ГИБКИЕ ВНУТРИСПУТНИКОВЫЕ МАРШРУТЫ СИГНАЛОВ
FLEXIBLE IN-SATELLITE SIGNAL ROUTES

Область изобретения
Варианты осуществления относятся по существу к спутниковым системам связи, и в частности к гибким маршрутам сигналов внутри спутника в спутниковой системе связи.
Предпосылки создания изобретения
Спутниковая система связи, как правило, включает в себя спутник (или множество спутников), обеспечивающий соединение между пользовательскими терминалами (UT) и межсетевыми терминалами, расположенными в зонах покрытия, освещенных лучами спутника. Межсетевые терминалы могут обеспечивать взаимодействие с другими сетями, такими как Интернет или коммутируемая телефонная сеть общего пользования. Постоянная необходимость удовлетворять растущие требования потребителей к данным может подразумевать разработку спутниковых систем связи с более высокой пропускной способностью (например, со скоростью передачи данных до одного терабита в секунду и более), большей надежностью и большей гибкостью. Например, перебои в работе шлюза (GW), погодные условия, изменение спроса со временем и другие условия могут со временем повлиять на преобразование доступных спутниковых ресурсов в предоставление услуг связи. Соответственно, из-за фиксированных конфигураций спутников (например, фиксированное выделение ресурсов лучам, фиксированная связь между шлюзами и обслуживаемыми ими пользовательскими лучами, фиксированные пути прохождения сигнала через спутник и т.п.) использование доступного спектра и других ресурсов спутника может, как правило, быть неэффективным или иначе неоптимальным.
Краткое описание изобретения
В частности, описаны системы и способы для обеспечения гибких маршрутов сигналов внутри спутника спутниковой системы связи. Некоторые варианты осуществления работают в контексте спутника с прозрачным ретранслятором, который освещает зоны покрытия пользователя и шлюза с помощью фиксированных узких лучей. В качестве иллюстративного варианта реализации спутник включает в себя одну или более антенн, которые имеют межсетевые порты антенны восходящей линии связи, пользовательские порты антенны восходящей линии связи, межсетевые порты антенны нисходящей линии связи и пользовательские порты антенны нисходящей линии связи. Например, группа пользовательских терминалов в определенной зоне действия фиксированного луча передает обратные сигналы восходящей линии связи, принимаемые через пользовательские порты антенны восходящей линии связи спутника, а группа пользовательских терминалов принимает прямые сигналы нисходящей линии связи, передаваемые через пользовательские порты антенны нисходящей линии связи спутника.
Подсистема выбора маршрутов в спутнике включает в себя гибкую организацию маршрутов сигналов без обработки, которые соединяют порты антенны восходящей линии связи с портами антенны нисходящей линии связи через селекторы маршрутов восходящей линии связи и селекторы маршрутов нисходящей линии связи. Например, с помощью конкретной конфигурации селекторов маршрутов восходящей линии связи и нисходящей линии связи в один момент времени можно эффективно формировать соответствующий набор маршрутов сигналов между соответствующими портами антенны (антенн) восходящей линии связи и нисходящей линии связи, а в другой момент времени можно динамически изменять конфигурацию (например, на орбите) для формирования другого соответствующего набора маршрутов сигналов. В подсистеме выбора маршрутов есть режимы прямой и/или обратной одновременной передачи, при активации которых могут быть связаны каждый из по меньшей мере одного из портов антенны восходящей линии связи со множеством портов антенны нисходящей линии связи с формированием одного или более маршрутов сигналов одновременной передачи. Например, в режиме прямой одновременной передачи сигнал одного шлюза восходящей линии связи от одного межсетевого луча можно одновременно передавать в качестве множества пользовательских сигналов нисходящей линии связи к множеству пользовательских лучей.
Краткое описание графических материалов
Настоящее изобретение описано в сочетании с прилагаемыми фигурами.
На фиг. 1 показана блок-схема варианта осуществления спутниковой системы связи в соответствии с различными вариантами осуществления.
На фиг. 2 показана блок-схема иллюстративного спутника в соответствии с различными вариантами осуществления.
На фиг. 3A и 3B представлены упрощенные блок-схемы части спутника, показывающие иллюстративные реализации входных подсистем, в соответствии с различными вариантами осуществления.
На фиг. 4 представлена упрощенная блок-схема части спутника, показывающая иллюстративную выходную подсистему, в соответствии с различными вариантами осуществления.
На фиг. 5 показана упрощенная блок-схема иллюстративной спутниковой системы связи, на которой подсистема выбора маршрутов включает в себя переключатели выбора маршрутов и цепь делителей/сумматоров в соответствии с различными вариантами осуществления.
На фиг. 6 показана упрощенная блок-схема другой иллюстративной спутниковой системы связи, в которой подсистема выбора маршрутов включает в себя переключатели выбора маршрутов и цепь делителей/сумматоров в соответствии с различными вариантами осуществления.
На фиг. 7 показана упрощенная блок-схема иллюстративной спутниковой системы связи, в которой подсистема выбора маршрутов включает в себя делители мощности, переключатели выбора маршрутов и цепь делителей/сумматоров в соответствии с различными вариантами осуществления.
На фиг. 8 представлена упрощенная блок-схема иллюстративной спутниковой системы связи, в которой подсистема выбора маршрутов включает в себя переключатели выбора маршрутов и сумматоры мощности в соответствии с различными вариантами осуществления.
На фиг. 9 показана упрощенная блок-схема другой иллюстративной спутниковой системы связи, в которой подсистема выбора маршрутов включает в себя переключатели выбора маршрутов и сумматоры мощности в соответствии с различными вариантами осуществления.
На фиг. 10 показана иллюстративная схема расположения лучей для спутниковой системы связи, подобных описанным в настоящем документе.
На фиг. 11 показана блок-схема иллюстративного способа гибкой внутриспутниковой маршрутизации сообщений между множеством фиксированных узких лучей в соответствии с различными вариантами осуществления.
На прилагаемых фигурах аналогичные компоненты и/или элементы могут иметь одинаковые ссылочные обозначения. Кроме того, различные компоненты одного и того же типа можно различать с помощью эталонного обозначения со вторым обозначением, которое отличается от аналогичных компонентов. Если в спецификации используют только первое ссылочное обозначение, описание применимо к любому из аналогичных компонентов, имеющих одно и то же ссылочное обозначение, независимо от второго ссылочного обозначения.
Подробное описание
В представленном ниже описании множество конкретных деталей приведено для обеспечения полного понимания настоящего изобретения. Однако простому специалисту в данной области техники будет понятно, что изобретение может быть реализовано без этих конкретных деталей. В некоторых случаях схемы, структуры и способы не были подробно описаны во избежание затруднения понимания настоящего изобретения.
На фиг. 1 показана блок-схема варианта осуществления спутниковой системы 100 связи в соответствии с различными вариантами осуществления. Спутниковая система 100 связи включает в себя сеть 150 наземного сегмента, которая обменивается данными со множеством пользовательских терминалов 110 посредством космического сегмента (одного или более спутников 105). Сеть 150 наземного сегмента может включать в себя любое подходящее количество наземных терминалов. В настоящем документе термин «земля» используют для по существу обозначения частей сети, не входящих в «космическое пространство». Например, варианты осуществления наземных терминалов могут включать в себя мобильные терминалы для самолетов и т.п. Наземные терминалы могут включать в себя межсетевые терминалы 165, базовые узлы 170, центры управления сетью (NOC), командные центры спутниковых и межсетевых терминалов и/или любые другие подходящие узлы. Несмотря на то. что пользовательские терминалы 110 могут быть частью сети 150 наземного сегмента спутниковой системы 100 связи, в настоящем документе их рассматривают отдельно для ясности. Хотя это и не показано, каждый пользовательский терминал 110 может быть подключен к различным устройствам абонентского оборудования (CPE), таким как компьютеры, локальные сети (например, включая хаб или маршрутизатор), устройства для доступа к интернету, беспроводные сети и т.п. В некоторых вариантах реализации пользовательские терминалы 110 включают в себя неподвижные и мобильные пользовательские терминалы 110.
Некоторые варианты осуществления реализованы в виде звездообразной архитектуры, в которой все соединения проходят через по меньшей мере один межсетевой терминал 165. Например, обмен данными между первым пользовательским терминалом 110 и вторым пользовательским терминалом 110 может проходить от пользовательского терминала 110 к шлюзу 165 через спутник 105, а от шлюза 165 ко второму пользовательскому терминалу 110 через спутник 105. Соответственно, обмен данными можно рассматривать как поступающий от межсетевого терминала 165 или поступающий на межсетевой терминал 165. Другие варианты осуществления могут быть реализованы в других архитектурах, включая, например, архитектуры, разрешающие передачу данных от пользовательского терминала 110 к самому себе (например, в виде обратной связи) и/или на один или более других пользовательских терминалов 110 без прохождения через межсетевой терминал 165.
Обмен данными в направлении от одного или более межсетевых терминалов 165, в настоящем документе называется обменом данными посредством «прямой» связи или «прямых линий связи», а обмен данными в направлении к одному или более межсетевых терминалов (например, от пользовательских терминалов 110), в настоящем документе называется обменом данными посредством «обратной связи» или «обратных линий связи». Обмен данными от земли (например, межсетевых терминалов 165 до пользовательских терминалов 110) к космосу (например, спутнику 105) в настоящем документе называется обменом данными по «восходящим линиям связи», а обмен данными от космоса к земле в настоящем документе называются обменом данными по «нисходящим линиям связи». В смысле такой терминологии межсетевые терминалы 165 могут обмениваться данными со спутником 105 по прямому каналу 172 восходящей линии связи посредством одной или более межсетевых антенн 145 и могут принимать данные от спутника 105 по обратному каналу 174 нисходящей линии связи посредством одной или более межсетевых антенн 145; пользовательские терминалы 110 могут обмениваться данными со спутником 105 через обратный канал 178 восходящей линии связи посредством пользовательских антенн 115 и могут принимать данные от спутника 105 через прямой канал 176 нисходящей линия связи посредством пользовательских антенн 115.
Межсетевой терминал 165 иногда называют хабом или наземной станцией. В то время как межсетевые терминалы 165 обычно имеют фиксированное местоположение, некоторые варианты реализации могут включать в себя мобильные шлюзы. С помощью сети 150 наземного сегмента можно распределять функциональность наземного сегмента между различными компонентами. Например, географически распределенные базовые узлы 170 обмениваются данными с сетью Интернет 175 (и/или другими сетями общего пользования и/или частными сетями) и друг с другом посредством глобальной высокоскоростной магистральной сети с высокой пропускной способностью и высокой надежностью. Базовые узлы 170 имеют улучшенную маршрутизацию, очередность, планирование и/или другие функциональные возможности. Каждый межсетевой терминал 165 обменивается данными с одним или более базовыми узлами 170 (например, с избыточностью). Группы пользовательских терминалов 110 обслуживает множество межсетевых терминалов 165 посредством спутника 105 и пользовательских лучей. Соответственно, обмен данными по обратной линии связи от пользовательского терминала 110, предназначенный для Интернета, может происходить по направлению от пользовательского терминала на спутник 105 посредством пользовательского луча, от спутника 105 ко множеству межсетевых терминалов 165 посредством соответствующих межсетевых лучей, от межсетевых терминалов 165 к одному или более базовых узлов 170 через сеть 150 наземного сегмента и от одного или более базовых узлов 170 к сети Интернет 175 через магистральную сеть. Аналогичным образом данные по прямой линии связи от сети Интернет к пользовательскому терминалу могут быть доставлены в базовый узел 170 через магистральную сеть, распределены одному или более межсетевых терминалов 165 через сеть 150 наземного сегмента и переданы от одного или более межсетевых терминалов к пользовательскому терминалу 110 через спутник 105.
Хотя сеть 150 наземного сегмента может быть представлена в виде сети Интернет 175, она может обмениваться данными с любым подходящим типом сети, например с IP-сетью, интрасетью, глобальной сетью (WAN), локальной сетью (LAN), виртуальной частной сетью (VPN), коммутируемой телефонной сетью общего пользования (PSTN), наземной сетью мобильной связи общего пользования и т.п. В сеть могут быть включены различные типы соединений, например проводные, беспроводные, оптические или другие типы линий связи. Сеть может также связывать компоненты сети 150 наземного сегмента друг с другом и/или с другими сетями 150 наземного сегмента (например, при обмене данными с другими спутниками 105).
В некоторых вариантах осуществления межсетевые терминалы 165 обмениваются данными с наземным контроллером 172 планирования (GSC). GSC 172 может быть реализован в виде одного из базовых узлов 170, в виде порта одного или более межсетевых терминалов 165 или иным образом в виде части сети 150 наземного сегмента. Варианты осуществления GSC 172 могут обеспечивать наземную поддержку различных устройств спутника 105, описанных в настоящем документе. Например, в некоторых вариантах осуществления GSC 172 может планировать трафик прямой линии связи на пользовательские терминалы 110 путем планирования, какой трафик посылать на межсетевые терминалы 165 и в какие моменты времени в соответствии с планированием выбора маршрутов (например, известным как для GSC 172, так и для спутника 105). GSC 172 может генерировать информацию планирования для выделения пропускной способности по зоне действия спутника 105, например, путем учета географического расположения наземных терминалов (например, географических местоположений межсетевых терминалов 165 и пользовательских терминалов 110), пропускной способности луча (например, объема исходящего или воспринимаемого каждым лучом трафика) и/или других факторов. В некоторых случаях GSC 172 может определять и осуществлять планирование для достижения определенных целей, таких как гибкое выделение пропускной способности прямой линии связи и обратной линии связи, гибкое выделение пропускной способности для одноадресной передачи и одновременной передачи т.п. Такое планирование может также включать в себя определение типа трафика, который можно передавать одновременно (например, для одновременной передачи по множеству лучей нисходящей линии связи), а также соответственное планирование трафика. Как описано в настоящем документе, варианты осуществления спутника 105 могут реализовывать динамическое изменение конфигурации маршрутов путем генерирования сигналов управления, которые перенастраивают селекторы маршрутов (например, переключатели), канальные фильтры, преобразователи частоты и/или другие компоненты маршрутов сигналов; а некоторые варианты осуществления GSC 172 могут генерировать и передавать эти сигналы управления на спутник 105 (например, или иным способами предоставления информации на спутник 105, посредством которых спутник 105 может получать эти сигналы управления). Некоторые примеры способов формирования такой информации планирования и реализации такого планирования в спутниковой системе связи описаны в выданном ViaSat Inc патенте США № 8,542,629, озаглавленном «Interference management in a hub-spoke spot beam satellite communication system», который для всех целей полностью включен в настоящий документ путем ссылки.
Спутник 105 может поддерживать некоторое количество узких лучей, которые вместе обеспечивают большую зону действия для всех пользовательских терминалов 110 и межсетевых терминалов 165. Для ослабления помех между лучами и/или облегчения повторного использования частоты можно использовать разные частоты несущей, разную поляризацию и/или синхронизацию. В некоторых вариантах осуществления спутник 105 освещает зоны действия с помощью фиксированных узких лучей. Например, спутник 105 выполнен с обеспечением фиксированного размера каждого узкого луча (например, фиксированной шириной луча, фиксированного на уровне 3dB поперечного сечения относительно Земли и т.п.) и освещает фиксированный географический район Земли. Каждая межсетевая антенна 145 и пользовательская антенна 115 могут включать в себя отражатель с высокой направленностью в направлении спутника 105 и низкой направленностью в других направлениях. Антенны могут быть реализованы в различных конфигурациях и могут иметь такие характеристики, как высокая степень изоляции между ортогональными поляризациями, высокая эффективность в рабочей полосе частот, низкий уровень шума и т.п. В одном варианте осуществления пользовательская антенна 115 и пользовательский терминал 110 вместе образуют терминал (VSAT) с очень малой апертурой и антенной 115, имеющей подходящий размер и соответствующий усилитель мощности. В других вариантах осуществления для обмена данными со спутником 115 применяют множество других типов антенн 105. Каждая антенна может быть нацелена на спутник 105 и настроена на конкретную несущую (и/или поляризацию и т.п.). Спутник 105 может включать в себя одну или более направленных антенн с постоянным фокусным расстоянием для приема и передачи сигналов. Например, направленная антенна включает в себя неподвижный отражатель с одним или более рупорными облучателями для каждого узкого луча. Другие варианты осуществления спутника 105 могут быть реализованы с управляемыми лучами (например, антеннами, которые могут быть перенацелены на орбите с помощью шарнирного механизма), формирователями лучей, расфокусированными лучами и/или лучами других типов.
В настоящем документе лучевой облучатель может относиться к одному элементу облучателя или по существу к любому подходящему элементу антенны или группе элементов (например, рупорному облучателю, блоку антенных фидеров и т.п.) для создания и/или формирования узких лучей. Каждый узкий луч может относиться к любому подходящему типу луча (например, сфокусированному узкому лучу, управляемому лучу и т.п.), который обеспечивает обмен данными по восходящей линии связи и/или обмен данными по нисходящей линии связи. На практике лучи восходящей линии связи и нисходящей линии связи можно формировать отдельными облучателями, группами облучателей, разными конфигурациями портов и/или любым другим подходящим способом. В одном варианте реализации в географическом районе (например, в зоне действия узкого луча) пользовательские лучи восходящей линии связи обмениваются данными в определенной полосе частот восходящей линии связи (например, 27,5–30 гигагерц), а пользовательские лучи нисходящей линии связи обмениваются данными в определенной полосе частот нисходящей линии связи (например, 17,7–20,2 гигагерц) во избежание помех между трафиком обратного канала восходящей линии связи и трафиком прямого канала нисходящей линии связи. В некоторых вариантах реализации межсетевые терминалы 165 и/или пользовательские терминалы 110 могут иметь множество антенн, компоненты настройки и другие функциональные средства, которые могут поддерживать обмен данными по разным лучам и/или на разных частотах, поляризациях и т.п. В определенных вариантах реализации разные лучи связаны с разными уровнями мощности при передаче и/или приеме, разными частотами несущей, разными поляризациями и т.п. Например, конкретный узкий луч может иметь фиксированное местоположение и может поддерживать пользовательский трафик восходящей линии связи, пользовательский трафик нисходящей линии связи, межсетевой трафик восходящей линии связи и межсетевой трафик нисходящей линии связи, каждый при разных комбинациях несущих / поляризации.
Контуры узкого луча, сформированные спутником 105, могут быть частично определены конкретной конструкцией антенны и могут зависеть от таких факторов, как местоположение рупорного облучателя относительно отражателя, размер отражателя, тип рупорного облучателя и т.п. Каждый контур узкого луча на земле может по существу иметь коническую форму (например, круглую или эллиптическую), освещающую зону действия при выполнении как передачи, так и приема. Узкий луч может освещать терминалы, расположенные на поверхности земли или над ней (например, бортовые пользовательские терминалы и т.п.). В некоторых вариантах осуществления направленные антенны используют для формирования узких лучей с фиксированным местоположением (или узких лучей, которые связаны с по существу той же самой зоной действия узкого луча с течением времени). Определенные варианты осуществления спутника 105 работают в режиме множества узких лучей, принимая и передавая некоторое количество сигналов в разных узких лучах. Каждый отдельный узкий луч может обслуживать межсетевой терминал 165, некоторое количество пользовательских терминалов 110, одновременно межсетевой терминал 165 и несколько пользовательских терминалов 110 и т.п. Каждый узкий луч может использовать одну несущую (т.е. одну несущую частоту), непрерывный диапазон частот (т.е. одну или более несущих частот) или некоторое количество диапазонов частот (с одной или более несущими частотами в каждом диапазоне частот). Некоторые варианты осуществления спутника 105 не предусматривают обработку (например, не являются регенеративными), а значит, манипуляции над сигналами спутником 105 предусматривают такие функции, как преобразование частоты, преобразование поляризации, фильтрация, усиление и т.п. без демодуляции и/или модуляции данных, кодирования и/или декодирования с исправлением ошибок, декодирования заголовков и/или маршрутизации и т.п.
С течением временем резко возросли требования пользователей к объему и скорости передачи данных, что привело к резкому увеличению спроса на ресурсы системы связи, например на ширину полосы. Однако спутниковая система 100 связи, как правило, имеет ограниченный спектр частот, доступный для обмена данными, и перебои в работе шлюза, погодные условия, изменения спроса со временем и другие условия могут с течением времени влиять на соотношение ограниченного спектра с предоставлением услуг связи. Благодаря различным способам повторное использование частот может стать легче, например, путем географического разделения межсетевых терминалов 165 и пользовательских терминалов 110 и/или посредством внедрения узких лучей для использования одинаковых, накладывающихся или разных частот, поляризаций и т.п.). Однако из-за фиксированных конфигураций спутников (например, фиксированное выделение ресурсов лучам, фиксированная связь между шлюзами и пользовательскими лучами, которые они обслуживают, фиксированные маршруты сигналов через спутник и т.п.) использование доступного спектра и других спутниковых ресурсов может быть неэффективным или, другими словами, неоптимальным.
Варианты осуществления спутниковой системы 100 связи, описанные в настоящем документе, выполнены с возможностью поддержки высокой пропускной способности (например, скорости передачи данных в один терабит или более) при сохранении надежности и гибкости. Например, спутник 105 может обмениваться данными с определенными межсетевыми терминалами 165 посредством определенных межсетевых лучей и с конкретными пользовательскими терминалами 110 посредством определенных пользовательских лучей; однако гибкие внутриспутниковые маршруты могут сопрягать шлюз и пользовательские лучи способом, который можно динамически изменять на орбите. Такое динамическое переконфигурирование может обеспечивать надежность и гибкость за счет гибкого выделения ресурсов между шлюзами и пользовательскими лучами посредством гибкого выделения ресурсов между передачами данных по прямой линии связи и обратной линии связи путем предоставления маршрутов для одноадресной и одновременной передачи и/или другими способами.
На фиг. 2 показана упрощенная блок-схема иллюстративного спутника 200 в соответствии с различными вариантами осуществления. Спутник 200 может представлять собой реализацию спутника 105, показанного на фиг. 1. Как показано, спутник 200 включает в себя антенную подсистему 203 (например, антенную подсистему фиксированных узких лучей), имеющую некоторое количество межсетевых лучевых облучателей 205, связанных с межсетевыми узкими лучами, и пользовательские лучевые облучатели 207, связанные с пользовательскими узкими лучами. Как правило, каждый узкий луч освещает зону действия узкого луча так, что наземные терминалы, расположенные в зоне действия узкого луча, могут обмениваться данными со спутником 200 посредством узкого луча. Хотя определенные лучи, лучевые облучатели и другие элементы обозначены как «пользовательские» или «межсетевые», благодаря некоторым реализациям пользовательские терминалы 110 могут обмениваться данными посредством межсетевых лучей и лучевых облучателей и/или межсетевые терминалы 165 могут обмениваться данными посредством межсетевых лучей и лучевых облучателей. Лучевые облучатели могут включать в себя порты 201 антенны восходящей линии связи и порты 202 антенны нисходящей линии связи. Например, каждый межсетевой лучевой облучатель 205 может включать в себя межсетевой порт антенны восходящей линии связи и/или межсетевой порт антенны нисходящей линии связи, а каждый пользовательский лучевой облучатель 207 может включать в себя пользовательский порт антенны восходящей линии связи и/или пользовательский порт антенны нисходящей линии связи. Термин «порт» или «порт антенны» в настоящем документе по существу относятся к любому подходящему интерфейсу с лучевым облучателем, благодаря которому возможен обмен данными. Термин «порты восходящей линии связи» в настоящем документе может по существу относиться к межсетевым портам антенны восходящей линии связи и/или пользовательским портам антенны восходящей линии связи (например, по отношению к сигналам прямой линии связи и обратной линии связи соответственно), а термин «порты нисходящей линии связи» может по существу относиться к межсетевым портам антенны нисходящей линии связи и/или пользовательским портам нисходящей линии связи (например, по отношению к сигналам обратной линии связи и прямой линии связи соответственно). Как описано выше, облучатели могут по существу относиться к любому подходящему элементу антенны или группе элементов. Для упрощения варианты осуществления описаны как использование конкретного лучевого облучателя для формирования соответствующего узкого луча, а порт 201 антенны восходящей линии связи и порт 202 антенны нисходящей линии связи лучевого облучателя поддерживают трафик восходящей линии связи и нисходящей линии связи посредством соответствующего узкого луча соответственно.
Варианты осуществления спутника 200 дополнительно включают в себя входные подсистемы 210 и выходные подсистемы 230, связанные через подсистему 250 выбора маршрутов. Подсистема 250 выбора маршрутов может включать в себя некоторое количество межсетевых селекторов 215 маршрутов восходящей линии связи (GUPS), межсетевые селекторы 220 маршрутов нисходящей линии связи (GDPS), пользовательские селекторы 217 маршрутов восходящей линии связи (UUPS) и пользовательские селекторы 222 маршрутов нисходящей линии связи (UDPS). Каждая входная подсистема 210 может быть присоединена между соответствующим портом 201 антенны восходящей линии связи и подсистемой 250 выбора маршрутов. Например, каждая из первого подмножества входных подсистем 210a–210j присоединена между соответствующим межсетевым портом восходящей линии связи и соответствующим GUPS 215, а каждая из второго подмножества входных подсистем 210j+1–210j+k присоединена между соответствующим пользовательским портом восходящей линии связи и соответствующим UUPS 217. Каждая выходная подсистема 230 может быть присоединена между подсистемой 250 выбора маршрутов и соответствующим портом антенны нисходящей линии связи. Например, каждая из первого подмножества выходных подсистем 230a–230j присоединена между соответствующим межсетевым портом нисходящей линии связи и соответствующими GDPS 220, а каждая из второго подмножества выходных подсистем 230j+1–230j+k присоединена между соответствующим пользовательским портом нисходящей линии связи и соответствующим UDPS 222.
GUPS 215, GDPS 220, UUPS 217 и UDPS 222 могут быть соединены друг с другом способом, допускающим изменением конфигурации. Например, каждый GUPS 215 может быть избирательно соединен с любым одним или более GDPS 220 и/или UDPS 222 одновременно, а каждый UUPS 217 может быть избирательно соединен с любым одним или более GDPS 220 одновременно. В некоторых вариантах реализации каждый UUPS 217 (или только один или часть UUPS 217) может быть избирательно соединен с одним или более GDPS 220 и/или другими UDPS 222 одновременно. В других вариантах реализации каждый UUPS 217 (или только один или часть UUPS 217) может быть выборочно соединен с одним или более GDPS 220 и/или одним UDPS 222, соединенным с соответствующим пользовательским лучевым облучателем 207 (через соответствующую выходную подсистему 230). Например, UUPS 217a показан как выполненный с возможностью соединения пользовательского порта восходящей линии связи пользовательского лучевого облучателя 207a с пользовательским портом нисходящей линии связи пользовательского лучевого облучателя 207a через UDPS 222a.
Подсистема 250 выбора маршрутов выполнена с возможностью изменения конфигурации в ответ на любой подходящий входной сигнал управления. Варианты осуществления включают в себя контроллер 260 планирования маршрутов, который управляет изменением конфигурации подсистемы 250 выбора маршрутов путем установки некоторых или всех селекторов маршрутов (например, GUPS 215, GDPS 220, UUPS 217 и UDPS 222) для формирования маршрутов сигналов без обработки. Например, контроллер 260 планирования маршрутов может посылать сигналы управления на переключающие компоненты селекторов маршрутов, а переключающие компоненты могут реагировать на такие сигналы управления, из-за чего селекторы маршрутов соединяют определенные входы с определенными выходами. Контроллер 260 конфигурирования маршрутов может быть реализован в виде компонента, связанного с подсистемой 250 выбора маршрутов, как части подсистемы 250 выбора маршрутов, или любым другим подходящим способом. Варианты осуществления контроллера 260 конфигурирования маршрутов реализованы в виде одного или более процессоров и могут включать в себя хранилище 240 данных или быть связаны с ним. Хранилище 240 данных может быть реализовано в виде любого одного или более подходящих запоминающих устройств, таких как нетранзиторные машиночитаемые носители. Некоторые варианты осуществления хранилища 240 данных могут включать в себя команды, благодаря исполнению которых контроллер 260 планирования маршрутов (например, один или более процессоров) может управлять изменением конфигурации подсистемы 250 выбора маршрутов. Как описано в настоящем документе, в некоторых вариантах осуществления хранилища 240 данных на нем хранят один или более планирований 242 выбора маршрутов, которые определяют конкретную конфигурацию подсистемы 250 выбора маршрутов (например, некоторых или всех маршрутов сигналов без обработки) для каждого из множества временных интервалов. Варианты осуществления контроллера 260 планирования маршрутов могут быть использованы до и после развертывания спутника 200. Например, контроллер 260 планирования маршрутов может управлять на орбите изменением конфигурации подсистемы 250 выбора маршрутов (т.е. после развертывания спутника 200). Изменение конфигурации на орбите можно выполнять в соответствии с планированиями 242 выбора маршрутов, которые были сохранены в хранилище 240 данных перед развертыванием спутника 200 и/или приняты с помощью спутника 200 и сохранены в хранилище 240 данных после развертывания.
В одном варианте осуществления контроллер 260 планирования маршрутов может принимать информацию управления (например, от межсетевого терминала посредством межсетевого трафика восходящей линии связи), а информация управления может указывать, как и когда изменять конфигурацию селекторов маршрутов восходящей линии связи и/или селекторов маршрутов нисходящей линии связи. Принятая информация управления может включать в себя одно или более планирований и/или может быть использована контроллером 260 планирования маршрутов для принятия одного или более планирований 242 выбора маршрутов, которые могут быть сохранены в хранилище 240 данных на спутнике 105. В некоторых вариантах реализации прием информации управления происходит в канале управления (например, как часть сигналов телеметрии, отслеживания и команд (TT и C), принимаемых спутником). В других реализациях прием информации управления от межсетевого терминала происходит посредством межсетевого трафика восходящей линии связи, при этом информация управления помечена (например, с использованием заголовков пакетов, преамбул или любым другим подходящим способом) для ее отличия от других данных в трафике прямой линии связи. В альтернативном варианте осуществления или в дополнительном варианте осуществления одно или более планирований 242 выбора маршрутов могут быть сохранены в хранилище 240 данных перед развертыванием спутника 200. Например, некоторые варианты осуществления могут включать в себя сохраненные планирования 242 выбора маршрутов перед развертыванием, при этом сохраненные планирования 242 выбора маршрутов можно настраивать, обновлять и/или заменять, пока спутник 200 находится на орбите.
Планирования 242 выбора маршрутов могут быть сгенерированы любым подходящим способом. Например, конфигурации могут быть определены в отношении протокола доступа к тракту с коммутацией лучей для рамочной звездообразной архитектуры, имеющему временные интервалы, такого как схема спутникового многостанционного доступа с временным разделением каналов (SS/TDMA). В таком протоколе «интервал» или «временной интервал» могут относиться к наименьшему временному разделению для переключения, а «кадр» может относиться к набору интервалов (например, предварительно определенной длины), с обеспечением планирований 242 выбора маршрутов возможностью определения конфигураций элементов подсистемы 250 выбора маршрутов для каждого интервала, каждого кадра и т.п. В некоторых вариантах осуществления во время нормальной работы непрерывные потоки кадров используют для облегчения связи, а множество терминалов могут быть обслужены в течение каждого временного интервала с использованием способов мультиплексирования и множественного доступа (например, мультиплексирование с временным разделением (TDM), многостанционный доступ с временным разделением (TDMA), множественный доступ с частотным разделением (FDMA), многостанционный доступ с временным разделением и передачей на нескольких несущих (MF-TDMA), множественный доступ с кодовым разделением (CDMA) и т.п.). Например, временной интервал прямой линии связи можно разделять на множество «подынтервалов», причем в каждом подынтервале происходят передачи на различные пользовательские терминалы или группы пользовательских терминалов. Аналогичным образом, временной интервал обратной линии связи можно разделять на множество подынтервалов, которые могут быть зарезервированы для управления сетью или информации о сигнализации (например, для передачи информации планирования). Кроме того, в любое конкретное время в соответствии с планированием 242 выбора маршрутов подсистема 250 выбора маршрутов может быть выполнена с одноадресными маршрутами передачи сигналов и/или маршрутами одновременной передачи сигналов для обеспечения дополнительной гибкости. В некоторых вариантах осуществления можно использовать множество планирований 242 выбора маршрутов для обработки в определенных ситуациях, таких как перебои в работе межсетевого терминала, периодические временные изменения спроса и т.п.
В качестве одного примера в первый временной интервал (например, в кадре переключения, определенным сохраненным регламентом переключения) подсистема 250 выбора маршрутов сконфигурирована с возможностью обеспечения активных соединений между GUPS 215a и UDPS 222a, а также между UUPS 217a и GDPS 220a (для простоты другие активные соединения проигнорированы). В этой конфигурации подсистема 250 выбора маршрутов включает в себя первый маршрут прямого сигнала без обработки, который обеспечивает соединение между первым межсетевым лучом и первым пользовательским лучом, и первый маршрут обратного сигнала без обработки, который обеспечивает соединение между первым пользовательским лучом и первым межсетевым лучом. Например, прямой трафик восходящей линии связи принимается от межсетевого терминала в первом межсетевом луче при помощи порта восходящей линии межсетевого лучевого облучателя 205a; проходит первый маршрут прямого сигнала без обработки, включая входную подсистему 210a, GUPS 215a, UDPS 222a и выходную подсистему 230j+1; и передается в качестве прямого трафика нисходящей линии связи на пользовательские терминалы в первом пользовательском луче от порта нисходящей линии связи пользовательского лучевого облучателя 207a. Аналогичным образом обратный трафик восходящей линии связи принимается от пользовательских терминалов в первом пользовательском луче с помощью порта восходящей линии связи пользовательского лучевого облучателя 207a; проходит первый маршрут обратного сигнала без обработки, включая входную подсистему 210j+1, UUPS 217a, GDPS 220a и выходную подсистему 230a; и передается в виде обратного трафика нисходящей линии связи на шлюз в первом межсетевом луче от порта нисходящей линии связи межсетевого лучевого облучателя 205a. Во втором временном интервале конфигурацию подсистемы 250 выбора маршрутов изменяют с возможностью обеспечения активных соединений между GUPS 215a и UDPS 222k, а также между UUPS 217a и GDPS 220j (для простоты другие активные соединения проигнорированы). В этой второй конфигурации первые маршруты прямого и обратного сигнала без обработки теперь отсутствуют. Вместо этого подсистема 250 выбора маршрутов включает в себя второй маршрут прямых сигналов без обработки, который обеспечивает соединение между первым межсетевым лучом и вторым пользовательским лучом, и второй маршрут обратного сигнала без обработки, который обеспечивает связь между первым пользовательским лучом и вторым межсетевым лучом. Например, прямой трафик восходящей линии связи принимается от межсетевого терминала в первом межсетевом луче при помощи порта восходящей линии межсетевого лучевого облучателя 205a; проходит второй маршрут прямого сигнала без обработки, включая входную подсистему 210a, GUPS 215a, UDPS 222k и выходную подсистему 230j+k; и передается в качестве прямого трафика нисходящей линии связи на пользовательские терминалы во втором пользовательском луче от порта нисходящей линии связи пользовательского лучевого облучателя 207k. Аналогичным образом обратный трафик восходящей линии связи принимается от пользовательских терминалов в первом пользовательском луче с помощью порта восходящей линии связи пользовательского лучевого облучателя 207a; проходит второй маршрут обратного сигнала без обработки, включая входную подсистему 210j+1, UUPS 217a, GDPS 220j и выходную подсистему 230j; и передается в виде обратного трафика нисходящей линии связи на шлюз во втором межсетевом луче от порта нисходящей линии связи межсетевого лучевого облучателя 205j.
Варианты осуществления подсистемы 250 выбора маршрутов включают в себя один или более режимов одновременной передачи. В некоторых таких вариантах осуществления при активации режима одновременной передачи подсистема 250 выбора маршрутов выполнена с возможностью включения по меньшей мере одного маршрута прямой одновременной передачи сигнала, который соединяет один из межсетевых портов антенны восходящей линии связи со множеством портов антенны нисходящей линии связи (например, множеством пользовательских портов антенны нисходящей линии связи). Например, такая конфигурация может обеспечивать соединение для одновременной передачи между одним межсетевым терминалом и пользовательскими терминалами во множестве пользовательских лучей. Такая конфигурация может обеспечивать ряд ключевых характеристик. В качестве одного примера предположим, что одни и те же данные передаются (например, транслируются) на пользовательские терминалы во множестве пользовательских лучей, обслуживаемых множеством разных межсетевых терминалов. В традиционной спутниковой системе такая передача может включать в себя отправку копии данных на каждый из множества межсетевых терминалов с возможностью прохождения множества копий через спутниковые линии связи ко множеству пользовательских лучей. При использовании режима прямой одновременной передачи, описанного в настоящем документе, одна копия данных может быть отправлена на единственный межсетевой терминал, а маршрут прямой одновременной передачи сигналов можно использовать для одновременной передачи межсетевого сигнала восходящей линии связи множеству пользовательских лучей.
В других подобных вариантах осуществления при активации режима обратной одновременной передачи подсистема 250 выбора маршрутов выполнена с возможностью включения в нее по меньшей мере одного маршрута обратной одновременной передачи сигналов, который соединяет один из пользовательских портов антенны восходящей линии связи со множеством портов антенны нисходящей линии связи. Например, благодаря такой конфигурации возможно соединение для одновременной передачи между одним пользовательским терминалом и множеством межсетевых и/или пользовательских терминалов во множестве лучей. Некоторые варианты осуществления подсистемы 250 выбора маршрутов включают в себя режимы одновременной передачи, которые обеспечивают возможность соединения множества передающих лучей с одним принимающим лучом. В одном таком варианте осуществления подсистема 250 выбора маршрутов выполнена с возможностью включения по меньшей мере одного маршрута прямого сигнала, который соединяет множество межсетевых портов антенны восходящей линии связи с отдельными портами антенны нисходящей линии связи, а значит, обслуживает пользователей в одном пользовательском луче со шлюзами от множества межсетевых лучей. В другом таком варианте осуществления подсистема 250 выбора маршрутов выполнена с возможностью включения по меньшей мере одного маршрута обратного сигнала, который соединяет множество пользовательских портов антенны восходящей линии связи с отдельными межсетевыми портами антенны, а значит, использует один шлюз для приема сообщений обратной линии связи от пользовательских терминалов во множестве пользовательских лучей. Например, каждый пользовательский порт антенны восходящей линии связи может принимать соответствующий пользовательский сигнал восходящей линии связи в другом соответствующем поддиапазоне частот пользовательского диапазона частот восходящей линии связи (т.е. в которых отсутствует наложение поддиапазонов).
Элементы подсистемы 250 выбора маршрутов могут быть реализованы любым подходящим способом для обеспечения динамически изменяемых маршрутов сигналов без обработки. В некоторых вариантах осуществления каждый селектор маршрутов восходящей линии связи (каждый GUPS 215 и UUPS 217) может включать в себя вход 214 селектора маршрутов восходящей линии связи, соединенный с одним соответствующим портом антенны восходящей линии связи (например, посредством одной соответствующей входной подсистемы 210), а каждый селектор маршрутов нисходящей линии связи (каждый GDPS 220 и UDPS 222) может включать в себя выход селектора маршрутов нисходящей линии связи, соединенный с одним соответствующим портом антенны нисходящей линии связи (например, посредством одной соответствующей выходной подсистемы 230). Каждый селектор маршрутов восходящей линии связи может также включать в себя множество выходов 216 селектора маршрутов восходящей линии связи, каждый селектор маршрутов нисходящей линии связи может также включать в себя множество входов 221 селектора маршрутов нисходящей линии связи, а каждый выход 216 селектора маршрутов восходящей линии связи соединен с соответствующим одним из входов 221 селектора маршрутов нисходящей линии связи (например, напрямую или через промежуточный соединитель, как описано ниже). Соединения между выходами 216 селектора маршрутов восходящей линии связи и входами 221 селектора маршрутов нисходящей линии связи могут быть фиксированными, а значит из-за изменения конфигурации маршрутов сигналов может происходить активация и/или деактивация выбранных входов/выходов из выходов 216 селектора маршрутов восходящей линии связи и входов 221 селектора маршрутов нисходящей линии связи. Как более подробно описано ниже, в некоторых вариантах осуществления реализованы селекторы маршрутов восходящей линии связи и/или селекторы маршрутов нисходящей линии связи в виде переключателей с возможностью переключения (или включения) на вход или выход при активации определенного входа или выхода. В других вариантах осуществления реализованы селекторы маршрутов восходящей линии связи или селекторы маршрутов нисходящей линии связи в виде делителей мощности или сумматоров мощности соответственно с возможностью одновременной активации множества входов или выходов, а также переключения или другого подходящего выбора на другой стороне соединения при избирательной активации конкретного соединения.
Как более подробно описано ниже, варианты осуществления входных подсистем 210 могут включать в себя любые подходящие элементы для облегчения приема сигналов восходящей линии связи и/или для подготовки сигналов для обработки подсистемой 250 выбора маршрутов, а варианты осуществления выходных подсистем 230 могут включать в себя любые подходящие элементы для облегчения передачи сигналов нисходящей линии связи и/или для иной подготовки сигналов после обработки подсистемой 250 выбора маршрутов. Например, входные подсистемы 210 и выходные подсистемы 230 могут включать в себя усилители, фильтры, преобразователи и/или другие компоненты. В различных вариантах осуществления преобразователи частоты могут быть включены во входные подсистемы 210 и/или выходные подсистемы 230. В одном таком варианте осуществления преобразователи частоты во входных подсистемах 210 преобразуют принятые сигналы восходящей линии связи из полосы частот восходящей линии связи, в которой они приняты, в полосу частот нисходящей линии связи, в которой они подлежат передаче; а преобразование выполняют перед подсистемой 250 выбора маршрутов с обеспечением выполнения подсистемы 250 выбора маршрутов с возможностью работы в полосе частот нисходящей линии связи. В другом таком варианте осуществления преобразователи частоты в выходных подсистемах 230 преобразуют принятые сигналы восходящей линии связи из полосы частот восходящей линии связи, в которой они приняты, в полосу частот нисходящей линии связи, в которой они подлежат передаче; а преобразование выполняют после подсистемы 250 выбора маршрутов с обеспечением выполнения подсистемы 250 выбора маршрутов с возможностью работы в полосе частот восходящей линии связи. В еще одном таком варианте осуществления преобразователи частоты во входных подсистемах 210 преобразуют принятые сигналы восходящей линии связи из полосы частот восходящей линии связи, в которой они приняты, в промежуточную полосу частот (например, полосу частот ниже как полосы частот восходящей линии связи, так и нисходящей линии связи) до подсистемы 250 выбора маршрутов; а преобразователи частоты в выходных подсистемах 230 преобразуют сигналы восходящей линии связи после подсистемы 250 выбора маршрутов из промежуточной полосы частот к полосе частот нисходящей линии связи, в которой они подлежат передаче; с обеспечением выполнения подсистемы 250 выбора маршрутов с возможностью работы в промежуточной полосе частот.
На фиг. 3A и 3B представлены упрощенные блок-схемы части спутника 300 с иллюстративными реализациями входных подсистем 210 в соответствии с различными вариантами осуществления. Часть спутника 300 может представлять собой часть спутника 200, показанного на фиг. 2. Во избежание излишнего усложнения иллюстрации GUPS 215 и UUPS 217 показаны по существу как селекторы 340 маршрутов восходящей линии связи, а межсетевые лучевые облучатели 205 и пользовательские лучевые облучатели 207 показаны по существу как облучатели 310. Как показано на фиг. 3A, каждый селектор 340 маршрутов восходящей линии связи соединен с соответствующим облучателем 310 посредством соответствующей входной подсистемы 210. Входные подсистемы 210 отделены друг от друга и каждая включает в себя по меньшей мере малошумящий усилитель 320 (МШУ). Например, сигналы восходящей линии связи принимаются одним из облучателей 310, усиливаются посредством МШУ 320 соответствующей входной подсистемы 210 и передаются в соответствующий селектор 340 маршрутов восходящей линии связи подсистемы 250 выбора маршрутов.
В некоторых вариантах осуществления согласно иллюстрации подсистема 250 выбора маршрутов (или в альтернативном варианте осуществления каждая входная подсистема 210) может включать в себя канальный фильтр 330. Каждый канальный фильтр 330 может быть выполнен с возможностью настройки, выбора и/или иного регулирования перед развертыванием спутника и/или пока спутник находится на орбите. Например, хотя контроллер 260 конфигурирования маршрутов показан как часть подсистемы 250 выбора маршрутов, некоторые варианты осуществления контроллера 260 конфигурирования маршрутов могут обеспечивать сигналы управления для регулирования канальных фильтров 330 и/или других компонентов, которые могут быть частью маршрутов сигналов (т.е. и эти компоненты могут реагировать на такие сигналы управления). Канальные фильтры 330 можно использовать для обеспечения различных ключевых характеристик.
Для иллюстрации на фиг. 10 показана иллюстративная схема 1000 расположения лучей для спутниковой системы связи, таких как описанные в настоящем документе. Представленная схема расположения лучей имеет накладывающиеся фиксированные узкие лучи со множеством цветов (несущих частот). В контексте такой схемы расположения канальные фильтры 330 могут представлять собой полосовые фильтры, используемые для отфильтровывания шума и/или сигналов, отличных от конкретного цвета луча, связанного с соответствующим облучателем 310 для этого маршрута сигналов. В одном иллюстративном варианте реализации карта лучей может включать в себя 240 больших лучей и 120 межсетевых терминалов 165. 120 межсетевых терминалов 165 могут поддерживать 240 фидерных линий, каждая из которых имеет пропускную способность приблизительно 3,5 гигабит в секунду (Гбит/с), благодаря чему общая пропускная способность системы составляет приблизительно 840 Гбит/с. В другом иллюстративном варианте реализации карта лучей может включать в себя 384 луча, включая 128 лучей с двойной поляризацией для связи с межсетевыми терминалами 165, и 256 лучей с одной поляризацией для связи с пользовательскими терминалами 110. Такая конфигурация может поддерживать 512 маршрутов сигналов (например, транспондеры), благодаря чему общая пропускная способность системы составит приблизительно 987 Гбит/с.
На фиг. 3A в качестве одного примера канальные фильтры 330 можно использовать для уменьшения ретрансляции шума восходящей линии связи, принятого на частотах восходящей линии связи, не используемых этим маршрутом сигналов (например, от других цветов лучей). В другом примере в схемах повторного использования частот (например, мультиплексирование с временным разделением, мультиплексирование с разделением частот и т.п.) и/или другие способах могут быть использованы статические или динамические присвоения цветов лучей для гибкого развертывания межсетевых терминалов 165 (например, для разных схем размещения, разных географических положений, разных орбитальных интервалов и т.п.), а канальные фильтры 330 могут статически или динамически настраивать маршруты без обработки сигналов на соответствующие им частоты, представляющие интерес. Хотя канальные фильтры 330 показаны на входной стороне подсистемы 250 выбора маршрутов, другие варианты реализации могут в альтернативном варианте осуществления или в дополнительном варианте осуществления включать в себя канальные фильтры 330 на выходной стороне подсистемы 250 выбора маршрутов.
Как показано на фиг. 3B, каждый селектор 340 маршрутов восходящей линии связи соединен с соответствующим облучателем 310 посредством соответствующей входной подсистемы 210, как на фиг. 3A. В отличие от фиг. 3A входные подсистемы 210 на фиг. 3B могут быть выборочно соединены друг с другом переключателями 315 для переключения при отказе. В некоторых вариантах реализации переключатели 315 для переключения при отказе включают в себя быстрые ферритовые переключатели и могут работать динамично в любом подходящем рабочем цикле для обеспечения требуемой функциональности переключения при отказе. В проиллюстрированном варианте осуществления показан один переключатель 315 для переключения при отказе, обеспечивающий пару входных подсистем 210 возможностью выборочного переключения при отказе. Однако варианты осуществления могут включать в себя любое подходящее число переключателей 315 для переключения при отказе (например, по одному на пару входных подсистем 210), при этом переключатели 315 для переключения при отказе могут выбирать между любым подходящим количеством входных подсистем 210 (например, парой, тремя и т.п.). Варианты осуществления переключателей 315 для переключения при отказе могут включать в себя обычный режим и режим переключения при отказе. Режим переключения при отказе может быть активирован, например, при наличии проблемы с межсетевым терминалом 165 (например, временным или постоянным сбоем в работе шлюза и т.п.), проблемы с одним или более спутниковыми компонентами (например, облучателем 310) или по какой-либо другой причине, при которой нежелательно использование определенной входной подсистемы 210. В обычном режиме входные подсистемы 210 могут работать эффективно, как показано на фиг. 3A. Например, когда переключатель 315a для переключения при отказе находится в обычном режиме, селектор 340a маршрутов восходящей линии связи соединен с облучателем 310a посредством МШУ 320a, а селектор 340b маршрутов восходящей линии связи соединен с облучателем 310b посредством МШУ 320b. В режиме переключения при отказе переключатель 315a для переключения при отказе пропускает по меньшей мере одну из входных подсистем 210, с которой он соединен. Например, когда переключатель 315a для переключения при отказе находится в режиме переключения при отказе, селектор 340a маршрутов восходящей линии связи соединен с облучателем 310b посредством МШУ 320b или селектор 340b маршрутов восходящей линии связи соединен с облучателем 310a посредством МШУ 320a.
На фиг. 4 представлена упрощенная блок-схема части спутника 400, имеющего иллюстративную выходную подсистему 230, в соответствии с различными вариантами осуществления. Часть спутника 400 может представлять собой часть спутника 200, показанного на фиг. 2. Во избежание излишнего усложнения иллюстрации межсетевые лучевые облучатели 205 и пользовательские лучевые облучатели 207 показаны по существу как облучатели 310. Как описано со ссылкой на фиг. 3A, некоторые варианты реализации могут включать в себя канальные фильтры 330 на выходной стороне подсистемы 250 выбора маршрутов и эти канальные фильтры 330 могут быть реализованы как часть подсистемы 250 выбора маршрутов или как часть выходных подсистем 230. Хотя показаны четыре выходные подсистемы 230, варианты осуществления могут включать в себя любое подходящее количество выходных подсистем 230 (например, одна из которых соединена с каждым селектором маршрутов нисходящей линии связи).
В некоторых вариантах осуществления выходные подсистемы 230 реализованы в виде одного или более многопортовых усилителей, обеспечивающих различные возможности, такие как облегчение совместного использования радиочастотной мощности в полезной нагрузке спутника 105 между несколькими лучами и/или портами. Согласно иллюстрации определенные из компонентов могут быть совместно использованы множеством выходных подсистем 230. Варианты осуществления могут включать в себя одну или более N-портовых матриц Батлера, которые могут быть совместно использованы N выходными подсистемами 230. Например, первая четырехпортовая матрица 410 Батлера может быть совместно использована четырьмя выходными подсистемами 230 для обеспечения гибкого распределения мощности между лучами (например, и/или для обеспечения снижения производительности после обнаружения сбоя); при этом плоская волноводная сборка 430 может быть интегрирована со второй матрицей 430 Батлера, которую также совместно используют четыре выходные подсистемы 230. Каждая выходная подсистема 230 может также включать в себя усилитель 420 мощности (например, радиочастотный твердотельный усилитель мощности или RF-SSPA), который может быть присоединен между матрицами 410, 430 Батлера или любым другим подходящим способом.
Как описано со ссылкой на фиг. 2, варианты осуществления подсистемы 250 выбора маршрутов могут быть реализованы различными способами. На фиг. 5–9 показаны упрощенные блок-схемы различных иллюстративных спутниковых систем связи. На каждой из фиг. 5–9 показан спутник 200, обеспечивающий возможность соединения между наземными терминалами 505, включая межсетевые терминалы и пользовательские терминалы. Прием трафика восходящей линии связи от наземных терминалов 505 (например, прямой трафик восходящей линии связи от межсетевых терминалов и обратный трафик восходящей линии связи от пользовательских терминалов) происходит посредством 515 восходящей линии связи, а передача трафика нисходящей линии связи от наземных терминалов 505 (например, прямой нисходящий трафик к пользовательским терминалам и обратный трафик нисходящей линии связи к межсетевым терминалам) происходит посредством лучей 540 нисходящей линии связи. Подсистема 250 выбора маршрутов эффективно обеспечивает динамически перестраиваемую возможность соединения между лучами 515 восходящей линии связи и лучами 540 нисходящей линии связи посредством динамически перестраиваемых маршрутов сигналов без обработки. Как описано выше, маршруты сигналов могут включать в себя входные подсистемы 210 и выходные подсистемы 230, которые соединяют подсистему 250 выбора маршрутов с портами антенны восходящей линии связи и портами антенны нисходящей линии связи одной или более антенных систем спутника 200. Хотя это не показано явно, как описано со ссылкой на фиг. 2, варианты осуществления подсистемы 250 выбора маршрутов включают в себя хранилище 240 данных, имеющее одно или более планирований 242 выбора маршрутов, сохраненных на нем. Некоторые варианты осуществления могут принимать сигналы управления, пока спутник 200 находится на орбите, для изменения одного или более сохраненных планирований 242 выбора маршрутов.
На фиг. 5 показана упрощенная блок-схема иллюстративной спутниковой системы 500 связи, в которой подсистема 250 выбора маршрутов содержит селекторы маршрутов и цепь 525 делителей/сумматоров, в соответствии с различными вариантами осуществления. Подсистема 250 выбора маршрутов включает в себя селекторы маршрутов восходящей линии связи, реализованные в виде переключателей 522 (1:N+1) восходящей линии связи, селекторы маршрутов нисходящей линии связи, реализованные в виде переключателей 524 (N+1:1) нисходящей линии связи, и цепь 525 (N:N) делителей/сумматоров. В настоящем документе описаны различные варианты осуществления со ссылкой на переключатели и цепи. В настоящем документе термин «переключатель 1:M» по существу относится к устройству или группе устройств, которые выборочно соединяют один вход с одним или только с одним из M выходов; а термин «переключатель M:1» по существу относится к устройству или группе устройств, которые выборочно соединяют один или только один из M входов с одним выходом. «Цепь делителей/сумматоров M:M» по существу относится к устройству или группе устройств, которые разделяют каждый из M входов на M копий и объединяют соответствующую копию каждого из M входов на M выходах с возможностью эффективного соединения всех M входов со всеми M выходами. Как описано выше, варианты осуществления включают в себя контроллер 260 планирования маршрутов, который может отправлять сигналы управления на переключатели 522 восходящей линии связи и переключатели 524 нисходящей линии связи для выполнения требуемой конфигурации маршрутов сигналов без обработки (например, в соответствии с планированием 242 выбора маршрутов).
Переключатели 522 восходящей линии связи могут представлять собой реализации GUPS 215 и/или UUPS 217, показанных на фиг. 2, а переключатели 524 нисходящей линии связи могут представлять собой реализации GDPS 220 и/или UDPS 222, изображенных на фиг. 2. Согласно иллюстрации каждый переключатель 522 восходящей линии связи может иметь вход переключателя восходящей линии связи (например, входной порт или любое подходящее входное соединение), соединенный с соответствующим портом антенны восходящей линии связи посредством соответствующей входной подсистемы 210, а каждый переключатель 522 восходящей линии связи может также иметь N+1 выходов переключателя восходящей линии связи (например, выходной порт или любое подходящее выходное соединение). Каждый переключатель 524 нисходящей линии связи может иметь выход переключателя нисходящей линии связи, соединенный с соответствующим портом антенны нисходящей линии связи посредством соответствующей выходной подсистемы 230, а каждый переключатель 524 нисходящей линии связи может также иметь N+1 входов переключателя нисходящей линии связи. На фиг. 5–9 определенные элементы, такие как порты 201 антенны восходящей линии связи, порты 202 антенны нисходящей линии связи, хранилище 240 данных и т.п., не показаны во избежание усложнения иллюстрации. Каждый из N выходов переключателя восходящей линии связи соединен с соответствующим входом переключателя нисходящей линии связи соответствующего одного из переключателей 524 нисходящей линии связи. Например, первый выход переключателя восходящей линии связи каждого из N переключателей 522 восходящей линии связи соединен с соответствующим одним из N входов переключателя нисходящей линии связи первого переключателя 524a нисходящей линии связи, второй выход переключателя восходящей линии связи каждого из N переключателей 522 восходящей линии связи соединен с соответствующим одним из N входов переключателя нисходящей линии связи второго переключателя 524b нисходящей линии связи и т.д.
Как показано, каждый переключатель 522 восходящей линии связи имеет N+1 выходов, причем среди них каждый из N выходов (называемых в настоящем документе одноадресными выходами) напрямую соединен с другим соответствующим одним из N переключателей 524 нисходящей линии связи, а дополнительный выход (называемые в настоящем документе выходом для одновременной передачи) соединен с цепью 525 делителей/сумматоров. Аналогичным образом каждый переключатель 524 нисходящей линии связи имеет N+1 входов, среди которых каждый из N входов (называемых в настоящем документе одноадресными входами) напрямую соединен с другим соответствующим одним из N переключателей 522 восходящей линии связи, а дополнительный вход (называемый в настоящем документе входом для одновременной передачи) соединен с цепью 525 делителей/сумматоров. Таким образом, цепь 525 делителей/сумматоров включает в себя N входов цепи делителей/сумматоров (DCN), каждый из которых напрямую соединен с соответствующим выходом переключателя восходящей линии связи, а цепь 525 делителей/сумматоров включает в себя N выходов DCN, каждый из которых напрямую соединен с соответствующим входом переключателя нисходящей линии связи. Варианты осуществления цепи 525 делителей/сумматоров могут эффективно подключать все свои входы ко всем своим выходам. В некоторых вариантах осуществления цепь 525 делителей/сумматоров представляет собой сумматор/делитель мощности. Например, сигналы, принятые на любом одном или более из N входов DCN объединяют и выводят через все N выходов DCN.
Одноадресные выходы и выходы для одновременной передачи можно использовать для обеспечения одноадресного режима работы и режима работы с одновременной передачей подсистемы 250 выбора маршрутов. Для иллюстрации в первый временной интервал подсистема 250 выбора маршрутов выполнена с возможностью включения маршрута сигнала для одноадресной передачи между наземным терминалом 505a и наземным терминалом 505b. Это может подразумевать переключение переключателя 522a восходящей линии связи и переключателя 524b нисходящей линии связи для активации соединения между переключателем 522a восходящей линии связи и переключателем 524b нисходящей линии связи (т.е. путем выбора соответствующего выхода переключателя восходящей линии связи и входа переключателя нисходящей линии связи, соответствующих этому соединению). Во второй временной интервал подсистема 250 выбора маршрутов выполнена с возможностью включения маршрута сигналов для одновременной передачи между наземным терминалом 505a и наземными терминалами 505b и 505n. Это может подразумевать переключение переключателя 522a восходящей линии связи для активации выхода для одновременной передачи (с обеспечением соединения переключателя 522a восходящей линии связи с цепью 525 делителей/сумматоров посредством соответствующего входа DCN) и переключение переключателя 524b нисходящей линии связи и переключателя 524n нисходящей линии связи для активации соответствующих входов для одновременной передачи (с обеспечением соединения переключателя 524b нисходящей линии связи и переключатель 524n нисходящей линии связи с цепью 525 делителей/сумматоров посредством соответствующих выходов DCN). Таким образом, цепь 525 делителей/сумматоров обеспечивает маршрут для одновременной передачи сигнала между лучом 515 восходящей линии связи, связанным с переключателем 522a восходящей линии связи, и обоими лучами 540 нисходящей линии связи, связанными с переключателями 524b и 524n нисходящей линии связи.
На фиг. 6 показана упрощенная блок-схема другой иллюстративной спутниковой системы 600 связи, в которой подсистема 250 выбора маршрутов включает в себя переключатели выбора маршрутов и цепь 525 делителей/сумматоров, в соответствии с различными вариантами осуществления. Система 600, изображенная на фиг. 6, может работать аналогично системе 500, изображенной на фиг. 5, за исключением того, что подсистема 250 выбора маршрутов включает в себя две цепи 525 делителей/сумматоров, например, для параллельной поддержки двух маршрутов для одновременной передачи сигналов. Во избежание излишнего усложнения иллюстрации показаны только четыре переключателя 622 восходящей линии связи, четыре переключателя 624 нисходящей линии связи и две цепи 525 делителей/сумматоров. Однако способы, описанные в настоящем документе, можно применять с любым подходящим количеством переключателей 622 восходящей линии связи, переключателей 624 нисходящей линии связи, цепей 525 делителей/сумматоров, например, для обеспечения желаемого максимального количества маршрутов одноадресной передачи сигналов, желаемого максимального количества маршрутов одновременной передачи сигналов и т.п. Как показано на фиг. 5, контроллер 260 планирования маршрутов может отправлять сигналы управления на переключатели 622 восходящей линии связи и переключатели 624 нисходящей линии связи для выполнения требуемой конфигурации маршрутов сигналов без обработки (например, в соответствии с планированием 242 выбора маршрутов).
Каждый из переключателей 622 восходящей линии связи представляет собой селекторный переключатель 1:N+2 (1:6 в проиллюстрированном случае), а каждый из переключателей 624 нисходящей линии связи представляет собой селекторный переключатель N+2:1 (6:1 в проиллюстрированном случае). Например, переключатели 622 восходящей линии связи могут представлять собой реализации GUPS 215 и/или UUPS 217, показанных на фиг. 2, а переключатели 624 нисходящей линии связи могут представлять собой реализации GDPS 220 и/или UDPS 222, показанных на фиг. 2. Кроме того, каждая из двух цепей 525 делителей/сумматоров показана в виде цепи 525 делителей/сумматоров N:N (4:4 в проиллюстрированном случае), реализуемой с использованием цепи из четырех схемных блоков 627 делителей/сумматоров 2:2 (например, гибридных соединителей). Как и на фиг. 5, каждый переключатель 622 восходящей линии связи может иметь вход переключателя восходящей линии связи, соединенный с соответствующим портом 201 антенны восходящей линии связи антенного фидера посредством соответствующей входной подсистемы 210; а каждый переключатель 622 восходящей линии связи может также иметь шесть выходов переключателя восходящей линии связи, четыре из которых напрямую соединены с соответствующими переключателями 624 нисходящей линии связи в качестве одноадресных выходов и 2 выхода соединены с соответствующими цепями 525 делителей/сумматоров в качестве выходов для одновременной передачи. Каждый переключатель 624 нисходящей линии связи может иметь выход переключателя нисходящей линии связи, соединенный с соответствующим портом антенны нисходящей линии связи посредством соответствующей выходной подсистемы 230; а каждый переключатель 624 нисходящей линии связи может также иметь шесть входов нисходящей линии связи, четыре из которых напрямую соединены с соответствующими переключателями 622 восходящей линии связи в качестве одноадресных входов и 2 выхода соединены с соответствующими цепями 525 делителей/сумматоров в качестве выходов для одновременной передачи.
Каждая цепь 525 делителей/сумматоров включает в себя N входов цепи делителей/сумматоров (DCN), каждый из которых напрямую соединен с соответствующим выходами для одновременной передачи по восходящей линии связи; и каждая цепь 525 делителей/сумматоров включает в себя N выходов DCN, каждый из которых напрямую соединен с соответствующим входом для одновременной передачи по нисходящей линии связи. Как показано, каждая цепь 525 делителей/сумматоров состоит из четырех схемных блоков 627 делителей/сумматоров 2:2. Каждый схемный блок 627 делителей/сумматоров может эффективно подключать все свои входы ко всем своим выходам. Например, прием сигналов A и B идет на первом и втором входах; каждый из сигналов A и B разветвляется (например, с помощью делителя мощности); и каждый разветвленный сигнал A объединяется с соответствующим разветвленным сигналом B (например, с помощью сумматора мощности) с возможностью появления первой комбинации разветвленных сигналов A и B на первом выходе и появления второй комбинации разветвленных сигналов A и B на втором выходе. В таком варианте осуществления при наличии только сигнала A и отсутствии сигнала B (т.е. только первый вход принимает сигнал и нет сигнала на втором входе), сигнал A эффективно повторяется на обоих выходах. Четыре схемных блока 627 делителей/сумматоров расположены в виде пары входных схемных блоков 627 делителей/сумматоров (например, 627aa и 627ab в одной цепи 525a делителей/сумматоров и 627ba и 627bb в другой цепи 525b делителей/сумматоров), а также пары выходных схемных блоков 627 делителей/сумматоров (например, 627ac и 627ad в цепи 525a делителей/сумматоров и 627bc и 627bd в цепи 525b делителей/сумматоров), а каждая входная пара перекрестно соединена с выходной парой в цепи 525 делителей/сумматоров. В такой конфигурации любой сигнал на входах DCN конкретной цепи 525 делителей/сумматоров можно передавать на любую из его выходных пар схемных блоков 627 делителей/сумматоров и таким образом на любые выходы DCN этой цепи 525 делителей/сумматоров. Соответственно, в каждой цепи 525 делителей/сумматоров сигналы, принятые на любом из N входов DCN, объединяют и выводят через каждый из N выходов DCN. Таким образом, каждая цепь 525 делителей/сумматоров может обеспечивать конфигурирование маршрута для одновременной передачи сигналов, который одновременно передает сигналы восходящей линии связи, принятые любым из переключателей 622 восходящей линии связи посредством любого из двух или более переключателей 624 нисходящей линии связи (например, как описано выше со ссылкой на фиг. 5).
На фиг. 7 показана упрощенная блок-схема иллюстративной спутниковой системы 700 связи, в которой подсистема 250 выбора маршрутов включает в себя делители мощности, переключатели выбора маршрутов и цепь делителей/сумматоров, в соответствии с различными вариантами осуществления. Подсистема 250 выбора маршрутов включает в себя селекторы маршрутов восходящей линии связи, реализованные в виде делителей 722 мощности (PD) восходящей линии связи, и селекторы маршрутов нисходящей линии связи, реализованные в виде переключателей 724 (N:1) нисходящей линии связи. Например, делители 722 мощности восходящей линии связи могут представлять собой реализации GUPS 215 и/или UUPS 217, показанных на фиг. 2, а переключатели 724 нисходящей линии связи могут представлять собой реализации GDPS 220 и/или UDPS 222, показанных на фиг. 2. В некоторых вариантах осуществления контроллер 260 планирования маршрутов может отправлять сигналы управления на переключатели 724 нисходящей линии связи для выполнения требуемой конфигурации маршрутов сигналов без обработки (например, в соответствии с планированием 242 выбора маршрутов). Согласно иллюстрации каждый делитель 722 мощности восходящей линии связи может иметь вход PD восходящей линии связи, соединенный с соответствующим портом 201 антенны восходящей линии связи антенного фидера посредством соответствующей входной подсистемы 210, а каждый делитель 722 мощности восходящей линии связи может также иметь N выходов PD восходящей линии связи. Каждый переключатель нисходящей линии связи 724 может иметь выход переключателя нисходящей линии связи, соединенный с соответствующим портом антенны нисходящей линии связи антенного фидера посредством соответствующей выходной подсистемы 230, а каждый переключатель 724 нисходящей линии связи может также иметь N входов переключателя нисходящей линии связи. Каждый из N выходов PD восходящей линии связи соединен с соответствующим входом переключателя нисходящей линии связи соответствующего одного из переключателей 724 нисходящей линии связи.
Каждый делитель 722 мощности восходящей линии связи работает с возможностью приема сигнала на входе PD восходящей линии связи и вывода этого сигнала на все свои выходы PD восходящей линии связи. Соответственно, все сигналы восходящей линии связи, принятые делителями 722 мощности восходящей линии связи, поступают от делителей 722 мощности восходящей линии связи ко всем переключателям 724 нисходящей линии связи, с обеспечением определения конфигурации маршрутов сигналов без обработки с помощью конфигураций переключателей 724 нисходящей линии связи. Например, сигнал восходящей линии связи от делителя 722a мощности восходящей линии связи может проходить через переключатель 724a нисходящей линии связи путем конфигурирования переключателя 724a нисходящей линии связи для активации одного из его входов, соединенных с делителем 722a мощности восходящей линии связи. Режим одновременной передачи можно включать путем конфигурирования множества переключателей 724 нисходящей линии связи для активации соединений с одним и тем же одним из делителей 722 мощности восходящей линии связи. Например, сигнал восходящей линии связи от делителя 722a мощности восходящей линии связи можно одновременно передавать через переключатель 724a нисходящей линии связи и переключатель 724b нисходящей линии связи путем конфигурирования переключателя 724a нисходящей линии связи для активации одного из его входов, соединенных с делителем 722a мощности восходящей линии связи, и конфигурирования переключателя 724b нисходящей линии связи для активации одного из входов, соединенных с делителем 722a мощности восходящей линии связи.
На фиг. 8 показана упрощенная блок-схема иллюстративной спутниковой системы 800 связи, в которой подсистема 250 выбора маршрутов включает в себя переключатели выбора маршрутов и сумматоры мощности в соответствии с различными вариантами осуществления. Подсистема 250 выбора маршрутов включает в себя селекторы маршрутов восходящей линии связи, реализованных в виде переключателей 822 (1:N) восходящей линии связи, и селекторы маршрутов нисходящей линии связи, реализованные в виде сумматоров 824 мощности (PC) нисходящей линии связи. Например, переключатели 822 восходящей линии связи могут представлять собой реализации GUPS 215 и/или UUPS 217, показанных на фиг. 2, а сумматоры 824 мощности нисходящей линии связи могут представлять собой реализации GDPS 220 и/или UDPS 222, показанных на фиг. 2. В некоторых вариантах осуществления контроллер 260 планирования маршрутов может отправлять сигналы управления на переключатели 822 восходящей линии связи для выполнения требуемой конфигурации маршрутов сигналов без обработки (например, в соответствии с планированием 242 выбора маршрутов). Как показано, каждый переключатель 822 восходящей линии связи может иметь вход переключателя восходящей линии связи, соединенный с соответствующим портом 201 антенны восходящей линии связи антенного фидера посредством соответствующей входной подсистемы 210, и каждый переключатель 822 восходящей линии связи может также иметь N выходов переключателя восходящей линии связи. Каждый сумматор 824 мощности нисходящей линии связи может иметь выход PC нисходящей линии связи, соединенный с соответствующим портом 202 антенны нисходящей линии связи антенного фидера посредством соответствующей выходной подсистемы 230, и каждый сумматор 824 мощности нисходящей линии связи может также иметь N входов PC нисходящей линии связи. Каждый из N выходов переключателя восходящей линии связи соединен с соответствующим входом PC нисходящей линии связи соответствующего одного из сумматоров 824 мощности нисходящей линии связи.
Каждый сумматор 824 мощности нисходящей линии связи работает с возможностью приема сигналов на всех входах PC нисходящей линии связи и вывода комбинации этих сигналов на выход PC нисходящей линии связи. Соответственно, сумматор 824 мощности нисходящей линии связи эффективно пропускает любые сигналы, которые он принимает от любого из одного или более переключателей 822 восходящей линии связи, с обеспечением возможности определения конфигурации маршрутов сигналов без обработки с помощью конфигураций переключателей 822 восходящей линии связи. Например, сигнал восходящей линии связи от переключателя 822a восходящей линии связи может проходить через сумматор 824a мощности нисходящей линии связи путем конфигурирования переключателя 822a восходящей линии связи для активации одного из его входов, соединенных с сумматором 824a мощности нисходящей линии связи. В одноадресном режиме никакие другие переключатели 822 восходящей линии связи не будут выполнены с возможностью активации соответствующего соединения с сумматором 824a мощности нисходящей линии связи так, чтобы сумматор 824a мощности нисходящей линии связи только пропускал сигнал от переключателей 822a восходящей линии связи через выходы PC нисходящей линии связи. Режим одновременной передачи может быть включен путем конфигурирования множества переключателей 822 восходящей линии связи для активации соединений с одним и тем же одним из сумматоров 824 мощности нисходящей линии связи. Например, сигналы восходящей линии связи от переключателя 822a восходящей линии связи переключателя 822b восходящей линии связи могут быть одновременно переданы через сумматор 824a мощности нисходящей линии связи путем конфигурирования переключателя 822a восходящей линии связи для активации одного из выходов, соединенных с сумматором 824a мощности нисходящей линии связи, и конфигурирования переключателя 822b восходящей линии связи для активации одного из выходов, соединенных с сумматором 824a мощности нисходящей линии связи.
На фиг. 9 показана упрощенная блок-схема другой иллюстративной спутниковой системы 900 связи, в которой подсистема 250 выбора маршрутов включает в себя переключатели выбора маршрутов и сумматоры мощности, в соответствии с различными вариантами осуществления. Спутниковая система 900 связи может представлять собой реализацию системы 800 спутниковой связи, показанной на фиг. 8. Как показано на фиг. 8, подсистема 250 выбора маршрутов включает в себя селекторы маршрутов восходящей линии связи, реализованные в виде переключателей восходящей линии связи, и селекторы маршрутов нисходящей линии связи, реализованные в виде сумматоров мощности нисходящей линии связи. В отличие от фиг. 8, на которой компоненты по существу не связаны с наземными терминалами 505, на фиг. 9 показаны связи с пользовательскими терминалами 110, расположенными в зонах действия соответствующих пользовательских лучей, межсетевыми терминалами 165, расположенными в зонах действия соответствующих межсетевых лучей, и наземными терминалами 505, расположенными в луче, охватывающем как пользовательские терминалы 110, так и межсетевой терминал 165. Как показано на фиг. 8 (и аналогично на фиг. 7), комбинацию переключателей и сумматоров мощности можно использовать для обеспечения динамически изменяемых маршрутов сигналов с режимами одноадресной и одновременной передачи.
В проиллюстрированном варианте осуществления имеются J пользовательских лучей (например, включая J пользовательских лучей восходящей линии связи и J пользовательских лучей нисходящей линии связи), K межсетевых лучей (например, включая K межсетевых лучей восходящей линии связи и K межсетевых лучей нисходящей линии связи) и один пользовательский/межсетевой луч, охватывающий как межсетевой терминал 165, так и пользовательские терминалы 110, расположенные в зоне своего покрытия (например, включает в себя пользовательский/межсетевой луч восходящей линии связи и пользовательский/межсетевой луч нисходящей линии связи). Соответственно, на входной стороне подсистемы 250 выбора маршрутов имеются J пользовательских переключателей 922a...j восходящей линии связи, причем каждый из них принимает обратный трафик восходящей линии связи от связанного пользовательского луча восходящей линии связи посредством соответствующей входной подсистемы 210; K межсетевых переключателей восходящей линии связи 926a...k, причем каждый из них принимает прямой трафик восходящей линии связи от связанного межсетевого луча восходящей линии связи посредством соответствующей входной подсистемы 210; и один пользовательский/межсетевой переключатель восходящей линии связи, который может быть реализован в виде дополнительного пользовательского переключателя 922j+1 восходящей линии связи и может принимать прямой и обратный трафик восходящей линии связи от связанного пользовательского/межсетевого луча восходящей линии связи посредством соответствующей входной подсистемы 210j+k+1. Как показано на фиг. 8, контроллер 260 планирования маршрутов может отправлять сигналы управления на переключатели 922 восходящей линии связи для выполнения желаемой конфигурации маршрутов сигналов без обработки (например, в соответствии с планированием 242 выбора маршрутов). На выходной стороне подсистемы 250 выбора маршрутов имеются J пользовательских сумматоров 924a...j мощности нисходящей линии связи, причем каждый из них передает прямой трафик нисходящей линии связи к связанному пользовательскому лучу нисходящей линии связи посредством соответствующей выходной подсистемы 230; K межсетевых сумматоров 928a...k мощности нисходящей линии связи, причем каждый из них передает обратный трафик нисходящей линии связи к связанному межсетевому лучу нисходящей линии связи посредством соответствующей выходной подсистемы 230; и один пользовательский/межсетевой сумматор мощности нисходящей линии связи, который может быть реализован в виде дополнительного пользовательского 924j+1 сумматора мощности нисходящей линии связи и может передавать прямой и обратный трафик нисходящей линии связи к связанному пользовательскому/межсетевому лучу нисходящей линии связи посредством соответствующей выходной подсистемы 230j+k+1.
Согласно иллюстрации подсистема 250 выбора маршрутов может быть выполнена с возможностью соединения любого из пользовательских лучей восходящей линии связи с любым одним или более из межсетевых лучей нисходящей линии связи (например, включая пользовательский/межсетевой луч нисходящей линии связи). Соответственно, пользовательские переключатели 922 восходящей линии связи показаны как имеющие K+1 выходов для соединения с K сумматорами 928 мощности нисходящей линии связи и пользовательским/межсетевым сумматором 924j+1 мощности нисходящей линии связи. Подсистема 250 выбора маршрутов может также быть выполнена с возможностью соединения любого из межсетевых лучей восходящей линии связи с любым одним или более пользовательских лучей нисходящей линии связи и/или межсетевых лучей нисходящей линии связи (например, включая пользовательский/межсетевой луч нисходящей линии связи). Соответственно, межсетевые переключатели 926 восходящей линии связи показаны как имеющие J+K+1 выходов для соединения с J пользовательскими сумматорами 924 мощности нисходящей линии связи, K межсетевыми сумматорами 928 мощности нисходящей линии связи и пользовательским/межсетевым сумматором 924j+1 мощности нисходящей линии связи. Показанная реализация пользовательских/межсетевых селекторов маршрутов выполнена с возможностью соединения пользовательского/межсетевого луча восходящей линии связи с любым из межсетевых лучей нисходящей линии связи и/или с собственным соответствующим пользовательским/межсетевым лучом нисходящей линии связи. Соответственно, пользовательский/межсетевой переключатель 922j+1 восходящей линии связи показан как имеющий K+1 выходов для соединения с K межсетевых сумматоров 928 мощности нисходящей линии связи и пользовательским/межсетевым сумматором 924j+1 мощности нисходящей линии связи. В альтернативном варианте осуществления пользовательские/межсетевые селекторы маршрутов могут быть выполнены с возможностью соединения пользовательского/межсетевого луча восходящей линии связи с любым из межсетевых лучей нисходящей линии связи, с любым из пользовательских лучей нисходящей линии связи и/или с собственным соответствующим пользовательским/межсетевым лучом нисходящей линии связи. В таком варианте реализации пользовательский/межсетевой переключатель 922j+1 восходящей линии связи может быть реализован в виде дополнительных межсетевых переключателей восходящей линии связи, имеющих J+K+1 выходов для соединения с J пользовательскими сумматорами 924 мощности нисходящей линии связи, K межсетевыми сумматорами 928 мощности нисходящей линии связи и пользовательским/межсетевым сумматорами 924j+1 мощности нисходящей линии связи.
Системы, показанные на фиг. 1–10, обеспечивают различные варианты осуществления для обеспечения динамической изменения конфигурации маршрутов сигналов без обработки с возможностью поддержки одного или более маршрутов одновременной передачи сигналов. Эти и/или другие варианты осуществления включают в себя средства для приема множества сигналов восходящей линии связи посредством множества фиксированных узких лучей восходящей линии связи. Средства для приема могут включать в себя любой один или более из элементов восходящей линии связи и/или входных элементов, описанных выше. Например, средства для приема могут включать в себя на приемной стороне антенные элементы (антенные облучатели луча, порты антенны восходящей линии связи, отражатели и т.п.) и/или элементы входной подсистемы (например, усилители, переключатели для переключения при отказе, преобразователи частоты, канальные фильтры и т.п.). Варианты осуществления могут дополнительно включать в себя средства для передачи множества сигналов нисходящей линии связи посредством множества фиксированных узких лучей нисходящей линии связи. Средства для передачи могут включать в себя любой один или более из элементов нисходящей линии связи и/или выходных элементов, описанных выше. Например, средства для передачи могут включать в себя антенные элементы на передающей стороне (например, антенные облучатели луча, порты антенны нисходящей линии связи, отражатели и т.п.) и/или элементы выходной подсистемы (например, усилители, волноводы, матрицы Батлера, преобразователи частоты, канальные фильтры и т.п.).
Такие варианты осуществления могут дополнительно включать в себя средства для динамического формирования множества маршрутов сигналов без обработки для избирательного соединения средств для приема со средствами для передачи. Средства для динамического формирования могут быть реализованы с возможностью формирования по меньшей мере двух сигналов нисходящей линии связи в режиме одновременной передачи из одного и того же сигнала из сигналов восходящей линии связи (т.е. сигнал восходящей линии связи, принятый по одному лучу восходящей линии связи, можно одновременно передавать как сигналы нисходящей линии связи посредством по меньшей мере двух лучей нисходящей линии связи). Средства для динамического формирования могут включать в себя любые подходящие элементы для динамического изменения конфигурации маршрутов сигналов без обработки, как описано выше. В некоторых вариантах осуществления средства для динамического формирования включают в себя элементы системы селектора маршрутов, такие как селекторы маршрутов восходящей линии связи и/или нисходящей линии связи, одна или более цепей делителей/сумматоров и т.п. В других вариантах осуществления средства для динамического формирования могут включать в себя компоненты входной и/или выходной подсистемы, не включенные в средства для приема или средства для передачи. Например, средства для динамического формирования могут включать в себя один или более усилителей, фильтров, преобразователей и т.п.
На фиг. 11 показана блок-схема иллюстративного способа 1100 для гибкой внутриспутниковой маршрутизации передачи данных прямой линии связи между множеством фиксированных узких лучей в соответствии с различными вариантами осуществления. Варианты осуществления способа 1100 начинаются на этапе 1104 переключением системы селектора маршрутов на первую из множества конфигураций в первый момент времени с возможностью соединения одного из нескольких портов антенны восходящей линии связи с одним из нескольких портов антенны нисходящей линии связи с формированием маршрута одноадресной передачи сигналов без обработки (прямая ретрансляция). На этапе 1108 варианты осуществления могут передавать первый трафик через один из нескольких фиксированных узких лучей посредством маршрута одноадресной передачи сигналов без обработки и одного порта антенны нисходящей линии связи. В некоторых вариантах осуществления на этапе 1104 один порт антенны восходящей линии связи представляет собой межсетевой порт антенны восходящей линии связи, а один порт антенны нисходящей линии связи представляет собой пользовательский порт антенны нисходящей линии связи, за счет чего формируется маршрут одноадресной передачи сигналов без обработки прямой линии связи. В таких вариантах осуществления на этапе 1108 первый трафик представляет собой трафик прямой линии связи, принятый на одном межсетевом порту антенны восходящей линии связи, пока система селектора маршрутов находится в первой конфигурации. В других вариантах осуществления на этапе 1104 один порт антенны восходящей линии связи представляет собой пользовательский порт антенны восходящей линии связи, а один порт антенны нисходящей линии связи представляет собой межсетевой порт антенны нисходящей линии связи, за счет чего формируется маршрут одноадресной передачи сигналов без обработки обратной линии связи. В таких вариантах осуществления на этапе 1108 первый трафик представляет собой трафик обратной линии связи, принятый на пользовательском порту антенны восходящей линии связи, пока система селектора маршрутов находится в первой конфигурации.
На этапе 1112 (отличающийся от первого) в вариантах осуществления можно переключать систему селектора маршрутов во вторую из конфигураций во второй момент времени с возможностью соединения одного порта антенны восходящей линии связи со множеством из множества портов антенны нисходящей линии связи с формированием маршрута одновременной передачи сигналов без обработки. На этапе 1116 варианты осуществления могут одновременно передавать второй трафик по множеству из множества фиксированных узких лучей посредством маршрута одновременной передачи сигналов без обработки и множества портов антенны нисходящей линии связи. В некоторых вариантах осуществления на этапе 1112 один порт антенны восходящей линии связи представляет собой межсетевой порт антенны восходящей линии связи, а множество портов антенны нисходящей линии связи представляют собой пользовательские порты антенны нисходящей линии связи, за счет чего формируется маршрут одновременной передачи сигналов без обработки для прямой линии связи. В таких вариантах осуществления на этапе 1116 второй трафик представляет собой трафик прямой линии связи, принятый на одном межсетевом порту антенны восходящей линии связи, пока система селектора маршрутов находится во второй конфигурации. В других вариантах осуществления на этапе 1112 один порт антенны восходящей линии связи представляет собой пользовательский порт антенны восходящей линии связи, а множество портов антенны нисходящей линии связи представляют собой межсетевые порты антенны нисходящей линии связи, за счет чего формируется маршрут одновременной передачи сигналов без обработки для обратной линии связи. В таких вариантах осуществления на этапе 1116 второй трафик представляет собой трафик обратной линии связи, принятый на одном пользовательском порту антенны восходящей линии связи, пока система селектора маршрутов находится во второй конфигурации.
Способы, описанные в настоящем документе, включают в себя одно или более действий для осуществления описанного способа. Способ и/или действия можно менять местами друг с другом в пределах объема, определенного формулой изобретения. Иными словами, если не указан конкретный порядок действий, порядок и/или использование конкретных действий могут быть изменены без отступления от объема формулы изобретения.
Различные реализации способов и функций определенных компонентов системы, описанных выше, могут быть выполнены любыми подходящими средствами, способным выполнять соответствующие функции. Эти средства могут быть полностью или частично реализованы с помощью аппаратных средств. Таким образом, они могут включать в себя одну или более специализированных интегральных схем (ASIC), выполненных с возможностью выполнения подмножества применимых функций аппаратным способом. В альтернативном варианте осуществления функции могут быть выполнены одним или более другими процессорными блоками (или ядрами) на одной или более интегральных схемах (ИС). В других вариантах осуществления можно использовать другие типы интегральных схем (например, структурированные/платформенные ASIC, программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA) и другие полуспециализированные ИС), которые могут быть запрограммированы. Каждая из них может также быть полностью или частично выполнена с набором команд, реализованных на машиночитаемом носителе, сформатированном для выполнения одним или более общими или прикладными контроллерами. Варианты осуществления могут также быть выполнены с возможностью поддержки функций «plug and play» (например, с помощью стандарта Digital Living Network Alliance (DLNA)), работы с беспроводной сетью (например, с помощью стандарта 802.11) и т.п.
Этапы способа или алгоритма или другие функциональные возможности, описанные в связи с настоящим описанием, могут быть реализованы непосредственно в аппаратном обеспечении, в программном модуле, исполняемом процессором, или в их комбинации. Программный модуль может располагаться в материальном носителе информации любого типа. Некоторые примеры носителей информации, которые могут быть использованы, включают в себя оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), флэш-память, память EPROM, память EEPROM, регистры, жесткий диск, съемный диск, компакт-диск и т.п. Носитель информации может быть соединен с процессором с обеспечением возможности считывания процессором информации с носителя информации и записи информации на него. В альтернативном варианте осуществления носитель информации может быть встроен в процессор.
Программный модуль может быть одной инструкцией или множеством команд и может быть распределен по нескольким различным сегментам кода, между различными программами и между множеством носителей данных. Таким образом, компьютерный программный продукт может выполнять операции, представленные в настоящем документе. Например, такой компьютерный программный продукт может представлять собой машиночитаемый материальный носитель с инструкцией, реально хранящейся (и/или закодированной) на нем, причем команды исполняет один или более процессоров для выполнения операций, описанных в настоящем документе. Компьютерный программный продукт может включать в себя средства компоновки программ из готовых модулей. Программное обеспечение или инструкции также можно передавать по физической среде. Например, программное обеспечение может быть передано с веб-сайта, сервера или другого удаленного источника с помощью передающей среды, такой как коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель, витая пара, цифровая абонентская линия связи (DSL) или с помощью беспроводной технологии, такой как инфракрасная технология, технология радиосвязи или микроволновая технология.
Другие примеры и варианты реализации входят в объем и сущность описания и прилагаемой формулы изобретения. Например, элементы, реализующие функции, могут также быть физически расположены в различных местоположениях, включая распределенное расположение с обеспечением реализации частей функций в различных физических местоположениях. Кроме того, при использовании в настоящем документе термин «или», применяемый в списке пунктов и предваряемый выражением «по меньшей мере один из», указывает на дизъюнктивный список, так что, например, список «по меньшей мере один из A, B или C» означает A или B или C, или AB или AC или BC, или ABC (т.е. A, и B, и C). Кроме того, термин «пример» не означает, что описанный пример предпочтительнее или лучше других примеров.
Различные изменения, замены и изменения способов, описанных в настоящем документе, могут быть выполнены без отступления от технологии идей, определенных в приложенной формуле изобретения. Более того, объем настоящего описания и формулы изобретения не ограничен конкретными аспектами процесса, машины, производства, состава продукта, средств, способов и действий, описанных выше. Можно использовать процессы, машины, производство, состав продукта, средства, способы или действия, которые в настоящее время или позднее будут разработаны и выполняют по существу ту же функцию или обеспечивают по существу тот же результат, что и соответствующие аспекты, описанные в настоящем документе. Соответственно, прилагаемая формула изобретения включает в себя такие процессы, машины, производство, состав продукта, средства, способы или действия.