前記ユーザに出力する段階とを備える、方法。
【請求項１４】
プロセッサに請求項１３に記載の方法を実行させるためのコンピュータプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４５】
前述の説明は、本明細書で説明される様々な実施形態を当業者が実施することを可能にするべく提供されている。これらの実施形態に対する様々な修正が、当業者には容易に明らかとなり、本明細書に定義される一般的な原理は、他の実施形態にも適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に示され、説明される実施形態に限定されることは意図されないが、特許請求の範囲の言語と一貫して全範囲と一致されるべきである。当業者に知られているまたは後に知られることになる本開示にわたって説明される様々な実施形態の要素との全ての構造的および機能的な均等物は、特許請求の範囲により包含されることが意図される。
［項目１］
通信コンステレーションの最適化のための装置であって、
ユーザからコンステレーションの仕様を受信するべく上記ユーザとインタフェースするための、および指定された上記通信コンステレーションの特性をモデル化するための１または複数のモジュールを選択するための第１システムと、
上記第１システムとインタフェースするべく配置され、かつ、上記ユーザにより指定される上記通信コンステレーションの特性を統合のために共通フォーマットにフォーマットするべく構成される第２システムと、
上記第２システムとインタフェースするべく配置され、かつ、統合されフォーマットされた特性によってモデル化されたその接続性および有用性を評価することにより上記通信コンステレーションの実行可能性を確認するべく構成される第３システムと、
上記第３システムとインタフェースするべく配置され、かつ、モデル化された上記通信コンステレーションに１または複数の試験シナリオを適用することにより、上記通信コンステレーションの性能をシミュレーションし、最適化するための、および上記シミュレーションの結果を上記ユーザに出力するための第４システムとを備える、装置。
［項目２］
上記第１システムが、指定された通信リンクの特性をモデル化するための上記１または複数のモジュールを有する、項目１に記載の装置。
［項目３］
上記第１システム内の上記１または複数のモジュールが、ハードウェアおよび／またはソフトウェアで実装され、かつ、交換可能である、項目２に記載の装置。
［項目４］
上記第１システムにより実行される選択は、独立した既製の資産を表している１または複数のモジュールのものである、項目１から３のいずれか一項に記載の装置。
［項目５］
上記第４システムは、上記通信コンステレーションのためのリンク品質パラメータを出力するべく配置される、項目１から４のいずれか一項に記載の装置。
［項目６］
上記シミュレーションの結果が、ユーザインタフェースを介してユーザへ提供され、上記ユーザインタフェースはまた上記ユーザから上記通信コンステレーションの仕様を受信するべく配置され、
上記ユーザインタフェースは、上記通信コンステレーションの特性を変更するための多数の入力素子および上記入力素子が変更されるときに実質的にリアルタイムで上記シミュレーションの結果をアップデートするための構成要素を含む、項目５に記載の装置。
［項目７］
上記第４システムは、通信性能および／またはネットワーク管理タスクをシミュレートするべく配置される、項目１から６のいずれか一項に記載の装置。
［項目８］
上記第２システムは、特性を共通ドメインに変換し、かつ、上記共通ドメイン内の指定された上記通信コンステレーションの上記特性と関連付けられたパラメータを正規化することにより指定された上記通信コンステレーションの特性をフォーマットするべく配置される、項目１から７のいずれか一項に記載の装置。
［項目９］
上記１または複数の試験シナリオは、上記第４システムのモジュールに格納され、上記第１システムは、シミュレートされた上記通信コンステレーションに適用される上記１または複数の試験シナリオのユーザ仕様を受信するべく配置される、項目１から８のいずれか一項に記載の装置。
［項目１０］
上記第１システムの上記１または複数のモジュールが、
エンドユーザ端末タイプ、
チャネルマトリックス、
マルチパス干渉効果、
地上局および／または衛星および／またはユーザ端末の間のハンドオーバ、
衛星間リンク、
上記シミュレーション内で通信されるアプリケーションタイプ、
無線リンクバジェット、
スペクトル利用可能性、
通信プロトコル、
暗号化要件、および
無線インタフェースのうちの１または複数をモデル化するデータを格納し、
上記１または複数のモジュールは、指定された通信リンクから特性を抽出することおよび抽出された上記特性をモデル化するデータを含む上記１または複数のモジュールを選択することにより上記通信リンクの特性をモデル化するために選択される、項目１から９のいずれか一項に記載の装置。
［項目１１］
上記第４システムは、シミュレートされた通信リンクを確立するために、および外部のシステムとインタフェースするためにユーザ命令を受信するべく配置され、かつ、要求された上記通信リンクを確立するべく外部のソフトウェアおよび／またはハードウェアに命令を送信するために上記第１システムおよび上記第２システムの上記１または複数のモジュールにおける情報を使用するべく配置される、項目１から１０のいずれか一項に記載の装置。
［項目１２］
上記第３システムは、エンド・ツー・エンドリンクが技術的に達成され得、モデル化された上記コンステレーションに課される制約を考慮して達成されるかどうか判定することにより、上記コンステレーション内の接続性を試験するべく配置され、そこで制約データは、ユーザ定義の規制および物理的制約を表す、項目１から１１のいずれか一項に記載の装置。
［項目１３］
上記第３システムは、モデル化された上記コンステレーションの視覚的表現を上記ユーザに提供するべく、かつ、軌道ハンドオーバ、実行可能性および制約データを上記第４システムに提供するべく配置される、項目１２に記載の装置。
［項目１４］
通信コンステレーションの最適化の方法であって、
ユーザから通信コンステレーションの仕様を受信する段階と、
指定された上記通信コンステレーションの特性をモデル化するために１または複数のモジュールを選択する段階と、
指定された上記通信コンステレーションの特性を統合のために共通フォーマットにフォーマットする段階と、
上記通信コンステレーションをモデル化するべくフォーマットされた特性を統合する段階と、
その接続性および有用性を評価することによりモデル化された上記通信コンステレーションの実行可能性を確認する段階と、
上記通信コンステレーションの上記実行可能性が確認される場合、上記通信コンステレーションの性能をシミュレーションし、最適化するべく１または複数の試験シナリオをモデル化された上記通信コンステレーションに適用する段階と、
上記ユーザに上記シミュレーションの結果を出力する段階とを備える、方法。
［項目１５］
プロセッサにより実行される場合、項目１４の方法を実行するべく配置される、コンピュータプログラム。
【国際調査報告】
2019506033.tif 000009
2019506033.tif 000010
2019506033.tif 000011