СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ IP-ПАКЕТОВ ПУТЕМ ОБЪЕДИНЕНИЯ НЕСКОЛЬКИХ КАНАЛОВ РАДИОСВЯЗИ ДЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ Российский патент 2008 года по МПК H04L29/06 

Дата конвенционного приоритета настоящего изобретения 25 октября 2001 г. по предварительной заявке на патент №60/335680, поданной под названием "Method and System for Aggregating Multiple Wireless Communication Channels for High Data Rate Transfers" («Система и способ объединения нескольких каналов радиосвязи для высокоскоростной передачи данных») в США и целиком включенной в настоящую заявку путем ссылки.

Настоящее изобретение относится к системам радиосвязи и, в частности, к системам радиосвязи, способным работать в сетевой среде передачи данных.

По мере распространения систем мобильной связи возрастают требования к предоставлению все более объемных и сложных услуг. Чтобы обеспечить требования к пропускной способности систем мобильной связи, разработаны способы многостанционного доступа к ограниченным ресурсам системы связи. Применение способов модуляции с кодовым разделением каналов с многостанционным доступом (CDMA) является одним из возможных решений поддержки связи в условиях существования большого числа пользователей системы. Специалистам в данной области техники известны также другие способы реализации систем связи с многостанционным доступом, например многостанционный доступ с временным разделением каналов (TDMA) и многостанционный доступ с частотным разделением каналов (FDMA).

Применение способов CDMA в системе с многостанционным доступом известно специалистам в данной области техники и описано в патенте США № 4901307 "Spread Spectrum Multiple Access Communication System Using Satellite or Terrestrial Repeaters", выданном 13 февраля 1990 г., права на который переданы патентовладельцу настоящего изобретения.

Известна система спутниковой связи, преимущество которой заключается в способности обеспечивать возможность установления радиосвязи между географически разнесенными абонентскими терминалами по каналу или линии спутниковой связи. Типичная система спутниковой связи CDMA описана в патенте США № 5812538 "Multiple Satellite Repeater Capacity Loading With Multiple Spread Spectrum Gateway Antennas", выданном 22 сентября 1998 г., права на который переданы патентовладельцу настоящего изобретения. Абонентские терминалы могут обмениваться данными между собой с максимальной информационной скоростью, ограниченной шириной полосы пропускания при передаче данных спутниковой линии связи. Существует и постоянно усиливается потребность в расширении полосы пропускания при передаче данных и, следовательно, в повышении максимальной информационной скорости, с которой абонентские терминалы могут обмениваться данными по линии радиосвязи.

Общеизвестно, что компьютерные клиенты и серверы обмениваются между собой данными по соединению в сети передачи данных, например по соединению в сети Internet. Данное соединение требуется организовывать с использованием линии радиосвязи, например линии спутниковой связи, чтобы обеспечивать, тем самым, возможность установления связи между мобильными клиентами и серверами. Необходимо также предельно расширять полосу пропускания при передаче данных при использовании указанного соединения в радиосети по вышеупомянутой причине.

Вышеупомянутые клиент и сервер могут обмениваться между собой пакетами данных по сетевому соединению между клиентом и сервером с использованием протоколов, выбранных из набора межсетевых протоколов (IP-протоколов), например TCP/IP. Соответствующие пакеты данных называются IP-пакетами данных (или IP-пакетами). Сетевое соединение может вызывать некоторое нарушение порядка следования IP-пакетов, проходящих от клиента к серверу и наоборот, поскольку разные IP-пакеты могут направляться от клиента к серверу и наоборот по разным сетевым маршрутам. По вышеуказанной причине в сетевое соединение, возможно, потребуется включить линию радиосвязи.

Данные линии радиосвязи, включая вышеупомянутые линии спутниковой связи, реализуют важные протоколы исправления ошибок, чтобы обеспечивать надежную радиопередачу данных. Упомянутые протоколы исправления ошибок могут вызвать дополнительное нарушение порядка следования IP-пакетов в процессе прохождения IP-пакетов от клиента к серверу и наоборот. В результате IP-пакеты, передаваемые клиентом с заданным порядком следования, могут поступать в сервер с нарушением порядка следования. Такого рода накапливающееся нарушение порядка следования IP-пакетов может включать различные механизмы исправления ошибок, заложенные в протоколах TCP/IP, например повторную передачу IP-пакетов, что, к сожалению, сужает полосу пропускания при передаче данных у сетевого соединения. Поэтому существует потребность направлять IP-пакеты от клиента к серверу и обратно по сетевому соединению, содержащему надежную линию радиосвязи, например линию спутниковой связи, чтобы исключить накапливающееся нарушение порядка следования IP-пакетов и, тем самым, обеспечить высокоскоростные передачи данных от клиента к серверу и обратно.

Настоящее изобретение относится к способу передачи IP-пакетов в системе радиосвязи путем объединения нескольких каналов радиосвязи, например каналов спутниковой связи, в общую линию связи с целью расширения эффективной полосы пропускания каналов при передаче данных и, следовательно, увеличения максимальной информационной скорости, с которой абонентские терминалы могут обмениваться данными по общей линии связи.

Настоящее изобретение можно использовать, чтобы устанавливать сетевое соединение между конечными абонентскими терминалами (например, клиентом и сервером) по линии радиосвязи, например линии спутниковой связи, и, тем самым, обеспечивать возможность установления сетевого соединения между мобильными клиентами и серверами. Настоящее изобретение обеспечивает максимальное расширение полосы пропускания при передаче данных, когда применяются указанные радиосетевые соединения, чтобы достигать высоких скоростей передачи данных.

В соответствии с настоящим изобретением IP-пакеты направляются между конечными абонентскими терминалами (например, клиентом и сервером) по сетевому соединению, содержащему надежную линию радиосвязи, например линию спутниковой связи, таким образом, чтобы исключать накапливающееся нарушение порядка следования IP-пакетов и тем самым достигать высоких скоростей передачи данных между конечными абонентскими терминалами.

В соответствии с настоящим изобретением осуществляется объединение нескольких надежных каналов радиосвязи в общий канал связи, действующий в сетевой среде, например в среде сети Internet, таким образом, чтобы быть прозрачным для стандартных сетевых протоколов, например TCP/IP.

Типичная система в соответствии с настоящим изобретением объединяет каналы связи, транспортирующие IP-пакеты, проходящие из мобильной составляющей настоящего изобретения в наземную составляющую настоящего изобретения. Мобильная составляющая содержит мобильный радиотерминал (MWT). MWT принимает IP-пакеты, предназначенные для наземной сети, из сети, входящей в мобильную составляющую. MWT принимает IP-пакеты из мобильной сети в заданном порядке следования. MWT фрагментирует каждый из IP-пакетов на более мелкие фрагменты пакета, добавляет идентификационную информацию в каждый из фрагментов пакета и передает фрагменты пакетов параллельно друг другу по одновременно действующим спутниковым каналам.

Наземная составляющая содержит принимающую станцию, например узловую станцию, и наземный контроллер, соединенный с узловой станцией по меньшей мере по одной сети передачи данных. Принимающая станция осуществляет радиоприем фрагментов пакетов, передаваемых из MWT. Принимающая станция пересылает принятые фрагменты пакетов в наземный контроллер по сетевому соединению на основании идентификационной информации, добавляемой к фрагментам пакетов. Фрагменты пакетов часто поступают в принимающую станцию и наземный контроллер с существенно нарушенным порядком следования.

Наземный контроллер объединяет фрагменты пакетов в реконструированные IP-пакеты на основании идентификационной информации, добавленной к фрагментам. Наземный контроллер также упорядочивает реконструированные IP-пакеты соответственно заданному порядку следования на основании идентификационной информации. Наземный контроллер пересылает реконструированные IP-пакеты в правильном порядке следования в сеть назначения.

Типичная система в соответствии с настоящим изобретением объединяет каналы связи, транспортирующие фрагменты IP-пакетов, проходящие из наземной составляющей в мобильную составляющую, а также в противоположенном направлении. Поэтому мобильная составляющая, например MWT, реализует способы как передачи, так и приема с объединением каналов в соответствии с настоящим изобретением. Аналогично наземная составляющая, например сочетание принимающей станции и наземного контроллера, также реализует способы как приема, так и передачи с объединением каналов в соответствии с настоящим изобретением.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения предлагается способ передачи, который использует объединение нескольких каналов связи CDMA. Способ передачи содержит этапы, заключающиеся в том, что принимают по меньшей мере один IP-пакет данных, фрагментируют IP-пакет данных на совокупность фрагментов пакета, более мелких, чем IP-пакет данных, добавляют идентификатор (ID) фрагмента и идентификатор (ID) порядкового номера пакета в каждый фрагмент пакета, добавляют IP-заголовок в каждый фрагмент пакета, при этом IP-заголовок содержит IP-адрес источника данных, который представляет собой IP-адрес, соответствующий каналу, по которому передают пакет, и IP-адрес назначения, который представляет собой IP-адрес наземного контроллера, и осуществляют радиопередачу совокупности фрагментов пакета по нескольким одновременно действующим каналам связи CDMA. Способ передачи заключается также в том, что принимают совокупность IP-пакетов данных в заданном порядке следования и выполняют фрагментирование в порядке выполнения этапов передачи для каждого IP-пакета данных, чтобы каждый переданный фрагмент пакета содержал идентификатор (ID) порядкового номера соответствующего пакета из IP-пакетов данных, принятых в заданном порядке следования.

В соответствии с другими особенностями вариантов осуществления настоящего изобретения радиопередача заключается в том, что одновременно передают по меньшей мере два из совокупности фрагментов пакета по соответствующим каналам из одновременно действующих каналов связи. Этап добавления IP-заголовка заключается в том, что добавляют заголовок транспортного протокола в каждый фрагмент пакета в дополнение к IP-заголовку, при этом заголовок транспортного протокола отождествляется с одним соответствующим каналом из каналов связи, по которому должен передаваться фрагмент пакета.

Перед радиопередачей организуют каждый из одновременно действующих каналов связи CDMA и планируют каждый упомянутый фрагмент пакета к передаче по одному выбранному каналу из нескольких одновременно действующих каналов связи CDMA. Указанное планирование заключается в том, что выбирают каждый упомянутый канал связи в заданном порядке выбора каналов и планируют фрагменты пакета к передаче по одному соответствующему каналу из каналов связи, выбранных в заданном порядке выбора каналов. В соответствии с другим вариантом осуществления планирование заключается в том, что контролируют коэффициент ошибок в данных, соответствующий каждому из каналов связи, выбирают приоритетную группу каналов связи на основании контролируемых коэффициентов ошибок в данных и планируют совокупность фрагментов пакета к передаче по приоритетной группе каналов связи.

В соответствии с другим вариантом осуществления предложен способ приема с объединением нескольких каналов связи CDMA. Способ приема содержит этап, заключающийся в том, что осуществляют радиоприем совокупности фрагментов IP-пакетов по нескольким одновременно действующим каналам связи CDMA, при этом каждый фрагмент IP-пакета содержит идентификатор (ID) фрагмента пакета, идентификатор (ID) порядкового номера пакета, отождествляющий фрагмент IP-пакета с IP-пакетом данных, и IP-заголовок, содержащий IP-адрес. Способ приема далее содержит этапы, заключающиеся в том, что направляют каждый принятый фрагмент IP-пакета по IP-адресу, включенному в IP-заголовок, и объединяют направленные фрагменты IP-пакета в соответствующий IP-пакет данных на основании идентификаторов (ID) фрагментов и идентификаторов (ID) порядковых номеров пакетов. Совокупность принятых фрагментов IP-пакетов можно отождествить с совокупностью различных IP-пакетов данных. Когда данную возможность реализуют, то способ приема далее содержит этапы, заключающиеся в том, что повторяют этапы направления и объединения для каждого из различных IP-пакетов данных, чтобы сформировать совокупность реконструированных IP-пакетов данных, и упорядочивают совокупность реконструированных IP-пакетов данных на основании идентификаторов (ID) порядковых номеров пакетов.

В соответствии с другими особенностями вариантов осуществления настоящего изобретения радиоприем заключается в том, что одновременно принимают по меньшей мере два из совокупности фрагментов пакета по соответствующим каналам из одновременно действующих каналов связи.

В соответствии с другими особенностями упорядочивание заключается в том, что переупорядочивают совокупность реконструированных IP-пакетов данных, если реконструированные IP-пакеты данных имеют нарушенный порядок следования относительно заданного порядка следования, указанного идентификаторами (ID) порядковых номеров пакетов. Если совокупность принятых фрагментов IP-пакетов отождествляют с совокупностью различных IP-пакетов данных, то способ дополнительно содержит этапы, заключающиеся в том, что повторяют этапы направления и объединения для каждого из различных IP-пакетов данных, чтобы сформировать совокупностью реконструированных IP-пакетов данных в порядке следования пакетов соответственно идентификаторам (ID) порядковых номеров.

В соответствии с еще одной особенностью настоящего изобретения предлагается обобщенный способ объединения нескольких каналов связи CDMA, сочетающий как способы приема, так и способы передачи. Обобщенный способ содержит этапы, заключающиеся в том, что принимают по меньшей мере один IP-пакет данных, фрагментируют IP-пакет данных на совокупность фрагментов пакета, более мелких, чем IP-пакет данных, добавляют идентификатор (ID) фрагмента и идентификатор (ID) порядкового номера пакета в каждый фрагмент пакета, добавляют IP-заголовок в каждый фрагмент пакета, при этом IP-заголовок содержит IP-адрес источника данных, который представляет собой IP-адрес, соответствующий каналу, по которому передают пакет, и IP-адрес назначения, который представляет собой IP-адрес наземного контроллера, и осуществляют радиопередачу совокупности фрагментов пакета по нескольким одновременно действующим каналам связи CDMA. Обобщенный способ содержит далее этапы, заключающиеся в том, что осуществляют радиоприем совокупности фрагментов IP-пакетов, направляют каждый принятый фрагмент IP-пакета по IP-адресу, включенному в IP-заголовок, и вновь объединяют направленные фрагменты IP-пакетов по меньшей мере в один IP-пакет данных на основании идентификаторов (ID) фрагментов и идентификаторов (ID) порядковых номеров пакетов.

В соответствии с еще одной особенностью настоящего изобретения предлагается передающая система, предназначенная для объединения нескольких каналов связи CDMA. Передающая система содержит по меньшей мере один контроллер, предназначенный принимать по меньшей мере один IP-пакет данных, при этом по меньшей мере один из контроллеров содержит блок фрагментирования, который фрагментирует принимаемый IP-пакет данных на совокупность фрагментов пакета, более мелких, чем IP-пакет данных, и добавляет идентификатор (ID) фрагмента и идентификатор (ID) порядкового номера пакета в каждый фрагмент пакета. Блок фрагментирования содержит также IP-модуль, который добавляет IP-заголовок, содержащий IP-адрес, в каждый фрагмент пакета. Передающая система содержит также группу радиомодемов или приемо-передающих элементов, или модулей, предназначенных осуществлять радиопередачу совокупности фрагментов пакета по соответствующим каналам из нескольких одновременно действующих каналов связи CDMA.

В соответствии с другими особенностями данной передающей системы по меньшей мере один контроллер предназначен принимать совокупность IP-пакетов данных в заданном порядке следования, а блок фрагментирования предназначен фрагментировать каждый IP-пакет данных на совокупность более мелких фрагментов IP-пакета и добавлять в каждый из фрагментов идентификатор (ID) фрагмента и идентификатор (ID) порядкового номера пакета, соответствующий заданному порядку следования. IP-модуль предназначен добавлять IP-заголовок, содержащий IP-адрес, в каждый из фрагментов пакетов.

Контроллеры можно применить так, чтобы они предписывали по меньшей мере двум радиомодемам одновременно передавать по меньшей мере два из совокупности фрагментов пакетов по соответствующим каналам из одновременно действующих каналов связи, а IP-модули можно применить так, чтобы они добавляли заголовок транспортного протокола в каждый фрагмент пакета в дополнение к IP-заголовку, при этом заголовок транспортного протокола отождествляется с соответствующим одним из радиомодемов и каналов связи, по которому должен быть передан фрагмент пакета. По меньшей мере один контроллер и радиомодем могут находиться в составе мобильного радиотерминала. В соответствии с другим вариантом осуществления по меньшей мере один контроллер может быть распределен между узловой станцией и наземным контроллером, при этом оба данных элемента подключены по меньшей мере к одной наземной пакетной сети передачи данных, а радиомодемы находятся в составе узловой станции.

Кроме того, по меньшей мере один контроллер содержит планировщик, который планирует фрагменты пакета к передаче по одному выбранному каналу из нескольких одновременно действующих каналов связи CDMA. Планировщик содержит средство для выбора каждого упомянутого канала связи в заданном порядке выбора каналов и средство для планирования каждого фрагмента пакета к передаче по соответствующим каналам из каналов связи, выбираемых в заданном порядке выбора каналов. Кроме того, по меньшей мере один контроллер может содержать средство для контроля коэффициента ошибок в данных, соответствующего каждому из каналов связи. В данном случае планировщик содержит средство для выбора приоритетной группы каналов связи из нескольких каналов связи на основании контролируемых коэффициентов ошибок в данных и средство для планирования совокупности фрагментов пакета к передаче по приоритетной группе каналов связи.

В соответствии с другой особенностью вариантов осуществления настоящего изобретения предлагается принимающая система, предназначенная для объединения нескольких каналов связи CDMA. Принимающая система содержит группу радиомодемов, предназначенных осуществлять радиоприем совокупности фрагментов IP-пакетов по нескольким одновременно действующим каналам связи CDMA, при этом каждый из каналов связи отождествляется с соответствующим одним из группы радиомодемов, каждый фрагмент пакета содержит идентификатор (ID) фрагмента пакета, идентификатор (ID) порядкового номера пакета, отождествляющий фрагмент IP-пакета с IP-пакетом данных, и IP-заголовок, содержащий IP-адрес. Принимающая система содержит также по меньшей мере один контроллер, при этом по меньшей мере один по меньшей мере из одного контроллера содержит маршрутизатор для направления каждого принятого фрагмента пакета по IP-адресу, включенному в IP-заголовок, и блок дефрагментирования, который вновь объединяет направленные фрагменты IP-пакета в соответствующий IP-пакет данных на основании идентификаторов (ID) фрагментов и идентификаторов (ID) порядковых номеров пакетов.

Радиомодемы можно применить так, чтобы одновременно принимать по меньшей мере два из совокупности фрагментов пакета по соответствующим каналам из одновременно действующих каналов связи. По меньшей мере один контроллер и радиомодем могут находиться в составе мобильного радиотерминала и организовывать каждый из одновременно действующих каналов связи CDMA.

В соответствии с дополнительными особенностями изобретения совокупность фрагментов пакетов отождествляют с совокупностью различных IP-пакетов данных, и маршрутизатор предназначен направлять каждый из фрагментов пакетов по IP-адресу канала, по которому он передается, в то время, как блок дефрагментирования предназначен вновь объединять направленные фрагменты пакетов в соответствующие IP-пакеты данных, чтобы формировать совокупность реконструированных IP-пакетов данных, и по меньшей мере один контроллер содержит устройство задания последовательности, которое упорядочивает реконструированные IP-пакеты данных на основании идентификаторов (ID) порядковых номеров пакетов.

В соответствии с другими вариантами осуществления контроллеры распределены между узловой станцией и наземным контроллером, при этом оба данных элемента подключены по меньшей мере к одной наземной пакетной сети передачи данных, наземный контроллер имеет IP-адрес, соответствующий IP-адресам, включенным в заголовок фрагмента IP-пакета, а радиомодемы находятся в составе узловой станции.

И, наконец, в соответствии с еще одной особенность настоящего изобретения предлагается обобщенная приемо-передающая система, предназначенная для объединения нескольких каналов связи CDMA. Обобщенная приемо-передающая система содержит элементы, входящие в состав вышеописанных передающей и принимающей систем.

Применяемые аббревиатуры:

IP - межсетевой протокол.

PPP - протокол передачи точка-точка.

RLP - протокол обмена по радиоканалу.

TCP - протокол управления передачей.

UDP - протокол пользовательских дейтаграмм.

Признаки, задачи и преимущества настоящего изобретения очевидны из подробного описания, приведенного ниже со ссылками на чертежи, на которых одинаковые или аналогичные элементы обозначены одинаковыми числовыми позициями на всех чертежах, где

На фиг.1A изображена типичная подходящая система спутниковой связи.

На фиг.1B представлена блок-схема спутника системы, изображенной на фиг.1A.

На фиг.2 представлена блок-схема типичной системы, предназначенной для объединения нескольких каналов спутниковой связи с кодовым разделением каналов с многостанционным доступом с целью обеспечения средне- и высокоскоростных передач данных.

На фиг.3 изображен принцип взаимной обратимости приема и передачи между мобильной составляющей и наземной составляющей системы, изображенной на фиг.2.

На фиг.4 приведена схема последовательности этапов, реализующих типичный способ передачи с объединением нескольких каналов связи в системе, изображенной на фиг.2.

На фиг.5 приведена схема последовательности дополнительных этапов типичного способа передачи, дополняющих способ, изображенный на фиг.4.

На фиг.6 приведена схема последовательности этапов, реализующих типичный способ планирования передачи.

На фиг.7 приведена схема последовательности этапов, реализующих другой вариант типичного способа планирования передачи.

На фиг.8 изображены составляющие способа передачи, показанного на фиг.4, вместе с наглядными последовательностями фрагментов пакетов, формируемых данным способом, на примере которых удобно давать описание вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг.9 приведена схема последовательности этапов, реализующих типичный способ приема с объединением нескольких каналов связи в системе, изображенной на фиг.2.

На фиг.10 приведена схема последовательности дополнительных этапов типичного способа приема, дополняющих способ, изображенный на фиг.9.

На фиг.10A приведена схема последовательности этапов, реализующих типичный системный способ в системе, изображенной на фиг.2.

На фиг.11 изображен другой вариант типичного способа приема в сочетании с этапами способа передачи, изображенными на фиг.8, а также вместе с наглядными принимаемыми и передаваемыми последовательностями фрагментов пакетов, формируемых в результате использования способов, соответственно, приема и передачи.

На фиг.12 представлена схема типичных соединений с использованием многоуровневого протокола между различными элементами системы, изображенной на фиг.2.

На фиг.13 изображены типичные туннели для передачи данных по протоколу UDP/IP, соединяющие MWT и наземный контроллер системы, показанной на фиг.2

На фиг.14 представлена функциональная схема типичного контроллера MWT, относящегося к системе, изображенной на фиг.2.

На фиг.15 представлена блок-схема типичной компьютерной системы, реализующей способы в соответствии с настоящим изобретением.

I. Типичная спутниковая система

На фиг.1A изображена типичная система 100 спутниковой связи, подходящая для использования с вариантами осуществления настоящего изобретения. Перед подробным описанием вариантов осуществления изобретения целесообразно дать описание системы 100 связи, чтобы создать условия для более глубокого понимания настоящего изобретения. Систему 100 связи, в принципе, можно разделить на несколько подсистем 101, 102, 103 и 104. В настоящем описании подсистему 101 называют космическим сегментом, подсистему 102 - пользовательским сегментом, подсистему 103 - наземным сегментом, а подсистему 104 называют телефонной системой или инфраструктурным сегментом сети передачи данных. Типичная система 100 спутниковой связи содержит в общей сложности 48 спутников 120, например, на низкой околоземной орбите (LEO) высотой 1414 км. Спутники 120 выведены на такие орбиты, чтобы обеспечивать обслуживание приблизительно всей земной поверхности, при этом целесообразно, чтобы в любой данный момент времени по меньшей мере два спутника находились в зоне видимости любого конкретного пользователя, находящегося между приблизительно 70 градусами южной широты и 70 градусами северной широты. При этом пользователь может связываться практически с любой точкой или из любой точки на земной поверхности в пределах зоны обслуживания узловой станции (GW) 180, соответственно, из любой точки или с любой точкой на земной поверхности (с помощью телефонной сети общего пользования (PSDTN)) через по меньшей мере одну узловую станцию 180 и по меньшей мере один спутник 120, возможно, также с использованием участка телефонной системы и инфраструктурного сегмента 104 сети передачи данных.

Следует отметить, что предшествующее и последующее описание системы 100 приведено всего на одном примере системы связи, который может быть достаточно информативным для изучения настоящего изобретения. То есть конкретные особенности системы связи нельзя рассматривать или толковать в ограничительном смысле применительно к практике осуществления настоящего изобретения. Допустимо использование спутников и их группировок другого типа, включая элементы на средних околоземных орбитах и геостационарных орбитах, или других подвижных источников или приемников (например, самолетов и поездов), которые также нуждаются в передаче данных.

Система 100 благодаря плавному исполнению перехода (переключения) между спутниками 120, а также между отдельными лучами из 16 лучей, передаваемых каждым спутником, обеспечивает ненарушаемую связь с использованием технологии CDMA с расширенным спектром (SS-CDMA). В настоящее время предпочитают технологию SS-CDMA, регламентированную временным стандартом TIA/EIA/IS-95-A "Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System", выпущенным в июле 1993 г., но можно использовать и другие технологии связи с расширенным спектром и CDMA и протоколы или даже некоторые типы систем связи с многостанционным доступом с временным разделением каналов (TDMA). Кроме систем сотовой связи CDMA, регламентированных стандартом IS-95, выпущенным Ассоциацией промышленности средств коммуникации и Ассоциацией электронной промышленности (TIA/EIA), известны комбинированные системы AMPS (перспективная служба радиотелефонной связи с подвижными объектами) и CDMA, регламентированные стандартом TIA/EIA IS-98. Описания других систем связи содержат стандарты Международная система мобильной связи - 2000/Универсальная система мобильной связи или IMT-2000/UM, относящиеся к системам, называемым широкополосной CDMA (WCDMA), cdma2000 (например, стандарты cdma2000 1x-rstt cdma2000 1x, 3x, или стандарты MC) или TD-SCDMA. Системы спутниковой связи также используют данные или аналогичные известные стандарты.

Использование низких околоземных орбит позволяет стационарным, портативным или мобильным маломощным абонентским радиотерминалам 130 осуществлять связь со спутниками 120, каждый из которых действует, например, как ретранслятор («трубное колено»), принимающий информационный радиосигнал (например, речевой сигнал и/или данные) от абонентского терминала 130 или от узловой станции, преобразует, при необходимости, принятый информационный радиосигнал по частоте в другой частотный диапазон, а затем ретранслирует преобразованный сигнал.

Пользовательский сегмент 102 может содержать множество разнотипных абонентских терминалов 130, которые предназначены для связи со спутниками 120. Каждый абонентский терминал 130 содержит или включает в себя, например, совокупность разнотипных стационарных и мобильных абонентских терминалов, включая, без ограничения, сотовый телефон, беспроводной микротелефон, приемопередатчик данных, приемник пейджинговой связи или системы местоопределения, или мобильные радиотелефоны. Кроме того, каждый из абонентских терминалов 130 может быть, по требованию, ручным, переносным или бортовым (установленным, в том числе, на борту легковых и грузовых автомобилей, судов, железных дорог и самолетов) или стационарным. Например, на фиг.1 изображены абонентские терминалы 140 в виде ручных устройств, абонентские терминалы 150 в виде бортовых устройств и абонентские терминалы 160 в виде устройств пейджинговой связи и приема сообщений и стационарных радиотелефонов. Устройства радиосвязи в составе некоторых систем связи иногда называют также абонентскими терминалами, мобильными станциями, мобильными установками, абонентскими установками, мобильными радиостанциями или радиотелефонами, беспроводными установками, или просто «пользователями», «абонентами», «терминалами» и «мобильными пользователями», в зависимости от предпочтения. Пользовательские терминалы 130 обычно оборудованы всенаправленными антеннами 130A для двухсторонней связи по меньшей мере через один из спутников 120. Каждая из антенн 130A может быть антенным узлом, содержащим раздельные передающие и принимающие антенны.

Как видно из фиг.1B, абонентские терминалы 130 могут работать в дуплексном режиме и осуществлять связь, например, по радиолиниям L-диапазона (восходящая или обратная радиолиния 170B) и радиолиниям S-диапазона (нисходящая или прямая радиолиния 170A), через спутниковые ретрансляторы 120A и 120B, соответственно, обратной и прямой линий радиосвязи. Обратные радиолинии L-диапазона 170B могут работать в частотном диапазоне 1,61-1,625 ГГц в полосе частот 16,5 МГц и используют модуляцию пакетированными цифровыми речевыми сигналами и/или сигналами данных в соответствии с целесообразным способом разнесения сигнала по спектру. Прямые радиолинии S-диапазона 170A могут работать в частотном диапазоне 2,485-2,5 ГГц в полосе частот 16,5 МГц.

Сигналы в прямых радиолиниях 170A также модулируются в узловой станции 180 пакетированными цифровыми речевыми сигналами и/или сигналами данных в соответствии с целесообразным способом разнесения сигнала по спектру. Полоса частот 16,5 МГц прямой радиолинии 170A делится на 16 лучей с 13 подлучами, формирующими, в итоге, 208 частотно-уплотненных каналов, каждый из которых дополнительно вмещает около 128 кодовых каналов, при этом одному пользователю распределен один кодовый канал прямой радиолинии, плюс пилот-сигналы и т.д. Обратная радиолиния может иметь разные полосы частот, и данному абонентскому терминалу 130 может или не может быть распределен канал, отличающийся от канала, распределенного в прямой радиолинии.

Наземный сегмент 103 содержит по меньшей мере одну, но обычно несколько узловых станций 180, которые осуществляют связь со спутниками 120 с использованием, например, дуплексной радиолинии C-диапазона 190 (прямая радиолиния 190A (к спутнику), обратная радиолиния 190B (от спутника)), которая функционирует в частотном диапазоне обычно выше 3 ГГц и, в предпочтительном варианте, в C-диапазоне. Радиолинии C-диапазона служат двунаправленными магистральными радиолиниями связи, а также для передачи команд управления спутниками на спутники и телеметрической информации от спутников. Прямая магистральная радиолиния 190A может функционировать в полосе частот 5-5,25 ГГц, а обратная магистральная радиолиния 190B может функционировать в полосе частот 6,875-7,075 ГГц. Например, через любой данный спутник из группировки спутников 120 может осуществляться несколько тысяч дуплексных обменов информацией. В соответствии со свойствами системы 100 каждый из по меньшей мере двух спутников 120 может передавать одно и то же сообщение между данным абонентским терминалом 130 и одной из узловых станций 180.

Следует подчеркнуть, что все частоты, полосы частот и т.д., приведенные в настоящем описании, характеризуют только одну конкретную систему. Можно применить другие частоты и полосы частот без изменения рассматриваемых принципов. В одном, приведенном только для примера случае магистральные радиолинии связи спутников с узловыми станциями могут использовать частоты в полосе, отличающейся от C-диапазона (приблизительно 3 ГГц - приблизительно 7 ГГц), например, в Ku-диапазоне (приблизительно 10 ГГц - приблизительно 15 ГГц) или в Ka-диапазоне (выше, чем приблизительно 15 ГГц).

Узловые станции 180 предназначены связывать бортовую аппаратуру связи или ретрансляторы 120A и 120B (фиг.1B) спутников 120 с телефонной системой и инфраструктурным сегментом 104 сети передачи данных. Сегмент 104 содержит телефонные сети 192 и сети 194 передачи данных, которые могут быть также взаимосвязаны с телефонными сетями или соединены непосредственно с узловыми станциями и базовыми станциями. Телефонные сети 192 содержат частные телефонные системы и телефонные системы общего пользования, например PSTN. Телефонные сети 192 связаны с компьютерными терминалами 195 и телефонами 196. Сети 194 передачи данных содержат локальные и глобальные сети передачи данных с пакетной коммутацией, например Internet и Intranet. Сети 194 передачи данных связаны с компьютерными терминалами 197.

Как видно из фиг.1A, составляющими наземного сегмента 103 являются Центр 136 управления полетами спутников (SOCC) и Центр 138 управления наземными операциями (GOCC). Предусмотрен тракт связи, который содержит наземную сеть 139 передачи данных (GDN) для связи между узловыми станциями 180, SOCC 36 и GOCC 38 наземного сегмента 103. Данная составляющая системы 100 связи обеспечивает функции общего управления системой.

II. Общее описание системы

На фиг.2 представлена блок-схема типичной системы 200, предназначенной для объединения нескольких каналов спутниковой связи с кодовым разделением каналов с многостанционным доступом с целью обеспечения средне- и высокоскоростных передач данных. Система 200 содержит мобильную составляющую 202, по меньшей мере один спутник 120 и наземную составляющую 204. В типичной конфигурации мобильная составляющая 202 установлена на подвижной платформе, например на самолете. Однако при использовании вариантов осуществления настоящего изобретения можно применять и другие виды транспорта, например поезда, суда, автобусы или узкоколейные или монорельсовые городские транспортные средства.

Мобильная составляющая 202 содержит MWT 206, связанный с сетью 208 передачи данных по линии 210 связи, например линии Ethernet, радиолинии на базе Bluetooth или с использованием радиопередающей системы, работающей по протоколам, регламентированным стандартами 802.11 (IEEE). С сетью 208 передачи данных связаны по меньшей мере два компьютерных терминала 212a-212n. Системы допускают также применение карманных или портативных компьютеров с радио- или проводными модемами, персональными электронными помощниками (PDA), факсами и другими устройствами передачи данных, включая, без ограничений, игровые устройства, пейджинговые устройства и т.д., предназначенные для передачи данных пользователю. Сеть 208 передачи данных может представлять собой локальную сеть (LAN) или любую другую известную сеть. Сеть 208 передачи данных может содержать маршрутизаторы данных и может быть подсоединена к другим сетям.

MWT 206 содержит антенну 109A для передачи сигналов и приема сигналов, соответственно, в наземную составляющую 204 и от нее. MWT 206 содержит контроллер (то есть по меньшей мере один контроллер или процессор 214 сигналов), связанный с линией 210 связи. Контроллер 214 обеспечивает передачу данных в группу спутниковых модемов 216a-216n по нескольким соответствующим линиям 218a-218n передачи данных, соединяющим контроллер 214 со спутниковыми модемами 216. Соединители 218 для передачи данных могут быть соединителями для последовательной передачи данных. Спутниковые модемы 216 передают и принимают радиосигналы, соответственно в блок 220 суммирования и деления мощности и из него, по нескольким радиочастотным соединителям 222a-222b. Блок 220 суммирования и деления мощности содержит проходной усилитель мощности для усиления радиосигналов, получаемых от спутниковых модемов 216. В направлении передачи блок 220 объединяет и усиливает по мощности радиосигналы, полученные от спутниковых модемов 216, и выдает комбинированный передаваемый радиосигнал в антенну 130A. В приемном направлении блок 220 подает радиосигналы, полученные из антенны 130A, в один соответствующий модем из спутниковых модемов 216.

Наземная составляющая 204 содержит узловую станцию 180 (называемую также шлюзом 180), предназначенную для передачи и приема сигналов, соответственно, в мобильную составляющую 202 и из нее через спутник 120. Маршрутизатор 230 данных узловой станции соединяет узловую станцию 180 по меньшей мере с одной пакетной сетью передачи данных частного и/или общего пользования, включая сеть Internet. Наземная составляющая 204 содержит также наземный контроллер 232, связанный с вышеупомянутыми сетями через маршрутизатор 230 узловой станции. Наземный контроллер 232 может обслуживать несколько узловых станций 180. Наземный контроллер 232 связан по меньшей мере с одной пакетной сетью 234 передачи данных, включая сеть Internet, через второй маршрутизатор 236 данных. С пакетными сетями 234 передачи данных связана группа компьютерных терминалов 236a-236n или других устройств. К другим устройствам, которые могут быть подключены к удаленной сети, могут относиться удаленные принтеры для распечатки фотографий, факсы, запоминающие устройства, охранные системы или обзорные системы, обеспечивающие абонентам возможность визуального контроля и т.д., причем все указанные устройства обычно характеризуются высокими скоростями передачи данных.

Узловая станция 180 содержит группу спутниковых модемов 226a-226n, соответствующих спутниковым модемам 216 в составе MWT 206. Узловая станция 180 содержит также контроллер 228 узловой станции (а именно, по меньшей мере один контроллер) для управления спутниковыми модемами 226 и различными функциями самой узловой станции 180. Мобильная составляющая 202 осуществляет связь с наземной составляющей 204 по нескольким спутниковым линиям 240a-240n связи CDMA, организованным между MWT 206 и узловой станцией 180. Спутниковые линии 240a-240n связи могут действовать одновременно друг с другом. Каждая из спутниковых линий 240 связи поддерживает спутниковые информационные каналы, предназначенные для передачи данных между MWT 206 и узловой станцией 180 в восходящем на спутник и нисходящем от спутника направлениях. Каждый из спутниковых модемов 216 в MWT 206 осуществляет обмен данными с одним соответствующим модемом из спутниковых модемов 226 на узловой станции 180 по одной соответствующей линии из спутниковых линий 240 связи. Например, спутниковый модем 216a в MWT 206 обменивается данными со спутниковым модемом 226a в узловой станции 180 по спутниковой линии 240a связи. Несколько спутниковых каналов 240 связи формируют часть радиоканального интерфейса 250 между MWT 206 и узловой станций 180.

Ниже приведено краткое общее представление о функционировании системы 200 с последующим подробным описанием различных особенностей вариантов осуществления настоящего изобретения. MWT 206 принимает IP-пакеты, предназначенные для наземной сети 234 из сети 208. IP-пакеты принимаются в заданном порядке следования или заданной последовательности. MWT фрагментирует каждый из IP-пакетов на существенно более мелкие фрагменты пакета, добавляет идентификационную информацию в каждый из фрагментов пакета и передает фрагменты пакетов параллельно друг другу по некоторым одновременно действующим из спутниковых каналов 240 связи. Такая параллельная передача выгодно сокращает время, потребное для передачи каждого IP-пакета (хотя бы и в виде нескольких фрагментов пакета) по радиоканальному интерфейсу 250. Следовательно, настоящее изобретение обеспечивает полезное расширение полосы частот при передаче и приеме данных по сравнению с традиционными системами, которые не работают по вышеописанному способу.

Узловая станция 180 принимает переданные фрагменты пакета и пересылает принятые фрагменты пакета в наземный контроллер 232. Фрагменты пакета часто поступают в узловую станцию 180 и наземный контроллер 232 с существенно нарушенным порядком следования относительно передаваемого потока данных из-за работы протоколов исправления ошибок в спутниковой линии связи. Данные протоколы исправления ошибок приводят к повторной передаче фрагментов пакетов (из MWT 206 в узловую станцию 180), когда фрагменты пакетов теряются из-за выпадений сигнала или когда при приеме фрагментов пакетов в них определяются ошибки.

Наземный контроллер 232 объединяет фрагменты пакетов в реконструированные IP-пакеты на основании идентификационной информации, добавленной к фрагментам. Наземный контроллер 232 также упорядочивает реконструированные IP-пакеты соответственно заданному порядку следования на основании идентификационной информации. Наземный контроллер 232 пересылает реконструированные IP-пакеты в правильном порядке следования в наземную сеть 234. Наземная сеть 234, функционирующая по стандартным протоколам TCP/IP, например, может не допускать передачу с вышеупомянутым «нарушением порядка» следования фрагментов пакета или переупорядочивание (вследствие повторной передачи и т.д.). Однако настоящее изобретение удачно изолирует наземную сеть 234 от такого переупорядочивания благодаря тому, что упорядочивание выполняется в наземном контроллере 232.

В типичной схеме построения в соответствии с настоящим изобретением каждый из спутниковых каналов связи имеет ширину полосы пропускания при передаче данных около 9,6 кбит/с. В типичной схеме построения параллельно действуют до двадцати четырех (24) спутниковых модемов или приемо-передающих модулей 216 и, следовательно, до двадцати четырех (24) спутниковых каналов 240 связи, что обеспечивает достижение объединенной ширины полосы пропускания около 230 кбит/с (24×9,6 кбит/с = 230,4 кбит/с). Можно объединять больше или меньше каналов связи, чтобы обеспечить достижение соответственно отличающиеся значения ширины полосы пропускания при передаче данных.

Вышеописанный процесс выполняется также в обратном или взаимно противоположном направлении, а именно для IP-пакетов, исходящих из наземной сети 234 и предназначенных для мобильной сети 208. Однако в системах связи CDMA на прямой радиолинии для различения абонентов используют кодовые каналы в самих частотно уплотненных (FDM) каналах или подлучах, а на обратной радиолинии для различения абонентов используют собственные коды абонентов и схему модуляции для полнодоступной радиорелейной связи с уплотнением (M-ARY) в подлучах. На фиг.3 показана упомянутая взаимная обратимость приема и передачи между мобильной составляющей 202 и наземной составляющей 204. Чтобы объединять каналы связи, транспортирующие данные, проходящие из мобильной составляющей 202 в наземную составляющую 204 в направлении 310, MWT 206 осуществляет способы передачи по настоящему изобретению, а узловая станция 180 и наземный контроллер 232 совместно осуществляют способы приема по настоящему изобретению, которые, по существу, являются взаимно-обратными способам передачи, осуществляемым в MWT 206. Чтобы объединять каналы связи, транспортирующие данные, проходящие из наземной составляющей 204 в мобильную составляющую 202 в направлении 312 (противоположном направлению 310), узловая станция 180 и наземный контроллер 232 совместно осуществляют способы передачи по настоящему изобретению, а MWT 206 осуществляет способы приема по настоящему изобретению, взаимно-обратные способам передачи, осуществляемым в наземной составляющей 204.

Способы приема, осуществляемые в MWT 206 и совместно узловой станцией 180 и наземным контроллером 232, являются, по существу, такими же, что и способы передачи, осуществляемые в MWT 206 и совместно узловой станцией 180 и наземным контроллером 232. Для удобства и ясности описание способов передачи, используемых вариантами осуществления настоящего изобретения, изложено ниже, в основном, применительно к мобильной составляющей 202 (например, MWT 206), однако специалистам в данной области техники очевидно, что данные способы осуществляются также наземной составляющей 204 (например, узловой станцией 180 и наземным контроллером 232). Аналогично описание способов приема в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения изложено ниже, в основном, применительно к наземной составляющей 204, однако специалистам в данной области техники очевидно, что данные способы осуществляются также мобильной составляющей 202.

Следует понимать, что предшествующее и последующее описания нельзя интерпретировать как ограничивающие каким-то образом настоящее изобретение. Например, настоящее изобретение можно использовать для объединения нескольких наземных каналов радиосвязи, например каналов сотовой или персональной подвижной (PCS) связи CDMA, чтобы обеспечить высокоскоростную передачу данных. В типичном наземном варианте осуществления настоящего изобретения MWT можно установить на наземном транспортном средстве, например на автомобиле, и содержать группу одновременно действующих модемов или приемо-передающих модулей, или элементов сотовой связи или системы PCS CDMA вместо спутниковых модемов. MWT может обмениваться данными с сотовой базовой станцией или базовой станцией системы PCS, содержащей группу одновременно действующих модемов сотовой связи или системы PCS CDMA (вместо спутниковых модемов), по нескольким одновременно действующим каналам сотовой или персональной подвижной (PCS) связи CDMA.

III. Способы передачи

На фиг.4 приведена схема последовательности этапов, реализующих типичный способ 400 передачи с объединением нескольких каналов связи в мобильной и наземной составляющих, соответственно, 202 и 204. Для удобства описание способа 400 передачи приведено применительно к мобильной составляющей 202, т.е. в направлении 310.

На первом этапе 402 способа 400 MWT 206 организует несколько одновременно действующих каналов спутниковой связи CDMA, например линии 240 связи, с узловой станцией 180.

На следующем этапе 404 MWT 206 принимает по меньшей мере один IP-пакет данных из сети 208 передачи данных, например из одного из компьютеров 212. IP-пакет может быть предназначен одному из компьютерных терминалов 236, подключенных к наземной сети 234 наземной составляющей 204, и поэтому содержит IP-адрес, соответствующий указанному назначению.

На следующем этапе 406 контроллер 214 фрагментирует IP-пакет данных на совокупность фрагментов IP-пакета, более мелких, чем IP-пакет. По одной схеме в соответствии с настоящим изобретением контроллер 214 фрагментирует IP-пакет на такое число фрагментов IP-пакета, которое равно числу радиолиний 240a-240n. Однако можно использовать разные количества фрагментов, например, в зависимости от размера IP-пакета.

На следующем этапе 408 контроллер 214 добавляет заголовок фрагмента в каждый фрагмент пакета. Заголовок фрагмента содержит идентификатор (ID) фрагмента и идентификатор (ID) порядкового номера IP-пакета. Идентификатор (ID) фрагмента идентифицирует фрагмент в составе IP-пакета по отношению к другим фрагментам пакетов, принадлежащим IP-пакету. Идентификатор (ID) порядкового номера IP-пакета указывает порядок последовательности, в которой IP-пакет (к которому принадлежит фрагмент IP-пакета) был принят из сети 208.

На следующем этапе 410 контроллер 214 планирует каждый из фрагментов пакета к передаче по одному выбранному каналу из нескольких одновременно действующих каналов 240 связи CDMA. Указанное планирование заключается в том, что контроллер 214 распределяет каждый фрагмент пакета одному из спутниковых модемов 216, поэтому каждый фрагмент пакета может передаваться модемом, которому данный фрагмент распределен, по одной соответствующей линии из линий 240 спутниковой связи.

На следующем этапе 412 контроллер 214 добавляет IP-заголовок в каждый фрагмент пакета. IP-заголовок содержит IP-адрес источника данных, который представляет собой IP-адрес, соответствующий каналу или спутниковому модему 216, по которому передают пакет, и IP-адрес назначения, который представляет собой IP-адрес, соответствующий IP-адресу наземного контроллера 232. На этапе 412, в дополнение к IP-заголовку можно добавить заголовок транспортного протокола, например заголовок UDP в каждый фрагмент пакета.

На следующем этапе 414 контроллер 214 обрабатывает фрагменты пакета в соответствии с протоколом канального уровня, например, PPP. Контроллер 214 добавляет заголовок в протоколе канального уровня (например, заголовок PPP) в каждый из фрагментов пакета.

Контроллер 214 дополнительно сжимает различные вышеупомянутые заголовки, добавляемые в фрагменты пакета, чтобы уменьшить размер фрагментов пакета и, следовательно, экономичнее использовать ширину полосы пропускания при передаче данных.

На следующем этапе 416 MWT 206 передает совокупность фрагментов пакета по нескольким одновременно действующим каналам связи CDMA с использованием спутниковых модемов 216. В предпочтительном варианте осуществления фрагменты пакетов передаются параллельно друг другу, т.е. одновременно, по спутниковым каналам 240 связи, чтобы сократить время на передачу IP-пакета (представляющего собой совокупность фрагментов пакета) в узловую станцию 180. Этап 402 можно выполнять в любой момент до выполнения этапа 416 передачи.

Способ 400 выполняется также в наземной составляющей 204, т.е. в направлении 312. В данном случае наземный контроллер 232 принимает из сети 234 передачи данных IP-пакеты, предназначенные для одного из компьютеров 212 мобильной составляющей 202. Например, маршрутизатор 236 может направлять IP-пакет в наземный контроллер 232. Наземный контроллер 232 фрагментирует IP-пакеты, добавляет вышеупомянутые заголовки в пакеты и пересылает пакеты в узловую станцию 180. Добавленный заголовок содержит IP-адрес, соответствующий спутниковому модему 216. Узловая станция 180 планирует и затем передает фрагменты пакета, поступившие от наземного контроллера 232.

На фиг.5 приведена схема 500 последовательности дополнительных этапов типичного способа передачи, выполняемых мобильной и наземной составляющими 202 и 204, соответственно. И в данном случае описание способа передачи приведено применительно к мобильной составляющей 202. На первом дополнительном этапе 502 передачи MWT 206 принимает совокупность IP-пакетов в заданном порядке следования из сети 208.

На следующем дополнительном этапе 504 передачи MWT 206 выполняет вышеописанные этапы 404-416 для каждого из IP-пакетов, чтобы каждый переданный фрагмент пакета содержал идентификатор (ID) порядка следования пакетов, соответствующий IP-пакету, которому принадлежит фрагмент.

На фиг.6 приведена схема 600 последовательности этапов типичного способа, реализующего этап 410 планирования передачи в составе способа 400. На первом этапе 602 планирования контроллер 214 выбирает каждый из каналов 240 связи в заданном порядке выбора каналов.

На следующем этапе 604 планирования контроллер 214 планирует (т.е. распределяет) каждый фрагмент пакета к передаче по одному соответствующему каналу из каналов 240 связи, выбранных в заданном порядке выбора каналов. Например, первый фрагмент распределяется спутниковому модему 216a для передачи по соответствующей линии 240a спутниковой связи, а второй фрагмент распределяется спутниковому модему 216b для передачи по линии 240b спутниковой связи и т.д. «по круговой» системе.

На фиг.7 приведена схема 700 последовательности этапов, реализующих другой вариант типичного способа планирования передачи, соответствующего этапу 410 планирования. На первом этапе 702 планирования контроллер 214 контролирует коэффициент ошибок в данных, соответствующий каждому из каналов 240 связи.

На следующем этапе 704 планирования контроллер 214 выбирает приоритетную группу каналов связи из нескольких каналов 240 связи на основании контролируемых коэффициентов ошибок в данных. Приоритетная группа каналов связи может содержать каналы спутниковой связи с наименьшими коэффициентами ошибок в данных.

На следующем этапе 706 планирования контроллер 214 планирует совокупность фрагментов пакета (с этапа 406) к передаче по приоритетной группе каналов связи.

На фиг.8 изображены составляющие способа 400 передачи вместе с наглядными последовательностями фрагментов пакетов, формируемых способом 400, на примере которых удобно давать описание вариантов осуществления настоящего изобретения. Этапы 406, 408, 410, 412 способа, дополнительный этап 804 сжатия заголовка и этап 414 способа 400 передачи изображены на фиг.8 в порядке слева направо.

В мобильной составляющей 202 все вышеперечисленные этапы способа передачи могут выполняться в MWT 206, как показано двунаправленной стрелкой 806 на фиг.8. С другой стороны, в наземной составляющей 204 этапы 406, 408, 410 и 412 могут выполняться в наземном контроллере 232, как показано двунаправленной стрелкой 808, в дополнительный этап сжатия заголовка 804 и этап 414 способа 400 могут выполняться в узловой станции 180, как показано двунаправленной стрелкой 810. В других схемах построения в соответствии с настоящим изобретением этапы способа передачи могут быть распределены иначе.

Как видно из фиг.8, типичный IP-пакет 814 из сети 208 поступает на этап 406 фрагментирования. IP-пакет 814 содержит IP-заголовок 816, TCP-заголовок 818 и полезные данные 820.

На этапе 406 IP-пакет 814 делится (т.е. фрагментируется) по линии 822 на фрагмент P1 пакета и фрагмент P2 пакета. Прохождение фрагмента P1 пакета в ходе последовательного выполнения этапов способа передачи прослеживается слева направо на фиг.8 сверху штриховой линии 823, а прохождение фрагмента P2 пакета снизу штриховой линии 823.

На этапе 408 в соответствующие фрагменты P1 и P2 добавляют заголовки 824₁ и 824₂ фрагментов (FH) и получают соответствующие фрагменты 825₁ и 825₂ пакета. Каждый из заголовков 824₁ и 824₂ фрагментов пакета содержит собственный отличающийся идентификатор (ID) фрагмента, но общий идентификатор (ID) порядка следования пакета, поскольку оба фрагмента P1 и P2 принадлежат одному IP-пакету 814.

На этапе 412 в соответствующие фрагменты P1 и P2 пакета добавляют IP-заголовки 826₁ и 826₂ и заголовки 828₁ и 828₂ транспортного протокола (например, UDM) и получают соответствующие пакеты 829₁ и 829₂.

На этапе 414 в соответствующие фрагменты P1 и P2 пакета добавляют заголовки 840₁ и 840₂ протокола канального уровня (например, PPP) и получают соответствующие фрагменты 842₁ и 842₂ пакета. Предусмотрена дополнительная возможность выполнения этапа 804 сжатия заголовка, на котором контроллер 214 дополнительно сжимает различные заголовки, добавленные во фрагменты пакета с вышеупомянутого этапа 412, чтобы уменьшить размер фрагментов пакета и, следовательно, рационально использовать ширину полосы пропускания при передаче данных. На этапе 804 формируются пакеты 832₁ и 832₂ данных со сжатыми заголовками.

Далее фрагменты P1 и P2 пакета обрабатываются в соответствии с протоколом обмена по радиоканалу (RLP), составляющему часть известного радиоканального интерфейса, используемого радиопередатчиками и радиотехническими приемопередатчиками для формирования кадров данных 846a-846n, пригодных для передачи через радиоканальный интерфейс 250.

IV. Способы приема

На фиг.9 приведена схема 900 последовательности этапов, реализующих типичный способ приема с объединением нескольких каналов связи в мобильной и наземной составляющих 202 и 204. Описание способа приема приведено применительно к наземной составляющей 204, т.е. в направлении 310, однако способ применим также и в мобильной составляющей 202.

На первом этапе 902 узловая станция 180 организует несколько одновременно действующих каналов 240 спутниковой связи CDMA.

На следующем этапе 904 узловая станция 180 осуществляет радиоприем совокупности фрагментов IP-пакетов, передаваемых от MWT 206, по нескольким одновременно действующим каналам 240 связи CDMA. Каждый фрагмент IP-пакета содержит идентификатор (ID) фрагмента пакета, идентификатор (ID) порядкового номера пакета, отождествляющий фрагмент IP-пакета с IP-пакетом, и IP-заголовок, содержащий IP-адрес наземного контроллера 232.

На следующем этапе 906 узловая станция 180 пересылает фрагменты IP-пакета в маршрутизатор 230 узловой станции. Маршрутизатор 230 узловой станции направляет каждый из фрагментов IP-пакета по IP-адресу, включенному в IP-заголовок каждого фрагмента IP-пакета. А именно, маршрутизатор 230 направляет каждый из фрагментов IP-пакета в наземный контроллер 232.

На следующем этапе 908 наземный контроллер 232 объединяет направленные фрагменты IP-пакета в соответствующий IP-пакет на основании идентификаторов (ID) фрагментов и идентификаторов (ID) порядковых номеров пакетов.

При организации каналов связи каждому туннелю по протоколам UDP/IP, относящемуся к спутниковому модему, модулю или приемопередатчику, присваивается однозначный IP-адрес. Наземный контроллер использует IP-адрес, отождествляемый с туннелем, по которому передаются фрагменты, в качестве IP-адреса назначения фрагментов. Тем самым пакеты, предназначенные для MWT и передаваемые наземным контроллером в виде фрагментов по нескольким туннелям с собственным IP-адресом у каждого, направляются в MWT, и тем самым контроллер MWT может объединять направленные в него фрагменты пакетов.

На фиг.10 приведена схема 1000 последовательности дополнительных этапов способа приема. На первом дополнительном этапе 1002 узловая станция 180 принимает фрагменты пакетов, принадлежащие совокупности разных IP-пакетов (например, совокупности IP-пакетов из сети 208 передачи данных мобильной составляющей 202). Совокупности разных IP-пакетов соответствует заданный порядок следования IP-пакетов, например порядок, в котором MWT 206 принял IP-пакеты из сети 208 передачи данных.

На следующем этапе 1004 повторяют этапы 906 и 908 способа для каждого из различных IP-пакетов, чтобы сформировать совокупность реконструированных IP-пакетов в наземном контроллере 232.

На следующем этапе 1006 наземный контроллер 232 упорядочивает совокупность реконструированных IP-пакетов в соответствии с заданным порядком следования пакетов на основании идентификаторов (ID) порядковых номеров пакетов. Данный этап предусматривает переупорядочивание реконструированных пакетов, если реконструированные пакеты имеют нарушенный порядок следования относительно заданного порядка следования, установленного в мобильной составляющей 202 и указанного идентификаторами (ID) порядковых номеров.

Пересылка фрагментов пакетов из узловой станции 180 на основании их IP-адресов является преимуществом, поскольку объединение и упорядочивание фрагментов можно выполнять в любой точке сети Internet (или другой сети передачи данных). Поэтому фрагменты пакетов, принятые узловой станцией 180 в первой географической точке, можно объединить и упорядочить в любой удобной второй географической точке, удаленной от первой точки.

На следующем этапе 1008 наземный контроллер 232 пересылает реконструированные и упорядоченные (т.е. с восстановленным порядком следования) IP-пакеты в маршрутизатор 236. Маршрутизатор 236 направляет IP-пакеты по их IP-адресам назначения (например, в компьютерные терминалы 236a-236n).

На фиг.10A приведена схема последовательности этапов, реализующих типичный способ 1020 в обоих направлениях 310 и 322 в соответствии с вариантами осуществления изобретения. Способ 1020 содержит первый этап 1022 передачи, представляющий собой совокупность вышеописанных этапов способа передачи. Следующий этап 1024 приема также представляет собой совокупность вышеописанных этапов способа приема.

На фиг.11 изображен способ 1102 приема в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения в сочетании с этапами способа передачи, изображенными на фиг.8. Другой способ 1102 приема аналогичен вышеописанным способам 900 и 1000 приема. Кроме того, на фиг.11 изображены наглядная последовательность принимаемых фрагментов пакетов, формируемых в результате использования способа 1102 приема, и наглядная последовательность передаваемых фрагментов пакетов (также показанных на фиг.8), формируемых в результате использования способа передачи.

В направлении передачи 1104 осуществляют фрагментирование типичного фрагмента 814 пакета и его обработку в соответствии с вышеописанным способом 400 передачи. Результирующие фрагменты пакета, например фрагмент 842₁, передают в составе спутниковых кадров 846a-846n по радиоканальному интерфейсу 250.

В направлении приема 1106 осуществляют прием фрагментов пакета в MWT 206 или узловой станции 180 в зависимости от того, откуда, из узловой станции 180 или MWT 206, передаются фрагменты. Типичный принятый фрагмент 1108₁ пакета, соответствующий переданному фрагменту 830₁ пакета, сначала подвергают обработке на этапе 1112 обработки в соответствии с протоколом канального уровня (например, PPP). На этапе 1112 из принятого пакета 1108₁ удаляют заголовок 840₁ протокола канального уровня, чтобы сформировать следующий фрагмент 1114₁ пакета.

Затем фрагмент 1122₁ пакета подвергают обработке на этапе 1126 обработки в соответствии с протоколом транспортного уровня (например, UDP/IP). На этапе 1126 из фрагмента 1122₁ пакета удаляют IP-заголовок и заголовок транспортного уровня, соответственно, 826₁ и 828₁, чтобы сформировать фрагмент 1130₁ пакета. Если в направлении 1104 передачи производилось сжатие заголовка, то фрагмент 1114 пакета подвергают обработке на этапе 1120 распаковки, чтобы сформировать фрагмент 1122₁ пакета, содержащий распакованные заголовки.

На следующем этапе 1134 выполняют упорядочивание и разуплотнение совокупности фрагментов пакета, чтобы сформировать фрагменты пакета, упорядоченные в соответствии с их идентификаторами (ID) порядка следования.

На следующем этапе 1140 из пакета 1130₁ удаляют заголовок 824₁ фрагмента, чтобы сформировать фрагмент P1 IP-пакета.

На следующем этапе 1144 фрагменты IP-пакетов объединяют в реконструированный упорядоченный IP-пакет 1150, соответствующий исходному IP-пакету 814. Следовательно, способ 1102 приема упорядочивает фрагменты IP-пакета в соответствии с идентификаторами (ID) порядка следования, а затем реконструирует IP-пакеты из уже упорядоченных фрагментов пакетов, а способ 1000 приема сначала реконструирует IP-пакеты, а затем упорядочивает реконструированные IP-пакеты.

V. Протокольные соединения

На фиг.12 представлена схема 1202 типичных соединений по многоуровневым протоколам между различными элементами вышеописанной системы 200. Самый нижний/физический уровень 1204 цепочки установления соединений содержит соединение Ethernet 1206 между терминалом 212a и MWT 206. Физический уровень 1204 содержит также соединение 1208 радиоканального интерфейса в соответствии с протоколом обмена по радиоканалу (соответствующее радиоканальному интерфейсу 250) между MWT 206 и узловой станцией 180. Физический уровень 1204 содержит также соединение Ethernet 1210 между узловой станцией 180 и маршрутизатором 230 узловой станции.

Выше физического уровня 1204 цепочка 1220 установления соединений канального уровня содержит совокупность, n, сеансов обмена данными на канальном уровне между MWT 206 и узловой станцией 180. Сеансы обмена данными на канальном уровне осуществляются в соответствии с типичным протоколом канального уровня, например, PPP. Выше канального уровня 1220 цепочка 1222 установления соединений транспортного/сетевого уровня содержит совокупность, n, туннелей передачи данных транспортного уровня (например, UDP/IP), соединяющих MWT 206 с наземным контроллером 232. Выше уровня 1222 цепочка 1230 установления соединений сетевого IP-уровня обеспечивает IP-соединения между терминалом 212a и маршрутизатором 236.

На фиг.13 изображены типичные туннели 1222 для передачи данных в соответствии с протоколами UDP/IP, соединяющие MWT 206 с наземным контроллером 232. Каждый из туннелей 1222 содержит собственный связанный с ним сеанс по PPP или характеризуется таким сеансом. Кроме того, каждый сеанс PPP располагает собственным сеансом по UDP, т.е. отношение сеансов PPP к сеансам UDP равно 1:1. Однако процесс по PPP или UDP может включать в себя несколько действующих сеансов, которые можно назвать многократными реализациями UDP 1304 в MWT 206 и соответствующими многократными реализациями (т.е. равноправными реализациями) UDP 1306 в наземном контроллере 232. Сеансы UDP входят во все многократные реализации PPP 1310 в MWT 206 и соответствующие многократные реализации (т.е. равноправные реализации) PPP 1318 в узловой станции 180. Многократные реализации PPP (1310/1318) действуют по соответствующим каналам из каналов 240 спутниковой связи. Примерный процесс по PPP, исполняемый в MWT, может содержать приблизительно 24 сеанса.

Контроллер 214 MWT обеспечивает конечную точку туннелей 1222 по UDP, используемых для направления IP-пакетов в наземную составляющую 204 и из нее. Туннели 1222 по UDP обеспечивают удобный механизм для уплотнения фрагментов IP-пакетов в спутниковых модемах 216, а также упорядочивание IP-пакетов в наземном контроллере 232. Наземный контроллер 232 обеспечивает другую конечную точку туннеля 1222 по UDP. Настоящее изобретение обеспечивает также одно соединение/один сеанс (например, 1310a/1306a) на спутниковый модем (например, модем 216a). Организация нескольких сеансов PPP между MWT 206 и узловой станцией 180 и распределение данных, подлежащих передаче по радиоканальному интерфейсу 250, между всеми сеансами PPP обеспечивают эффективную передачу данных с более высокими скоростями, чем возможные скорости передачи по радиоканальному интерфейсу 250 в другом случае.

MWT 206 организует по одному из каналов 240 связи на каждый из спутниковых модемов 216 и поддерживает один сеанс PPP на каждый из спутниковых модемов. Чтобы MWT 206 использовал ширину полосы пропускания, доступную во всех каналах 240 спутниковой связи, MWT 206, при необходимости, распределяет IP-пакеты по нескольким и иногда по всем доступным сеансам PPP. В наземной составляющей 204 сеансы PPP завершаются в узловой станции 180. Каждому сеансу PPP соответствует IP-адрес.

В наземной составляющей 204 контроллер 228 узловой станции распределяет фрагмент IP-пакета, принятый из сети Internet (например, из сети 234 передачи данных) в один соответствующий модем из спутниковых модемов 226. Для этого контроллер 228 узловой станции распределяет принятый фрагмент IP-пакета сеансу PPP (и, следовательно, спутниковому модему, соответствующему сеансу PPP), соответствующему IP-адресу в заголовке фрагмента IP-пакета. Поскольку IP-адрес оконечного оборудования, подключенного к MWT 206 (например, одного из компьютеров 216), отличается от IP-адресов, распределенных разным сеансам PPP, то в варианте осуществления изобретения применяют механизм туннелирования, чтобы туннелировать IP-пакеты, предназначенные для оконечного оборудования. Туннелирование достигают с использованием нескольких туннелей 1222 по UDP/IP, при этом каждое туннелирование наделено IP-адресом, отождествляемым с одним соответствующим сеансом из сеансов PPP.

Туннелирование позволяет сократить пакетную задержку за счет фрагментирования IP-пакета и объединения фрагментов IP-пакета и упорядоченной доставки IP-пакетов по назначенным адресам, например, в сети Internet. IP-пакеты, пересылаемые в оконечное оборудование (например, компьютеры 212 и 236) и из него, туннелируют между MWT 206 и наземным контроллером 232. Данную операцию выполняют, чтобы облегчить переупорядочивание IP-пакетов, принимаемых по нескольким каналам спутниковой связи, перед тем, как направить IP-пакеты по конечным адресам. Преимуществом указанной упорядоченной доставки IP-пакетов является исключение нежелательного явления, известного под названием эффекта быстрой повторной передачи Ван Якобсона, которое может привести к снижению пропускной способности.

Задержка передачи является другим важным фактором, который следует рассмотреть при попытке максимально повысить пропускную способность при передаче IP-пакетов. В линии связи с низкой пропускной способностью при передаче данных задержки передачи, вызванные большим размером IP-пакетов, становятся преобладающими в общей задержке передачи на один IP-пакет. Хотя несколько IP-пакетов можно пересылать одновременно по нескольким каналам связи, число IP-пакетов может быть недостаточным для того, чтобы держать занятыми все доступные каналы связи, если не происходит быстрого наращивания известной характеристики, называемой «окном TCP». Большая задержка на подтверждение приема при передаче IP-пакета между оконечными устройствами связи может привести к замедлению наращивания окна TCP, что ограничивает пропускную способность низкими значениями. Поэтому, желательно, сократить описанные задержки при передаче IP-пакетов и, тем самым, обеспечить быстрое наращивание окна TCP. В настоящем изобретении данную цель достигают за счет того, что используют несколько линий связи, с организацией в каждой собственного сеанса PPP, делят каждый IP-пакет на несколько небольших фрагментов IP-пакета и одновременно передают фрагменты по всем доступным линиям связи, что, в результате, сокращает задержку при передаче IP-пакета. Описанный способ по настоящему изобретению обеспечивает быстрое наращивание окна TCP.

В соответствии с приведенным выше описанием фрагменты пакетов туннелируют по линиям PPP с использованием UDP/IP-заголовков. Например, если один IP-пакет, передаваемый из оконечного оборудования (например, компьютеров 212/236), делят на 5 фрагментов и пересылают по пяти одновременным сеансам PPP с использованием туннелей по UDP/IP, то данная передача займет 1/5 часть времени, которое необходимо для передачи полного IP-пакета. Указанные фрагменты IP-пакета объединяют на другом конце линии PPP в исходный IP-пакет после вывода пакетов из туннелей UDP/IP. Механизм туннелирования предусматривает наличие конечных точек (MWT 206 и наземного контроллера 232), в которых пакеты фрагментируют для передачи по радиоканалу и вновь объединяют перед пересылкой по конечному адресу.

В соответствии с вышеописанным типичным вариантом осуществления оконечное оборудование, соединенное с MWT 206, использует IP в качестве протокола сетевого уровня. Понятно, что протоколом с уровнем выше IP-уровня может быть один из нескольких протоколов, имеющихся в наборе протоколов IP.

VI. Контроллеры

На фиг.14 представлена функциональная схема типичного контроллера 1400 (который может быть выполнен как группа контроллеров, процессоров или процессорных элементов), представляющего контроллер 214 в MWT 206 и комбинацию контроллеров 228 и 232 в наземной составляющей 204. Контроллер 1400 содержит следующие модули контроллера, предназначенные для осуществления способов в соответствии с настоящим изобретением:

блок 1402 фрагментирования/дефрагментирования, чтобы фрагментировать IP-пакеты на фрагменты пакетов в направлении передачи и дефрагментировать (или объединять) упомянутые фрагменты пакетов в реконструированные IP-пакеты в приемном направлении;

планировщик/мультиплексор 1404 для планировании передачи фрагментов IP-пакетов;

модуль транспортного протокола/IP-модуль 1406, чтобы реализовать транспортные протоколы. Модуль 1406 добавляет заголовки транспортного уровня и уровня IP во фрагменты пакетов в направлении передачи и удаляет упомянутые заголовки из фрагментов пакетов в направлении приема;

модуль 1410 протокола уровня радиоканала, чтобы реализовать протоколы уровня радиоканала при обмене по спутниковым каналам 240. Модуль 1410 добавляет заголовки протокола уровня радиоканала во фрагменты пакетов в направлении передачи, удаляет упомянутые заголовки из фрагментов пакетов в направлении приема и может содержать дополнительный блок 1408 уплотнения/блок распаковки, чтобы выполнять сжатие различных заголовков фрагментов IP-пакетов в направлении передачи и распаковывать упомянутые заголовки в направлении приема;

блок 1412 радиолинии, чтобы передавать и принимать данные по спутниковым каналам 240 в соответствии с протоколами спутниковой линии связи (т.е. протоколами обмена по радиолинии);

устройство задания последовательности/демультиплексор 1414, чтобы упорядочивать реконструированные IP-пакеты (и фрагменты пакетов) в соответствии с идентификатором (ID) порядка следования пакета, добавленным в каждый пакет фрагмента;

устройство 1416 управления радиолинией, чтобы организовывать и отключать линии спутниковой связи. Кроме того, устройство 1416 управления радиолинией контролирует коэффициенты ошибок в спутниковых линиях; и

устройство 1418 управления задержкой, чтобы контролировать продолжительность времени задержек между переданными и повторно переданными фрагментами пакетов.

Все вышеперечисленные модули 1402-1418 контроллера могут находиться в MWT 206 мобильной составляющей 202. С другой стороны, модули 1402-1418 контроллера распределены между контроллерами 228 и 232 наземной составляющей. Например, модули 1404, 1408, 1410 и 1412 контроллера могут входить в состав контроллера 228 узловой станции, а модули 1402, 1404, 1406, 1414, 1416 и 1418 контроллера могут входить в состав наземного контроллера 232. Допустимы другие варианты распределения модулей контроллера.

VII. Компьютерная система

Способы в соответствии с настоящим изобретением реализуют с использованием контроллеров (например, контроллера 214 в MWT, контроллера 228 узловой станции и контроллера 232 наземной составляющей), действующих в составе компьютеризованной системы. Каждый из упомянутых контроллеров представляет собой по меньшей мере один контроллер. Хотя для осуществления настоящего изобретения можно использовать специализированные программные средства, разработанные для связи, ниже для полноты приведено описание универсальной компьютерной системы. В предпочтительном варианте, настоящее изобретение осуществляют в виде комплекса, состоящего из программного обеспечения, исполняемого контроллерами 214, 228 и 232, и аппаратных средств. Следовательно, особенности настоящего изобретения можно реализовать в компьютерной системе или другой системе обработки, включая без ограничений специализированные процессоры, микропроцессоры и т.д.

Пример упомянутой компьютерной системы 1500 приведен на фиг.15. В соответствии с настоящим изобретением вышеописанные способы или процессы, например способы 400-1020, включая этапы способов, выполнялись в компьютерной системе 1500 (каждому из контроллеров 214, 228 и 232 соответствует отдельная компьютерная система 1500). Компьютерная система 1500 содержит по меньшей мере один процессор. Процессор 1504 подсоединен к инфраструктуре 1506 системы связи, например к шине, включая адресную шину и шину данных. Описание различных вариантов осуществления программного обеспечения приведено применительно к данной типичной компьютерной системе. Специалистам в соответствующей области техники после изучения настоящего описания понятно, как осуществить изобретение с использованием других компьютерных систем и/или компьютерных архитектур.

Компьютерная система 1500 содержит также основную память 1508, которая в предпочтительном варианте осуществления представляется собой оперативную память (RAM), и может также содержать вспомогательную память 1510. Вспомогательная память 1510 может содержать, например, накопитель 1512 на жестких дисках и/или накопитель 1514 со съемными блоками памяти, представляющий собой накопитель на гибких магнитных дисках, накопитель на магнитной ленте, накопитель на оптических дисках и т.п. Накопитель 1514 со съемными блоками памяти известным способом считывает со съемного блока 1518 памяти и записывает на него. Съемный блок 1518 памяти представляет собой магнитный диск, магнитную ленту, оптический диск и т.п., считывание и запись на которые осуществляет накопитель 1514 со съемными блоками памяти. Очевидно, что съемный блок 1518 памяти содержит используемый компьютером носитель данных, на котором хранятся компьютерное программное обеспечение и данные.

В других вариантах осуществления изобретения вспомогательная память 1510 может содержать другое аналогичное средство, допускающее загрузку компьютерных программ или других команд в компьютерную систему 1500. Упомянутое средство может содержать, например, съемный блок 1522 памяти и интерфейс 1520. Примерами данного средства могут быть кассета с программой и интерфейс кассеты (такого типа, который используют в игровых видеоприставках), съемный кристалл памяти (например, стираемая программируемая постоянная память (EPROM) или программируемая постоянная память (PROM)) с соответствующим разъемом и другие съемные блоки 1522 памяти и интерфейсы 1520, которые обеспечивают возможность передачи программного обеспечения и данных из съемного блока 1522 памяти в компьютерную систему 1500.

Компьютерная система 1500 может также содержать связной интерфейс 1524. Связной интерфейс 1524 обеспечивает возможность передачи программного обеспечения и данных между компьютерной системой 1500 и периферийными устройствами. Примерами связного интерфейса 1524 могут быть модем, сетевой интерфейс (например, плата сопряжения с Ethernet), связной порт, слот и плата PCMCIA, специальный порт USB и т.д. К другим примерам относятся, без ограничений, беспроводные Ethernet-соединения, создаваемые с помощью схем, выполненных в соответствии со стандартами Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), а именно 802.11, 802.11b или 802.11a, и широко известным более новым стандартом сопряжения систем и средств беспроводной связи, называемым "Bluetooth". Устройства упомянутых типов обеспечивают создание порталов или соединений (узлов) сопряжения с сетями для беспроводной передачи сигналов с использованием устройств, которые физически подключены к сетям и действуют как концентраторы или базовые станции для беспроводных устройств. Упомянутые аппараты или устройства известны специалистам в данной области техники. Программное обеспечение и данные, передаваемые через связный интерфейс 1524, имеют формат сигналов 1528, которые могут быть электронными, электромагнитными, оптическими или другими сигналами, которые может принимать связный интерфейс 1524. Перечисленные сигналы 1528 передаются в связный интерфейс 1524 с использованием тракта 1526 связи. Тракт 1526 связи транспортирует сигналы 1528 и может быть выполнен с использованием провода или кабеля, волоконной оптики, телефонной линии, линии сотовой телефонной связи, радиолинии и других каналов связи.

В настоящем документе термины «компьютерный программоноситель» и «используемый компьютером носитель» используют, чтобы обобщенно назвать носители, например, накопитель 1514 со съемными блоками памяти, жесткий диск, установленный в накопитель 1512 на жестких дисках, и сигналы 1528. Данные компьютерные программные продукты составляют средства программной поддержки компьютерной системы 1500.

Компьютерные программы (называемые также логикой компьютерного управления) хранятся в основной памяти 1508 и/или вспомогательной памяти 1510. Компьютерные программы могут также приниматься по связному интерфейсу 1524. При исполнении указанных компьютерных программ они обеспечивают компьютерной системе 1500 возможность осуществлять настоящее изобретение в рассмотренных выше вариантах. В частности, при исполнении компьютерных программ они обеспечивают процессору 1504 возможность реализовать процесс в соответствии с настоящим изобретением. В соответствии с вышеизложенным указанные компьютерные программы представляют собой контроллеры компьютерной системы 1500. Например, в соответствии с вариантом осуществления изобретения процессы, выполняемые контроллерами 214, 228 и 232, могут быть выполнены логикой компьютерного управления. В том случае, если изобретение осуществляют с использованием программного обеспечения, программное обеспечение можно сохранять в виде компьютерного программного продукта и загружать в компьютерную систему 1500 с использованием накопителя 1514 со съемными блоками памяти, накопителя 1512 на жестких дисках или связного интерфейса 1524.

VIII. Заключение

Выше приведены описания различных конкретных вариантов осуществления изобретения, однако следует понимать, что данные примеры представлены только для примера и не ограничивают изобретение. Поэтому сущность и объем настоящего изобретения не ограничены ни одним из вышеописанных типичных вариантов осуществления изобретения и схемных решений, а должны определяться только в соответствии с нижеприведенной формулой и ее эквивалентами.

Выше описание настоящего изобретения приведено с использованием функциональных составляющих блоков, иллюстрирующих выполнение конкретных функций и взаимосвязи между ними. Границы данных функциональных блоков определены в тексте и на чертежах произвольно, для удобства описания. Можно определить и другие границы, если соответственно выполняются конкретные функции и осуществляются взаимосвязи между ними. Любые упомянутые другие границы находятся в пределах объема и сущности предлагаемого изобретения. Специалистам в данной области техники известно, что данные функциональные блоки можно осуществить с использованием дискретных компонентов, специализированных прикладных интегральных схем, матриц логических элементов, процессоров, исполняющих соответствующую программу, и других аналогичных устройств или их комбинаций. Поэтому сущность и объем настоящего изобретения не ограничены вышеописанными типичными вариантами осуществления изобретения и схемными решениями, а должны определяться только в соответствии с нижеприведенной формулой изобретения и ее эквивалентами.

Изобретение относится к системам радиосвязи и, в частности, к системам радиосвязи, работающим в сетевой среде передачи данных. Сущность состоит в том, что мобильный радиотерминал (MWT) принимает IP-пакеты, предназначенные для наземной сети в заданном порядке следования, фрагментирует каждый из IP-пакетов на более мелкие фрагменты пакетов, добавляет идентификационную информацию в каждый из фрагментов пакетов и передает фрагменты пакетов параллельно друг другу по одновременно действующим спутниковым каналам. Принимающая станция принимает фрагменты пакетов, переданные от MWT, пересылает принятые фрагменты пакетов в наземный контроллер по сетевому соединению на основании идентифицирующей информации, добавленной во фрагменты пакетов. Наземный контроллер объединяет фрагменты пакетов в реконструированные IP-пакеты на основании идентифицирующей информации, добавленной во фрагменты, а также упорядочивает реконструированные IP-пакеты в заданном порядке следования на основании идентифицирующей информации и пересылает реконструированные IP-пакеты в правильном порядке следования в назначенную наземную сеть. Технический результат - обеспечение высокоскоростной передачи данных путем исключения нарушения порядка следования IP-пакетов. 6 н. и 28 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Способ передачи IP-пакетов в системе радиосвязи по нескольким одновременно действующим каналам с многостанционным доступом с кодовым разделением каналов (CDMA), содержащий следующие этапы:

(a) принимают, по меньшей мере, один пакет данных, определенный в межсетевом протоколе (IP-пакет данных);

(b) фрагментируют IP-пакет данных на совокупность фрагментов пакета, более мелких, чем IP-пакет данных;

(c) добавляют идентификатор (ID) фрагмента и идентификатор (ID) порядкового номера пакета в каждый фрагмент пакета;

(d) добавляют IP-заголовок в каждый фрагмент пакета, при этом IP-заголовок содержит IP-адрес;

(e) выбирают каждый канал связи в заданном порядке выбора каналов и распределяют каждый упомянутый фрагмент пакета к передаче по одному соответствующему каналу из каналов связи, выбираемых в заданном порядке выбора каналов; и

(f) одновременно осуществляют радиопередачу каждого из совокупности фрагментов пакета по соответствующим нескольким одновременно действующим каналам связи CDMA.

(d) выполняют этапы (b)-(f) для каждого IP-пакета данных, чтобы каждый переданный фрагмент пакета содержал идентификатор (ID) порядкового номера соответствующего пакета из совокупности IP-пакетов данных, принятых в заданном порядке следования.

контролируют коэффициент ошибок в данных, соответствующий каждому из каналов связи;

выбирают приоритетную группу каналов связи из нескольких каналов связи на основании контролируемых коэффициентов ошибок в данных; и

распределяют совокупность фрагментов пакета к передаче по приоритетной группе каналов связи.

(а) осуществляют радиоприем совокупности фрагментов пакетов, определенных в межсетевом протоколе (IP-пакетов), по нескольким одновременно действующим каналам связи CDMA, при этом каждый фрагмент IP-пакета содержит идентификатор (ID) фрагмента пакета, идентификатор (ID) порядкового номера пакета, отождествляющий фрагмент IP-пакета с IP-пакетом данных, и IP-заголовок, содержащий IP-адрес;

(b) направляют каждый принятый фрагмент IP-пакета по IP-адресу, включенному в IP-заголовок; и

(c) объединяют направленные фрагменты IP-пакета в соответствующий реконструированный упорядоченный IP-пакет данных в соответствии с идентификаторами (ID) фрагментов и идентификаторами (ID) порядковых номеров пакетов.

(d) повторяют этапы (b) и (с) для каждого из различных IP-пакетов данных, чтобы сформировать совокупность реконструированных IP-пакетов данных; и

(e) упорядочивают совокупность реконструированных IP-пакетов данных на основании идентификаторов (ID) порядковых номеров пакетов.

повторяют этапы (b) и (с) для каждого из различных IP-пакетов данных, чтобы сформировать совокупность реконструированных IP-пакетов данных в порядке следования пакетов соответственно идентификаторам (ID) порядковых номеров, при этом этап (с) заключается в том, что перед этапом объединения упорядочивают совокупность фрагментов пакетов в соответствии с идентификаторами (ID) порядковых номеров пакетов, чтобы на этапе объединения формировать реконструированные IP-пакеты данных в порядке следования пакетов.

организуют каждый из одновременно действующих каналов связи CDMA.

(a) принимают, по меньшей мере, один пакет данных, определенный в межсетевом протоколе (IP-пакет данных);

(b) фрагментируют IP-пакет данных на совокупность фрагментов пакета, более мелких, чем IP-пакет данных;

(c) добавляют идентификатор (ID) фрагмента и идентификатор (ID) порядкового номера пакета в каждый фрагмент пакета;

(d) добавляют IP-заголовок в каждый фрагмент пакета, при этом IP-заголовок содержит IP-адрес; и

(e) одновременно осуществляют радиопередач каждого из совокупности фрагментов пакета по соответствующему одному из множества одновременно действующих каналов связи CDMA.

(f) осуществляют радиоприем совокупности фрагментов IP-пакетов;

(g) направляют каждый принятый фрагмент IP-пакета по IP-адресу, включенному в IP-заголовок; и

(h) вновь объединяют направленные фрагменты IP-пакетов, по меньшей мере, в один IP-пакет данных в соответствии с идентификаторами (ID) фрагментов и идентификаторами (ID) порядковых номеров пакетов.

(i) упорядочивают совокупность реконструированных IP-пакетов данных в заданном порядке следования на основании идентификаторов (ID) порядковых номеров пакетов.

по меньшей мере, один контроллер, предназначенный принимать, по меньшей мере, один пакет данных, определенный в межсетевом протоколе (IP-пакет данных), при этом, по меньшей мере, один контроллер, по меньшей мере, из одного или более контроллеров содержит

блок фрагментирования, который фрагментирует принимаемый IP-пакет данных на совокупность фрагментов пакета, более мелких, чем IP-пакет данных, и добавляет идентификатор (ID) фрагмента и идентификатор (ID) порядкового номера пакета в каждый фрагмент пакета, и

IP-модуль, который добавляет IP-заголовок, содержащий IP-адрес, в каждый фрагмент пакета; и

группу радиомодемов, причем контроллер распределяет каждый фрагмент пакета соответствующему радиомодему из группы модемов для передачи по одному соответствующему каналу из нескольких одновременно действующих каналов связи, выбранных в заданном порядке.

по меньшей мере, один контроллер предназначен принимать совокупность IP-пакетов данных в заданном порядке следования;

блок фрагментирования предназначен фрагментировать каждый из совокупности IP-пакетов данных на совокупность более мелких фрагментов IP-пакета и добавлять в каждый из фрагментов пакетов идентификатор (ID) фрагмента и идентификатор (ID) порядкового номера пакета, соответствующий заданному порядку следования; и

IP-модуль предназначен добавлять IP-заголовок, содержащий IP-адрес, в каждый из фрагментов пакетов, при этом

группа радиомодемов предназначена передавать фрагменты пакетов, относящиеся к совокупности IP-пакетов данных по соответствующим одновременно действующим каналам связи CDMA, выбранным в заданном порядке.

средство для выбора каждого упомянутого канала связи в заданном порядке выбора каналов; и

средство для распределения каждого упомянутого фрагмента пакета к передаче по соответствующим каналам из каналов связи, выбираемых в заданном порядке выбора каналов.

по меньшей мере, один контроллер содержит

средство для контроля коэффициента ошибок в данных, соответствующего каждому из каналов связи; и

распределитель содержит

средство для выбора приоритетной группы каналов связи из нескольких каналов связи на основании контролируемых коэффициентов ошибок в данных, и

средство для распределения совокупности фрагментов пакета к передаче по приоритетной группе каналов связи.

группу радиомодемов, предназначенных осуществлять радиоприем совокупности фрагментов пакетов, определенных в межсетевом протоколе (IP-пакетов), по нескольким одновременно действующим каналам связи CDMA, при этом каждый из каналов связи отождествляется с соответствующим одним из группы радиомодемов, каждый фрагмент пакета содержит идентификатор (ID) фрагмента пакета, идентификатор (ID) порядкового номера пакета, отождествляющий фрагмент IP-пакета с IP-пакетом данных, и IP-заголовок, содержащий IP-адрес; и

один или более контроллеров, при этом, по меньшей мере, один из одного или более контроллеров содержит:

маршрутизатор для направления каждого принятого фрагмента пакета по IP-адресу, включенному в IP-заголовок, и

блок дефрагментирования, который объединяет направленные фрагменты IP-пакета в соответствующий реконструированный упорядоченный IP-пакет, соответствующий исходному IP-пакету, причем упорядочивают фрагменты IP-пакеты в соответствии с идентификатором (ID) порядка следования, а затем реконструируют IP-пакет из уже упорядоченных фрагментов пакетов.

маршрутизатор предназначен направлять каждый из фрагментов пакетов, относящихся к каждой из совокупности различных IP-пакетов данных, по IP-адресу канала, по которому он передается;

блок дефрагментирования предназначен вновь объединять направленные фрагменты пакетов в соответствующие IP-пакеты данных, чтобы тем самым формировать совокупность реконструированных IP-пакетов данных; и

по меньшей мере, один контроллер содержит устройство задания последовательности, которое упорядочивает совокупность реконструированных IP-пакетов данных на основании идентификаторов (ID) порядковых номеров пакетов.

мобильный радиотерминал (MWT), содержащий:

по меньшей мере, один контроллер (MWT), предназначенный принимать, по меньшей мере, один пакет данных, определенный в межсетевом протоколе (IP-пакет данных), при этом, по меньшей мере, один контроллер, по меньшей мере, из одного контроллера содержит:

блок фрагментирования, который фрагментирует IP-пакет данных на совокупность фрагментов пакета, более мелких, чем IP-пакет данных, и добавляет идентификатор (ID) фрагмента и идентификатор (ID) порядкового номера пакета в каждый фрагмент пакета, и

IP-модуль, который добавляет IP-заголовок в каждый фрагмент пакета, при этом IP-заголовок содержит IP-адрес, и

группу радиомодемов, причем контроллер распределяет каждый фрагмент пакета соответствующему радиомодему из группы модемов для передачи по одному соответствующему каналу из нескольких одновременно действующих каналов спутниковой связи CDMA, выбранных в заданном порядке;

принимающую станцию, содержащую группу радиомодемов, предназначенных осуществлять прием фрагментов пакетов по каналам спутниковой связи, при этом принимающая станция содержит маршрутизатор для направления каждого из фрагментов пакетов по сети в соответствии с IP-адресом фрагмента пакета; и

наземный контроллер с IP-адресом, соответствующим IP-адресам фрагментов пакета, при этом наземный контроллер предназначен принимать фрагменты пакета из сети, и наземный контроллер содержит блок дефрагментирования, который объединяет направленные фрагменты в соответствующий реконструированный упорядоченный IP-пакет, соответствующий исходному IP-пакету, причем упорядочивают фрагменты IP-пакета в соответствии с идентификатором (ID) порядка следования, а затем реконструируют IP-пакеты из уже упорядоченных фрагментов пакетов.