ХЭНДОВЕР НА ОСНОВАНИИ ПРОГНОЗИРУЕМЫХ СОСТОЯНИЙ СЕТИ
HANDOVER BASED ON PREDICTED NETWORK CONDITIONS

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится в общем к беспроводной связи и, в частности, к хэндоверу спутникового луча на основании прогнозируемых состояний сети.
[0002] Пассажиры коммерческого воздушного судна все чаще желают иметь доступ к широкополосной сети во время полета. Пассажирское воздушное судно может получать услугу доступа к сети посредством линии связи коллективного пользования, такой как линия спутниковой связи. Воздушное судно может иметь бортовой терминал многопользовательского доступа, который обменивается данными с наземными станциями (например, через спутник системы спутниковой связи) и предоставляет пассажирам возможность доступа к сети. Например, пользователи могут подключить свои коммуникационные устройства (например, смартфоны, ноутбуки, планшеты и т.д.) к беспроводной локальной сети (WLAN), обслуживаемой терминалом многопользовательского доступа, который направляет передачу данных в другие сети (например, Интернет) посредством линии связи коллективного пользования. Система спутниковой связи может представлять собой многолучевую спутниковую систему, и линия связи коллективного пользования может использовать ресурсы спутникового луча для линии связи коллективного пользования. Хотя ресурсы каждого спутникового луча можно гибко применять, в каждом воздушном судне может быть представлено большое количество пользователей, все из которых потенциально могут одновременно получать доступ к содержимому широкополосной сети. Увеличение ширины полосы пропускания для систем беспроводной связи является дорогостоящим, и иногда дополнительный используемый спектр недоступен. Воздушное судно в зоне покрытия спутникового луча может оказывать большое влияние на использование ресурсов сети в пределах луча и в некоторых случаях конкретные лучи спутниковой системы могут чрезмерно использоваться.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
[0003] Описаны способы, системы и устройства для прогнозируемого хэндовера спутникового луча на основании состояний сети. Поскольку спрос на услугу сетевого доступа от фиксированных терминалов и мобильных пользователей на воздушном судне приводит к конкуренции за обладание ограниченными системными ресурсами, системы спутниковой связи могут использовать некоторые методики для лучшего распределения скудных сетевых ресурсов. Эти методики могут обеспечивать оптимизированное использование сетевых ресурсов воздушным судном в зонах действия услуги или в течение периодов оказания услуги, где ожидается повышенный спрос на сеть.
[0004] Менеджер хэндовера луча может повышать эффективность использования сетевых ресурсов спутниковой системы на протяжении временного диапазона услуги, используя описанные методики. На основании данных плана полета для множества воздушных судов менеджер хэндовера луча определяет подходящую группу спутниковых лучей спутниковой системы для предоставления услуги доступа к сети воздушным судам на протяжении временного диапазона услуги. Показатель использования луча, обозначающий прогнозируемое использование луча для каждого спутникового луча, вычисляют для каждого спутникового луча на протяжении временного диапазона услуги. Менеджер хэндовера луча затем определяет, соответствует ли показатель использования луча для каждого спутникового луча критериям использования луча на протяжении временного диапазона услуги. Если соответствие критериям обеспечено, менеджер хэндовера луча может принять подходящую группу спутниковых лучей в качестве достаточной для предоставления услуги доступа к сети воздушному судну на протяжении временного диапазона услуги. Менеджер хэндовера луча затем планирует хэндоверы для воздушного судна на основании соответствующих подходящих групп спутниковых лучей. Тем не менее, если соответствие критериям не обеспечено, менеджер хэндовера луча может использовать различные методики для регулировки подходящих групп спутниковых лучей с целью приведения показателей использования луча для спутниковых лучей в соответствие с критериями использования луча.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0005] Дополнительное понимание характеристик и преимуществ вариантов осуществления настоящего изобретения может быть получено посредством ссылки на следующие графические материалы. На прилагаемых фигурах подобные компоненты или элементы могут иметь одинаковый номер ссылки. Также различные компоненты одинакового типа можно различать, добавляя к номеру ссылки дефис и дополнительный символ, который проводит различие между подобными компонентами. Если в описании использован только основной номер ссылки, описание применимо к любому из подобных компонентов с таким же основным номером ссылки независимо от дополнительного номера ссылки.
[0006] На фиг. 1 показана упрощенная схема системы спутниковой связи, в которой могут быть описаны принципы настоящего изобретения.
[0007] На фиг. 2 показана схема, изображающая пример зоны действия услуги со спутником, предоставляющим покрытие сети с помощью спутниковых лучей согласно различным аспектам настоящего изобретения.
[0008] На фиг. 3 показаны схемы доступности услуги посредством изображения определения подходящих спутниковых лучей для воздушного судна на основании данных плана полета согласно различным аспектам настоящего изобретения.
[0009] На фиг. 4А показан пример графика расчетного использования луча спутниковых лучей различными фиксированными терминалами согласно различным аспектам настоящего изобретения.
[0010] На фиг. 4В, 4С и 4D показаны несколько графиков ожидаемого использования ресурса луча, демонстрирующих циклы оптимизации присвоения воздушному судну подходящих спутниковых лучей на протяжении временного диапазона услуги согласно различным аспектам настоящего изобретения.
[ООН] На фиг. 5 показана блок-схема, изображающая пример ранжированного списка множества воздушных судов на основании измерения маневренности в лучах, согласно различным аспектам настоящего изобретения.
[0012] На фиг. 6 показана блок-схема управления хэндовером спутникового луча на основании прогнозируемых состояний сети согласно различным аспектам настоящего изобретения.
[0013] На фиг. 7 показана блок-схема, изображающая пример менеджера хэндовера луча для осуществления хэндовера спутникового луча на основании прогнозируемых состояний сети согласно различным аспектам настоящего изобретения.
[0014] На фиг. 8 показана блок-схема, изображающая пример шлюза для хэндовера спутникового луча на основании прогнозируемых состояний сети согласно различным аспектам настоящего изобретения.
[0015] На фиг. 9 и 10 показаны блок-схемы примерных способов осуществления хэндовера спутникового луча на основании прогнозируемых состояний сети.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0016] Описанные признаки относятся к хэндоверу спутникового луча на основании прогнозируемых состояний сети. В описанных методиках хэндовера можно использовать данные плана полета для идентификации подходящих спутниковых лучей с целью предоставления услуги сетевого доступа для множества воздушных судов. Каждый из подходящих спутниковых лучей может быть доступен для предоставления услуги сетевого доступа на протяжении конкретного временного диапазона услуги на основании зон покрытия луча и данных плана полета. В этом случае за счет методик могут получать показатель использования луча для каждого из подходящих спутниковых лучей, при этом показатель указывает на прогнозируемое использование луча подходящего спутникового луча на протяжении соответствующего временного диапазона услуги. За счет методик система спутниковой связи может выбирать спутниковые лучи для предоставления услуги сетевого доступа каждому воздушному судну на основании показателей использования подходящих спутниковых лучей. После выбора спутниковых лучей система может планировать хэндоверы или последовательности хэндоверов услуги сетевого доступа для воздушного судна в выбранные спутниковые лучи.
[0017] В описании представлены примеры, которые не следует рассматривать как ограничивающие объем, область применения или конфигурацию вариантов осуществления принципов, описанных в настоящем документе. Вместо этого, специалисты в данной области техники могут использовать следующее описание для реализации вариантов осуществления принципов, описанных в настоящем документе. Различные изменения могут быть внесены в функцию и расположение элементов.
[0018] Таким образом, в различных вариантах осуществления различные процедуры или компоненты при необходимости могут быть опущены, заменены или добавлены. Например, следует понимать, что способы могут быть выполнены в порядке, отличающемся от описанного, и что различные этапы могут быть добавлены, опущены или скомбинированы. Кроме того, аспекты и элементы, описанные относительно определенных вариантов осуществления, могут быть скомбинированы в различных других вариантах осуществления. Следует понимать, что следующие системы, способы, устройства и программное обеспечение по отдельности или совместно могут представлять собой компоненты большей системы, причем другие процедуры могут преобладать над ними или иным образом менять их применение.
[0019] На фиг. 1 показана упрощенная схема системы 100 спутниковой связи, в которой могут быть описаны принципы, включенные в настоящий документ. Система 100 спутниковой связи может предоставлять услугу доступа к сети пользователям 180 на борту транспортных средств 130-а. Услуга доступа к сети может быть предоставлена пользователям 180 посредством терминала 170 многопользовательского доступа, к которому пользователи 180 могут подключать свои коммуникационные устройства 175 посредством проводной (например, Ethernet) или беспроводной (например, WLAN) связи 176. Терминал 170 многопользовательского доступа может получать услугу доступа к сети посредством спутникового луча 145. Система 100 спутниковой связи представляет собой систему связи с коллективным доступом, способную предоставлять услугу сетевого доступа нескольким транспортным средствам 130 (например, транспортным средствам 130-а, 130-n и т.д.) и пользователям 180 сети в каждом из транспортных средств 130. Хотя транспортные средства 130-а-130-n изображены в виде воздушных судов, и воздушные суда используются в качестве примеров в следующем описании, следует отметить, что ссылки на воздушные суда также могут относиться к любому типу транспортного средства, транспортирующего несколько пассажиров, такого как автобусы, поезда, корабли и т.д.
[0020] Система 100 спутниковой связи может включать любой подходящий тип спутниковой системы, включая геостационарную спутниковую систему, спутниковую систему со средней околоземной орбитой (МЕО) или низкой околоземной орбитой (LEO). Хотя изображен только один спутниковый луч 145, спутник 105 может представлять собой многолучевой спутник, передающий несколько (например, обычно 20-500 и т.д.) спутниковых лучей 145, каждый из которых направлен в отдельную область Земли. Спутниковые лучи 145 спутника 105 могут включать спутниковые лучи, которые могут отличаться размерами друг от друга. Количество спутниковых лучей 145 может обеспечивать покрытие сравнительно большой географической области и повторное использование частот в области покрытия. Повторное использование частот в многолучевых спутниковых системах позволяет увеличить вместимость системы для заданной полосы пропускания системы. Хотя изображено, что система 100 спутниковой связи содержит один спутник 105, она может содержать несколько спутников. Несколько спутников могут иметь обслуживающие зоны покрытия, которые по меньшей мере частично перекрывают друг друга.
[0021] Система 100 спутниковой связи содержит шлюзовую систему 115 и сеть 120, которые могут быть соединены друг с другом посредством одной или более линий проводной или беспроводной связи. Шлюзовая система 115 выполнена с возможностью обмена данными с одним или более воздушными судами 130 посредством спутника 105. Сеть 120 может включать любые подходящие общественные или частные сети и может быть соединена с другими коммуникационными сетями (не изображены), такими как Интернет, телефонные сети (например, коммутируемая телефонная сеть общего пользования (PSTN) и т.д.), и тому подобными. Сеть 120 может соединять шлюзовую систему 115 с другими шлюзовыми системами, которые также могут обмениваться данными со спутником 105. В качестве альтернативы, отдельная сеть, соединяющая шлюзы и другие узлы, может использоваться для совместного обслуживания пользовательского трафика. Шлюзовая система 115 также может быть выполнена с возможностью приема сигналов обратной линии связи от неподвижных терминалов 185 и воздушного судна 130 (посредством спутника 105), направленных к месту назначения в указанной сети 120 или других коммуникационных сетях.
[0022] Шлюзовая система 115 может представлять собой устройство или систему, обеспечивающую сопряжение между сетью 120 и спутником 105. Шлюзовая система 115 может использовать антенну 110 для передачи сигналов к спутнику 105 и приема сигналов от него по шлюзовой восходящей линии 135 связи и шлюзовой нисходящей линии 140 связи. Антенна 110 может обеспечивать двустороннюю связь и спроектирована с достаточной мощностью передачи и чувствительностью приема для надежного обмена данными со спутником 105. В одном варианте осуществления спутник 105 выполнен с возможностью приема сигналов от антенны 110 в указанном частотном диапазоне и с указанной поляризацией.
[0023] Система 100 спутниковой связи также содержит менеджер 125 хэндовера луча, который может быть соединен с шлюзовой системой 115 и/или сетью 120. Менеджер 125 хэндовера луча может принимать данные плана полета для воздушных судов 130, которым система 100 спутниковой связи предоставляет услугу доступа к сети. Менеджер 125 хэндовера луча может принимать данные плана полета для воздушных судов 130, которые уже находятся в воздухе во время первоначального приема или обновления данных плана полета, или для воздушных судов, которые еще не находятся в воздухе, но уже подали план полета или имеют иным образом спланированный маршрут полета. Например, данные плана полета могут быть получены для каждого из нескольких воздушных судов 130 из централизованной базы данных, доступной по сети 120, и т.д. Централизованная база данных может содержать, например, поданную информацию о плане полета (например, маршруты полета, поданные в Федеральное управление гражданской авиации США (ФАА), и т.д.) и может быть дополнена информацией о текущем состоянии (например, информацией о взлете, координатами GPS, задержками рейсов и т.д.). Данные плана полета могут включать информацию о текущем маршруте, информацию о запланированном маршруте или другую информацию, относящуюся к маршруту воздушного судна 130. Например, информация о запланированном маршруте может содержать пункты вылета и назначения, а также запланированный маршрут полета, высоту, скорость и т.д. для всего полета. Информация о текущем маршруте может содержать текущее (или последнее переданное) местоположение, высоту, скорость и т.д. Другая информация, относящаяся к маршруту, может содержать погодные условия или статистические данные подобных полетов.
[0024] Менеджер 125 хэндовера луча может использовать полученные данные плана полета для идентификации подходящих спутниковых лучей для предоставления услуги сетевого доступа мобильным многопользовательским терминалам на нескольких воздушных судах 130 на протяжении временного диапазона услуги, который может представлять собой время, для которого известны данные плана полета, или какой-либо другой временной интервал. Каждый из подходящих спутниковых лучей может быть доступен для предоставления услуги сетевого доступа другим воздушным судам в другие временные рамки оказания услуги. Данные плана полета могут включать информацию о прогнозируемом маршруте полета или другую информацию (например, пункт вылета, пункт назначения, время вылета, расчетное время прилета и т.д.), из которой можно вычислить маршрут полета воздушного судна.
[0025] Менеджер 125 хэндовера луча в этом случае может получать показатель использования луча для каждого из подходящих спутниковых лучей, при этом показатель указывает на прогнозируемое использование луча подходящего спутникового луча на протяжении соответствующего временного диапазона услуги. Прогнозируемое использование луча подходящего спутникового луча может быть основано на прогнозируемых опросах на сеть для любых терминалов 170 многопользовательского доступа и/или неподвижных терминалов 185, которые будет обслуживать подходящий спутниковый луч на протяжении соответствующего временного диапазона услуги. Менеджер 125 хэндовера луча в этом случае может выбирать спутниковые лучи для предоставления услуги сетевого доступа каждому воздушному судну на основании показателей использования спутниковых лучей. После выбора спутниковых лучей менеджер 125 хэндовера луча может планировать хэндоверы или последовательности хэндоверов услуги сетевого доступа для воздушного судна 130 в выбранные спутниковые лучи. Способ, которым менеджер 125 хэндовера луча планирует хэндовер(-ы) в выбранный-е спутниковый-е луч(-и) для каждого воздушного судна 130 может изменяться в разных вариантах осуществления. В некоторых вариантах осуществления менеджер 125 хэндовера луча планирует хэндовер(-ы) путем сохранения данных в памяти, обозначающих выбранный спутниковый луч или каждый из выбранных спутниковых лучей и время хэндовера в каждый из них. Когда приходит время осуществления хэндовера, менеджер 125 хэндовера луча может уведомить воздушное судно 130 путем передачи сообщения по системе 100 спутниковой связи на соответствующий терминал 170 многопользовательского доступа с указанием выбранного спутникового луча. Сообщение может содержать уникальный идентификатор терминала 170 многопользовательского доступа и/или воздушного судна 130, который может быть использован для определения адресата сообщения. В ответ на сообщение терминал 170 многопользовательского доступа может осуществлять хэндовер связи в выбранный спутниковый луч. Хэндовер связи в выбранный спутниковый луч может, например, включать изменение одного или более параметров терминала 170 многопользовательского доступа, таких как рабочие частоты, поляризация, уровень мощности и т.д. В вариантах осуществления, в которых хэндовер включает переключение связи на второй спутник, он также может включать повторную наводку антенны 165 на второй спутник.
[0026] В других вариантах осуществления менеджер 125 хэндовера луча планирует хэндовер (-ы) путем передачи соответствующего сообщения каждому воздушному судну 130, в котором указаны некоторые или все из выбранных спутниковых лучей и время осуществления хэндовера в каждый из них. Терминал 170 многопользовательского доступа каждого воздушного судна 130 может сохранять это соответствующее сообщение в памяти. Когда приходит время осуществления хэндовера, терминал 170 многопользовательского доступа может осуществлять хэндовер связи в выбранный спутниковый луч.
[0027] Каждый спутниковый луч 145 спутника 105 может обслуживать воздушное судно 130 в своей зоне покрытия (например, предоставляя ресурсы восходящих и нисходящих линий связи). Покрытие разных спутниковых лучей 145 может быть не перекрывающимся или может иметь различные степени перекрытия. Спутниковые лучи 145 спутника 105 могут находиться рядом друг с другом и частично перекрываться для предоставления полного или почти полного покрытия для относительно большой географической области, на которой частично перекрывающиеся (например, на контуре луча, определенного интенсивностью или коэффициентом усиления луча для предоставления услуги посредством луча) лучи используют разные диапазоны частот и/или поляризации (например, разные цвета). Некоторые спутниковые лучи 145 могут иметь другие размеры (иметь другую ширину луча) по сравнению с другими спутниковыми лучами 145. Например, зона покрытия одного спутникового луча может частично перекрывать или располагаться полностью внутри другого спутникового луча. Некоторые спутниковые лучи 145 могут быть нацелены на области с более высоким спросом (например, области с большей плотностью населения), в то время как другие спутниковые лучи 145 предоставляют услугу по большей площади областей. Таким образом, воздушное судно 130 в любом заданном местоположении может обслуживаться одним из нескольких доступных спутниковых лучей, которые могут представлять собой спутниковые лучи одного и того же спутника или, в некоторых случаях, разных спутников.
[0028] Терминал 170 многопользовательского доступа может использовать антенну 165, установленную на воздушном судне 130-а, для обмена сигналами со спутником 105 посредством нисходящей линии 155-а связи спутникового луча и восходящей линии 160-а связи спутникового луча. Антенна 165 может быть установлена на карданном подвесе, который обеспечивает наводку по углу места и азимуту и направляет антенну 165 (например, с активным отслеживанием) на спутник 105. Система 100 спутниковой связи может работать в диапазонах Ku, K или Ka согласно классификации Международного союза электросвязи (ITU), например, от 17,7 до 21,2 Гигагерц (ГГц) в нисходящей части и от 27,5 до 31 ГГц в восходящей части Ka-диапазона. В качестве альтернативы, система 100 спутниковой связи может работать в других частотных диапазонах, таких как С-диапазон, Х-диапазон, S-диапазон, L-диапазон и т.п.
[0029] В системе 100 спутниковой связи пользователи 180-а-180-n могут использовать услугу доступа к сети посредством мобильных устройств 175. Услуга может быть предоставлена каждому пользователю 180-а-180-n посредством системы 100 спутниковой связи путем подключения (например, посредством проводного или беспроводного соединения) мобильного устройства 175 (например, настольного компьютера, ноутбука, телевизионной приставки, смартфона, планшета, телевизора с доступом в Интернет и т.п.) к терминалу 170 многопользовательского доступа. Как показано на фиг. 1, мобильные устройства 175-а-175-n подключены посредством проводных или беспроводных соединений 176 (например, Wi-Fi, Ethernet и т.д.) к терминалу 170 многопользовательского доступа. Терминал 170 многопользовательского доступа может принимать данные от спутника 105 по нисходящей линии 155-а связи спутникового луча и передавать данные на спутник 105 по восходящей линии 160-а связи спутникового луча. Другое воздушное судно в пределах спутникового луча 145, такое как воздушное судно 130-n, может принимать данные от спутника 105 по нисходящей линии 155-n связи спутникового луча и передавать данные на спутник 105 по восходящей линии 160-n связи спутникового луча. Хотя изображено, что система 100 спутниковой связи предоставляет услугу доступа к мобильной сети мобильным пользователям 180 на борту воздушного судна 130, следует понимать, что принципы, описанные в настоящем документе применительно к предоставлению услуги доступа к сети мобильным пользователям, могут быть обеспечены с помощью использования терминалов многопользовательского доступа, имеющих фиксированные местоположения или расположенных в разных транспортных средствах, в которых нескольким мобильным пользователям может потребоваться доступ к сети посредством системы 100 спутниковой связи (например, в поездах, на кораблях, в автобусах и т.д.).
[0030] Каждый спутниковый луч 145 спутника 105 также может обслуживать несколько неподвижных терминалов 185. Неподвижные терминалы 185 могут принимать данные от спутника 105 по нисходящей линии 155-b связи спутникового луча и передавать данные по восходящей линии 160-b связи спутникового луча. Неподвижный терминал 185 может представлять собой любую наземную станцию спутниковой связи двустороннего действия, такую как терминал с очень малой апертурой (VSAT). Неподвижный терминал 185 может предоставлять услуги абонентам, связанным с неподвижным терминалом, такие как сигналы передачи данных, звука и видео. Каждый неподвижный терминал обычно может предоставлять услугу малому количеству пользователей (например, жилому помещению или предприятию). Как показано на фиг. 1, спутниковый луч 145, связанный с конкретным частотным диапазоном и поляризацией, может переносить нисходящие линии 155 связи спутникового луча или восходящие линии 160 связи спутникового луча как для неподвижных терминалов 185, так и для терминалов 170 многопользовательского доступа. Нисходящие линии 155 связи спутникового луча или восходящие линии 160 связи спутникового луча для неподвижных терминалов 185 и терминалов 170 многопользовательского доступа могут быть мультиплексированы внутри спутникового луча 145, используя методики мультиплексирования, такие как множественный доступ с временным разделением (TDMA), множественный доступ с частотным разделением (FDMA), множественный доступ с разделением по времени с несколькими частотами (MF-TDMA), множественный доступ с кодовым разделением (CDMA), множественный доступ с ортогональным частотным разделением (OFDMA) и т.п.
[0031] На фиг. 2 показана схема, изображающая пример зоны 200 действия услуги со спутником 105-а, предоставляющим покрытие сети с помощью спутниковых лучей согласно различным аспектам настоящего изобретения. Спутник 105-а может использовать конкретную полосу пропускания системы и иметь несколько спутниковых лучей 205-а, 205-b, 205-с и 205-d (изображенных соответствующими зонами покрытия спутниковых лучей). Каждый из спутниковых лучей 205 может использовать части системных ресурсов (например, поляризацию и часть полосы пропускания системы и т.д.). Зоны покрытия спутниковых лучей могут изображать заданный уровень контура луча соответствующего спутникового луча, связанного с минимальным требуемым уровнем сигнала для оказания услуги посредством спутникового луча. Например, зоны покрытия спутниковых лучей могут представлять ослабление -1 дБ, -2 дБ или -3 дБ относительно пикового коэффициента усиления или могут быть определены абсолютным уровнем сигнала, отношением сигнал/шум (SNR) или уровнем отношения сигнал/смесь помехи с шумом (SINR). Зоны покрытия спутниковых лучей для спутниковых лучей 205 могут иметь разные размеры и/или протяженность, обусловленные различными причинами, такими как азимут спутника, частота или применяемые методики формирования луча (например, системы, использующие антенны с профилированной диаграммой направленности, технология формирования диаграммы направленности и т.д.). Каждый спутниковый луч 205 может обслуживать один или более воздушных судов в пределах своей зоны покрытия спутникового луча, и воздушные суда в пределах более, чем одного спутникового луча 205 могут обслуживаться любым из спутниковых лучей в заданное время.
[0032] Изображенная зона 200 действия услуги может представлять собой область внутри общей зоны действия услуги спутника 105-а и может содержать другие спутниковые лучи, не изображенные на фиг. 2 в целях ясности. Спутник 105-а может входить в состав различных типов спутниковых систем. Например, спутник 105-а может использовать архитектуру фиксированного луча, где каждый из спутниковых лучей может быть намеренно зафиксирован в конкретных географических областях. Термин «фиксированный луч» обозначает сфокусированный луч, чья угловая ширина и зона покрытия не изменяются с течением времени преднамеренно. Геостационарные спутники часто используют фиксированные лучи. В некоторых примерах зоны покрытия соседних спутниковых лучей в системе с фиксированными лучами могут частично перекрываться для обеспечения непрерывного покрытия, и перекрывающиеся спутниковые лучи используют разные диапазоны частот и/или поляризаций (например, цветов). В других примерах спутник 105-а может входить в состав спутниковой системы на низкой околоземной орбите (LEO). Для сохранения стабильного положения на низкой околоземной орбите спутник в спутниковой системе LEO должен поддерживать минимальную орбитальную скорость, которая может отличаться от скорости вращения Земли. Поскольку орбита конкретного спутника не является геостационарной, спутник 105-а может представлять собой сеть спутников для обеспечения непрерывного покрытия зоны 200 действия услуги. Сеть спутников может перемещаться по одной орбите для того, чтобы обеспечить непрерывную услугу сетевого доступа в зоне 200 действия услуги.
[0033] На фиг. 2 показаны планы полета для нескольких воздушных судов 130, пролетающих или запланированных для полета через зону 200 действия услуги на протяжении временного диапазона услуги. Например, воздушные суда 130-а, 130-b и 130-с могут пролетать или запланированы для полета через спутниковые лучи 205-а, 205-b, 205-с и 205-d. Менеджер 125 хэндовера луча может определять запланированные маршруты полета для каждого из воздушных судов 130 по данным плана полета, которые менеджер 125 хэндовера луча получает для каждого воздушного судна 130.
[0034] Из текущих географических координат и запланированных маршрутов полета каждого воздушного судна 130 менеджер 125 хэндовера луча может определить прогнозируемые координаты каждого воздушного судна 130 на протяжении временного диапазона услуги (например, предопределенный период времени или период времени, для которого известны данные полета, и т.д.). На основании прогнозируемых координат менеджер 125 хэндовера луча может идентифицировать потенциально подходящие спутниковые лучи, которые смогут предоставить услугу доступа к сети каждому воздушному судну 130 на протяжении временного диапазона услуги. Каждый потенциально подходящий спутниковый луч может иметь соответствующее временное окно предоставления услуги для каждого воздушного судна 130, для которого он может предоставить услугу сетевого доступа на протяжении временного диапазона услуги.
[0035] На фиг. 3 показаны схемы доступности 300-а, 300-b, 300-с и 300-d услуги посредством изображения определения подходящих спутниковых лучей для воздушных судов на основании данных плана полета согласно различным аспектам настоящего изобретения. Например, на фиг. 3 может быть показано, когда спутниковые лучи 205-а, 205-b, 205-с и 205-d могут предоставлять услугу сетевого доступа воздушным судам 130-а, 130-b и 130-с по фиг. 2 на протяжении временного диапазона 305 услуги. Временной диапазон 305 услуги может представлять собой фиксированный период времени (например, заданное количество минут или часов и т.д.) или может быть определен динамически на основании доступности данных полета или расчетной точности данных полета с течением времени.
SW
SW
SW
SW
SW
SW
SW
SW
[0036] В частности, на схеме доступности 300-а услуги изображены временные окна t[A:1] 310-a-1, t[B:1] 310-b-1, и t[C:1] 310-c-1 предоставления услуги, когда спутниковый луч 205-а по фиг. 2 является подходящим лучом для воздушных судов 130-а, 130-b и 130-с соответственно. Как видно на фиг. 2, воздушное судно 130-b начинает свой план полета внутри зоны покрытия спутникового луча 205-а, что показано на фиг. 3 временным окном t[B:1] 310-b-1 предоставления услуги, начинающимся в начале временного диапазона 305 услуги. Данные плана полета для воздушных судов 130-а и 130-с показывают, что они находятся вне зоны покрытия спутникового луча 205-а в начале временного диапазона 305 услуги (который может быть текущим временем). Таким образом, временные окна t[A:1] 310-a-1 и t[C:1] 310-c-1 предоставления услуги не начинаются в начале временного диапазона 305 услуги. На фиг. 2 показаны воздушные суда 130-b и 130-с, покидающие зону покрытия спутникового луча 205-а перед окончанием временного диапазона 305 услуги, что изображено на фиг. 3 временными окнами t[B:1] 310-b-1 и t[C:1] 310-c-1 предоставления услуги соответственно, оканчивающимися перед окончанием временного диапазона 305 услуги. Тем не менее, как показано временным окном 310-а-1 предоставления услуги, когда воздушное судно 130-а попадает в зону покрытия спутникового луча 205-а, оно не покидает зону покрытия спутникового луча 205-а до окончания временного диапазона 305 услуги.
SW
SW
SW
SW
SW
SW
[0037] В другом примере на схеме доступности 300-b услуги для спутникового луча 205-b на фиг. 2 также показано, что спутниковый луч 205-b предоставляет услугу сетевого доступа воздушным судам 130-а, 130-b и 130-с в разное время и с разной длительностью. На схеме доступности 300-b услуги временные окна t[A:2] 310-а-2, t[B:2] 310-b-2 и t[C:2] 310-с-2 предоставления услуги показаны периоды времени, в течение которых спутниковый луч 205-b является подходящим лучом для предоставления услуги воздушным судам 130-а, 130-b и 130-с соответственно. Как видно на фиг. 2, маршруты полетов всех воздушных судов 130-а, 130-b и 130-с начинаются в зонах покрытия спутниковых лучей, не являющихся спутниковым лучом 205-b. Это показано на фиг. 3, где временные окна предоставления услуги не начинаются в начале временного диапазона 305 услуги. Дополнительно маршруты полета воздушных судов 130-а, 130-b и 130-с завершаются вне зоны покрытия спутника 205-b на фиг. 2. Это показано на фиг. 3, где временные окна t[A:2] 310-а-2, t[B:2] 310-b-2 и t[C:2] 310-с-2 предоставления услуги оканчиваются до конца временного диапазона 305 услуги.
SW
SW
SW
SW
SW
SW
[0038] В подобных примерах на схемах доступности 300-с и 300-d услуги показаны временные окна 310 предоставления услуги, для которых спутниковые лучи 205-с и 205-d являются подходящими лучами для воздушных судов 130-а, 130-b и 130-с. В частности, спутниковый луч 205-с является подходящим лучом для воздушных судов 130-а, 130-с и 130-d на протяжении временных окон t[A:3] 310-а-3, t[B:3] 310-b-З и t[C:3] 310-с-3 предоставления услуги соответственно, и спутниковый луч 205-d является подходящим лучом для воздушных судов 130-а, 130-с и 130-d на протяжении временных окон t[A:4] 310-а-4, t[B:4] 310-b-4, и t[C:4] 310-с-4 предоставления услуги соответственно.
[0039] Таким образом, менеджер 125 хэндовера луча может определять для каждого воздушного судна 130, которому предоставляют услугу, временные окна предоставления услуги, связанные с каждым лучом, доступным для обслуживания воздушного судна на протяжении временного диапазона 305 услуги. Кроме этого, каждый из спутниковых лучей 205 может предоставлять услугу нескольким неподвижным терминалам. Использование луча для обслуживания неподвижных терминалов также можно оценивать на протяжении временного диапазона 305 услуги.
[0040] На фиг. 4А показан пример графика 400 расчетного использования луча спутниковых лучей различными неподвижными терминалами согласно различным аспектам настоящего изобретения. Например, на графике 400 может быть изображено использование спутниковых лучей 205-а, 205-b, 205-с и 205-d неподвижными терминалами, которым предоставляют услугу сетевого доступа посредством соответствующих спутниковых лучей 205. Расчетное использование луча, изображенное на графике 400, может не включать расчетный спрос на сетевые ресурсы любого воздушного судна 130, находящегося в зоне покрытия спутниковых лучей 205. Поскольку неподвижные терминалы обычно не перемещаются из зоны покрытия спутникового луча 205, обслуживающего их в настоящий момент, изменение спроса на сеть на протяжении временного диапазона 305 услуги может происходить из-за нескольких иных факторов, включая разный спрос на сетевые ресурсы в разное время суток, разное количество пользователей, которых обслуживает каждый спутниковый луч 205, и т.д. Расчетное использование луча на протяжении временного диапазона 305 услуги может быть рассчитано для каждого из множества временных сегментов 415, которые могут представлять собой единицу времени, используемую для принятия решений о назначении луча (например, наименьшей единицей времени для принятия решений и планирования хэндоверов и т.д.).
[0041] Расчетное использование луча, показанное на графике 400, может быть рассчитано на основании текущего спроса и статистических данных о спросе. Например, использование луча неподвижными терминалами, изображенное на графике 400, показывает, что расчетное использование 420-d луча неподвижными терминалами для спутникового луча 205-d в настоящий момент (например, в начале временного диапазона 305 услуги) является наивысшим. Кроме этого, ожидается уменьшение расчетного использования 420-а и 420-d лучей неподвижными терминалами для спутниковых лучей 205-а и 205-d соответственно, на протяжении временного диапазона 305 услуги, в то же время ожидается увеличение расчетного использования 420-с луча неподвижными терминалами на протяжении временного диапазона 305 услуги, и ожидается, что расчетное использование 420-b луча неподвижными терминалами будет по существу неизменным на протяжении временного диапазона 305 услуги. На графике 400 показано расчетное использование 420 лучей неподвижными терминалами для спутниковых лучей 205-а, 205-b, 205-с и 205-d на нормализованной шкале от 0 до 120, где 100 представляет максимальную пропускную способность каждого из спутниковых лучей (которая может отличаться в разных лучах).
[0042] Кроме этого, менеджер 125 хэндовера луча может определять использование услуги для каждого воздушного судна 130 на протяжении временного диапазона 305 услуги. Использование услуги для каждого воздушного судна на протяжении временного диапазона 305 услуги может быть определено на основании статистических данных об использовании услуги, расчетного числа пассажиров, использующих услугу доступа к сети на каждом воздушном судне, уровня услуги, предлагаемой пассажирам, использующим услугу доступа к сети на каждом воздушном судне, прогнозируемой спектральной эффективности связи между спутником и воздушным судном для заданного луча (например, спектральная эффективность может варьироваться в зависимости от местоположения воздушного судна внутри луча или в зависимости от атмосферных условий и т.д.), и т.п.
[0043] На фиг. 4В, 4С и 4D показано несколько графиков ожидаемого использования ресурса луча, демонстрирующих циклы оптимизации присвоения воздушным судам подходящих спутниковых лучей на протяжении временного диапазона услуги согласно различным аспектам настоящего изобретения. Процесс оптимизации может осуществляться путем цикличного переназначения одного или более воздушных судов разным спутниковым лучам до тех пор, пока показатели использования этих спутниковых лучей не станут соответствовать одному или более критериям использования луча. Показатели использования для каждого спутникового луча могут представлять собой, например, нормализованное использование луча, как показано на фиг. 4B-4D, или могут быть определены из расчетного использования луча другими способами (например, посредством фильтров и т.д.). Критерии использования луча могут включать, например, показатели использования луча, остающиеся ниже пороговой величины на протяжении временного диапазона услуги, максимальный период времени, в течение которого показатели использования луча могут превышать пороговую величину во временном диапазоне услуги, максимальная разница между заданным показателем использования луча и средним значением показателей использования луча для множества спутниковых лучей на протяжении временного диапазона услуги, колебание показателей использования луча для множества спутниковых лучей, которое находится ниже пороговой величины колебания.
[0044] Оптимизация может включать осуществление предварительного выбора воздушных судов для подходящих лучей, определение использования луча на основании предварительного выбора и осуществление нескольких циклов переназначения одного или более воздушных судов разным лучам до тех пор, пока не будут соблюдены критерии использования луча. Выбор воздушных судов для переназначения в циклах оптимизации может быть осуществлен согласно правилам выбора для переназначения, включая выбор воздушных судов с наибольшей маневренностью в лучах, случайный выбор и т.п. Например, если заданный спутниковый луч не соответствует одному или более критериям использования луча на протяжении конкретного временного диапазона услуги, для воздушного судна, для которого был предварительно выбран заданный спутниковый луч, можно поменять его предварительные назначения лучей для по меньшей мере части временного диапазона услуги. Этот процесс может продолжаться до тех пор, пока все спутниковые лучи не станут соответствовать критериям использования луча согласно предварительным назначениям. В качестве альтернативы, процесс оптимизации может включать оптимизацию с использованием функции ценности для поиска оптимального или почти оптимального решения о назначении лучей, как будет подробнее описано ниже. По завершении процесса оптимизации предварительно выбранные спутниковые лучи могут быть утверждены менеджером 125 хэндовера луча, при этом для каждого воздушного судна используют спутниковые лучи согласно предварительному выбору. В другом варианте осуществления процесс оптимизации может получать одну или более групп назначения спутниковых лучей для предоставления услуги доступа к сети воздушному судну. Каждая из групп назначений спутниковых лучей может иметь один или более спутниковых лучей, предварительно назначенных для обслуживания каждого из воздушных судов (например, последовательно) на протяжении временного диапазона услуги. Каждый спутниковый луч из групп назначения спутниковых лучей может иметь показатель использования луча, соответствующий критериям использования луча на протяжении временного диапазона услуги. Другими словами, могут быть определены несколько групп предварительно выбранных лучей, соответствующих критериям использования луча. В некоторых примерах могут быть применены дополнительные критерии (например, общее количество хэндоверов, количество хэндоверов для заданного воздушного судна и т.д.) для выбора между несколькими группами.
[0045] В иллюстративных графиках на фиг. 4В, 4С и 4D по расчетам использование услуги для каждого воздушного судна 130 представляет собой постоянную величину, равную 20 единицам на протяжении временного диапазона 305 услуги. Тем не менее, эта величина предназначена для иллюстративных целей и может не представлять типичное нормализованное использование услуги для одного воздушного судна в системе спутниковой связи. Кроме этого, расчетное использование услуги для воздушных судов 130 может варьироваться на протяжении временного диапазона 305 услуги.
[0046] Процесс оптимизации луча может быть инициирован различными состояниями или событиями. Инициатор может быть периодическим (например, оптимизация может осуществляться в каждом временном сегменте 415 или в предопределенном количестве временных сегментов 415, в каждом временном диапазоне 305 услуги и т.д.) или он может быть основан на местоположении (например, оптимизация может осуществляться, когда воздушное судно обнаружено на определенном расстоянии от края спутникового луча, обслуживающего в настоящий момент воздушное судно, входит в область перекрытия нескольких спутниковых лучей и т.д.). Инициирование также может происходить на основании критериев выравнивания нагрузки, таких как использование спутникового луча, превышающее пороговую величину пропускной способности, количество воздушных судов, обслуживаемых спутниковым лучом, превышающее предельно допустимое количество воздушных судов, количество пользователей спутникового луча, превышающее предельно допустимое количество пользователей, изменение спроса на пропускную способность для одного или более спутниковых лучей, превышающее пороговую величину, или разница использования луча между двумя или более спутниковыми лучами (например, соседними лучами, лучами в пределах одной области и т.д.), превышающая пороговую величину изменения лучей. Инициатор также может быть задан при наличии изменения в данных плана полета (например, воздушное судно входит в сеть или выходит из нее) или если уровень услуги доступа воздушного судна к сети опускается ниже пороговой величины уровня услуги.
[0047] На фиг. 4В показан график расчетного использования 425 луча спутниковых лучей 205-а, 205-b, 205-с и 205-d. На графике 425 может быть отображено ожидаемое использование ресурсов луча неподвижными терминалами из графика 400 в дополнение к воздушным судам 130, которые потенциально обслуживаются спутниковыми лучами 205. На графике 425 могут быть показаны показатели 430 использования луча спутниковых лучей 205 посредством начального назначения воздушных судов 130 спутниковым лучам 205. Начальное назначение спутниковых лучей 205 может быть выполнено согласно стандартным правилам. Стандартные правила могут включать предоставление услуги сетевого доступа воздушному судну 130 спутниковым лучом 205, который предоставляет услугу в настоящий момент или чья зона покрытия является первой для воздушного судна 130 в начале временного окна предоставления услуги. Если для воздушного судна 130 первой является зона покрытия нескольких спутниковых лучей 205, менеджер 125 хэндовера луча может выбирать подходящий спутниковый луч на основании того, какой подходящий спутниковый луч может предоставить воздушному судну 130 наиболее длительный период услуги. После того, как воздушное судно 130 выходит из зоны покрытия выбранного спутникового луча, менеджер 125 хэндовера луча может выбрать другой подходящий спутниковый луч на основании того, какой подходящий спутниковый луч может предоставить воздушному судну 130 наиболее длительный период услуги. Дополнительно или альтернативно стандартные правила для начального назначения подходящих спутниковых лучей могут включать другие факторы, такие как приоритет лучей (например, лучи с наивысшей пропускной способностью выбирают в первую очередь, лучи от одного итого же спутника имеют приоритет и т.д.) или случайный выбор. Если лучи от одного и того же спутника, предоставляющего услугу воздушному судну в настоящее время, недоступны, согласно стандартным правилам воздушное судно могут назначать другому спутнику для предоставления услуги. Если для предоставления услуги доступно несколько спутников, согласно стандартным правилам могут выбирать спутник согласно правилам приоритета (например, спутникам, использующим одну и ту же технологию, отдают предпочтение, спутникам от одного и того же оператора отдают предпочтение, спутникам, обеспечивающим одинаковую производительность линий связи, отдают приоритет и т.д.).
[0048] На основании маршрутов полета, изображенных в зоне 200 действия услуги, и вышеописанных стандартных правил, согласно начальному назначению может быть предоставлен спутниковый луч 205-с, изначально предоставляющий услугу сетевого доступа воздушному судну 130-а. Когда, согласно прогнозу, воздушное судно 130-а должно выйти из спутникового луча 205-с, согласно начальному назначению может осуществляться хэндовер воздушного судна 130-а в спутниковый луч 205-а для предоставления услуги сетевого доступа. Применительно к воздушному судну 130-b, услуга сетевого доступа может быть сначала предоставлена ему спутниковым лучом 205-а и затем спутниковым лучом 205-d, когда воздушное судно 130-b, согласно прогнозу, должно покинуть зону покрытия спутникового луча 205-а. Воздушное судно 130-с может начать получение услуги сетевого доступа от спутникового луча 205-d в начале временного окна предоставления услуги, но затем его могут присвоить спутниковому лучу 205-с, когда, согласно прогнозу, оно должно покинуть зону покрытия спутникового луча 205-d.
[0049] На фиг. 4В показаны показатели 430-a-1, 430-b-1, 430-c-1 и 430-d-1 использования луча для спутниковых лучей 205-а, 205-b, 205-с и 205-d соответственно, на основании примененных стандартных правил для назначения воздушных судов спутниковым лучам. На основании показателей 430 использования луча менеджер 125 хэндовера луча может определять необходимость осуществления дальнейшей оптимизации назначений лучей. В примере по фиг. 4В показатели 430 использования луча изображены в виде нормализованного (например, применительно к пропускной способности лучей) использования луча для каждого временного сегмента 415. В других примерах показатели использования луча могут представлять собой одну величину. Например, показатель использования луча может быть определен как среднее значение использования 430 луча на протяжении временного диапазона 305 услуги, процент времени, в течение которого значение использования 430 луча находится выше пороговой величины использования луча (например, 80% пропускной способности луча), пиковая величина использования 430 луча, средневзвешенное значение использования луча (например, более высоким величинам использования луча дают экспоненциально больше веса, величинам использования луча, приближенным к текущему времени, дают больше веса и т.д.) или сочетаниями этих методик. В некоторых примерах менеджер 125 хэндовера луча может использовать сравнительный показатель использования луча, причем показатели использования луча для каждого спутникового луча основаны на разнице между использованием луча и средним использованием луча всех спутниковых лучей 205 или их подгруппы (например, соседних лучей, в пределах области и т.д.).
[0050] В примере, изображенном на фиг. 4В, менеджер 125 хэндовера луча может определять, что спутниковый луч 205-d имеет показатель 430-d-1 использования луча, превышающий предопределенную пороговую величину (например, 80% пропускной способности луча) на протяжении временного окна предоставления услуги. Менеджер 125 хэндовера луча также может определять, что спутниковый луч 205-с также имеет показатель 430-c-1 использования луча, который ниже показателя использования луча 205-d, но тем не менее превышает предопределенную пороговую величину. Пороговая величина использования луча может представлять собой предопределенную величину на основании функции, используемой для определения показателя использования луча. Из-за определения того, что по меньшей мере один луч имеет показатель использования луча, не соответствующий критериям использования луча, менеджер 125 хэндовера луча может решить повторно выбрать подходящие спутниковые лучи для одного или более из воздушных судов 130-а, 130-b или 130-с.
[0051] На основании определения того, что спутниковый луч 205-d имеет наивысший показатель 430 использования луча, менеджер 125 хэндовера луча может идентифицировать воздушное судно 130, назначенное спутниковому лучу 205-d на протяжении по меньшей мере части временного диапазона 305 услуги, которое может быть назначено другому подходящему спутниковому лучу. В некоторых примерах менеджер 125 хэндовера луча может использовать ранжированный список воздушных судов 130 при решении о переназначении, при этом ранжированный список основан на измерении маневренности в лучах, связанных с каждым из воздушных судов 130. Измерение маневренности в лучах может быть основано на количестве доступных спутниковых лучей для каждого из воздушных судов 130 на протяжении их временных диапазонов услуги. Дополнительные подробности о ранжированном списке можно найти в описании, которое относится к фиг. 5 и представлено ниже.
[0052] На фиг. 4С изображен график 450 расчетного использования луча спутниковых лучей 205-а, 205-b, 205-с и 205-d после первого цикла оптимизации. На графике 450 могут изображать показатели 430 использования луча спутниковых лучей 205 после того, как менеджер 125 хэндовера луча осуществит первый цикл оптимизации на основании показателей использования луча, определенных из графика 425.
[0053] Для первого цикла оптимизации менеджер 125 хэндовера луча может идентифицировать воздушное судно 130-b как имеющее наивысший результат измерения маневренности в лучах и может идентифицировать, что воздушное судно 130-b может быть переназначено в спутниковый луч 205-b для по меньшей мере части временного диапазона 305 услуги. На графике 450 изображены показатели 430-а-2, 430-b-2, 430-с-2, 430-d-2 использования луча подходящих спутниковых лучей 205-а, 205-b, 205-с и 205-d соответственно, после того, как воздушное судно 130-b переназначено в спутниковый луч 205-b из спутникового луча 205-d для по меньшей мере части временного диапазона 305 услуги. Как видно, итоговый показатель 430-d-2 использования луча спутникового луча 205-d снизился по сравнению с показателем 430-d-1 использования луча по фиг. 4В на протяжении временного окна предоставления услуги, на которое он был назначен с целью обслуживания воздушного судна 130-b. Тем не менее менеджер 125 хэндовера луча теперь может рассматривать спутниковый луч 205-с как имеющий показатель 430-с-2 использования луча, по-прежнему превышающий пороговую величину использования луча. Из-за этого, менеджер 125 хэндовера луча может решить повторно выбрать подходящие спутниковые лучи для одного или более из воздушных судов 130-а, 130-b или 130-с.
[0054] На фиг. 4D показан график 475 показателей использования луча спутниковых лучей 205-а, 205-b, 205-с и 205-d. На графике 475 могут изображать показатели использования луча спутниковых лучей 205 после того, как менеджер хэндовера луча осуществит второй цикл оптимизации на основании показателей использования луча, определенных из графика 450. На основании определения того, что спутниковый луч 205-с имеет наивысший показатель использования луча из графика 450, менеджер 125 хэндовера луча может идентифицировать воздушное судно 130, назначенное ранее спутниковому лучу 205-с, для назначения другому подходящему спутниковому лучу. Как и ранее, менеджер 125 хэндовера луча может использовать ранжированный список воздушных судов 130.
SW[C:1]
[0055] Для этого примера менеджер 125 хэндовера луча может идентифицировать воздушное судно 130-с как имеющее наивысший результат измерения маневренности в лучах и может идентифицировать, что воздушное судно 130-с может быть переназначено в спутниковый луч 205-а для по меньшей мере части временного диапазона 305 услуги. Как показано на фиг. 2, спутниковый луч 205-а может обслуживать воздушное судно 130-с даже до того, как воздушное судно 130-с выйдет из зоны покрытия спутникового луча 205-d. На графике 475 изображены показатели 430-а-2, 430-b-2, 430-с-2, 430-d-2 использования луча подходящих спутниковых лучей 205-а, 205-b, 205-с и 205-d соответственно, после того, как воздушное судно 130-с было переназначено в спутниковый луч 205-а на длительность временного окна предоставления услуги спутникового луча 205-а для воздушного судна 130-с. Как видно, итоговый показатель 430-с-3 использования луча спутникового луча 205-с меньше показателя 430-с-2 использования луча, изображенного на фиг. 4С, и теперь ниже пороговой величины на протяжении временного диапазона 305 услуги. Менеджер 125 хэндовера луча может определять завершение процесса оптимизации на основании того, что показатели 430 использования луча для всех спутниковых лучей меньше пороговой величины использования луча на протяжении временного диапазона 305 услуги. Тем не менее, если после второго цикла оптимизации показатели 430 использования луча для одного или более спутниковых лучей не отвечают критериям использования луча, менеджер 125 хэндовера луча может продолжить выполнение дополнительных циклов до тех пор, пока не будет достигнуто соответствие критериям использования луча. Когда определена группа подходящих спутниковых лучей для успешного предоставления услуги сетевого доступа воздушным судам 130, менеджер 125 хэндовера луча может запланировать хэндоверы воздушных судов 130 на протяжении временного диапазона услуги согласно соответствующим группам подходящих спутниковых лучей, выбранных для предоставления услуги каждому воздушному судну 130. Хотя переназначение воздушных судов, описанное на примерах, изображенных на фиг. 4B-4D, осуществляют на протяжении соответствующих временных окон предоставления услуги (например, переназначение воздушного судна 130-с в спутниковый луч 205-а во втором цикле оптимизации включает переназначение на протяжении временного окна предоставления услуги t), в некоторых случаях переназначение воздушного судна может быть осуществлено на часть соответствующего временного окна предоставления услуги.
[0056] На фиг. 5 показана блок-схема, изображающая пример ранжированного списка 500 множества воздушных судов 130 на основании измерения маневренности в лучах. Ранжированный список 500 может представлять собой список, составленный менеджером 125 хэндовера луча, как показано на фиг. 1. Ранжированный список 500 может включать ранг 505 с наибольшей маневренностью (обозначенный «воздушное судно С»), за которым идет ранг 510 (обозначенный «воздушное судно D») и ранг 515 (обозначенный «воздушное судно А»). Ранжированный список 500 завершается рангом 520 с наименьшей маневренностью (обозначенным «воздушное судно N»).
[0057] В случае, когда менеджер 125 хэндовера луча оптимизирует показатели использования луча для группы подходящих спутниковых лучей, менеджер 125 хэндовера луча может использовать ранжированный список 500 для переназначения воздушных судов другим спутниковым лучам на основании маневренности при переназначении воздушного судна. Процесс оптимизации был рассмотрен в описании в отношении фиг. 4В, 4С и 4D. В некоторых примерах менеджер 125 хэндовера луча идентифицирует воздушное судно с соответствующими подходящими спутниковыми лучами, имеющими показатели использования луча, превышающие пороговую величину. При наличии этих воздушных судов менеджер 125 хэндовера луча может создать ранжированный список 500 идентифицированных воздушных судов на основании измерения маневренности в лучах, связанного с каждым из идентифицированных воздушных судов. Измерение маневренности в лучах может быть основано на количестве доступных спутниковых лучей для каждого из идентифицированных воздушных судов на протяжении соответствующего временного диапазона услуги. Например, измерение маневренности в лучах может быть определено на основании совокупности (например, медианы, среднего значения и т.д.) количества лучей, доступных для каждого временного сегмента 415, или количества временных сегментов, имеющих по меньшей мере определенное количество (например, два или более) доступных лучей. В некоторых примерах измерение маневренности в лучах определяют на основании группы временных сегментов, для которых использование луча одного или более подходящих лучей превышает пороговую величину.
[0058] На фиг. 5 по меньшей мере четыре воздушных судна имеют соответствующие подходящие спутниковые лучи, обладающие показателями использования луча, которые превышают пороговую величину: воздушное судно А, воздушное судно С, воздушное судно D и воздушное судно N. Менеджер 125 хэндовера луча затем может ранжировать каждое воздушное судно на основании их измерения маневренности в лучах. При оценке соответствующих измерений воздушных судов менеджер 125 хэндовера луча ранжирует воздушное судно С как имеющее наибольшую маневренность (т.е. наиболее подходящее для переназначения подходящего спутникового луча), в то время как воздушное судно N имеет наименьшую маневренность. В обстоятельствах, когда подходящие спутниковые лучи необходимо повторно выбрать для одного или более воздушных судов, менеджер 125 хэндовера луча может начать процесс повторного выбора с воздушного судна С, поскольку оно имеет наибольшую маневренность для переназначения луча в ранжированном списке 500. В некоторых примерах менеджер 125 хэндовера луча может учитывать дополнительные условия при создании ранжированного списка 500, включая количество хэндоверов для каждого воздушного судна. Таким образом, менеджер 500 хэндовера луча может пренебречь повторным выбором подходящего спутникового луча для воздушного судна С, поскольку сценарий повторного выбора, включающий воздушное судно с менее высоким рангом, может обеспечить лучший результат. Менеджер 125 хэндовера луча может выбирать одно или более воздушных судов из ранжированного списка для осуществления процесса повторного выбора.
[0059] На фиг. 6 показана блок-схема иллюстративного способа 600 управления хэндовером спутникового луча на основании прогнозируемых состояний сети. Способ 600 может быть осуществлен, например, менеджером 125 хэндовера луча по фиг. 1, 7 и 8 для системы 100 спутниковой связи, обслуживающей несколько воздушных судов и неподвижных терминалов посредством одного или более многолучевых спутников. Инициатор 602, который может представлять собой инициирующее событие или состояние, как описано выше, запускает выполнение способа 600.
[0060] В блоке 605 менеджер 125 хэндовера луча может определять начальное назначение воздушных судов в подходящие спутниковые лучи на протяжении временного диапазона услуги. Временной диапазон услуги может начинаться одновременно с инициированием процесса оптимизации (например, в текущее время оптимизации) и длиться на протяжении временного периода, который может быть предопределен или может быть динамически определен на основании доступности или прогнозируемой точности данных планов полета для воздушных судов, обслуживаемых системой спутниковой связи. Подходящие спутниковые лучи могут представлять собой спутниковые лучи 205 одного или более многолучевых спутников, которые могут предоставлять услугу доступа к сети воздушным судам 130 в зоне действия услуги системы спутниковой связи. Спутниковые лучи 205 также могут предоставлять услугу доступа к сети нескольким неподвижным терминалам в зоне действия услуги. Начальное назначение спутниковых лучей 205 может быть выполнено согласно стандартным правилам, как описано выше.
[0061] Менеджер 125 хэндовера луча затем может осуществлять подпроцесс 650 оптимизации выбора луча. Подпроцесс 650 оптимизации выбора луча могут использовать для просмотра дерева поиска, при этом каждый узел выбора луча в указанном дереве могут расценивать как группу назначений лучей для последовательного (например, непрерывного или максимально приближенного к непрерывному, учитывая покрытие спутниковыми лучами, и т.д.) предоставления услуги каждому воздушному судну на протяжении временного диапазона услуги.
[0062] В блоке 610 подпроцесса 650 оптимизации использования луча менеджер 125 хэндовера луча определяет показатели использования луча для каждого подходящего спутникового луча на основании текущей группы назначений луча (например, начальных назначений для первого оптимизационного прохода). Например, менеджер 125 хэндовера луча может определять использование луча для каждого луча на протяжении временного диапазона услуги, и показатели использования луча могут быть определены в зависимости от использования луча (например, среднее, средневзвешенное, пиковое использование луча, время, когда использование луча выше пороговой величины, отфильтрованное, нормализованное и т.д.) на протяжении временного диапазона услуги. Дополнительно, менеджер 125 хэндовера луча может учитывать другие показатели оптимизации. Например, менеджер 125 хэндовера луча может назначать стоимость оптимизации хэндоверам, связанным с воздушным судном 130. Поскольку хэндовер воздушного судна от обслуживания одним спутниковым лучом к другому спутниковому лучу сопровождают использованием определенного количества системных ресурсов и непроизводительными затратами, увеличение количества хэндоверов может фактически уменьшить общую производительность системы. Кроме этого, хэндоверы могут привести к временному прерыванию услуги для пользователей, что может повлиять на пользовательский опыт. Таким образом, в стоимость оптимизации для хэндоверов могут учитывать общую стоимость хэндоверов применительно к производительности системы и влиянию на пользовательский опыт.
[0063] В блоке 615 менеджер 125 хэндовера луча оценивает показатель использования луча для каждого подходящего спутникового луча. Оценка может включать определение менеджером 125 хэндовера луча соответствия показателей использования луча критериям использования луча. Критерии использования луча могут варьироваться в разных вариантах осуществления. Например, критерии использования луча могут включать показатели использования луча каждого спутникового луча, не превышающие пороговую величину. В другом примере критерии могут включать относительные измерения показателей использования луча (например, разницу между соседними лучами или лучами в определенной области, не превышающую пороговую величину, и т.д.). Дополнительно предварительные выборы также могут быть оценены согласно критериям хэндовера. Например, решения могут быть расставлены по приоритету на основании общего количества хэндоверов воздушного судна 130, обслуживаемого системой спутниковой связи (например, предпочтение отдают решениям, достигающим соответствия критериям использования луча с помощью меньшего общего количества хэндоверов, и т.д.). Дополнительно или альтернативно критерии хэндовера могут включать максимальное количество хэндоверов или минимальное время между хэндоверами для заданного воздушного судна на протяжении временного диапазона услуги или отдавать приоритет решениям, имеющим меньшее максимальное количество хэндоверов для любого воздушного судна 130. Кроме этого, критерии могут включать критерии местоположения воздушных судов, такие как прогнозируемое местоположение воздушных судов внутри спутниковых лучей на протяжении временного диапазона услуги. Например, решения с меньшим количеством воздушных судов у краев спутниковых лучей в течение более длительных периодов времени могут ранжировать выше, чем решения с большим количеством воздушных судов у краев лучей. В некоторых примерах спутниковые лучи могут иметь метрики стоимости, присвоенные на основании стоимости использования лучей, и критерии могут учитывать метрики стоимости при оценке решений.
[0064] В блоке 620 принятия решений менеджер 125 хэндовера луча определяет, может ли группа подходящих спутниковых лучей предоставлять услугу доступа к сети воздушным судам 130, одновременно соответствуя критериям использования луча. Если группа подходящих спутниковых лучей соответствует критериям использования луча, то способ 600 переходит к блоку 630, в котором менеджер 125 хэндовера луча планирует хэндовер воздушных судов 130 в соответствующие им определенные подходящие спутниковые лучи для будущего временного окна предоставления услуги. Если группа подходящих спутниковых лучей не соответствует критериям использования луча, способ переходит к блоку 625.
[0065] В блоке 625 менеджер 125 хэндовера луча переназначает один или более воздушных судов в другие подходящие спутниковые лучи для по меньшей мере части временного диапазона услуги для того, чтобы оптимизировать показатели использования луча спутниковых лучей. Менеджер 125 хэндовера луча может использовать различные методики оптимизации, которые могут варьироваться в разных вариантах осуществления. Например, менеджер 125 хэндовера луча может случайным образом назначать одно или более воздушных судов 130 в другие подходящие спутниковые лучи, отличающиеся от тех, которым эти суда назначены в настоящий момент. В другом примере менеджер 125 хэндовера луча может выбирать подходящий спутниковый луч, имеющий наивысший показатель использования луча и переназначать одно или более воздушных судов 130, обслуживаемых этим лучом на протяжении временного диапазона услуги, в другой луч. При определении одного или более воздушных судов 130 для назначения в другие подходящие спутниковые лучи менеджер 125 хэндовера луча может использовать ранжированный список одного или более воздушных судов 130, основанный на измерении маневренности в лучах каждого воздушного судна, как описано выше. В другой методике менеджер 125 хэндовера луча может переназначать подходящие спутниковые лучи или воздушное судно 130 на основании переназначений, сводящих к минимуму количество хэндоверов. Таким образом, если вариантом является переназначение меньшего количества воздушных судов или осуществление переназначений, которые не увеличивают количество хэндоверов, менеджер 125 хэндовера луча может отдавать приоритет этому принципу, а не другим факторам в процессе оптимизации.
[0066] После переназначения группы подходящих спутниковых лучей в блоке 625 способ 600 возвращается к блоку 610, в котором менеджер 125 хэндовера луча присваивает показатель использования луча каждому подходящему спутниковому лучу, как описано выше. После оценивания показателей использования луча в блоке 615 менеджер 125 хэндовера луча снова определяет, будет ли оптимизированная группа подходящих спутниковых лучей предоставлять услугу сетевого доступа каждому воздушному судну, одновременно соблюдая критерии использования луча. Если не будет, то способ 600 переходит в блок 625 для еще одного цикла оптимизации. Если будет, то способ 600 завершается в блоке 630, когда менеджер 125 хэндовера луча планирует хэндоверы, связанные с оптимизированной группой назначений лучей.
[0067] Как описано для блоков 610, 615, 620 и 625, подпроцесс 650 оптимизации выбора луча осуществляют с использованием правил переназначения лучей в блоке 625 (например, правил для переназначения воздушных судов в другие лучи) и критериев использования луча в блоке 620 для определения окончательных назначений лучей. Методики, использующие циклическое переназначение, начинающиеся с начального назначения (например, на основании стандартных правил или текущих назначений и т.д.) и затем завершающие поиск при обнаружении соответствия критериям (например, критериям использования луча, критериям хэндовера, критериям местоположения воздушных судов и т.д.), могут найти решение, которое соответствует критериям, с минимальным количеством изменений текущих назначений. Тем не менее, эти методики также могут не найти решения, соответствующего критериям, или найти решение, являющееся недостаточно оптимальным из всего диапазона решений. Другие методики оптимизации также могут использовать в качестве дополнения или альтернативы для обнаружения оптимальных или почти оптимальных решений о назначении лучей. Например, если подпроцесс 650 оптимизации использования луча не может найти решение за заданное количество циклов, используя переназначение лучей согласно измерениям маневренности в лучах, могут быть использованы такие методики, как случайное переназначение одного или более воздушных судов в другие лучи для предоставления более широкого диапазона групп, предлагающих решения.
[0068] Методики оптимизации для поиска оптимальных или почти оптимальных решений могут оптимизировать функцию значений, учитывающую показатели использования луча для подходящих спутниковых лучей и другие показатели оптимизации. Например, функция значений может включать показатели использования луча (например, рассчитанные применительно к влиянию использования луча на предоставление услуги и т.д.), использование луча на протяжении временного диапазона услуги, количество и/или частоту хэндоверов и стоимость использования конкретных лучей в качестве измерений стоимости, относящихся к функции значений. Функция значений может учитывать прогнозируемое использование услуги каждым воздушным судном, когда оно пересекает каждый подходящий луч. Например, ожидаемая скорость передачи данных на протяжении временного диапазона услуги может быть рассчитана для каждого воздушного судна, и использование услуги может учитывать ожидаемую спектральную эффективность связи между спутником и воздушным судном, когда оно пересекает заданный луч (например, спектральная эффективность может быть выше в центре луча или на нее могут влиять прогнозируемые атмосферные условия).
[0069] В некоторых примерах поиск по дереву методом Монте-Карло могут использовать для рассмотрения путей выбора лучей между узлами выбора лучей. При поиске по дереву методом Монте-Карло могут использовать случайные или ограниченно-случайные правила расширения для выбора дочерних узлов выбора лучей из заданного узла выбора лучей и могут использовать обратное распространение для развития из других узлов выбора лучей на основании обновленных показателей использования луча в каждом узле выбора лучей. Дополнительно или альтернативно могут использовать методики ветвей и границ для сокращения дерева поиска узлов выбора лучей, включая минимаксное сокращение, упрощенное минимаксное сокращение или альфа-бета сокращение.
[0070] В некоторых примерах в подпроцессе 650 оптимизации лучей могут использовать комбинаторные методики оптимизации, такие как динамическое программирование, для вычисления оптимального или почти оптимального (например, основанного на доведении до максимума функции значений) выбора лучей для каждого воздушного судна на протяжении временного диапазона услуги. В одном примере назначение воздушных судов в системе спутниковой связи может быть смоделировано как обобщенная проблема назначения с «рюкзачными» ограничениями (например, применяя системные ограничения, такие как полоса пропускания луча, и т.д.). Методики динамического программирования могут оценивать несколько гипотез назначения лучей на протяжении временного диапазона услуги для определения оптимальных или почти оптимальных назначений лучей согласно функции значений. В некоторых примерах методики приблизительного программирования могут быть использованы для уменьшения сложности вычислений. Например, приближенные выражения (например, округление, сокращение точности и т.д.) в показателях использования луча, стоимости хэндоверов и т.п. могут использовать для ограничения диапазона решений. В некоторых примерах неопределенность входных данных, таких как данные плана полета, оценки использования луча неподвижными терминалами, оценки использования услуги для каждого воздушного судна и т.п., могут учитывать с использованием методик стохастической оптимизации.
[0071] На фиг. 7 показана блок-схема, иллюстрирующая пример менеджера 125-а хэндовера луча для осуществления хэндовера спутникового луча на основании прогнозируемых состояний сети согласно различным аспектам настоящего изобретения. Менеджер 125-а хэндовера луча может представлять собой пример менеджера 125 хэндовера луча, описанного со ссылкой на фиг. 1. Менеджер 125-а хэндовера луча может содержать интерфейс 710 линий связи коллективного пользования, детектор 720 инициатора выбора, устройство 730 назначения подходящего спутникового луча, устройство 740 вычисления показателей использования луча, устройство 750 оценки критериев использования луча, менеджер 760 оптимизации, менеджер 770 маневренности воздушных судов и планировщик 780 хэндовера. Каждый из этих компонентов может быть соединен с другими с возможностью передачи данных.
[0072] Интерфейс 710 линий связи коллективного пользования может принимать информацию, такую как данные плана полета, данные о состоянии полета, данные о сетевых ресурсах, данные со спутника и т.д. Интерфейс 710 линий связи коллективного пользования также может пересылать данные о хэндоверах лучей, принятые от планировщика 780 хэндовера. Интерфейс 710 линий связи коллективного пользования может пересылать некоторую часть или все эти данные на детектор 720 инициатора выбора, устройство 730 назначения подходящего спутникового луча и менеджер 770 маневренности воздушных судов. Детектор 720 инициатора выбора может отправлять инициатор на устройство 730 назначения подходящего спутникового луча с целью выбора спутниковых лучей для предоставления услуги доступа к сети одному или более воздушным суднам 130 на протяжении временного диапазона услуги. Случаи, приводящие к отправке инициатора детектором 720 инициатора выбора, могут быть периодическими или могут происходить при обстоятельствах, описанных выше (например, если воздушное судно находится на определенном расстоянии от края луча, воздушное судно входит в новый луч, использование луча превышает пороговую величину, количество воздушных судов, обслуживаемых спутниковым лучом, превышает предельно допустимое количество воздушных судов, количество пользователей спутникового луча превышает предельно допустимое количество пользователей, разница значения использования луча между двумя или более спутниковыми лучами превышает пороговую величину изменения лучей и т.д.).
[0073] Устройство 730 назначения подходящего спутникового луча вначале может предварительно назначать воздушные суда 130 в подходящие спутниковые лучи на основании стандартных правил. Устройство 740 вычисления показателей использования луча может вычислять показатель использования луча для каждого подходящего спутникового луча, определенного устройством 730 назначения подходящего спутникового луча. Показатель использования луча может быть определен на основании различных факторов, как описано выше. Устройство 750 оценки критериев использования луча может оценивать, соответствует ли один или более показателей использования луча, определенных устройством 740 вычисления показателей использования луча, одному или более критериям использования луча, как описано выше. Критерии могут включать предопределенную пороговую величину использования луча, при этом устройство 750 оценки критериев использования луча определяет, превышает ли один или более показателей использования луча предопределенную пороговую величину. Определение может происходить на протяжении всего временного диапазона услуги или на протяжении его части.
[0074] Менеджер 760 оптимизации может применять несколько методик оптимизации к назначенной группе подходящих спутниковых лучей в случае, когда устройство 750 оценки критериев использования луча определяет, что группа подходящих спутниковых лучей не соответствует критериям использования луча. Одна методика может включать случайное назначение одного или более воздушных судов 130 в другие подходящие спутниковые лучи, отличающиеся от тех, которым эти суда были назначены изначально. В другой методике менеджер оптимизации может принимать информацию о маневренности воздушных судов от менеджера 770 маневренности воздушных судов, указывающую, какое воздушное судно, связанное со спутниковым лучом, имеет наивысшую маневренность при назначении в другой подходящий спутниковый луч. После применения методики оптимизации устройство 730 назначения подходящего спутникового луча может получать итоговую информацию. Дополнительно или альтернативно менеджер 760 оптимизации может применять методики оптимизации, использующие функцию значений, как описано выше, включая поиск по дереву методом Монте-Карло, методики ветвей и границ или динамическое программирование.
[0075] Планировщик 780 хэндовера может планировать хэндоверы каждого воздушного судна в выбранную группу подходящих спутниковых лучей на протяжении временного диапазона услуги на основании определений для критериев использования луча, выполненных устройством 750 оценки критериев использования луча, или результатов оптимизации, выполненной менеджером 760 оптимизации.
[0076] На фиг. 8 показана блок-схема, изображающая пример шлюза 115-а для хэндовера спутникового луча на основании прогнозируемых состояний сети согласно различным аспектам настоящего изобретения. Шлюз 115-а может представлять собой пример шлюза 115, описанного со ссылкой на фиг. 1. Шлюз 115-а может содержать приемопередатчик 810, коммуникационный интерфейс 820, менеджер 125-b хэндовера луча, процессор 830, запоминающее устройство 840, программный код 845 и шину 850.
[0077] Приемопередатчик 810 управляет связью между терминалом 170-b многопользовательского доступа и спутником (-ами) 105 посредством антенной системы 110-а наземной станции. Приемопередатчик 810 может иметь двунаправленную связь посредством одной или более антенн, как описано выше. Приемопередатчик 810 также может содержать модем для модуляции пакетов и предоставления модулированных пакетов антеннам для передачи, и для демодуляции пакетов, принятых от антенн. В некоторых примерах передатчик может быть объединен с приемником в приемопередатчик 810. Приемопередатчик 810 может быть выполнен с возможностью обмена данными со спутником(-ами) 105 по одному или более частотным диапазонам (например, Ka, Ku и т.д.) и может быть выполнен с возможностью автоматического ориентирования антенны 110-а для передачи сигналов на спутник(-и) 105 и приема сигналов от него(них).
[0078] Модуль 820 коммуникационного интерфейса управляет сетевым трафиком, поступающим в сеть 120-а и из нее. Коммуникационный интерфейс 820 может применять интерфейсы проводной связи (например, Ethernet, Fibre Channel и т.д.) и/или интерфейсы беспроводной связи (например, интерфейсы, соответствующие стандартам IEEE 802.11, и т.д.).
[0079] Процессор 830 может содержать интеллектуальное аппаратное устройство, например центральный процессор (CPU), микроконтроллер, ASIC и т.д. Процессор 830 может обрабатывать информацию, полученную посредством модема 810 или коммуникационного интерфейса 820, или информацию, которая должна быть отправлена на коммуникационный интерфейс 820 или модем 810 для передачи. Процессор 830 может осуществлять, самостоятельно или в сочетании со шлюзом 115-а, различные аспекты выделения пропускной способности спутника на основании прогнозируемой нагрузки, вызванной воздушными судами.
[0080] Запоминающее устройство 840 может включать оперативное запоминающее устройство (RAM) или постоянное запоминающее устройство (ROM). Запоминающее устройство 840 может хранить машиночитаемый, исполняемый компьютером код 845, содержащий инструкции, которые при исполнении выполнены с возможностью обеспечения осуществления процессором 830 различных функций, описанных в настоящем документе. В качестве альтернативы, код 845 может не исполняться непосредственно процессором 830, но может быть выполнен с возможностью обеспечения осуществления шлюзом 115-а (например, при компиляции и исполнении) различных функций, описанных в настоящем документе.
[0081] Менеджер 125-b хэндовера луча, в сочетании с запоминающим устройством 840 и процессором 830, может выполнять вышеописанные функции, включая осуществление хэндовера спутникового луча на основании прогнозируемых состояний сети. Например, менеджер 125-b хэндовера луча может вычислять показатели использования луча подходящих спутниковых лучей для предоставления услуги сетевого доступа воздушным судам на протяжении одного или более временных диапазонов услуги на основании прогнозируемого использования луча. На основании показателей использования луча менеджер 125-b хэндовера луча может выбирать спутниковые лучи для предоставления услуги сетевого доступа для каждого воздушного судна. Менеджер 125-b хэндовера луча затем может планировать хэндовер услуги сетевого доступа для каждого воздушного судна в выбранные спутниковые лучи и может впоследствии повторно выбирать спутниковые лучи для конкретных воздушных судов на основании изменяющихся состояний сети.
[0082] Компоненты шлюза 115-а, по отдельности или совместно, могут быть реализованы с помощью одной или более интегральных схем специального назначения (ASIC), приспособленных для выполнения некоторых или всех применимых функций в аппаратном обеспечении. В качестве альтернативы, функции могут быть выполнены одним или более другими вычислительными блоками (или ядрами) на одной или более интегральных схемах. В других вариантах осуществления могут быть использованы другие типы интегральных схем (например, структурированная/платформенная ASIC, программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA) и другие полузаказные ИС), которые могут быть запрограммированы любым образом, известным в данной области техники. Функции каждого блока также могут быть частично или полностью реализованы с помощью инструкций, содержащихся в запоминающем устройстве и выполненных с возможностью выполнения одним или более общими или специализированными процессорами.
[0083] На фиг. 9 показана блок-схема иллюстративного способа 900 осуществления хэндовера спутникового луча на основании прогнозируемых состояний сети. Способ 900 может быть осуществлен, например, менеджером 125 хэндовера луча по фиг. 1, 7 и 8.
[0084] В блоке 905 способа 900 менеджер 125 хэндовера луча принимает данные плана полета для одного или более воздушных судов, которым предоставляют услугу доступа к сети посредством многолучевой спутниковой системы, и прогнозирует маршруты полета для одного или более воздушных судов. Менеджер 125 хэндовера луча может получать эти данные плана полета по сети 120 или он может получать эти данные от воздушного судна 130 (например, по спутнику 105).
[0085] За счет использования данных плана полета в блоке 910 менеджер 125 хэндовера луча идентифицирует для каждого воздушного судна 130 соответствующие подходящие спутниковые лучи для предоставления услуги доступа к сети (например, последовательно) на протяжении временного диапазона услуги. В блоке 915 менеджер 125 хэндовера луча может получать для каждого из спутниковых лучей для временного диапазона услуги показатель использования луча, указывающий на прогнозируемое использование луча на протяжении временного диапазона услуги. Показатель использования луча каждого подходящего спутникового луча может быть основан на множестве факторов использования луча, включающих одно или более из следующего: эмпирические данные использования луча, количество неподвижных терминалов, обслуживаемых каждым из множества спутниковых лучей, уровни услуги, обеспечиваемые неподвижным терминалам, статистические данные использования луча, расчетное количество пассажиров, использующих услугу доступа к сети, на каждом воздушном судне, уровень услуги, предлагаемый пассажирам, использующим услугу доступа к сети, на каждом воздушном судне. Показатели использования луча также могут представлять собой взвешенную сумму множества факторов использования луча.
[0086] В блоке 920 менеджер 125 хэндовера луча выбирает на протяжении временного диапазона услуги спутниковые лучи для предоставления услуги доступа к сети для каждого воздушного судна из множества воздушных судов, частично на основании показателей использования луча для соответствующих подходящих спутниковых лучей. В некоторых примерах выбор может быть основан на расчетном использовании услуги, связанным с каждым воздушным судном и относящимся к показателям использования луча для соответствующих подходящих спутниковых лучей. В некоторых примерах выбор может быть основан на стоимости использования каждого из соответствующих подходящих спутниковых лучей, сведении к минимуму количества хэндоверов спутникового луча для множества воздушных судов, сведении к минимуму хэндоверов в спутниковый луч спутника, отличающегося от спутника, обслуживающего воздушное судно в текущий момент, или их сочетания. В некоторых примерах выбор может быть основан на приеме инициатора оценки хэндовера, причем инициатор может представлять собой один или более из периодических инициаторов, обнаружении воздушного судна на определенном расстоянии от края спутникового луча, обслуживающего воздушное судно в настоящий момент, обнаружении воздушного судна, входящего в область перекрытия нескольких спутниковых лучей, использовании спутникового луча из множества спутниковых лучей, превышающем пороговую величину пропускной способности, количестве воздушных судов, обслуживаемых спутниковым лучом из множества спутниковых лучей, превышающем предельно допустимое количество воздушных судов, количестве пользователей спутникового луча из множества спутниковых лучей, превышающем предельно допустимое количество пользователей, изменении данных плана полета, обнаружении разницы значения использования луча между двумя или более спутниковыми лучами, превышающей пороговую величину изменения лучей, или уровня услуги доступа к сети, предоставляемой воздушному судну, опускающегося ниже пороговой величины услуги.
[0087] Способ 900 затем переходит к блоку 925, где менеджер 125 хэндовера луча планирует по меньшей мере один хэндовер для по меньшей мере одного из множества воздушных судов в выбранный спутниковый луч на протяжении временного диапазона услуги. В блоке 930 способ 900 могут продолжать для другого примера, который будет описан на фиг. 10.
[0088] На фиг. 10 показана блок-схема иллюстративного способа 1000 осуществления хэндовера спутникового луча на основании прогнозируемых состояний сети. Способ 1000 может представлять собой пример способа реализации аспектов способа 900. Способ 1000 может быть осуществлен, например, менеджером 125 хэндовера луча по фиг. 1, 7 и 8.
[0089] Способ 1000 может следовать за блоком 910 по фиг. 9, на которой были идентифицированы соответствующие подходящие спутниковые лучи для предоставления услуги доступа к сети множеству воздушных судов. В блоке 1005 менеджер 125 хэндовера луча предварительно выбирает для каждого из множества воздушных судов соответствующую группу подходящих спутниковых лучей для предоставления услуги доступа к сети на протяжении временного диапазона услуги. Предварительные выборы могут быть основаны, например, на стандартных правилах для назначения лучей. С помощью предварительных выборов подходящих спутниковых лучей в блоке 1010 менеджер 125 хэндовера луча обновляет показатель использования луча для соответствующих групп подходящих спутниковых лучей на основании расчетного использования услуги каждого луча, связанного с каждым воздушным судном на протяжении временного диапазона услуги. В блоке 1015 менеджер 125 хэндовера луча определяет, соответствует ли показатель использования луча для по меньшей мере одного из множества спутниковых лучей критериям использования луча на протяжении временного диапазона услуги. Если в блоке 1015 менеджер 125 хэндовера луча определяет, что спутниковые лучи имеют показатели использования луча, соответствующие критериям использования луча на протяжении временного диапазона услуги, способ 1000 завершается и возвращается в блок 925 для планирования хэндоверов на протяжении временного диапазона услуги на основании назначений лучей. Если в блоке 1015 менеджер 125 хэндовера луча определяет, что по меньшей мере один спутниковый луч имеет показатель использования луча, не соответствующий критериям использования луча на протяжении временного диапазона услуги, способ 1000 переходит в блок 1020.
[0090] В блоке 1020 менеджер 125 хэндовера луча идентифицирует воздушные суда, обслуживаемые по меньшей мере одним из множества спутниковых лучей, для которых показатель использования луча не соответствует критериям использования луча на протяжении временного диапазона услуги. Для идентифицированного воздушного судна менеджер 125 хэндовера луча может заменить спутниковые лучи, имеющие показатели использования луча, которые не соответствуют критериям использования луча, другими спутниковыми лучами. В одном примере в блоке 1025 менеджер 125 хэндовера луча создает ранжированный список идентифицированных воздушных судов на основании измерения маневренности в лучах, связанного с каждым из идентифицированных воздушных судов. Измерение маневренности в лучах может быть основано на количестве доступных спутниковых лучей для каждого из идентифицированных воздушных судов на протяжении соответствующего временного диапазона услуги. За счет использования ранжированного списка в блоке 1030 менеджер 125 хэндовера луча повторно выбирает другой луч из соответствующих подходящих спутниковых лучей для предоставления услуги доступа к сети. Способ 1000 затем возвращается в блок 1010 для обновления показателей использования луча для подходящих спутниковых лучей на основании переназначений воздушных судов в подходящие спутниковые лучи в блоке 1030.
[0091] Следует отметить, что эти способы описывают возможные варианты реализации и что операции и этапы могут быть перегруппированы или иным образом изменены, вследствие чего возможны другие варианты реализации. В некоторых примерах могут сочетаться аспекты из двух или более способов. Например, аспекты каждого из способов могут включать этапы или аспекты других способов или другие этапы или методики, описанные в настоящем документе. Таким образом, аспекты настоящего изобретения могут предусматривать потребительское предпочтение и интерфейс технического обслуживания.
[0092] Описание, предоставленное в настоящем документе, предназначено для того, чтобы позволить специалисту в данной области техники создать или использовать настоящее изобретение. Различные модификации изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники, и общие принципы, описанные в настоящем документе, могут применяться к другим вариантам без отхода от объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не ограничивается примерами и конструкциями, описанными в настоящем документе, но должно рассматриваться в соответствии с самым широким объемом, согласующимся с принципами и новыми признаками, описанными в настоящем документе.
[0093] Функции, описанные в настоящем документе, могут быть реализованы в аппаратном обеспечении, программном обеспечении, исполняемом процессором, программно-аппаратном обеспечении или любом их сочетании. Если они реализованы в программном обеспечении, исполняемом процессором, функции могут храниться или передаваться как одна или более инструкций или код на машиночитаемом носителе. Другие примеры и варианты реализации находятся в пределах объема раскрытия и прилагаемой формулы изобретения. Например, в силу характера программного обеспечения, описанные в настоящем документе функции могут быть реализованы с помощью программного обеспечения, исполняемого процессором, аппаратного обеспечения, программно-аппаратного обеспечения, записи в постоянную память или сочетаний любого из вышеперечисленного. Элементы, реализующие функции, также могут быть физически расположены в различных положениях, в том числе распределены так, что части функций реализуются в разных физических местоположениях. Также согласно настоящему документу включение в формулу изобретения слова «или», используемого в списке объектов (например, списке объектов, перед которым имеется такая фраза, как «по меньшей мере один из» или «один или более»), означает дизъюнктивный список, так, что, например, список «по меньшей мере один из А, В или С» означает А, или В, или С, или АВ, или АС, или ВС, или ABC (т.е. А, и В, и С).
[0094] Машиночитаемые носители включают как постоянные машиночитаемые носители данных, так и средства связи, в том числе любой носитель, который способствует переносу компьютерной программы с одного места на другое. Постоянный носитель данных может представлять собой любой доступный носитель, доступ к которому может получить компьютер общего назначения или специального назначения. В качестве примера, а не ограничения, постоянные машиночитаемые носители могут включать RAM, ROM, электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM), компакт-диск (CD) ROM или другой накопитель на оптических дисках, накопитель на магнитных дисках или другие магнитные запоминающие устройства, или любой другой постоянный носитель, которые могут использоваться для переноса или хранения желаемого средства в виде программного кода в форме инструкций или структур данных и доступ к которым может получить компьютер общего назначения или специального назначения или процессор общего назначения или специального назначения. Кроме того, любое соединение называется надлежащим образом машиночитаемым носителем. Например, если программное обеспечение передается с сайта, сервера или другого удаленного источника с помощью коаксиального кабеля, оптоволоконного кабеля, витой пары, цифровой абонентской линии (DSL) или беспроводных технологий, таких как инфракрасные, радио- и микроволны, то коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель, витая пара, DSL или беспроводные технологии, такие как инфракрасные, радио- и микроволны, входят в определение носителя. Согласно настоящему документу термин «диск» включает CD, лазерный диск, оптический диск, цифровой универсальный диск (DVD), гибкий диск и диск Blu-ray, при этом магнитные диски обычно воспроизводят данные магнитно, в то время как оптические диски воспроизводят данные оптически с помощью лазеров. Сочетания вышеперечисленного также входят в объем понятия «машиночитаемые носители».
[0095] Различные иллюстративные блоки и компоненты, описанные в сочетании с настоящим раскрытием, могут быть реализованы или выполнены с процессором общего назначения, процессором цифровых сигналов (DSP), ASIC, программируемой пользователем вентильной матрицей (FPGA) или другим программируемым логическим устройством, схемой на дискретных компонентах или транзисторной логикой, дискретными аппаратными компонентами или любым их сочетанием, предназначенным для выполнения функций, описанных в настоящем документе. Процессор общего назначения может представлять собой микропроцессор, но в альтернативном варианте процессор может представлять собой любое из обычного процессора, контроллера, микроконтроллера или машины состояний. Процессор также может быть реализован в виде сочетания вычислительных устройств (например, сочетания DSP и микропроцессора, нескольких микропроцессоров, одного или нескольких микропроцессоров в сочетании с ядром DSP, или в любой другой такой конфигурации). Функции каждого блока также могут быть частично или полностью реализованы с помощью инструкций, содержащихся в запоминающем устройстве и выполненных с возможностью выполнения одним или более общими или специализированными процессорами.
[0096] На прилагаемых фигурах подобные компоненты или элементы могут иметь одинаковый номер ссылки. Также различные компоненты одинакового типа можно различать, добавляя к номеру ссылки дефис и дополнительный символ, который проводит различие между подобными компонентами. Если в описании использован только основной номер ссылки, описание применимо к любому из подобных компонентов с таким же основным номером ссылки независимо от дополнительного номера ссылки.