ГРУППИРОВКА СПУТНИКОВ С ГИБКОЙ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТЬЮ
GROUPING OF SATELLITES WITH FLEXIBLE CARRYING CAPACITY

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Варианты осуществления в целом относятся к системам спутниковой связи, а более конкретно к обеспечению гибкой пропускной способности в группировке спутников с прямой ретрансляцией.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] В группировках спутников несколько спутников работают совместно с обеспечением покрытия более широкой области, чем каждый из этих спутников мог бы охватить самостоятельно. Например, спутники низкой околоземной орбиты (HOO) обычно могут обращаться вокруг Земли на высоте приблизительно 100 миль с периодом обращения приблизительно 100 минут, тогда как геосинхронные спутники обычно обращаются вокруг Земли на высоте приблизительно 26200 миль с периодом обращения приблизительно 24 часа (одни звездные сутки), по сути в соответствии с вращением Земли. Соответственно, спутники HOO часто могут работать при относительно более высоком энергетическом потенциале линии связи (например, благодаря относительной близости спутника к наземным терминалам) и при относительно коротком времени задержки (например, приблизительно 1-4 миллисекунды для спутника HOO, в отличие от приблизительно 125 миллисекунд для геосинхронного спутника). Однако относительная близость спутника HOO к Земле также может уменьшать его площадь покрытия. Соответственно, группировка спутников HOO может применяться для получения совместно увеличенной площади покрытия, позволяя таким образом спутникам обслуживать большую площадь, при этом развивая более высокий энергетический потенциал линии связи и меньшее время задержки, обеспечиваемое низкой орбитой. Группировка HOO может приводить к тому, что пропускная способность системы редко распределена по всей поверхности Земли, и при этом большая часть этой пропускной способности доступна только над океаном, где может быть относительно низкая в ней потребность.
[0003] Для группы спутников HOO имеется ряд проблем при предоставлении полезных и экономных услуг связи. Например, если требуется связь за пределами диапазона отдельного спутника, могут быть использованы линии связи между спутниками между несколькими спутниками группировки. Линии связи между спутниками используют дополнительную мощность и массу на космическом аппарате и поэтому могут быть неэффективны. Кроме того, координирование линий связи между спутниками для обеспечения возможности установления связи при движении спутников добавляет сложности. Для поддержания в рабочем состоянии такой линии связи между спутниками группировки спутников НОО обычно применяют со спутниками с возможностью «обработки данных» так, чтобы каждый спутник в группировке имел свою собственную бортовую обработку данных для осуществления связи с наземными терминалами и координирования с другими спутниками в группировке. Обработка данных включает демодулирование данных, передаваемых спутнику по восходящей линии связи, с возможностью определения назначения этих данных. Затем данные повторно модулируют и направляют по соответствующему назначению. Эта обработка данных может в значительной степени повысить сложность, вес и стоимость спутников.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] Кроме прочего, описаны системы и способы обеспечения полетной конфигурации маршрутов спутников для гибкого обслуживания трафика линии связи между Землей и спутником и трафика линии связи между спутниками в группировке спутников без возможности обработки данных, например, для облегчения гибкого распределения пропускной способности системы спутниковой связи. Варианты осуществления действуют в контексте группировок негеосинхронных (например, низкой околоземной орбиты (НОО), средней околоземной орбиты (COO) и т.д.) спутников без возможности обработки данных (например, с прямой ретрансляцией), каждый из которых имеет по меньшей мере один динамически конфигурируемый маршрут (например, ствол) для выборочного переноса трафика прямого канала или трафика обратного канала. Например, каждый спутник в группировке может иметь несколько маршрутов, и переключение и/или формирование диаграммы направленности могут использоваться для конфигурирования каждого маршрута прямого канала или маршрута обратного канала в каждом из числа временных интервалов согласно схеме конфигурации маршрута. По меньшей мере один (например, все) из спутников в группировке может иметь антенную систему, способную устанавливать связь с одним или несколькими наземными терминалами (так называемая связь по «линии связи между Землей и спутником») и с одним или несколькими другими спутниками группировки (так называемая связь по «линии связи между спутниками»); и по меньшей мере один из маршрутов спутника может быть динамически сконфигурирован в каждом временном интервале с возможностью связи по линии связи между Землей и спутником или линии связи между спутниками. Например, в каждом временном интервале каждый маршрут каждого спутника группировки может быть выборочно сконфигурирован (согласно схеме) с возможностью переноса трафика линии связи между Землей и спутником прямого канала, трафика линии связи между Землей и спутником обратного канала, трафика линии связи между спутниками прямого канала или трафика линии связи между спутниками обратного канала. В некоторых вариантах осуществления некоторые спутники из группировки могут быть сконфигурированы (в предполетную и/или полетную конфигурацию) с возможностью переноса только трафика линии связи между Землей и спутником, только трафика линии связи между спутниками и т.д.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0005] Настоящее изобретение описано в соответствии с прилагаемыми фигурами:
[0006] фиг. 1 - пример среды спутниковой связи согласно различным вариантам осуществления;
[0007] фиг. 2 - пример среды конфигурации маршрутов с использованием переключения при полетной конфигурации маршрутов согласно различным вариантам осуществления;
[0008] фиг. 3А и фиг. 3В - примеры прямых маршрутов согласно различным вариантам осуществления;
[0009] фиг. 3С и фиг. 3D - примеры обратных маршрутов согласно различным вариантам осуществления;
[0010] фиг. 4 - пример среды конфигурации маршрутов с использованием формирования диаграммы направленности при полетной конфигурации маршрутов согласно различным вариантам осуществления;
[ООН] фиг. 5 - пример спутниковой архитектуры для выполнения различных вариантов осуществления с формированием диаграммы направленности;
[0012] фиг. 6А-6С - примеры среды спутниковой связи по первому сценарию связи в каждом из трех последовательных отрезков времени соответственно;
[0013] фиг. 7А-7С - примеры среды спутниковой связи по второму сценарию связи в нескольких последовательных отрезках времени соответственно, при этом каждый отрезок времени включает несколько временных интервалов;
[0014] фиг. 8A-8D - примеры среды спутниковой связи по третьему сценарию связи в нескольких последовательных отрезках времени соответственно;
[0015] фиг. 9 - пример части системы спутниковой связи, содержащей наземный терминал, находящийся в связи с по меньшей мере одним спутником из группировки, согласно различным вариантам осуществления;
[0016] фиг. 10 - пример другой части системы спутниковой связи, содержащей несколько межсетевых терминалов, находящихся в связи с транспортной сетью связи и несколькими спутниками, согласно различным вариантам осуществления; и
[0017] фиг. 11 - блок-схема примера способа полетной конфигурации маршрутов спутников в группировке согласно различным вариантам осуществления.
[0018] На прилагаемых фигурах подобные компоненты и/или элементы могут иметь одинаковый номер ссылки. Также, различные компоненты одного типа могут быть отличены путем добавления к номеру ссылки дополнительного символа, отличающего подобные компоненты между собой. Если в описании использован только основной номер ссылки, описание применимо к любому из подобных компонентов с таким же основным номером ссылки независимо от дополнительного символа.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0019] В следующем описании изложено множество конкретных подробностей для исчерпывающего понимания настоящего изобретения. Однако специалисту в данной области техники будет понятно, что настоящее изобретение на практике может быть выполнено без этих конкретных подробностей. В некоторых примерах схемы, конструкции и технологии не показаны подробно в целях большей ясности сути настоящего изобретения.
[0020] Фиг. 1 - упрощенная схема системы 100 спутниковой связи согласно различным вариантам осуществления. Система 100 спутниковой связи содержит группировку спутников 105, каждый из которых обращается по своей орбитальной траектории 110 вокруг Земли. Каждый спутник 105 может быть спутником связи любого подходящего типа, включая, например, спутник низкой околоземной орбиты (НОО), спутник средней околоземной орбиты (COO) и т.д. Например, как показано в примере группировки спутников НОО, каждый спутник 105 может совершать оборот вокруг Земли по своей орбитальной траектории 110 каждые девяносто минут.
[0021] Спутники 105 могут предоставлять услуги связи посредством связывания с наземными терминалами 150. Наземные терминалы 150 могут включать межсетевые терминалы и пользовательские терминалы, однако другие типы наземных терминалов 150 также предусмотрены. Например, несмотря на то, что наземные терминалы 150 в целом показаны и описаны как терминалы, находящиеся «на земле», некоторые воплощения наземных терминалов 150 могут включать терминалы, расположенные выше или ниже поверхности Земли (например, пользовательские терминалы, которые находятся частично под землей, частично или полностью в воздухе и т.д., однако все еще относительно рядом с поверхностью Земли по сравнению с высотой спутников 105). Наземные терминалы 150 могут содержать связное оборудование и функциональное наполнение (например, одну или несколько антенн и т.д.), применимые для спутниковой связи, и связное оборудование и функциональное наполнение для связи с другими задействованными устройствами, сетями и т.д. Например, наземные терминалы 150 могут выполнять связь по одному или нескольким протоколам или форматам, таким как так называемые стандарты DVB (например, DVB-S, DVB-S2, DVB-RCS), стандарты WiMAX, стандарты LTE, стандарты DOCSIS и/или другие стандарты в их исходных или адаптированных (измененных) видах.
[0022] Пользовательские терминалы могут включать любой подходящий вид терминалов, связанный с конечным потребителем услуг спутниковой связи. Например, пользовательский терминал может содержать антенну для связи со спутниками 105 группировки (например, любым из спутников 105, в зоне облучения которого находится на данный момент пользовательский терминал, как описано ниже) и с различным абонентским оборудованием (СРЕ), таким как компьютеры, локальные вычислительные сети (например, включая хаб или роутер), устройства для доступа к Internet, беспроводные сети, спутниковые модемы, ресиверы спутникового телевидения и т.д. В одном варианте осуществления антенна и пользовательский терминал вместе представляют собой терминал с очень малой апертурой (VSAT) с диаметром антенны приблизительно 0,75 метров и мощностью передачи приблизительно 2 ватта.
[0023] Межсетевыми терминалами иногда именуются хабы или наземные станции. Каждый межсетевой терминал может обеспечивать линии связи со спутниками 105 группировки (например, любым из спутников 105, в зоне облучения которого находится на данный момент межсетевой терминал, как описано ниже) и с сетью 160 (например, транспортной сетью связи или т.п.). Межсетевые терминалы могут форматировать сообщения (например, пакеты данных, периоды и т.д.) для осуществления связи с сетью 160, спутниками 105, пользовательскими терминалами и т.д. Некоторые применения межсетевых терминалов также могут планировать возможность установления связи с пользовательскими терминалами. Как описано ниже, планирование возможности установления связи может включать планирование трафика и возможности установления связи с группировкой спутников 105. Например, планирование возможности установления связи может динамически изменять конфигурацию электрических маршрутов между фидерами антенны и т.п.для физического выявления путей сигнала между терминалами и спутниками в каждом временном интервале; а планирование трафика может определять трафик прямого канала и/или обратного канала для отправки по указанным путям сигнала в каждом временном интервале. Планирование альтернативно может быть выполнено в других частях системы 100 спутниковой связи, таких как один или несколько центров управления сетью (ЦУС), межсетевых центров управления и т.д., ни один из которых не показан в целях ясности фигуры. Например, информация планирования может быть передана на один или несколько ЦУС, один или несколько межсетевых центров управления, один или несколько спутников и пользовательские терминалы через наземную сеть, спутниковую линию управления, системы связи и т.д.
[0024] Например, некоторые варианты осуществления системы 100 спутниковой связи могут быть выполнены как система с топологией звезды, при которой трафик прямого канала передается от одного или нескольких межсетевых терминалов на один или несколько пользовательских терминалов посредством одного или нескольких спутников 105, и трафик обратного канала передается от одного или нескольких пользовательских терминалов на один или несколько межсетевых терминалов посредством одного или нескольких спутников 105 (т.е. пользовательские терминалы не связаны непосредственно с другими пользовательскими терминалами). Например, при такой архитектуре любая связь между пользовательским терминалом и сетью 160 (например, Internet) осуществляется через один или несколько спутников 105 и один или несколько межсетевых терминалов. Сеть 160 может быть любым подходящим видом сети, например, Internet, IP-сеть, интрасеть, глобальная вычислительная сеть (WAN), локальная вычислительная сеть (LAN), виртуальная частная сеть (VPN), коммутируемая телефонная сеть общего пользования (PSTN), мобильная телефонная сеть общего пользования и т.п.Сеть 160 может содержать различные виды соединений, в том числе проводные, беспроводные, оптические и другие типы линий связи. Сеть 160 также может соединять межсетевой терминал с другими межсетевыми терминалами, которые могут находиться в связи с одним или несколькими спутниками 105.
[0025] В некоторых вариантах осуществления наземные терминалы 150 могут использовать одну или несколько антенн для передачи прямых восходящих сигналов на спутники 105 и приема обратных нисходящих сигналов со спутников 105. Например, антенны наземных терминалов 150 могут содержать отражатель с высоким коэффициентом направленного действия (например, направленный на конкретное местоположение на небе, через которое проходит одна или несколько орбитальных траекторий 110) и с низким коэффициентом направленного действия в других направлениях; антенны могут иметь более широкую зону обслуживания (например, для поддержания лучшего контакта со спутниками 105 группировки при их прохождении вдоль их соответствующих орбитальных траекторий 110); и/или антенны могут быть наводимыми (например, посредством физического наведения антенны с использованием нескольких приемников, направленных в разные направления, с формированием диаграммы направленности для эффективного наведения в разных направлениях и/или любым другим подходящим способом). Антенны могут быть выполнены в различных конфигурациях и могут иметь характеристики, такие как хорошая развязка между ортогональными поляризациями, высокая эффективность полос рабочих частот, низкий уровень шума и т.д. В некоторых вариантах осуществления применяют различные технологии для оптимизации использования переменной спектра ограниченной частоты для осуществления связи. Например, линии связи между межсетевыми терминалами и спутниками 105 могут использовать такие же, частично совпадающие или отличные характеристики передачи (например, несущие частоты и полосы передачи, поляризация и т.д.) от остальных и в сравнении с теми, что применяют между спутниками 105 и пользовательскими терминалами. Некоторые наземные терминалы 150 могут быть географически распределены или иным образом расположены (например, некоторые или все межсетевые терминалы могут быть расположены вдали от пользовательских терминалов) так, чтобы обеспечивать возможность повторного использования диапазона частот.
[0026] Каждый спутник 105 может содержать антенную подсистему 120, имеющую одну или несколько антенн 125 для приема и передачи сигналов. Согласно настоящему документу термин «антенна» может в целом относиться к одному или нескольким примерам антенных устройств (т.е. термин «антенна» может быть взаимозаменяем, явно или неявно, выражениями «одна антенна» и/или «несколько антенн»). Например, как описано в настоящем документе, антенна 125 может содержать (например, использовать) несколько иглообразных главных лепестков (параллельно или последовательно) при использовании переключения между несколькими неподвижными отражателями, наведения одного или нескольких подвижных отражателей, формирования диаграммы направленности и/или других технологий. Элементы антенны (например, фидеры, порты и т.д.) могут быть активированы с образованием шаблонов облучения с использованием иглообразных главных лепестков, каждый из которых эффективно обеспечивает площадь покрытия для двунаправленной связи со спутником. Шаблон облучения (т.е. иглообразные главные лепестки) может быть сформирован любым подходящим образом, например, с использованием одного фидера на главный лепесток, нескольких фидеров на главный лепесток, фазированной антенной решетки и/или других технологий формирования диаграммы направленности и т.д. Некоторые варианты осуществления содержат одну или несколько направленных антенн 125 с одним или несколькими отражателями (например, неподвижными) и одним или несколькими рупорными облучателями для каждого иглообразного главного лепестка. Рупорные облучатели могут быть задействованы для приема восходящих сигналов и передачи нисходящих сигналов. Антенная подсистема может содержать несколько видов антенн (например, решетку с формированием диаграммы направленности для линий связи между Землей и спутником и неподвижные рупорные облучатели для линий связи между спутниками).
[0027] Контуры иглообразного главного лепестка могут быть определены частично конкретной конструкцией антенны 125 и могут зависеть от факторов, таких как местоположение рупорного облучателя относительно его отражателя, размер отражателя, тип рупорного фидера и т.д. Контур каждого иглообразного главного лепестка на Земле в целом может иметь форму поперечного сечения конуса (например, круглую, эллиптическую, параболическую, гиперболическую и т.д.), облучая площадь покрытия иглообразного главного лепестка для операций передачи и/или приема. Например, термин «иглообразный главный лепесток» может означать площадь покрытия иглообразного главного лепестка для операций как передачи, так и приема; понятие нескольких иглообразных главных лепестков может означать, что передающий главный лепесток и приемный главный лепесток по сути делят одну площадь покрытия (например, с применением различных поляризаций и/или несущих частот); и т.д. Некоторые воплощения спутников 105 могут работать в режиме нескольких иглообразных главных лепестков, принимая и передавая несколько сигналов на разных иглообразных главных лепестках. Каждый иглообразный главный лепесток может использовать один носитель (т.е. одну несущую частоту), совмещенный диапазон частот (т.е. одну или несколько несущих частот) или несколько диапазонов частот (с одной или несколькими несущими частотами в каждом диапазоне частот). Например, восходящий трафик может передаваться в первой полосе частот (например, 20 ГГц), нисходящий трафик может передаваться во второй полосе частот (например, 30 ГГц), а промежуточный трафик может передаваться в тех же самых одной или нескольких полосах частот (например, 20 ГГц и/или 30 ГГц) и/или в разных одной или нескольких полосах частот (например, 23 ГГц, 40 ГГц, 60 ГГц и т.д.).
[0028] Как проиллюстрировано, по меньшей мере некоторые спутники 105 группировки содержат несколько маршрутов 130 без возможности обработки данных. Каждый из таких маршрутов 130 может работать как прямой маршрут (т.е. переносить сообщения прямого канала) или обратный маршрут (т.е. переносить сообщения обратного канала) в любой заданный отрезок времени. Например, в некоторых вариантах осуществления один или несколько первых маршрутов 130 могут быть выделены как прямые маршруты, а один или несколько вторых маршрутов 130 (отличных от первых маршрутов 130) могут быть выделены как обратные маршруты. В некоторых вариантах осуществления один или несколько маршрутов 130 могут быть использованы как для прямой, так и для обратной линии связи в разное время с использованием структуры периодов, как описано далее в настоящем документе. Например, восходящие сигналы или сигналы спутник-спутник принимаются спутником 105 посредством одной или нескольких антенн 125 и первых трансиверов 135а (т.е. одного или нескольких приемников в данном случае), направляются по одному или нескольким маршрутам 130 на вторые трансиверы 135b (т.е. один или несколько передатчиков в данном случае) и передаются со спутника 105 через одну или несколько антенн 125 (например, те же самые или разные одну или несколько антенн 125) в виде нисходящих сигналов или сигналов спутник-спутник. В некоторых вариантах осуществления спутник 105 может содержать полностью конфигурируемые маршруты 130, применяемые для прямой и обратной линий связи, частично конфигурируемые маршруты 130, применяемые для прямой линии связи, частично конфигурируемые маршруты 130, применяемые для обратной линии связи, выделенные (неконфигурируемые) маршруты 130 и/или любые их комбинации. Согласно настоящему документу термин «конфигурируемый» маршрут подразумевает маршрут 130, выполненный с возможностью динамического конфигурирования при полете спутника 105 с применением подсистемы 140 конфигурации маршрута. Например, подсистема 140 конфигурации маршрута поддерживает схему конфигурации маршрута, которая может указывать конфигурацию для каждого из нескольких или всех маршрутов 130 в каждом из нескольких временных интервалов. Временные интервалы могут быть определены согласно периодам, подпериодам, сверхпериодам, отдельным интервалам или любым подходящим образом. В некоторых случаях конфигурируемый маршрут может поддерживать статическую конфигурацию для некоторых или всех временных интервалов согласно конкретной схеме конфигурации маршрута. Например, спутник 105 может быть сконструирован таким образом, чтобы некоторые из его конфигурируемых маршрутов изначально были предназначены для статических конфигураций/ и конфигурации таких маршрутов могли быть впоследствии изменены (например, в полете) посредством изменения схемы конфигурации маршрута. Напротив, неконфигурируемые маршруты априори предусмотрены со статической конфигурацией, которая не может быть изменена схемой конфигурации маршрута (например, маршрут обеспечивает фиксированный путь сигнала между двумя фидерами антенны).
[0029] Как описано ниже, подсистема 140 конфигурации маршрута может динамически изменять конфигурацию маршрутов 130 (т.е. конфигурируемых маршрутов) любым подходящим способом, например, посредством быстрого переключения, формирования диаграммы направленности и/или других технологий. В иллюстративных целях конкретный маршрут 130 может быть сконфигурирован как прямой маршрут в первом временном интервале с использованием переключения или других технологий для соединения с антенной стороны приема маршрута, предусмотренной для приема трафика прямого канала на протяжении этого временного интервала, и соединения с антенной стороны передачи маршрута, предусмотренной для передачи трафика прямого канала на протяжении этого временного интервала; и конкретный маршрут 130 может быть сконфигурирован как обратный маршрут во втором временном интервале с использованием переключения или других технологий для соединения с антенной стороны приема маршрута, предусмотренной для приема трафика обратного канала на протяжении этого временного интервала, и соединения с антенной стороны передачи маршрута, предусмотренной для передачи трафика обратного канала на протяжении этого временного интервала. Одним преимуществом переключения маршрута прямой ретрансляции (которое можно рассматривать как тип переключения линии, противоположный традиционным системам НОО, использующим обработку данных и пакетное переключение) может быть повышенная инвариативность для изменения временных диаграмм и форматов модуляции.
[0030] Динамическая конфигурация маршрута может применяться для обеспечения различных видов характеристик. Одна из таких характеристик включает облегчение динамической адаптации пропускной способности группировки к изменениям спроса, изменением числа и/или местоположения межсетевых терминалов и т.д. Другая такая характеристика включает адаптацию физической возможности установления связи к движению группировки с течением времени для установления и/или поддерживания логической возможности установления связи между терминалами источника и назначения. Например, возможность установления связи между конкретным терминалом источника и терминалом назначения может быть настроена с возможностью прохождения через разный ряд линий связи между Землей и спутником и линий связи между спутниками, поскольку разные спутники 105 движутся, входя и выходя из зоны действия этих терминалов. В качестве еще одного примера, конкретный ряд линий связи между спутниками, используемый для соединения двух зон, может быть изменен для объединения трафика линии связи между спутниками вблизи спутников или областей с высоким спросом. Еще одна характеристика, как описано выше, включает динамическое регулирование того, какие части пропускной способности спутника 105 (и соответственно его аппаратных и программных ресурсов) используются для обслуживания трафика прямого канала и трафика обратного канала в каждом временном интервале и/или для динамического регулирования конфигураций иглообразного главного лепестка (например, того, какие иглообразные главные лепестки используются, какие типы трафика они поддерживают, куда они направлены и т.д.) в каждом временном интервале. Например, схема конфигурации маршрута может быть предусмотрена таким образом, чтобы первая часть отрезка времени в каждый период времени (например, несколько временных интервалов в каждом периоде) использовалась для поддерживания трафика прямого канала, и вторая часть отрезка времени в каждый период времени использовалась для поддерживания трафика обратного канала, при этом первая и вторая части выбраны (например, динамически) на основе желаемого и/или необходимого соотношения между пропускной способностью прямого канала и обратного канала. Согласно вышесказанному понятия динамической конфигурации маршрута, переключения маршрута и/или т.п.обычно могут быть направлены на улучшение любой из вышеуказанных или других подобных характеристик.
[0031] Как описано в настоящем документе, спутники 105 группировки предоставляют услуги спутниковой связи посредством связывания с наземными терминалами 150 и другими спутниками 105 группировки. Некоторые или все спутники 105 группировки выполнены с возможностью осуществления связи с наземными терминалами 150 посредством одного или нескольких иглообразных главных лепестков (например, с применением одной или нескольких несущих частот, одной или нескольких поляризаций и т.д.), предусмотренных для связи по одной или нескольким «линиям 145 связи между Землей и спутником» (т.е. прямой беспроводной линии связи между конкретным спутником 105 и одним или несколькими наземными терминалами 150), и некоторые или все спутники 105 группировки выполнены с возможностью осуществления связи с другими спутниками 105 посредством одного или нескольких иглообразных главных лепестков (например, с применением одной или нескольких несущих частот, одной или нескольких поляризаций и т.д.), предусмотренных для связи по одной или нескольким «линиям 155 связи между спутниками» (т.е. прямой беспроводной линии связи между двумя спутниками 105 в группировке). В некоторых воплощениях один или несколько спутников 105 группировки выполнены с возможностью осуществления связи только по линии 145 связи между Землей и спутником, и/или один или несколько спутников 105 группировки выполнены с возможностью осуществления связи только по линиям 155 связи между спутниками. Например, динамическая конфигурация маршрутов 130 посредством подсистемы 140 конфигурации маршрута может позволять конкретному иглообразному главному лепестку (в конкретном временном интервале) выборочно обеспечивать пропускную способность прямого канала или обратного канала для одного или нескольких межсетевых терминалов по одной или нескольким линиям 145 связи между Землей и спутником, для нескольких пользовательских терминалов по одной или нескольким соответствующим линиям 145 связи между Землей и спутником, как для межсетевых, так и для пользовательских терминалов по одной или нескольким соответствующим линиям 145 связи между Землей и спутником, для другого спутника 105 по линиям 155 связи между спутниками и т.д.
[0032] Может быть непрактичным или же нежелательным предоставлять услуги спутниковой связи посредством одного спутника 105 с низкой орбитой. Например, когда во время полета каждый спутник 105 может эффективно обеспечивать облучение одной или нескольких областей Земли (например, посредством своего одного или нескольких иглообразных главных лепестков). По мере снижения орбитальной высоты спутника 105 его максимальная площадь эффективного покрытия иглообразного главного лепестка также может снижаться. Также, для негеостацонарных спутников 105 область эффективного облучения иглообразных главных лепестков может перемещаться по мере перемещения спутника 105 по его орбитальной траектории 110 таким образом, что один и тот же спутник 105 облучает разные области Земли несколько раз (например, типичный спутник НОО может перемещаться от одного горизонта до другого относительно местоположения наземного терминала приблизительно за десять минут). Дополнительно эффективно облучаемая область может изменяться в размере и/или форме с течением времени вместе с изменениями наземной топологии, препятствий и т.д. Например, в разных географических местоположениях поверхность Земли может быть ближе или дальше от орбитальных траекторий 110 (например, из-за гор или долин, близости к экватору и т.д.), так что площадь покрытия иглообразного главного лепестка немного больше или меньше; рельеф и/или препятствия могут влиять на линию радиовидимости между спутниками 105 и наземными терминалами 150, так что площадь эффективного покрытия, обслуживаемая иглообразным главным лепестком является непостоянной; и т.д. Такие влияния рельефа и препятствий на площади покрытия иглообразного главного лепестка могут быть более ощутимыми для спутников 105 с низкой орбитой. Таким образом, один спутник 105 с низкой орбитой обычно может обладать относительно небольшой площадью покрытия, которая постоянно изменяет положение и зависит от препятствий и изменений в рельефе.
[0033] Соответственно варианты осуществления системы 100 спутниковой связи включают множество таких спутников 105, действующих совместно как группировка. Посредством архитектуры группировки несколько спутников 105 могут действовать совместно для обслуживания намного большей и потенциально более стабильной площади покрытия, чем любой отдельный спутник с низкой орбитой и/или негеосинхронный спутник. Однако действие в качестве группировки может подразумевать координирование спутников 105. Например, если наземный терминал 150 принимает данные через спутник 105, а спутник 105 перемещается туда, где он больше не обеспечивает облучение области наземного терминала 150, поддерживание связи с наземным терминалом 150 может задействовать передачу связи другому спутнику 105 в группировке. Надлежащая передача связи может зависеть от осведомленности системы 100 спутниковой связи о положениях спутников 105 с течением времени относительно наземных терминалов 150, характеристик связи (например, существующих и/или предполагаемых источников и назначений трафика, от существующих и/или предполагаемых распределений пропускной способности, существующих и/или предполагаемых условиях связи и т.д.) и/или другой информации.
[0034] Традиционные группировки спутников обычно содержат так называемые «обрабатывающие» спутники (или спутники «с возможностью обработки данных»), которые демодулируют принятые сигналы и повторно модулируют сигналы для передачи. В некоторых спутниковых архитектурах с возможностью такой обработки данных координирование спутников группировки обычно может быть выполнено самими спутниками. Это может позволить спутникам координировать и транслировать операции по обширной группировке (например, на множество спутников и/или распространять на большую площадь) без задействования нецелесообразного количества межсетевых терминалов или т.п.
[0035] Варианты осуществления спутников 105, описанные в настоящем документе, относятся к спутникам с прямой ретрансляцией (также именуемым спутниками «без возможности обработки данных»), так что сигналы, проходящие через маршрут 130, не требуют демодуляции и повторной модуляции, как при спутниковой архитектуре с возможностью обработки данных. Вместо этого, обработка сигнала спутником 105 с прямой ретрансляцией может обеспечивать функции, такие как трансляция частоты, преобразование поляризации, фильтрация, усиление и т.п., при этом исключая демодуляцию/модуляцию данных и декодирование/кодирование с исправлением ошибок. Как описано выше, некоторые или все из спутников 105 в группировке могут иметь один или несколько маршрутов 130 с возможностью конфигурирования в полете, и при этом каждый маршрут 130 является маршрутом 130 прямой ретрансляции.
[0036] Группировки спутников согласно вариантам осуществления, описанным в настоящем документе, могут обеспечивать значительные преимущества и характеристики по сравнению с традиционными группировками спутников НОО с использованием спутников с возможностью обработки данных и встроенной маршрутизацией (иногда именуемой «космическим переключателем пакетов»). Например, доход от системы спутниковой связи обычно основан на пропускной способности (т.е. действительной передаче данных между различными узлами системы). Как таковой, доход может рассматриваться в зависимости от количества данных, полученных от или пропущенных через наземные терминалы 150. При таком рассмотрении трафик линии связи между спутниками расходует ресурсы (например, любой прием данных с любого источника данных, отличного от наземного, и/или передача данных в любое назначение, отличное от наземного, занимает объем, вес, мощность и т.д. космического аппарата, не влияя непосредственно на доход). Одна традиционная технология сокращения затрат ресурсов вследствие связи между спутниками заключается в повышении тарифов (например, для получения таким образом большего дохода на бит информации) на трафик с большим расстоянием и/или другой трафик, проходящий через множество «узлов» между его наземными терминалами источника и назначения.
[0037] Различные характеристики вариантов осуществления, описанных в настоящем документе, могут сократить затрачиваемые ресурсы группировки спутников вследствие связи между спутниками. Во-первых, применение спутников 105 без возможности обработки данных может исключить некоторую неэффективность связи между спутниками благодаря отсутствию расхода орбитальных ресурсов на демодуляцию и повторную модуляцию данных на каждой линии связи между спутниками. Во-вторых, вследствие того, что группировка имеет гибкую возможность установления связи, возможно динамически адаптировать ресурсы (маршруты 130) спутника к оптимально эффективной конфигурации. Например, как указано выше, линии связи между спутниками могут рассматриваться как расходуемые ресурсы. Таким образом, когда большой процент трафика приходится на линию связи между спутниками, это может быть показателем недостаточно оптимальной организации, и лучшую пропускную способность в системе можно получить с применением (или переустановкой) межсетевых терминалов для снижения количества трафика линии связи между спутниками. Гибкость, обеспечиваемая динамической конфигурацией маршрута, может дополнительно позволить спутникам 105 адаптироваться в полете к изменениям в количестве и/или местоположениях наземных терминалов 150. Например, система спутниковой связи может использоваться с относительно небольшим количеством межсетевых терминалов для поддержания относительно небольшого количества трафика. По мере увеличения трафика (и, следовательно, требуемой пропускной способности) могут быть добавлены межсетевые терминалы для уменьшения трафика линии связи между спутниками (и, следовательно, для повышения пропускной способности). Например, для одного межсетевого терминала пропускная способность группировки может рассматриваться как X, при этом X - это пропускная способность одного спутника 105 (например, допуская, что все спутники 105 в группировке имеют одинаковую пропускную способность). Любое значение пропускной способности (например, время), используемое для связи между спутниками, недоступно для исходной или последующей передачи трафика наземно. Таким образом, добавление межсетевых терминалов в местоположениях, где количество линий связи между спутниками снижено, может эффективно предоставить большую пропускную способность. Если достаточное количество межсетевых терминалов размещены должным образом, все линии связи между спутниками теоретически могут быть исключены, при этом пропускная способность группировки будет N * X, где N количество спутников 105. Вероятнее, межсетевые терминалы будут добавлены в наземных местоположениях, находящихся вблизи географических областей с высоким спросом, а широкое использование линий связи между спутниками будет перенесено на океаны и другие области с низким спросом. Поскольку спрос возрастает в/вблизи крупных городов, расположение межсетевых терминалов в подобных областях обычно снижает потребность в линиях связи между спутниками и позволяет повысить пропускную способность группировки.
[0038] Фиг. 2-5 - различные воплощения маршрутов 130 и технологий для их конфигурации в полете. Фиг. 2 - пример среды 200 конфигурации маршрутов с использованием переключения при полетной конфигурации маршрутов 130 согласно различным вариантам осуществления. Среда 200 конфигурации маршрутов включает один или несколько маршрутов 130. В целом, маршруты 130 могут обеспечивать преобразование восходящих сигналов, принятых спутником 105, в нисходящие сигналы для передачи спутником 105. Каждый маршрут 130 может содержать приемник (Rx) и передатчик (Тх) (не показан). Каждый приемник может содержать малошумящий усилитель (LNA), а каждый передатчик может содержать усилитель (НРА) высокой мощности (например, усилитель на лампе бегущей волны (TWTA) или твердотельный усилитель мощности (SSPA)). Приемник и передатчик однако не ограничены этими элементами и также могут содержать другие элементы, включая, например, элементы, обеспечивающие преобразование частоты (например, преобразователь с понижением частоты), фильтрацию и т.п. Конкретные элементы, содержащиеся в каждом маршруте 130, и конфигурация этих элементов могут отличаться в зависимости от конкретного применения.
[0039] Среда 200 конфигурации маршрутов может содержать N линий 220 связи между Землей и спутником и М линий 225 связи между спутниками, которые для краткости именуются фидерами; будет понятно, что фидеры могут представлять собой одну или несколько антенн (например, антенну (антенны) 125, описанные со ссылкой на фиг. 1). Как проиллюстрировано, предполагается, что N фидеров 220 линии связи между Землей и спутником обслуживают наземные терминалы 150, такие как межсетевые и пользовательские терминалы, и М фидеров 225 линии связи между спутниками обслуживают один или несколько других спутников 105 группировки. Например, спутник 105 может содержать два фидера 225 линии связи между спутниками (т.е. М=2), способствующих связи с каждым соседним спутником 105 с общей с ним орбитой; спутник 105 может содержать четыре фидера 225 линии связи между спутниками (т.е. М=4), способствующих связи с каждым соседним спутником 105 с общей с ним орбитой и спутниками 105 в каждой соседней орбите; спутник 105 может содержать четыре фидера 225 линии связи между спутниками (т.е. М=4), способствующих связи с каждым из ближайших двух предыдущих спутников 105 и ближайших двух последующих спутников 105 на его орбите; или любое подходящее количество фидеров 225 линии связи между спутниками, способствующих связи с другими спутниками 105 в группировке. Подобным образом, спутники 105 могут содержать любое подходящее количество фидеров 220 линии связи между Землей и спутником для связи с наземными терминалами. Например, спутник 105 может содержать один фидер 220 линии связи между Землей и спутником (т.е. N=1), соответствующий одному иглообразному главному лепестку; спутник 105 может содержать десятки фидеров 220 линии связи между Землей и спутником (например, N=30), соответствующих нескольким иглообразным главным лепесткам/ и т.д. Как описано выше, несмотря на то, что проиллюстрированная конфигурация может предоставлять полностью конфигурируемые маршруты 130, некоторые спутники 105 в группировке могут иметь только фидеры 220 линии связи между Землей и спутником, только фидеры 225 линии связи между спутниками или только определенную их комбинацию. Фидеры могут быть выборочно соединены с маршрутами 130 посредством переключателей (например, быстрых переключателей, таких как, например, ферритовый переключатель). Например, сторона приема каждого маршрута 130 может быть соединена с определенным фидером 220 линии связи между Землей и спутником или фидером 225 линии связи между спутниками посредством одного или нескольких переключателей 230 приема, а сторона передачи каждого маршрута 130 может быть соединена с определенным фидером 220 линии связи между Землей и спутником или фидером 225 линии связи между спутниками посредством одного или нескольких переключателей 235 передачи. Посредством конфигурирования переключателей 230 приема для соединения стороны приема маршрута 130 с конкретным фидером, который в данном случае предусмотрен для приема трафика прямой линии связи, и посредством конфигурирования переключателей 235 передачи для соединения стороны передачи маршрута 130 с конкретным фидером, который в данном случае предусмотрен для передачи трафика прямой линии связи, маршрут 130 может быть эффективно сконфигурирован как прямой маршрут. Посредством конфигурирования переключателей 230 приема для соединения стороны приема маршрута 130 с конкретным фидером, который в данном случае предусмотрен для приема трафика обратной линии связи, и посредством конфигурирования переключателей 235 передачи для соединения стороны передачи маршрута 130 с конкретным фидером, который в данном случае предусмотрен для передачи трафика обратной линии связи, маршрут 130 может быть эффективно сконфигурирован как обратный маршрут. С несколькими переключателями 230 приема и переключателями 235 передачи, конфигурирующими несколько маршрутов 130, пропускная способность спутника 105 таким образом может быть установлена динамически и гибко в полете для обслуживания желаемого распределения пропускной способности прямого канала и обратного канала и желаемых временных и пространственных характеристик покрытия главного лепестка.
[0040] Конфигурации переключателей 230 приема и переключателей 235 передачи (т.е. и, таким образом, конфигурации маршрутов 130) могут управляться подсистемой 140 конфигурации маршрута. Как проиллюстрировано, варианты осуществления подсистемы 140 конфигурации маршрута могут работать согласно схеме 210 переключения. Например, схема 210 переключения определяет конфигурацию для переключателей 230 приема и переключателей 235 передачи в каждом из нескольких временных интервалов. В некоторых вариантах осуществления группировка спутников может работать в соответствии с протоколом доступа к маршруту с периодическим переключением главных лепестков с топологией звезды. Например, протокол может включать временные интервалы, подобные интервалам спутниковой схемы множественного доступа с временным разделением каналов (SS/TDMA), кроме того, что каждый временной интервал каждого периода может соответствовать трафику либо прямой линии связи (например, от межсетевых к пользовательским терминалам), либо обратной линии связи (например, от пользовательских терминалов к межсетевым) от передающего главного лепестка к принимающему главному лепестку. Кроме того, временные интервалы могут быть предназначены для линий связи одного и того же спутника (например, от линии связи между Землей и спутником к линии связи между Землей и спутником) или линий связи нескольких спутников (например, от линии связи между Землей и спутником к линии связи между спутниками; от линии связи между спутниками к линии связи между Землей и спутником). В ходе нормальной работы для осуществления связи обычно применяются непрерывные потоки периодов. Несколько терминалов могут обслуживаться во время каждого временного интервала с применением хорошо известных технологий мультиплексирования и множественного доступа (например, мультиплексирование с разделением по времени (TDM), множественный доступ с разделением по времени (TDMA), множественный доступ с разделением по частоте (FDMA), множественный доступ с разделением по времени с несколькими частотами (MF-TDMA), множественный доступ с кодовым разделением (CDMA) и т.п.). Например, временной интервал прямой линии связи может быть разделен на несколько подынтервалов, при этом передачи различным терминалам или группам терминалов осуществляются в каждом подынтервале. Подобным образом, временной интервал обратной линии связи может быть разделен на несколько подынтервалов. Некоторые интервалы или подынтервалы могут быть зарезервированы под управление сетью или сигнальную информацию (например, сообщение информации планирования). Согласно различным вариантам осуществления схема 210 переключения может повторять шаблон переключения в каждом периоде или более или менее часто при необходимости. Например, несколько шаблонов переключения могут быть сохранены как часть схемы 210 переключения и могут быть выбраны либо независимо согласно определенным правилам (например, согласно схеме, например, для соответствия разным потребностям в разное время суток или когда спутник 105 находится в разных географических областях), либо в ответ на прием директивы (например, через другой спутник 105, от наземного терминала 150 и т.д.).
[0041] В некоторых воплощениях каждый спутник 105 выполнен с возможностью переключения между большим числом главных лепестков (например, фидеров). Определенные воплощения предоставляют полную гибкость в отношении главных лепестков, например, с возможностью переключения, способного соединить любой маршрут 130 с любым главным лепестком. В других воплощениях подгруппы маршрутов 130 могут быть соединены с подгруппами главных лепестков. Например, в одном воплощении каждый переключатель представляет собой матричный переключатель 8×8 или т.п., так что каждый переключатель может выборочно соединять восемь маршрутов 130 с восемью главными лепестками. Соответственно главные лепестки могут быть сгруппированы в «группировки главных лепестков» в соответствии с их общим переключением. Например, группировки главных лепестков могут быть предусмотрены для оптимизации целевой функции в отношении любой подходящей цели, такой как уравновешивание потребности (например, уравновешивание общей потребности в пропускной способности каждой группы главных лепестков), приведение пропускной способности в соответствие с потребностью (например, приведение общей потребности в пропускной способности в соответствие с пропускной способностью, обеспечиваемой группой главных лепестков), сведение к минимуму интерференции (например, главные лепестки, находящиеся ближе друг к другу обычно вызывают большую интерференцию друг с другом, чем главные лепестки, расположенные дальше друг от друга, и главные лепестки могут быть сгруппированы с другими главными лепестками, которые находятся близко друг к другу), переключение нагрузки в часы пик (например, работа системы может быть улучшена, если «час пик» приходится в разное время на главные лепестки, находящиеся в одной группе главных лепестков, что может позволить осуществлять переключение пропускной способности среди главных лепестков в группе главных лепестков в зависимости от того, на какой главный лепесток выпадает час пик), сведение к минимуму конфликтов планирования (например, сведение к минимуму количества конфликтов главных лепестков, которые должны быть сняты, благодаря устройству шаблонов конфигурации маршрута) и т.д. Также на группировки главных лепестков могут влиять и другие соображения. Например, группировки могут быть ограничены таким образом, чтобы на группу главных лепестков был предусмотрен один и только один главный лепесток межсетевого терминала, чтобы каждый пользовательский главный лепесток был предусмотрен только на одну группу главных лепестков, чтобы фидеры для всех главных лепестков в группе главных лепестков располагались в одной решетке фидера (облучаемой одним отражателем), и т.д. В некоторых вариантах осуществления группировки главных лепестков имеют конфигурацию периода проектирования (т.е. группировки главных лепестков имеют эффективную жесткую кодировку в соответствии с их соединением с переключателями), тогда как конфигурации маршрута 130 являются полетными конфигурациями (например, подсистема 140 конфигурации маршрута может динамически переключать соединения маршрута 130 в полете согласно схеме 210 переключения).
[0042] Схема 210 переключения может применяться для определения конфигураций маршрута 130 для спутника 105 в каждом временном интервале, и такие конфигурации маршрута 130 могут быть предусмотрены для координирования операций нескольких спутников 105 в группировке. Например, в каждом временном интервале возможность сквозного соединения (например, для поддержания трафика прямого канала и обратного канала) во всей группировке может быть предусмотрена одной или несколькими схемами 210 переключения, распределенными по нескольким спутникам 105. В некоторых воплощениях некоторые или все из спутников 105 группировки могут поддерживать выделенную схему 210 переключения для этого спутника 105; тогда как в других воплощениях некоторые или все из спутников 105 группировки могут поддерживать общую схему 210 переключения, предусматривающую конфигурации переключения нескольких спутников 105 в каждом временном интервале. Как описано ниже, схема 210 переключения может быть получена спутником любым подходящим образом. Например, схема 210 переключения может быть передана спутнику 105 в полете от другого спутника 105 (например, через фидер 225 линии связи между спутниками), передана спутнику 105 в полете от наземного терминала 150 (например, от межсетевого терминала через фидер 220 линии связи между Землей и спутником), предварительно сохранена (например, посредством жесткой кодировки, предварительного программирования и т.д.) перед запуском спутника 105 и т.д.
[0043] Фиг. 3А и фиг. 3В - примеры прямых маршрутов 130 согласно различным вариантам осуществления. Проиллюстрированные маршруты 130 могут представлять конкретную конфигурацию маршрута 130 в некоторый момент времени отрезка времени (например, в определенный временной интервал) или частично конфигурируемый маршрут 130 (т.е. маршрут, выполненный только с возможностью переключения передачи). В целом, допускается, что трафик прямого канала представляет собой трафик, предназначенный для одного или нескольких пользовательских терминалов. Источником такого трафика обычно может быть межсетевой терминал. Однако в контексте группировки трафик прямой линии связи может быть принят одним спутником 105 с другого спутника 105 (например, путь сигнала от межсетевого терминала источника к пользовательскому терминалу назначения может включать несколько межспутниковых узлов). Как показано на фиг. 3А, приемник 135а может принимать прямые восходящие сигналы через фидер 220 главного лепестка линии связи между Землей и спутником (например, фидер главного лепестка межсетевого терминала, фидер главного лепестка межсетевого/пользовательского терминала и т.д.) с одного или нескольких межсетевых терминалов. Как показано на фиг. 3В, приемник 135а может принимать прямые восходящие сигналы через фидер 225 главного лепестка линии связи между спутниками с одного или нескольких спутников. Хотя и не показано, предусмотрено, что, некоторые архитектуры могут позволять выполнять передачу трафика прямой линии связи с пользовательского терминала источника на пользовательский терминал назначения (например, для архитектуры не с топологией звезды).
[0044] На обеих фиг. 3А и 3В выход приемника 135а может быть соединен (посредством маршрута 130) со входом передатчика 135b. Передатчик 135b может быть соединен с одним или несколькими переключателями 235 передачи. Например, переключатель 235 передачи может быть расположен за передатчиком 135b маршрута 130 вдоль пути сигнала. Переключатель 235 передачи может быть использован для управления выходом маршрута 130 посредством динамического переключения сигнала передачи между любыми из нескольких фидеров 220 линии связи между Землей и спутником (например, обслуживая один или несколько пользовательских терминалов посредством N пользовательских фидеров главного лепестка) и/или между любыми из нескольких фидеров 225 линии связи между спутниками (например, обслуживая один или несколько спутников 105 посредством М спутниковых фидеров главного лепестка). Как описано выше, переключатели 235 передачи могут управляться подсистемой 140 конфигурации маршрута согласно схеме 210 переключения. Например, переключатели 235 передачи могут осуществлять переключение между разными положениями переключения согласно шаблону переключения (например, для группы главных лепестков) для обеспечения пропускной способности прямой линии связи выходных главных лепестков, связанных с каждым из фидеров выходных главных лепестков.
[0045] Шаблон переключения может определять набор положений переключения относительно времени в течение периода, определяя таким образом, посредством какого фидера переключатель 235 передачи соединяется с передатчиком 135b в любой заданный отрезок времени. В некоторых воплощениях схема 210 переключения может быть сохранена на запоминающем устройстве подсистемы 140 конфигурации маршрута. Схема 210 переключения может быть загружена в подсистему 140 конфигурации маршрута посредством восходящего сигнала, который может быть внутриполосным (например, с использованием конкретных временных интервалов или несущих частот в пределах системы связи) или внеполосным (например, с использованием управления отдельными командами и телеметрической линии связи со спутником 105). По части времени, которое переключатель 235 передачи проводит в каждом положении, можно определить пропускную способность прямой линии связи, обеспечиваемую для каждого главного лепестка. Гибкая регулировка пропускной способности прямой линии связи может быть выполнена путем изменения количества времени, которое переключатель 235 передачи проводит в каждом положении. Иными словами, пропускная способность прямой линии связи может быть гибко отрегулирована посредством изменения относительного рабочего цикла, согласно которому маршрут 130 обслуживает главные лепестки. Регулировка по времени может быть динамической (например, изменяющейся со временем суток) для приспосабливания временных изменений нагрузки на каждый главный лепесток. Переключатели 235 передачи могут быть быстрыми переключателями (способными осуществлять быстрое переключение относительно времени периода), например, работающими на радио частоте (RF), такой как частоты Ka-диапазона. В некоторых вариантах осуществления в качестве переключателя 235 передачи может быть использован ферритовый переключатель. Ферритовые переключатели могут обеспечивать быстрое переключение, низкие потери на входе (например, не оказывающие существенного влияния на эквивалентную мощность изотропного излучения (EIRP) или шумовую температуру (G/T)) и высокие характеристики управляемости мощностью.
[0046] Фиг. 3С и фиг. 3D - примеры обратных маршрутов 130 согласно различным вариантам осуществления. Проиллюстрированные маршруты 130 могут представлять конкретную конфигурацию маршрута 130 в некоторый момент времени отрезка времени (например, в определенный временной интервал) или частично конфигурируемый маршрут 130 (т.е. маршрут, выполненный только с возможностью переключения приема). В целом, допускается, что трафик обратного канала представляет собой трафик, предназначенный для одного или нескольких межсетевых терминалов. Источником такого трафика обычно может быть пользовательский терминал. Однако в контексте группировки трафик обратной линии связи может быть принят одним спутником 105 с другого спутника 105 (например, путь сигнала от пользовательского терминала источника к межсетевому терминалу назначения может включать несколько межспутниковых узлов). Также, трафик обратной линии связи может быть передан со спутника 105 на один или несколько межсетевых терминалов назначения либо непосредственно, либо через один или несколько других спутников 105.
[0047] Вход приемника 135а может быть соединен с одним или несколькими переключателями 230 приема. Например, переключатели 230 приема могут быть расположены перед приемником 135а маршрута 130 на пути сигнала. Переключатели 230 приема могут быть использованы для управления входом маршрута 130 посредством динамического переключения сигнала приема между любыми из нескольких фидеров 220 линии связи между Землей и спутником (например, обслуживая один или несколько пользовательских терминалов посредством N пользовательских фидеров главного лепестка) и/или между любыми из нескольких фидеров 225 линии связи между спутниками (например, обслуживая один или несколько спутников 105 посредством М спутниковых фидеров главного лепестка). Как описано выше, переключатели 230 приема могут управляться подсистемой 140 конфигурации маршрута согласно схеме 210 переключения. Например, переключатели 230 приема могут осуществлять переключение между разными положениями переключения согласно шаблону переключения (например, для группы главных лепестков) для обеспечения пропускной способности обратной линии связи входных главных лепестков, связанных с каждым из фидеров входных главных лепестков. Шаблон переключения может быть использован в воплощениях с обратным маршрутом по фиг. 3С и фиг. 3D и может быть воплощен по сути идентичным образом и/или может выполнять по сути соответствующие функции, как те, что описаны выше со ссылкой на воплощения с прямым маршрутом по фиг. 3А и фиг. 3В. Например, шаблон может определять набор положений переключения относительно времени в течение периода, определяя таким образом, посредством какого фидера переключатели 230 приема соединяются с приемником 135а в любой заданный отрезок времени; и по части времени, которое переключатели 230 приема проводят в каждом положении, можно определить пропускную способность обратной линии связи, обеспечиваемую для каждого главного лепестка. Регулировка по времени может быть статической или динамической с течением времени (например, для приспосабливания временных изменений нагрузки на каждый главный лепесток).
[0048] Выход приемника 135а может быть соединен (посредством маршрута 130) со входом передатчика 135b. Передатчик 135b может быть соединен с одним или несколькими переключателями 235 передачи. Как показано на фиг. 3С, передатчик 135b может передавать обратные нисходящие сигналы через фидер 220 главного лепестка линии связи между Землей и спутником (например, фидер главного лепестка межсетевого терминала, фидер главного лепестка межсетевого/пользовательского терминала и т.д.) на один или несколько межсетевых терминалов. Как показано на фиг. 3В, передатчик 135b может передавать обратные нисходящие сигналы через фидер 225 главного лепестка линии связи между спутниками на один или несколько спутников. Хотя и не показано, предусмотрено, что, некоторые архитектуры могут позволять выполнять передачу трафика обратной линии связи с межсетевого терминала источника на межсетевой терминал назначения (например, для архитектуры не с топологией звезды).
[0049] Фиг. 4 - пример среды 400 конфигурации маршрутов с использованием формирования диаграммы направленности при полетной конфигурации маршрутов 130 согласно различным вариантам осуществления. Например, некоторые или все спутники 105 группировки выполнены с возможностью поддержки архитектуры без возможности обработки данных с прямой ретрансляцией с фазированными антенными решетками, применяемыми для получения небольших иглообразных главных лепестков. Те спутники 105 (т.е. среда 400 конфигурации маршрутов) могут содержать К общих маршрутов 130, каждый из которых может быть распределен как прямой маршрут или обратный маршрут в любом временном интервале (или, как описано выше, некоторые маршруты могут быть частично конфигурируемыми). Большие отражатели могут облучаться фазированной антенной решеткой, давая возможность создавать произвольные шаблоны главных лепестков в рамках, заданных размером отражателя и количеством и расположением элементов антенны. Отражатели, снабженные фазированной антенной решеткой, могут применяться как для приема восходящих сигналов, так и для передачи нисходящих сигналов. Конкретные элементы, содержащиеся в каждом маршруте 130, и конфигурация этих элементов могут отличаться в зависимости от конкретного применения.
[0050] Среда 400 конфигурации маршрутов может содержать N фидеров 220 линии связи между Землей и спутником и М фидеров 225 линии связи между спутниками. Фидеры могут быть фидерами одной или нескольких антенн (например, одной или нескольких антенн 125 по фиг. 1). Как проиллюстрировано, предполагается, что N фидеров 220 линии связи между Землей и спутником обслуживают наземные терминалы 150, такие как межсетевые и пользовательские терминалы, и М фидеров 225 линии связи между спутниками обслуживают один или несколько других спутников 105 группировки. Как описано выше, несмотря на то, что проиллюстрированная конфигурация может улучшить полностью конфигурируемые маршруты 130, некоторые спутники 105 в группировке могут иметь только фидеры 220 линии связи между Землей и спутником, только фидеры 225 линии связи между спутниками или только определенную их комбинацию. Фидеры могут быть по существу выборочно связаны с маршрутами 130 посредством регулирования весовых коэффициентов главного лепестка, динамически конфигурируя таким образом возможность установления связи маршрутами 130. Например, весовые коэффициенты главного лепестка могут быть установлены сетью 280 формирования диаграммы направленности стороны приема для эффективного прохождения трафика, получаемого одним или несколькими фидерами 220 линии связи между Землей и спутником и/или фидерами 225 линии связи между спутниками, на стороны приема одного или нескольких маршрутов 130, и весовые коэффициенты главного лепестка могут быть установлены сетью 285 формирования диаграммы направленности стороны передачи (или, точнее, сетью «формирования фидера» стороны передачи) для эффективного прохождения трафика со сторон передачи одного или нескольких маршрутов на один или несколько фидеров 220 линии связи между Землей и спутником и/или фидеров 225 линии связи между спутниками. Каждый маршрут 130 может быть сконфигурирован как прямой маршрут посредством конфигурирования сети 280 формирование диаграммы направленности стороны приема и сети 285 формирования диаграммы направленности стороны передачи для создания пути сигнала посредством маршрута 130 для трафика прямого канала, и каждый маршрут 130 может быть сконфигурирован как обратный маршрут посредством конфигурирования сети 280 формирования диаграммы направленности стороны приема и сети 285 формирования диаграммы направленности стороны передачи для создания пути сигнала посредством маршрута 130 для трафика обратного канала. При том, что сеть 280 формирования диаграммы направленности стороны приема и сеть 285 формирования диаграммы направленности стороны передачи конфигурируют несколько маршрутов 130, пропускная способность спутника 105 таким образом может быть установлена динамически и гибко в полете для обслуживания желаемого распределения пропускной способности прямого канала и обратного канала и желаемых временных и пространственных характеристик покрытия главного лепестка.
[0051] Сеть 280 формирования диаграммы направленности стороны приема и сеть 285 формирования диаграммы направленности стороны передачи может быть динамической, позволяя осуществлять быстрое перемещение местоположений как передающих, так и приемных главных лепестков (например, при быстрых переключениях положений, как передающих, так и приемных главных лепестков). Сети формирования диаграммы направленности могут размещаться в одном шаблоне переключения главных лепестков в период времени, именуемый временным интервалом выдержки, и шаблоны местоположения главных лепестков или шаблоны весовых коэффициентов главных лепестков могут быть преобразованы в последовательности периодов переключения главных лепестков. Периоды могут повторяться, но также могут быть динамическими и/или изменяющимися во времени. Длительность и местоположение приемных и передающих главных лепестков, связанные с временными интервалами переключения главных лепестков могут изменяться как между периодами, так и внутри периода.
[0052] Весовые коэффициенты, применяемые подсистемой 280 формирования диаграммы направленности стороны приема и подсистемой 285 формирования диаграммы направленности стороны передачи (т.е. и, таким образом, конфигурации маршрутов 130) могут управляться подсистемой 140 конфигурации маршрута. Как проиллюстрировано, варианты осуществления подсистемы 140 конфигурации маршрута могут работать согласно схеме 260 весовых коэффициентов. Например, схема 260 весовых коэффициентов определяет, какие весовые коэффициенты следует применить в каждом из нескольких временных интервалов. Схема 260 весовых коэффициентов может быть использована по сути так же, как и схема 210 переключения, описанная выше со ссылкой на фиг. 2-3D. В некоторых воплощениях формирование диаграммы направленности может использоваться для обеспечения полной гибкости для всего большого числа маршрутов 130 без применения обширных систем переключения, группировок главных лепестков и т.д. Схема 260 весовых коэффициентов может быть предусмотрена и/или сохранена на каждом спутнике 105 любым подходящим способом. Например, схема 260 весовых коэффициентов может быть передана на спутник 105 в полете с другого спутника 105 (например, через фидер 225 линии связи между спутниками), передана на спутник 105 в полете с наземного терминала 150 (например, с межсетевого терминала через фидер 220 линии связи между Землей и спутником), предварительно сохранена (например, посредством жесткой кодировки, предварительного программирования и т.д.) перед запуском спутника 105 и т.д. Также, схема 260 весовых коэффициентов, поддерживаемая конкретным спутником 105, может быть любой подходящей схемой 260 весовых коэффициентов, включая, например, выделенную схему 260 весовых коэффициентов для спутника 105, общую схему 260 весовых коэффициентов для некоторых или всех спутников 105 в группировке ит.д.
[0053] Фиг. 5 - пример спутниковой архитектуры для выполнения различных вариантов осуществления с формированием диаграммы направленности. Элементы 502 и 504 антенны показаны как для левосторонней поляризации (LHP), так и для правосторонней поляризации (RHP) для поддержки нескольких поляризации. В некоторых вариантах осуществления (не показаны) спутниковая архитектура поддерживает только одну поляризацию. В других вариантах осуществления спутниковая архитектура работает при одной поляризации, хотя она поддерживает несколько поляризаций. Две отдельные антенные системы использованы в примере по фиг. 5, одна для приема (Rx), и одна для передачи (Тх), но также может применяться совмещенная антенная система Tx/Rx. Каждая антенная система может содержать большой отражатель 506, 508, облучаемый фазированной антенной решеткой, состоящей из L элементов антенны в решетке. В примере по фиг. 5 применяется отражатель, снабженный фазированной антенной решеткой, в качестве антенной системы, но в других вариантах осуществления могут быть использованы антенна в виде решетки прямого излучения (DRA) или любой другой вид антенной системы на основе фазированной антенной решетки с использованием сети формирования диаграммы направленности.
тx
тx
тx
[0054] Система Rx может состоять из L элементов в фазированной антенной решетке, причем выход порта каждого элемента может быть соединен с малошумящим усилителем (LNA). Каждый LNA может быть расположен вблизи соответствующего элемента фидера для сведения к минимуму температуры шумов системы. LNA могут быть соединены непосредственно с элементами фидера, что может давать оптимальный уровень шума. Выход каждого из 2 X L LNA может быть соединен с сетью 280 формирования диаграммы направленности Rx, которая может состоять из обеих секций LHP и RHP. Поскольку уровень шума системы по сути устанавливают LNA, сеть 280 формирования диаграммы направленности Rx может быть расположена удаленно от LNA с соединением, например, коаксиальным кабелем или волноводом. Сеть 280 формирования диаграммы направленности Rx может использовать входы 2 X L для обеспечения К выходных сигналов, каждый из которых соответствует одному из К главных лепестков Rx. Сеть 280 формирования диаграммы направленности Rx может работать с частотой Rx и в данном примере не обеспечивает переноса частоты.
[0055] К выходов сети 280 формирования диаграммы направленности Rx от обеих секций LHP и RHP могут быть обеспечены через К аппаратных секций маршрута сигнала. В некоторых вариантах осуществления такое же количество маршрутов 130 может быть использовано для каждой имеющейся поляризации (например, LHP и RHP), хотя вообще может быть разное число маршрутов 130, связанных с принимаемыми сигналами каждой поляризации. Каждый маршрут 130 архитектуры с прямой ретрансляцией обычно состоит из процесса преобразования частоты, фильтрации и выборочного частотного усиления. Другие виды обработки (например, демодуляция, повторная модуляция или восстановление принятых сигналов) при использовании архитектуры с прямой ретрансляцией не выполняются. Преобразование частоты может требоваться для преобразования сигнала главного лепестка при частоте восходящей линии связи до отдельной частоты нисходящей линии связи, например, для архитектуры с прямой ретрансляцией. Фильтрация обычно состоит из предварительной фильтрации перед понижающим преобразователем и последующей фильтрации после понижающего преобразователя и присутствует для установки диапазона частот передаваемого сигнала, а также для исключения нежелательных результатов перекрестной модуляции преобразователя частоты. Усилитель канала выборочных частот может обеспечивать независимые настройки частоты для каждого из К маршрутов в примере по фиг. 5.
tx
tx
tx
[0056] Сеть 285 формирования диаграммы направленности Тх, которая может содержать обе секции LHP и RHP, способна генерировать выходы 2 X L от К выходных сигналов маршрута. В некоторых вариантах осуществления выходные сигналы маршрута, полученные от приемного главного лепестка LHP, могут выводиться на передающий главный лепесток RHP и наоборот. В других вариантах осуществления выходные сигналы маршрута, полученные от приемного главного лепестка LHP, могут выводиться на передающий главный лепесток LHP и наоборот. Сеть 285 формирования диаграммы направленности Тх может работать с частотой Тх и в данном примере может не обеспечивать переноса частоты. Выходы сети 285 формирования диаграммы направленности Тх соединены с усилителями (НРА) высокой мощности 2 X L. Фильтр (HF) подавления гармоник, соединенный с выходом каждого НРА, может выполнять низкочастотную фильтрацию с обеспечением подавления гармоник второго и более высокого порядка, например, от выхода НРА. Выход фильтров подавления гармоник затем может быть подан на 2 X L элементов фидера в фазированной антенной решетке Тх. Каждый НРА и фильтр подавления гармоник может быть расположен вблизи соответствующего элемента фидера Тх для сведения потерь к минимуму. Идеально HPA/HF могут быть соединены непосредственно с элементами фидера Тх, что может в результате дать оптимальную мощность излучения.
[0057] Как показано на фиг. 5, отдельные отражатели 506, 508 и решетки фидера могут быть использованы для главных лепестков Тх и Rx. Однако, как описано выше, в некоторых вариантах осуществления один отражатель и одна решетка фидера используются для выполнения обеих функций Тх и Rx. В этих вариантах осуществления каждый фидер может содержать два порта, один для Тх и один для Rx. Для системы с применением двух поляризаций (например, RHP и LHP) может быть предусмотрен фидер с 5 портами (2 для Тх и 2 для Rx). Для поддержания приемлемой изоляции Tx-Rx такое решение с одним отражателем также может использовать антенные разделители или другие фильтрующие элементы в некоторых или всех из элементов фидера. Эти фильтрующие элементы могут проходить через полосу Rx с обеспечением подавления в полосе Тх. Увеличенное число элементов фидера и требования фазового сопряжения для BFN может сделать это решение более сложным для воплощения, но и может снизить расходы, связанные с несколькими отражателями и несколькими решетками фидера.
[0058] В некоторых вариантах осуществления сеть 280 формирования диаграммы направленности Rx, сеть 285 формирования диаграммы направленности Тх или обе из них могут использовать изменяющиеся во времени весовые коэффициенты главных лепестков для перемещения местоположения приемных главных лепестков, местоположений передающих главных лепестков или и тех и других с течением времени. Эти значения весовых коэффициентов главных лепестков могут быть сохранены в процессоре 514 весовых коэффициентов главных лепестков (BWP). BWP 514 также может обеспечивать схему управления с возможностью генерирования соответствующих весовых коэффициентов главных лепестков в соответствующее время. BWP 514 может быть соединен с землей посредством двусторонней линии 516 передачи данных, которая может быть в одной полосе частот с данными трафика или вне полосы частот со своими собственными антенной и трансивером. Двусторонняя линия 516 передачи данных показана как двусторонняя в примере по фиг. 5 с обеспечением получения процессором BWP 514 правильных весовых коэффициентов главных лепестков. Как таковые, технологии обнаружения и/или исправления ошибок, включая запросы ретрансляции, могут поддерживаться с использованием двусторонней линии передачи данных. В других вариантах осуществления используется односторонняя линия передачи данных с обнаружением и/или исправлением ошибок. В некоторых вариантах осуществления исходный набор весовых коэффициентов главных лепестков может быть загружен в запоминающее устройство BWP 514 перед запуском.
[0059] Линия 516 передачи данных может быть использована, например, для получения предварительно вычисленных весовых коэффициентов главных лепестков и доставки таких весовых коэффициентов на BWP 514. Линия 516 передачи данных может быть любой подходящей линией связи со спутником 105. В некоторых вариантах осуществления линия 516 передачи данных может быть выполнена как спутниковая линия телеметрии, слежения и передачи команд (ТТ&С). В других вариантах осуществления линия 516 передачи данных может быть выполнена как выделенная (внеполосная) линия связи (например, линия передачи данных с использованием полосы частот связи, отличной от используемой маршрутами 130). В других вариантах осуществления линия 516 передачи данных может быть внутриполосной линией связи (например, часть спектра или определенные временные интервалы могут быть получены и/или демодулированы спутником).
[0060] В некоторых вариантах осуществления весовые коэффициенты главных лепестков генерируются на Земле на объекте управления сетью, таком как центр управления сетью (ЦУС). Желаемые местоположения каждого из К главных лепестков Тх и Rx, вместе с шаблонами излучения элементов фидера, могут быть использованы для генерирования значений весовых коэффициентов главных лепестков. Существует несколько технологий генерирования соответствующих весовых коэффициентов главных лепестков при желаемых местоположениях главных лепестков. Например, в одном решении весовые коэффициенты главных лепестков могут быть сгенерированы на Земле не в реальном времени. Динамические весовые коэффициенты затем могут быть загружены в BWP 514 через линию 516 передачи данных, а затем применены к BFN динамическим образом с получением переключающихся главных лепестков как в восходящей линии связи Rx, так и в нисходящей линии связи Тх.
[0061] Нисходящая часть линии 516 передачи данных может использоваться для сообщения статуса BFN и обеспечения подтверждения правильного получения весовых коэффициентов главных лепестков восходящей линии связи. Правильное получение весовых коэффициентов главных лепестков может определяться, например, использованием традиционного кода CRC. В случае неправильного получения, что указано как ошибка при проверке CRC, например, восходящая передача весовых коэффициентов главных лепестков (или части весовых коэффициентов главных лепестков, которая считается неправильной или неполной), может быть ретранслирована. В некоторых вариантах осуществления этот процесс может контролироваться автоматическим повтором запроса протокола ретрансляции ARQ (такого как, например, выборочный повтор ARQ, ARQ с остановкой и ожиданием, или ARQ с N возвратов, или любой другой подходящий протокол ретрансляции, обнаружения ошибок или исправления ошибок) между наземной станцией и BWP 514.
[0062] Обычно спутниковая архитектура 500 обеспечивает К общих переключающихся маршрутов 130. Каждый маршрут 130 функционально состоит из главного лепестка Rx и главного лепестка Тх, соединенных вместе посредство электроники и схем, обеспечивающих преобразование сигнала, такое как одно или несколько из фильтрации, преобразования частоты, усиления и т.п.Каждый маршрут 130 может быть выполнен как ствол с прямой ретрансляцией, который может использоваться в конфигурации с топологией звезды или конфигурации сетки. Например, в одном варианте осуществления с конфигурацией сетки маршрут 130 переносит сигналы между первыми несколькими наземными терминалами 150 и вторыми несколькими наземными терминалами 150 через спутник 105. В других вариантах осуществления маршруты 130 могут облегчать связь между несколькими спутниками 105 группировки. Согласно системам и способам, описанным в настоящем документе, точки подключения (например, местоположение главного лепестка Тх и местоположение главного лепестка Rx) для каждого маршрута 130 могут быть динамическими и программируемыми, что дает в результате архитектуру спутниковой связи с высокой гибкостью.
тx
p
p
тx
тx
p
p
tx
tx
tx
p
tx
[0063] Сеть 280 формирования диаграммы направленности стороны приема и сеть 285 формирования диаграммы направленности стороны передачи могут быть выполнены любым подходящим образом. Одно воплощение сети 280 формирования диаграммы направленности стороны приема может принимать сигналы от L элементов фидера и обеспечивать подачу сигналов K сформированных главных лепестков с поляризацией LHP и RHP в качестве выходных сигналов. Каждый входной сигнал от элемента фидера сначала может быть разделен на К идентичных копий, по одной для каждого главного лепестка, затем могут быть выполнены K параллельных формирователей диаграммы направленности. Каждый формирователь диаграммы направленности может содержать схему регулировки амплитуды и фазы для приема входного сигнала с одного из L распределителей и обеспечения регулировки амплитуды и фазы сигнала и суммирующую схему для суммирования L отрегулированных по амплитуде и фазе сигналов с получением сигнала от одного сформированного главного лепестка. Выход каждого главного лепестка Rx затем может быть подан на один из K независимых маршрутов сигнала. Одно воплощение сети 285 формирования диаграммы направленности стороны передачи принимает сигналы от K маршрутов сигнала и обеспечивает подачу сигналов на каждый из L элементов фидера. Каждый входной сигнал от маршрута сначала может быть разделен на L идентичных копий, по одной для каждого элемента фидера. Тогда могут быть выполнены L параллельных «формирователей фидера». Каждый формирователь фидера может содержать схему регулировки амплитуды и фазы для приема входного сигнала с одного из K распределителей и обеспечения регулировки амплитуды и фазы, и суммирующая схема может суммировать L отрегулированных по амплитуде и фазе сигналов с получением сигнала для передачи на один фидер. Одна или обе из сети 280 формирования диаграммы направленности стороны приема и сети 285 формирования диаграммы направленности стороны передачи могут обеспечивать динамические (изменяющиеся) и программируемые комплексные значения весовых коэффициентов на каждом из К формирователей диаграммы направленности (или формирователей фидера) в обеих половинах каждой сети. На практике обычно сети могут иметь стадии усиления в рамках структуры для учета некоторых или всех из потерь на входе устройств, используемых для выполнения соответствующих им функций (например, разделения, взвешивания и комбинирования).
[0064] Фиг. 2-3D описывают различные технологии, в которых применяется переключение для активации динамической конфигурацией маршрута, и фиг. 4 и фиг. 5 описывают различные технологии использования формирования диаграммы направленности для активации динамической конфигурации маршрута. Другие варианты осуществления могут использовать гибрид переключения и формирования диаграммы направленности для активации динамической конфигурации маршрута. Например, некоторые воплощения могут содержать один или несколько фидеров с неподвижным местоположением, соединенных с переключающими элементами, и одну или несколько фазированных антенных решеток, соединенных с элементами формирования диаграммы направленности. Такие конфигурации могут обеспечивать ряд характеристик, таких как дополнительная гибкость, поддержка как неподвижных иглообразных главных лепестков, так и иглообразных главных лепестков фазированной антенной решетки и т.д.
[0065] Приведенное выше описание включает различные варианты осуществления спутников 105, которые могут быть использованы в различных вариантах осуществления группировок. Как описано выше, координированная, динамическая, полетная конфигурация маршрутов 130 в по меньшей мере некоторых из спутников 105 группировки позволяет получить гибкое распределение пропускной способности прямого канала и обратного канала, а также гибкость временного и/или пространственного покрытия главного лепестка. Эти и другие возможности далее описаны с использованием нескольких иллюстративных архитектур систем спутниковой связи и иллюстративных сценариев на фиг. 6A-8D. Архитектуры и сценарии предусмотрены для дополнительной ясности и не предусматривают ограничения объема вариантов осуществления, описанных в настоящем документе.
[0066] Фиг. 6А-6С - примеры среды 600 спутниковой связи по первому сценарию связи в каждом из трех последовательных отрезков времени соответственно. Сценарий иллюстрирует первый наземный терминал 150а, находящийся в связи со вторым наземным терминалом 150b в контексте группировки спутников 105, перемещающихся по соответствующим орбитальным траекториям 110. Например, это может быть прямая связь, при которой первый наземный терминал 150а является межсетевым терминалом, а второй наземный терминал 150b является пользовательским терминалом; или обратная связь, при которой первый наземный терминал 150а является пользовательским терминалом, а второй наземный терминал 150b является межсетевым терминалом. Каждая из последовательных фигур иллюстрирует соответствующий момент времени возможности установления связи в «отрезке времени». Термин «отрезок времени» может означать определенный временной интервал определенного периода (например, цикл последовательности и т.д.) схемы конфигурации маршрута, но временные интервалы не предусматривают непосредственную близость; наоборот, они разнесены во времени для иллюстрации изменений возможности установления связи, которые могут произойти за более длительный период времени. Например, временные интервалы, представленные последовательными фигурами, могут быть отделены минутами, даже несмотря на то, что конфигурации маршрута могут изменяться гораздо быстрее (например, множество раз в секунду).
[0067] В иллюстративных целях в каждый отрезок времени переключенная конфигурация маршрута эффективно действует как «линия», соединяющая наземный терминал 150 источника с наземным терминалом 150 назначения через один или несколько спутников 105. Физическое перемещение маршрутов 130 может быть противопоставлено подходам на основе маршрутизации, таким как «промежуточное накопление и передача», переключение пакетов, маршрутизация без установления соединения и т.д. Для того чтобы изменить физическую возможность установления связи между источниками и назначениями, используется переключение (некоторые линии «физического» соединения являются беспроводными линиями связи). Кроме того, «быстрое» мультиплексирование переключения может изменять несколько разных соединений несколько раз за период (например, переключение на различные соединения в течение разных временных интервалов), каждый раз выполняя полные физические соединения. Например, сигнал, передаваемый от источника, может перемещаться в режиме реального времени от источника через все линии связи между Землей и спутником, линии связи между спутниками и маршруты 130 со скоростью распространения сигнала (например, включая некоторую задержку распространения, но без задержки при обработке).
[0068] Переключенная конфигурация маршрута может разрешить установление и/или поддержание возможности установления связи между любыми двумя наземными терминалами 150, даже когда группировка перемещается относительно наземных терминалов. Со временем разные спутники 105 группировки будут восходить и заходить в разное время по отношению к горизонту наземного терминала 150, так что каждый наземный терминал 150 «видит» изменяющуюся часть группировки с течением времени. Кроме того, взаимная видимость между спутниками 105 может изменяться по мере того, как разные спутники 105 входят в или выходят из поля зрения друг друга. Эти изменения могут быть предсказаны (т.е. они могут быть обусловленными) на основе орбитальных свойств (например, механики) спутников 105 и географических местоположений наземных терминалов 150. Таким образом, желаемая возможность установления связи через группировку спутников и между конкретными наземными терминалами 150 может быть организована путем предварительного определения желаемых маршрутных соединений на отдельных спутниках, как описано в настоящем документе. Такие маршрутные соединения могут изменяться в зависимости от времени, например, путем перемещения восходящей линии связи наземного терминала 150 от первого спутника к другому второму спутнику; введения или удаления линий связи между спутниками для конкретного соединения и т.д.
[0069] В первый отрезок времени, как показано на фиг. 6А, первый иглообразный главный лепесток первого спутника 105а облучает наземную область, содержащую первый наземный терминал 150а, второй иглообразный главный лепесток первого спутника 105а облучает третий спутник 105с, и первый иглообразный главный лепесток третьего спутника 105с облучает наземную область, содержащую второй наземный терминал 150b. Также, в первый отрезок времени подсистема 140 конфигурации маршрута первого спутника сконфигурировала маршрут 130 с формированием пути сигнала между приемным фидером линии связи между Землей и спутником, обслуживающим первый наземный терминал 150а, и передающим фидером линии связи между спутниками, обслуживающим третий спутник 105с, и подсистема 140 конфигурации маршрута третьего спутника 105с сконфигурировала маршрут 130 с формированием пути сигнала между приемным фидером линии связи между спутниками, обслуживающим первый спутник 105а, и передающим фидером линии связи между Землей и спутником, обслуживающим второй наземный терминал 150b. При таких расположении и конфигурации спутников 105 сообщение с первого наземного терминала 150а на второй наземный терминал 150b может быть передано по первой линии 601а связи от первого наземного терминала 150а до первого спутника 105а, по второй линии 601b связи от первого спутника 105а до третьего спутника 105с и по третьей линии 601с связи от третьего спутника 105 с до второго наземного терминала 150b.
[0070] Во второй отрезок времени, как показано на фиг. 6В, спутники 105 переместились по своим орбитальным траекториям 110, изменив таким образом положение относительно первого наземного терминала 150а и второго наземного терминала 150b (который предполагается неподвижным согласно данному сценарию). Теперь третий спутник 105с больше не обслуживает второй наземный терминал 150b. Вместо этого, первый иглообразный главный лепесток первого спутника 105а все еще облучает наземную область, содержащую первый наземный терминал 150а, но второй иглообразный главный лепесток первого спутника 105а теперь облучает четвертый спутник 105d, и первый иглообразный главный лепесток четвертого спутника 105d облучает наземную область, содержащую второй наземный терминал 150b. Соответственно во второй отрезок времени подсистема 140 конфигурации маршрута первого спутника 105а сконфигурировала маршрут 130 с формированием пути сигнала между приемным фидером линии связи между Землей и спутником, обслуживающим первый наземный терминал 150а, и передающим фидером линии связи между спутниками, обслуживающим четвертый спутник 105d, и подсистема 140 конфигурации маршрута четвертого спутника 105d сконфигурировала маршрут 130 с формированием пути сигнала между приемным фидером линии связи между спутниками, обслуживающим первый спутник 105а, и передающим фидером линии связи между Землей и спутником, обслуживающим второй наземный терминал 150b. При таких расположении и конфигурации спутников 105 сообщение с первого наземного терминала 150а на второй наземный терминал 150b может быть передано по первой линии 602а связи от первого наземного терминала 150а до первого спутника 105а, по второй линии 602b связи от первого спутника 105а до четвертого спутника 105d и по третьей линии 602с связи от четвертого спутника 105d до второго наземного терминала 150b.
[0071] В третий отрезок времени, как показано на фиг. 6С, спутники 105 переместились дальше по своей орбитальной траектории 110, снова изменив положение относительно наземных терминалов 150. Теперь первый спутник 105а больше не обслуживает первый наземный терминал 150а. Вместо этого, первый иглообразный главный лепесток второго спутника 105b облучает наземную область, содержащую первый наземный терминал 150а, а второй иглообразный главный лепесток второго спутника 105b теперь облучает четвертый спутник 105d, но первый иглообразный главный лепесток четвертого спутника 105d все еще облучает наземную область, содержащую второй наземный терминал 150b. Соответственно в третий отрезок времени подсистема 140 конфигурации маршрута второго спутника 105b сконфигурировала маршрут 130 с формированием пути сигнала между приемным фидером линии связи между Землей и спутником, обслуживающим первый наземный терминал 150а, и передающим фидером линии связи между спутниками, обслуживающим четвертый спутник 105d, и подсистема 140 конфигурации маршрута четвертого спутника 105с сконфигурировала маршрут 130 с формированием пути сигнала между приемным фидером линии связи между спутниками, обслуживающим второй спутник 105b, и передающим фидером линии связи между Землей и спутником, обслуживающим второй наземный терминал 150b. При таких расположении и конфигурации спутников 105 сообщение с первого наземного терминала 150а на второй наземный терминал 150b может быть передано по первой линии 603а связи от первого наземного терминала 150а до второго спутника 150b, по второй линии 603b связи от второго спутника 105b до четвертого спутника 105d и по третьей линии 603с связи от четвертого спутника 105d до второго наземного терминала 150b.
[0072] Фиг. 7А-7С - примеры среды 700 спутниковой связи по второму сценарию связи в нескольких последовательных отрезках времени соответственно, при этом каждый отрезок времени включает несколько временных интервалов. Сценарий иллюстрирует первый наземный терминал 150а, находящийся в связи со вторым наземным терминалом 150b и третьим наземным терминалом 150с; и третий наземный терминал 150с, получающий сообщения также от другого одного или нескольких терминалов (не показаны); при этом все спутники 105 в контексте группировки перемещаются вдоль соответствующих орбитальных траекторий 110. Например, это могут быть несколько линий прямой связи, при этом первый наземный терминал 150а является межсетевым терминалом, а второй наземный терминал 150b и третий наземный терминал 150с являются пользовательскими терминалами; или линий обратной связи, при этом первый наземный терминал 150а является пользовательским терминалом, а второй наземный терминал 150b и третий наземный терминал 150с являются межсетевыми терминалами. Каждая из последовательных фигур иллюстрирует соответствующий момент времени возможности установления связи в «отрезке времени», и каждый представленный отрезок времени включает три временных интервала. Например, термин «отрезок времени» может означать определенный период схемы конфигурации маршрута. Последовательные отрезки времени не предусматривают непосредственную близость; наоборот, они разнесены во времени для иллюстрации изменений возможности установления связи, которые могут произойти за более длительный период времени (например, разница во времени между фиг. 7А и фиг. 7С может составлять двадцать минут или т.п. в зависимости от орбитальных характеристик группировки и/или иных соображений). Как проиллюстрировано, логическая возможность установления связи (например, пары признаков логического источника и назначения, связанные с каждым сообщением) регламентирована временным интервалом, и физическая возможность установления связи (например, линия от физического терминала источника до физического терминала назначения через один или несколько спутников по определенным линиям связи между Землей и спутником и линиям связи между спутниками, предоставляемым конфигурациями переключения) также регламентирована временным интервалом для получения логической возможности установления связи (т.е. сообщение от источника к назначению может подразумевать координирование логического и физического уровней). Например, логическая возможность установления связи, проиллюстрированная на фиг. 7А и фиг. 7В, определяет, что, в каждом первом временном интервале первый наземный терминал 150а передает на третий наземный терминал 150с; в каждом втором временном интервале первый наземный терминал 150а связывается со вторым наземным терминалом 150b, и в каждом третьем временном интервале, третий наземный терминал 150с принимает трафик с какого-либо другого наземного терминала 150 (не показан). Однако в каждый отрезок времени положения спутников 105 различны, так что физические соединения маршрута изменяются для выполнения одних и тех же сквозных соединений между наземными терминалами.
[0073] В первый отрезок времени, как показано на фиг. 7А, первый иглообразный главный лепесток первого спутника 105а облучает наземную область, содержащую первый наземный терминал 150а, второй иглообразный главный лепесток первого спутника 105а облучает второй спутник 105b, третий иглообразный главный лепесток первого спутника 105а облучает наземную область, содержащую третий наземный терминал 150с, первый иглообразный главный лепесток второго спутника 105с облучает наземную область, содержащую второй наземный терминал 150b, и первый иглообразный главный лепесток третьего спутника 105с облучает второй спутник 105b. В первом временном интервале первого отрезка времени подсистема 140 конфигурации маршрута первого спутника 105а сконфигурировала маршрут 130 с формированием пути сигнала между приемным фидером линии связи между Землей и спутником, обслуживающим первый наземный терминал 150а, и передающим фидером линии связи между Землей и спутником, обслуживающим третий наземный терминал 150с; так что трафик с первого наземного терминала 150а может быть передан на третий наземный терминал 150с во время первого временного интервала по линии 701а связи от первого наземного терминала 150а до первого спутника 105а и по линии 701b связи от первого спутника 105а до третьего наземного терминала 150с. Во втором временном интервале первого отрезка времени подсистема 140 конфигурации маршрута первого спутника 105а сконфигурировала маршрут 130 (например, переконфигурировала тот же маршрут или сконфигурировала другой маршрут) с формированием пути сигнала между приемным фидером линии связи между Землей и спутником, обслуживающим первый наземный терминал 150а, и передающим фидером линии связи между спутниками, обслуживающим второй спутник 105b, и подсистема 140 конфигурации маршрута второго спутника 105b сконфигурировала маршрут 130 с формированием пути сигнала между приемным фидером линии связи между спутниками, обслуживающим первый спутник 105а, и передающим фидером линии связи между Землей и спутником, обслуживающим второй наземный терминал 150b. В такой конфигурации трафик с первого наземного терминала 150а может быть передан на второй наземный терминал 150b во время второго временного интервала по линии 711а связи от первого наземного терминала 150а до первого спутника 105а (которая может быть той же самой или отличной от линии 701а связи первого временного интервала), по линии 711b связи от первого спутника 105а до второго спутника 105b и по линии 711с связи от второго спутника 105b до второго наземного терминала 150b. В третьем временном интервале первого отрезка времени (например, и/или во время первого временного интервала) подсистема 140 конфигурации маршрута второго спутника 105b сконфигурировала маршрут 130 с формированием пути сигнала между приемным фидером линии связи между спутниками, обслуживающим третий спутник 105с, и передающим фидером линии связи между Землей и спутником, обслуживающим второй наземный терминал 150b; так что трафик с третьего спутника 105с (например, имеющего своим источником какой-либо другой наземный терминал 150 (не показан)) может быть передан на второй наземный терминал 150b во время третьего временного интервала по линии 721а связи от третьего спутника 105с до второго спутника 105b и по линии 721b связи от второго спутника 105b до второго наземного терминала 150b.
[0074] Во второй отрезок времени, как показано на фиг. 7В, спутники 105 переместились по своим орбитальным траекториям 110, изменив таким образом положение относительно первого, второго и третьего наземных терминалов 150 (которые предполагаются неподвижными согласно данному сценарию). Теперь первый спутник 105а способен обслуживать все три наземных терминала 150, второй спутник 105с также все еще обслуживает второй наземный терминал 150b, и третий спутник 105с все еще облучает второй спутник 105b, каждый соответствующими иглообразными главными лепестками. В первом временном интервале второго отрезка времени также желательно (как и в первом временном интервале по фиг. 7А) передавать трафик с первого наземного терминала 150а на третий наземный терминал 150с, и первый спутник 105а все еще обслуживает оба наземных терминала 150. Соответственно подсистема 140 конфигурации маршрута первого спутника 105а может снова сконфигурировать маршрут 130 с формированием пути сигнала между приемным фидером линии связи между Землей и спутником, обслуживающим первый наземный терминал 150а, и передающим фидером линии связи между Землей и спутником, обслуживающим третий наземный терминал 150с; так что трафик может быть передан по линии 702а связи от первого наземного терминала 150а до первого спутника 105а и по линии 702b связи от первого спутника 105а до третьего наземного терминала 150с. Во втором временном интервале второго отрезка времени также желательно (как и во втором временном интервале по фиг. 7А) передавать трафик с первого наземного терминала 150а на второй наземный терминал 150b, но теперь первый спутник 105а обслуживает оба наземных терминала 150. Соответственно подсистема 140 конфигурации маршрута первого спутника 105а может сконфигурировать маршрут 130 с формированием пути сигнала между приемным фидером линии связи между Землей и спутником, обслуживающим первый наземный терминал 150а, и передающим фидером линии связи между Землей и спутником, обслуживающим второй наземный терминал 150b; так что трафик может быть передан по линии 712а связи от первого наземного терминала 150а до первого спутника 105а и по линии 712b связи от первого спутника 105а до второго наземного терминала 150b. В третьем временном интервале второго отрезка времени также желательно (как и в третьем временном интервале по фиг. 7А) передавать трафик с третьего спутника 105с (например, имеющего своим источником какой-либо другой наземный терминал 150 (не показан)) на второй наземный терминал 150b, и второй спутник 105b все еще обслуживает второй наземный терминал 150b. Соответственно подсистема 140 конфигурации маршрута второго спутника 105b может сконфигурировать маршрут 130 с формированием пути сигнала между приемным фидером линии связи между спутниками, обслуживающим третий спутник 150с, и передающим фидером линии связи между Землей и спутником, обслуживающим второй наземный терминал 150b; так что трафик может быть передан по линии 722а связи от третьего спутника 105с до второго спутника 105b и по линии 722b связи от второго спутника 105b до второго наземного терминала 150b.
[0075] Фиг. 7С показывает изменение спроса в то время, как спутники 105 находятся по сути в одних и тех же своих относительных орбитальных положениях, как показано на фиг. 7В (например, все еще во втором «отрезке времени» относительно орбитальных положений спутников 105, но показаны как отрезок времени «2.2» для указания последовательного изменения спроса по сравнению с отрезком времени «2», показанным на фиг. 7В). При изменении спроса желательно передавать с первого наземного терминала 150а на третий наземный терминал 150с как в первом, так и во втором временных интервалах и передавать с третьего спутника 105с (например, имеющего своим источником какой-либо другой наземный терминал 150 (не показан)) на второй наземный терминал 150b как в первом, так и в третьем временных интервалах. Как в первом, так и во втором временных интервалах для отрезка времени 2.2 подсистема 140 конфигурации маршрута первого спутника 105а может сконфигурировать маршрут 130 с формированием пути сигнала между приемным фидером линии связи между Землей и спутником, обслуживающим первый наземный терминал 150а, и передающим фидером линии связи между Землей и спутником, обслуживающим третий наземный терминал 150с; так что трафик может быть передан по линиям 703а/713а связи (в первом и втором временных интервалах соответственно) от первого наземного терминала 150а до первого спутника 105а и по линиям 703b/713b связи (в первом и втором временных интервалах соответственно) от первого спутника 105а до третьего наземного терминала 150с. Как в первом, так и в третьем временных интервалах для отрезка времени 2.2 подсистема 140 конфигурации маршрута второго спутника 105b может сконфигурировать маршрут 130 с формированием пути сигнала между приемным фидером линии связи между спутниками, обслуживающим третий спутник 105с, и передающим фидером линии связи между Землей и спутником, обслуживающим второй наземный терминал 150b; так что трафик может быть передан по линиям 703с/723а связи (в первом и третьем временных интервалах соответственно) от третьего спутника 105с до второго спутника 105b и по линиям 703d/723b связи (в первом и третьем временных интервалах соответственно) от второго спутника 105b до второго наземного терминала 150b.
[0076] Фиг. 8A-8D - примеры среды 800 спутниковой связи по третьему сценарию связи в нескольких последовательных отрезка времени соответственно. Сценарий иллюстрирует пять наземных терминалов 150 (указанных как пользовательские терминалы 820), находящихся в связи с двумя наземными терминалами 150 (указанными как межсетевые терминалы 810) посредством группировки спутников 105 (не показана), проходящих по орбитальным траекториям (не показаны) (показана «трасса 110 орбиты», соответствующая орбитальным траекториям, которая может быть, например, траекторией прохождения проекции спутника на поверхность Земли). По мере того как спутники следуют своим наземным орбитальным траекториям, их иглообразные главные лепестки облучают соответствующие «точечные покрытия» 840 (показанные для простоты как круговые покрытия), так что конкретный наземный терминал 150 может обслуживаться только конкретным спутником 105, когда он находится в пределах точечного покрытия 840 этого спутника (т.е. спутник находится в поле видимости наземного терминала). Группировка спутников предусмотрена для предоставления услуг связи «области 830 обслуживания», содержащей межсетевые терминалы 810 и пользовательские терминалы 820. Область 830 обслуживания может состоять из подобластей таким образом, чтобы подобласти полностью обслуживались одной группировкой спутников и могли быть определены любым подходящим способом. Например, подобласти могут быть определены по географическому принципу (например, как глобальная, региональная или меньшая географическая единица и т.д.), по политическому принципу (например, одной областью обслуживания может быть Франция плюс все владения/территории Франции в мире). Разные подобласти могут иметь разные требования (например, весь трафик Франции должен проходить через межсетевые терминалы Франции независимо от наземного источника и назначения; тогда как другие подобласти обслуживания могут использовать ближайший межсетевой терминал независимо от страны). Каждая из фиг. 8A-8D обеспечивает контекст для описания возможности установления связи обратного канала посредством группировки от пользовательских терминалов 820 к межсетевым терминалам 810 в каждом из четырех последовательных отрезков времени. Как описано выше со ссылкой на второй сценарий по фиг. 7А-7С, каждый «отрезок времени» может представлять определенный период, имеющий несколько временных интервалов или т.п.
[0077] Возможность установления связи обратного канала для каждого пользовательского терминала 820 в каждый отрезок времени (проиллюстрировано на фиг. 8A-8D соответственно) была подытожена в следующей Таблице:
В Таблице «ПТ» означает пользовательский терминал 820, «С» означает спутник 105 (например, С1 соответствует спутнику 105, образующему точечное покрытие 840а, С2 соответствует спутнику 105, образующему точечное покрытие 840b, и т.д.), и «МТ» означает межсетевой терминал 810 (например, «МТ1» соответствует межсетевому терминалу 810а, и «МТ2» соответствует межсетевому терминалу 810b).
[0078] В первый отрезок времени, как показано на фиг. 8А (и в первой строке Таблицы после шапки), межсетевой терминал 810а, пользовательский терминал 820b и пользовательский терминал 820d находятся в одном точечном покрытии 840а (т.е. обслуживаются спутником 105а); межсетевой терминал 810b и пользовательский терминал 820с находятся в другом точечном покрытии 840b (т.е. обслуживаются спутником 105b); пользовательский терминал 820а и пользовательский терминал 820е находятся в точечном покрытии 840с (т.е. обслуживаются спутником 105с); и в точечном покрытии 840d нет наземных терминалов 150 (т.е. обслуживаемых спутником 105d). Соответственно трафик обратного канала с пользовательского терминала 820а может быть передан на межсетевой терминал 810а через спутник 105с и спутник 105а (т.е. охватывая два точечных покрытия 840), трафик обратного канала с пользовательского терминала 820b может быть передан на межсетевой терминал 810а через спутник 105а (т.е. все в пределах одного точечного покрытия 840), трафик обратного канала с пользовательского терминала 820 с может быть передан на межсетевой терминал 810b через спутник 105b (т.е. все в пределах одного точечного покрытия 840), трафик обратного канала с пользовательского терминала 820d может быть передан на межсетевой терминал 810а через спутник 105а (т.е. все в пределах одного точечного покрытия 840), и трафик обратного канала с пользовательского терминала 820e может быть передан на межсетевой терминал 810а через спутник 105 с и спутник 105а (т.е. охватывая два точечных покрытия 840).
[0079] Во второй отрезок времени, как показано на фиг. 8В (и во второй строке Таблицы после шапки), спутники 105 переместились по своим орбитальным траекториям 110, так что межсетевой терминал 810а, пользовательский терминал 820b, пользовательский терминал 820d и теперь пользовательский терминал 820а находятся в точечном покрытии 840а (т.е. обслуживаются спутником 105а); межсетевой терминал 810b и пользовательский терминал 820с все еще находятся в точечном покрытии 840b (т.е. обслуживаются спутником 105b); только пользовательский терминал 820е теперь находится в точечном покрытии 840с (т.е. обслуживается спутником 105с); и в точечном покрытии 840d нет наземных терминалов 150 (т.е. обслуживаемых спутником 105d), как и в видимых в данный момент точечном покрытии 840е и точечном покрытии 840f (т.е. обслуживаемых спутником 105е и спутником 105f соответственно). Соответственно трафик обратного канала с пользовательского терминала 820а может быть передан на межсетевой терминал 810а через спутник 105а (т.е. все в пределах одного точечного покрытия 840), трафик обратного канала с пользовательского терминала 820b может быть передан на межсетевой терминал 810а через спутник 105а (т.е. все в пределах одного точечного покрытия 840), трафик обратного канала с пользовательского терминала 820с может быть передан на межсетевой терминал 810b через спутник 105b (т.е. все в пределах одного точечного покрытия 840), трафик обратного канала с пользовательского терминала 820d может быть передан на межсетевой терминал 810а через спутник 105а (т.е. все в пределах одного точечного покрытия 840), и трафик обратного канала с пользовательского терминала 820е может быть передан на межсетевой терминал 810а через спутник 105с и спутник 105а (т.е. охватывая два точечных покрытия 840).
[0080] В третий отрезок времени, как показано на фиг. 8С (и в третьей строке Таблицы после шапки), спутники 105 переместились по своим орбитальным траекториям 110, так что межсетевой терминал 810а, пользовательский терминал 820d, пользовательский терминал 820а и теперь пользовательский терминал 820е находятся в точечном покрытии 840а (т.е. обслуживаются спутником 105а); пользовательский терминал 820b теперь находится в точечном покрытии 840е (т.е. обслуживаются спутником 105е); межсетевой терминал 810b теперь находится в точечном покрытии 840f (т.е. обслуживается спутником 105f); пользовательский терминал 820с все еще находится в точечном покрытии 840b (т.е. обслуживается спутником 105b); в точечном покрытии 840с нет наземных терминалов 150 (т.е. обслуживаемых спутником 105с); и точечное покрытие 840d больше не в поле видимости (т.е. оно больше не покрывает область 830 обслуживания). Соответственно трафик обратного канала с пользовательского терминала 820а может быть передан на межсетевой терминал 810а через спутник 105а (т.е. все в пределах одного точечного покрытия 840), трафик обратного канала с пользовательского терминала 820b может быть передан на межсетевой терминал 810а через спутник 105е и спутник 105а (т.е. охватывая два точечных покрытия 840), трафик обратного канала с пользовательского терминала 820с может быть передан на межсетевой терминал 810b через спутник 105b и спутник 105f (т.е. охватывая два точечных покрытия 840), трафик обратного канала с пользовательского терминала 820d может быть передан на межсетевой терминал 810а через спутник 105а (т.е. все в пределах одного точечного покрытия 840), и трафик обратного канала с пользовательского терминала 820е может быть передан на межсетевой терминал 810а через спутник 105а (т.е. все в пределах одного точечного покрытия 840).
[0081] В четвертый отрезок времени, как показано на фиг. 8D (и в четвертой строке Таблицы после шапки), спутники 105 переместились по своим орбитальным траекториям 110 еще дальше, так что межсетевой терминал 810а, пользовательский терминал 820b и пользовательский терминал 820d находятся в точечном покрытии 840е (т.е. обслуживаются спутником 105е); межсетевой терминал 810b и пользовательский терминал 820с находятся в точечном покрытии 840f (т.е. обслуживаются спутником 105f); пользовательский терминал 820а и пользовательский терминал 820е находятся в точечном покрытии 840а (т.е. обслуживаются спутником 105а); и в точечном покрытии 840b нет наземных терминалов 150 (т.е. обслуживаемых спутником 105b). В частности, положения точечных покрытий 840е, 840f, 840а и 840b в отрезке времени 4 по сути такие же (относительно наземных терминалов), как и положения точечных покрытий 840а, 840b, 840с и 840d в отрезке времени 1 (фиг. 8А) соответственно. Соответственно возможность установления связи оказывается по сути такой же, за исключением того, что используются другие спутники 105 группировки. В частности, трафик обратного канала с пользовательского терминала 820а может быть передан на межсетевой терминал 810а через спутник 105а и спутник 105е (т.е. охватывая два точечных покрытия 840), трафик обратного канала с пользовательского терминала 820b может быть передан на межсетевой терминал 810а через спутник 105е (т.е. все в пределах одного точечного покрытия 840), трафик обратного канала с пользовательского терминала 820с может быть передан на межсетевой терминал 810b через спутник 105f (т.е. все в пределах одного точечного покрытия 840), трафик обратного канала с пользовательского терминала 820d может быть передан на межсетевой терминал 810а через спутник 105е (т.е. все в пределах одного точечного покрытия 840), и трафик обратного канала с пользовательского терминала 820е может быть передан на межсетевой терминал 810а через спутник 105а и спутник 105е (т.е. охватывая два точечных покрытия 840).
[0082] Вышеуказанные системы и сценарии задействуют полетную конфигурацию маршрутов спутников 105 в группировке. Как описано выше, некоторые или все спутники 105 в группировке могут применять функции полетной конфигурации маршрутов с использованием подсистемы 140 конфигурации маршрута, действующей согласно схеме конфигурации маршрута (например, схемы 210 переключения, схемы 260 весовых коэффициентов и т.д.). Варианты осуществления систем спутниковой связи могут включать одну или несколько систем вычисления возможности установления связи для вычисления и/или предоставления схем конфигурации маршрута для использования некоторыми или всеми подсистемами 140 конфигурации маршрута группировки.
[0083] Фиг. 9 - пример части системы 900 спутниковой связи, содержащей наземный терминал 150, находящийся в связи с по меньшей мере одним спутником 105 из группировки, согласно различным вариантам осуществления (показан только один спутник 105 в целях наглядности фигуры). Система 900 спутниковой связи может содержать группировку спутников, как показано на любой из фиг. 6A-8D, или любую другую подходящую организацию. Наземный терминал 150 содержит систему 910 вычисления возможности установления связи и подсистему 930 связи. Например, система 910 вычисления возможности установления связи может применяться в межсетевом терминале или распределяться по нескольким межсетевым терминалам.
[0084] Как проиллюстрировано, система 910 вычисления возможности установления связи может содержать устройство 940 для хранения данных, которое может иметь сохраненные на нем орбитальные параметры 943 некоторых или всех из спутников 105 группировки и параметры 945 ресурсов связи для некоторых или всех из наземных терминалов 150 (и/или спутников 105) системы 900 спутниковой связи. Устройство 940 для хранения данных может быть выполнено любым подходящим образом, например, как одно или несколько устройств для хранения данных, которые объединены, распределены и т.д. Орбитальные параметры 943 могут включать, например, орбиты спутников 105 (например, в том числе, например, математические определения орбитальных траекторий, траектории трассы орбиты, высоты, скорости, известную линию радиовидимости или информацию об окклюзии и т.д.), местоположения спутников 105 с течением времени (например, относительно друг друга, относительно межсетевых терминалов и/или других наземных терминалов, относительно географии Земли, в абсолютном трехмерном или ином пространстве координат и т.д.), покрытие спутников 105 с течением времени (например, размеры и/или местоположения точечного покрытия и т.д.) и т.д. Параметры 945 ресурсов связи могут включать, например, параметры запрашиваемых ресурсов связи для пользовательских терминалов, находящихся в связи с группировкой (например, текущие и/или ожидаемые потребности в пропускной способности пользовательских терминалов или групп пользовательских терминалов, географические местоположения терминалов, качество линий связи для пользовательских терминалов и т.д.), параметры предоставляемых ресурсов связи для межсетевых терминалов, находящихся в связи с группировкой (например, текущие и/или ожидаемые потребности в пропускной способности межсетевых терминалов, перебои межсетевых терминалов, географические местоположения межсетевых терминалов, узлы «пользовательский терминал-межсетевой терминал», уполномоченные области связи и т.д.), параметры пропускной способности ресурсов связи для спутников 105 группировки (например, количество и/или пропускная способность маршрутов, общая пропускная способность спутника 105, поддерживаемое количество главных лепестков или фидеров, поддерживаемые полосы частот и/или поляризации, параметры текущей конфигурации и т.д.) и т.д.
[0085] Варианты осуществления системы 910 вычисления возможности установления связи могут включать набор (т.е. один или несколько) элементов с применением подсистемы 920 планирования маршрута. Подсистема 920 планирования маршрута может вычислять схему 925 конфигурации маршрута, определяющую последовательную конфигурацию маршрутов 930 прямой ретрансляции некоторых или всех из спутников 105 в группировке в некоторых или всех временных интервалах. Схема 925 конфигурации маршрута вычисляется как функция орбитальных параметров 943 и параметров 945 ресурсов связи и может эффективно определять в каждом временном интервале то, как будет сконфигурирована возможность установления связи между наземными терминалами 150 посредством группировки. В иллюстративных целях предположим, что межсетевому терминалу нужно передать трафик (т.е. трафик прямого канала) на пользовательский терминал. При выполнении передачи может быть задействовано координирование того, что: (i) в течение определенного одного или нескольких временных интервалов межсетевой терминал предусмотрен для передачи этого трафика на пользовательский терминал (и в некоторых воплощениях пользовательский терминал предусмотрен для приема трафика с межсетевого терминала); и (ii) во время одинаковых одного или нескольких временных интервалов один или несколько спутников 105 группировки имеют соответствующие один или несколько маршрутов, сконфигурированных для создания возможности установления связи (например, пути сигнала) от межсетевого терминала к пользовательскому терминалу. Например, как планирование трафика, так и планирование маршрута скоординированы для эффективной возможности установления связи посредством группировки в контексте полетной конфигурации маршрутов. Выполнение такой координации может задействовать вычисление того, какие маршруты следует конфигурировать в какой путь сигнала (например, какие приемные и передающие фидеры следует соединять посредством маршрутов) согласно конфигурации группировки в желаемое время передачи (например, где находятся спутники 105 относительно межсетевого терминала и пользовательского терминала), как указано орбитальными параметрами 943, и когда будет запланирована передача трафика (например, или когда она может быть запланирована), как указано параметрами 945 ресурсов связи. Например, схема трафика может быть сгенерирована посредством одной или нескольких функций системы 900 спутниковой связи (например, функции того же или другого наземного терминала 150), и схема может динамически влиять на параметры 945 ресурсов связи, используемые подсистемой 920 планирования маршрута. Альтернативно, вычисленная схема 925 конфигурации маршрута может иметь обратную связь с одной или несколькими функциями системы 900 спутниковой связи при использовании в вычислении подходящей схемы трафика (например, трафик может быть предусмотрен для передачи на межсетевые терминалы и т.д. в соответствии с известной схемой конфигурации маршрута).
[0086] Как описано выше, вычисленная схема 925 конфигурации маршрута может быть загружена на некоторые или все из спутников 105 любым подходящим образом. В некоторых вариантах осуществления схема 925 конфигурации маршрута связана с несколькими межсетевыми терминалами, и каждый спутник 105 получает образец схемы 925 конфигурации маршрута (например, такую же схему 925 конфигурации маршрута, разные версии для каждого спутника 105 и т.д.) от межсетевого терминала, с которым он находится в связи. В определенных воплощениях некоторые спутники 105 могут получать образец схемы 925 конфигурации маршрута от другого спутника 105 в группировке. Например, один или несколько межсетевых терминалов (или любые подходящие наземные терминалы 150) могут использовать соответствующую подсистему 930 связи для передачи схемы 925 конфигурации маршрута на один или несколько спутников 105. Схема 925 конфигурации маршрута может быть загружена в подсистему 140 конфигурации маршрута каждого спутника 105 посредством восходящего сигнала (или сигнала спутник-спутник), который может быть внутриполосным (например, с использованием конкретных временных интервалов или несущих частот в пределах системы связи) или внеполосным (например, с использованием управления отдельными командами и телеметрической линии связи со спутником 105). В некоторых вариантах осуществления подсистема 930 связи также может получать информацию со спутников 105 и/или наземных терминалов 150, которые могут иметь обратную связь (например, через подсистему 920 планирования маршрута) с влиянием на планирование трафика и/или маршрута, например, посредством влияния определений параметров 945 ресурсов связи (например, текущие пропускная способность, спрос, состояние линии связи, перебои, погода и т.д.) в устройстве 940 для хранения данных.
[0087] Фиг. 10 - пример другой части системы 1000 спутниковой связи, содержащей несколько межсетевых терминалов 810, находящихся в связи с транспортной сетью 1010 связи и несколькими спутниками 105, согласно различным вариантам осуществления. Спутники 105 сконфигурированы как группировка и следуют орбитальным траекториям 110 (например, негеосинхронные низкие или средние околоземные орбиты). Межсетевые терминалы 810 могут быть распределены географически любым подходящим способом. Например, межсетевые терминалы 810 могут быть расположены вдали друг от друга, вдали от пользовательских терминалов, вблизи инфраструктуры транспортной сети 1010 связи и т.д. В любое время некоторые или все спутники 105 группировки могут находиться в непосредственной связи с по меньшей мере одним межсетевым терминалом 810 (или облучать область, содержащую по меньшей мере один межсетевой терминал 810), и/или один или несколько спутников 105 могут находиться в опосредованной связи с одним или несколькими межсетевыми терминалами 810 посредством одного или нескольких других спутников 105 группировки. Как описано со ссылкой на фиг. 9, некоторые варианты осуществления используют систему 910 вычисления возможности установления связи для вычисления конфигураций маршрута в одном или нескольких наземных терминалах 105 (например, одном или нескольких межсетевых терминалах 810). В других вариантах осуществления система 910 вычисления возможности установления связи может применяться как отдельный функциональный элемент, находящийся в связи с транспортной сетью 1010 связи. Например, система 910 вычисления возможности установления связи может использоваться в одном или нескольких серверах (например, как функциональный элемент на основе облачных вычислений), находящихся в связи с транспортной сетью 1010 связи посредством одной или нескольких сетей общего пользования или частных сетей (например, Internet).
[0088] В любом из вышеуказанных вариантов осуществления (например, описанных со ссылкой на фиг. 9 и фиг. 10) одна или несколько схем 925 конфигурации маршрута могут быть переданы на спутники 105 в любое подходящее время. В некоторых воплощениях одна или несколько схем 925 конфигурации маршрута предусмотрены относительно жесткими и нединамичными, так что новые, обновленные, измененные или другие схемы 925 конфигурации маршрута редко передаются на спутники 105 (например, новые схемы предоставляются каждые несколько часов, раз в день или раз в неделю). В других воплощениях одна или несколько схем 925 конфигурации маршрута предусмотрены высокодинамичными (например, для быстрой реакции на изменения в спросе на ресурсы, пропускной способности и т.д.), так что новые, обновленные, измененные или другие схемы 925 конфигурации маршрута относительно часто передаются на спутники 105 (например, при необходимости, периодически, согласно относительно короткому периоду времени или любым другим подходящим способом, например, каждый час, каждые несколько минут, несколько раз в минуту). Определенные воплощения могут обнаруживать сбои возможности установления связи и/или другие проблемы связи, которые могут быть связаны со сбоями схемы 925 конфигурации маршрута (например, использование спутником 105 некорректной или устаревшей схемы 925 конфигурации маршрута, плохо рассчитанная схема 925 конфигурации маршрута и т.д.), и могут загружать другую схему 925 конфигурации маршрута в ответ на такое обнаружение.
[0089] Фиг. 11 - блок-схема примера способа 1100 полетной конфигурации маршрутов спутников в группировке согласно различным вариантам осуществления. Варианты осуществления способа 1100 начинаются на этапе 1104 получения орбитальных параметров нескольких спутников группировки, параметров запрашиваемых ресурсов связи для нескольких наземных пользовательских терминалов, находящихся в связи с группировкой, и параметров предоставляемых ресурсов связи для нескольких наземных межсетевых терминалов, находящихся в связи с группировкой. Например, орбитальные параметры могут включать орбиты или траектории спутников, относительные или абсолютные местоположения спутников, скорости спутников, размеры и/или формы площадей покрытия иглообразных главных лепестков и т.д.; параметры запрашиваемых ресурсов связи могут включать текущие и/или ожидаемые потребности в пропускной способности пользовательских терминалов или групп пользовательских терминалов, географические местоположения терминалов и т.д.; и параметры предоставляемых ресурсов связи могут включать текущую и/или ожидаемую пропускную способность межсетевых терминалов, перебои межсетевых терминалов, географические местоположения межсетевых терминалов, узлы «пользовательский терминал-межсетевой терминал», уполномоченные области связи и т.д.
[0090] На этапе 1108 варианты осуществления могут вычислять схему конфигурации маршрута в зависимости от орбитальных параметров, параметров запрашиваемых ресурсов связи и параметров предоставляемых ресурсов связи. Схема конфигурации маршрута может определять последовательную конфигурацию маршрутов прямой ретрансляции спутников в каждом из нескольких периодов времени для формирования путей сигнала между наземными терминалами посредством обеспечения возможности установления связи между несколькими главными лепестками (например, парой главных лепестков). Как описано выше, спутники имеют антенные системы, содержащие (например, видимые при работе) соответствующие части иглообразных главных лепестков. На стадии 1112 схема конфигурации маршрута может быть передана на некоторые или все из спутников группировки через соответствующие линии спутниковой связи. Например, схема конфигурации маршрута может быть передана с межсетевых терминалов на все спутники через соответствующие главные лепестки линии связи между Землей и спутником; с одного или нескольких межсетевых терминалов на один или несколько спутников через один или несколько главных лепестков линии связи между Землей и спутником, затем с одного или нескольких спутников на другие спутники через один или несколько главных лепестков линии связи между спутниками; в качестве внутриполосных сигналов; в качестве внеполосных сигналов (например, ТТ&С); и т.д.
[0091] Некоторые варианты осуществления способа 1100 начинаются или продолжаются на этапе 1116 приема схемы конфигурации маршрута одним или несколькими спутниками (например, и хранятся на запоминающем устройстве спутника). На этапе 1120 вариантов осуществления может быть выполнено первое конфигурирование маршрута спутника с формированием пути сигнала прямой ретрансляции (например, физической линии), что обеспечивает возможность установления связи между первым главным лепестком линии связи между Землей и спутником и вторым главным лепестком линии связи между Землей и спутником в первом временном интервале согласно схеме конфигурации маршрута. На этапе 1124 вариантов осуществления может быть выполнено второе конфигурирование маршрута с формированием пути сигнала прямой ретрансляции, что обеспечивает возможность установления связи между первым главным лепестком линии связи между Землей и спутником и главным лепестком линии связи между спутниками во втором временном интервале согласно схеме конфигурации маршрута. Например, в первом временном интервале маршрут спутника эффективно обеспечивает возможность установления связи между двумя наземными терминалами; а во втором временном интервале маршрут эффективно обеспечивает возможность установления связи между одним из наземных терминалов и другим спутником группировки. Как описано выше, конфигурирование маршрута (например, на этапе 1120 и/или этапе 1124) может включать соединение сторон приема и передачи маршрута с соответствующими фидерами с помощью переключателей, регулировку весовых коэффициентов в сетях формирования диаграммы направленности для эффективного создания пути сигнала между соответствующими фидерами через маршрут и т.д. Также, как описано выше, несколько иглообразных главных лепестков могут включать или не включать физически отдельные иглообразные главные лепестки. Например, первый и второй иглообразные главные лепестки могут иметь по сути одинаковое точечное покрытие при использовании разных несущих частот и/или поляризаций для уменьшения интерференции между восходящими и нисходящими сигналами.
[0092] Раскрытые в настоящем документе способы включают одно или несколько действий для достижения описанного способа. Способ и/или действия могут быть взаимозаменены друг другом без отклонения от объема формулы изобретения. Другими словами, если не определен конкретный порядок действий, порядок и/или использование конкретных действий могут быть изменены без отклонения от объема формулы изобретения.
[0093] Описанные функции могут быть реализованы в аппаратном обеспечении, программном обеспечении, прошивке или любой их комбинации. Если они реализованы в программном обеспечении, функции могут храниться как одна или несколько команд на энергонезависимом машиночитаемом носителе. Носителем данных может быть любой доступный материальный носитель, доступ к которому может получить компьютер. В качестве примера, а не ограничения, такие машиночитаемые носители могут включать RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM или другой накопитель на оптических дисках, накопитель на магнитных дисках, или другие магнитные запоминающие устройства, или любой другой материальный носитель, которые могут использоваться для переноса или хранения желаемого программного кода в виде команд или структур данных, и доступ к которым может получить компьютер. Согласно настоящему документу термин «диск» включает компакт-диск (CD), лазерный диск, оптический диск, цифровой универсальный диск (DVD), гибкий диск и диск Blu-ray, при этом одни диски обычно воспроизводят данные магнитно, в то время как другие диски воспроизводят данные оптически посредством лазерных лучей.
[0094] Компьютерный программный продукт может выполнять определенные операции, представленные в настоящем документе. Например, такой компьютерный программный продукт может быть машиночитаемым материальным носителем, содержащим команды, достоверно сохраненные (и/или закодированные) на нем, причем команды исполняются одним или несколькими процессорами для выполнения описанных в настоящем документе операций. Компьютерный программный продукт может включать упаковочный материал. Программное обеспечение или команды также могут передаваться по средству связи. Например, программное обеспечение может передаваться с веб-сайта, сервера или другого удаленного источника с использованием средства связи, такого как коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель, витая пара, цифровая абонентская линия (DSL) или беспроводная технология, такая как инфракрасная, радио или микроволновая.
[0095] Кроме того, модули и/или другие подходящие средства для осуществления описанных в настоящем документе способов и технологий могут быть загружены и/или иным образом получены соответствующими терминалами и/или соединены с серверами или т.п. с облегчением передачи средств для осуществления описанных в настоящем документе способов. Альтернативно различные способы, описанные в настоящем документе, могут быть предоставлены с помощью средств хранения (например, RAM, ROM, физического носителя данных, такого как компакт-диск или гибкий диск, и т.д.), так что пользовательский терминал и/или базовая станция могут получить различные способы при соединении или предоставлении устройству средства хранения. Кроме того, для устройства может быть использована любая другая подходящая технология для обеспечения способов и технологий, описанных в настоящем документе. Элементы, реализующие функции, также могут быть физически расположены на разных позициях, в том числе распределены так, что части функций реализуются в разных физических местах.
[0096] В описании настоящего изобретения будет использована следующая терминология: формы единственного числа включают объекты ссылки, взятые во множественном числе, если в контексте ясно не указано иное. Таким образом, например, ссылка на объект включает ссылку на один или несколько объектов. Термин «некоторые» относится к одному, двум или более и обычно применяется к выбору из нескольких или всех из некоторого количества. Термин «несколько» относится к двум или более объектам. Термин «приблизительно» означает, что количества, габариты, размеры, состав, параметры, формы и другие характеристики не обязательно должны быть точными, а могут быть приблизительными и/или большими или меньшими, по желанию, отражая приемлемые допуски, коэффициенты пересчета, округления, погрешность измерения и т.п., и другие факторы, известные специалистам в данной области техники. Термин «по сути» означает, что указанные характеристика, параметр или значение не обязательно должны быть достигнуты в точности, но, что могут иметь место отклонения или вариации, включая, например, допуски, погрешность измерения, ограничения в точности измерения и другие факторы, известные специалистам в данной области техники, в той степени, которая не влияет на характеристики, которые следует обеспечить. Числовые данные могут быть выражены или представлены в настоящем документе в формате диапазона. Следует понимать, что такой формат диапазона используется только для удобства и краткости и, следовательно, должен быть истолкован гибко как содержащий не только числовые значения, явно указанные как границы диапазона, а также как включающий все из отдельных числовых значений или поддиапазоны, охватываемые в рамках этого диапазона, как если бы каждое числовое значение и поддиапазон были явно указаны. В качестве иллюстрации числовой диапазон «приблизительно 1-5» следует толковать как включающий не только явно указанные значения от приблизительно 1 до приблизительно 5, но также включающий отдельные значения и поддиапазоны в рамках указанного диапазона. Таким образом, в числовой диапазон включены отдельные значения 2, 3 и 4 и поддиапазоны, такие как 1-3, 2-4 и 3-5, и т.д. Тот же самый принцип применяется к диапазонам, указывающим только одно числовое значение (например, «больше, чем приблизительно 1»), и будет применим независимо от ширины диапазона или описываемых характеристик. Несколько объектов могут быть приведены в общем списке для удобства. Однако эти списки должны быть истолкованы так, как будто каждый элемент списка отдельно определен как самостоятельный и уникальный элемент. Таким образом, ни один отдельный элемент из этого списка не может быть истолкован как de facto эквивалент любого другого элемента того же списка исключительно на основе их представления в общей группе без указаний на обратное. Кроме того, слова «и» и «или» используются совместно со списком объектов, при этом их следует трактовать в широком смысле, при котором любые один или несколько из перечисленных объектов могут использоваться по отдельности или в комбинации с другими перечисленными объектами. Термин «альтернативно» относится к выбору одного из двух или более альтернатив и не предусматривает ограничения выбора только этими перечисленными альтернативами или только одной из перечисленных альтернатив единовременно, если в контексте явно не указано иное. Термин «соединенный» согласно настоящему документу не требует того, чтобы элементы были соединены друг с другом непосредственно. Напротив, термин также подразумевает конфигурации с непрямыми соединениями, в которых между соединенными элементами может присутствовать один или несколько других элементов. Например, такие другие элементы могут содержать усилители, удлинители, разделители, направленные соединители, переключатели резерва и т.п.Также, согласно настоящему документу включение в формулу изобретения слова «или», используемого в списке объектов, перед которым имеется фраза «по меньшей мере один из», означает альтернативный 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). Также, термин «иллюстративный» не означает, что описываемый пример является предпочтительным или лучшим, чем другие примеры. Согласно настоящему документу термин «набор» элементов следует понимать как «один или несколько» таких элементов, кроме тех случаев, когда набор явно требует использования более одного или явно может быть пустым набором.
[0097] Различные изменения, замещения и замены технологий, описанных в настоящем документе, могут быть выполнены без выхода за рамки технологии согласно идее, определенной прилагаемой формулой изобретения. Кроме того, объем описания и формулы изобретения не ограничивается конкретными аспектами процессов, механизмов, производства, композиций материалов, средств, способов и действий, описанных выше. Могут быть использованы процессы, механизмы, производство, композиции материалов, средства, способы или действия, существующие на данный момент или те, что будут разработаны позднее, которые выполняют по сути одинаковую функцию или достигают по сути одинакового результата как и соответствующие аспекты, описанные в настоящем документе. Соответственно, прилагаемая формула изобретения включает в свой объем такие процессы, механизмы, производство, композиции материалов, средства, способы или действия.