СИСТЕМА МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ Российский патент 2019 года по МПК H04B7/185 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Данное изобретение относится к системе мобильной связи, в которой мобильная платформа способна поддерживать множество дискретных линий связи по различным сетям и/или частотным диапазонам, таким как спутниковые и наземные сети, и/или различные спутниковые сети, работающие на различных частотных диапазонах. Аспекты изобретения включают в себя терминал, спутниковую станцию доступа, наземную базовую или земную станцию связи, управление сетью и другие устройства для использования в такой системе.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Комбинированные спутниковые и наземные системы связи, такие как системы Дополнительного земного компонента (CGC) или Вспомогательного наземного компонента (ATC) являются известными в области техники. Такие системы обеспечивают объединенные спутниковые и наземные линии связи к мобильным платформам. Пример такой системы раскрыт в патентном документе США 6233463.

[0003] Также являются известными многодиапазонные или гибридные спутниковые системы, в которых линии связи обеспечиваются к мобильной платформе по различным спутниковым системам, работающим в различных частотных диапазонах. Пример такой гибридной системы раскрыт в патентном документе WO 2004/28034 A1.

[0004] В патентном документе США 8606266 раскрыта система передачи данных, в которой установленный на воздушном судне пользовательский терминал способен осуществлять связь либо по первой, либо по второй сети данных, причем вторая сеть данных имеет более непрерывное физическое покрытие, чем первая сеть. Прокси-модуль в самолете сконфигурирован для выбора маршрутизации через первую или вторую сеть на основании пользовательского условия, такого как предпочтение пользователя, тип сеанса пользователя или маршрут движения пользователя.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Согласно одному аспекту настоящего изобретения, обеспечивается система мобильной связи, содержащая: мобильную платформу, имеющую множество интерфейсов к соответственному множеству сетей мобильной связи и маршрутизатор для выборочного подключения одного или более устройств связи в пределах мобильной платформы к одному или более интерфейсам, для связи по соответственным сетям мобильной связи; и центральное «ядро» (базовые средства радиосвязи), общее для каждой из сетей мобильной связи, содержащее ведущее устройство по политике, выполненное с возможностью определения требований к ресурсам в сетях мобильной связи в соответствии с одной или более заданными политиками, и администратор ресурсов, выполненный с возможностью распределения ресурсов сетям мобильной связи в ответ на запросы ресурсов от маршрутизатора и запросы ресурсов от ведущего устройства по политике.

[0006] Администратор ресурсов может управлять тем, какие из интерфейсов линий связи являются активными в любой момент времени и/или может изменять ресурсы связи, доступные посредством каждого из интерфейсов линий связи. Распределение ресурсов связи может быть изменено динамически. Администратор ресурсов может применять одно или несколько предопределенных правил или эвристик на основании ряда условий, включая, но без ограничения, характер запросов ресурсов, состояния или доступные функциональные возможности в пределах сетей мобильной связи, текущую или будущую позицию мобильной платформы, или требования к затратам, энергии, задержке или эффективности.

[0007] Администратор ресурсов может быть размещен в Центре эксплуатации сети (NOC). Администратор ресурсов может отвечать на метрики и параметры сети, например, обеспечиваемые станцией управления сетью (NMS).

[0008] Маршрутизатор может выбирать различные интерфейсы для передач восходящей линии связи и нисходящей линии связи. Маршрутизатор может выбирать более чем один из интерфейсов для одновременной связи.

[0009] Мобильная платформа может содержать аэронавигационную платформу или морскую платформу, например. Мобильная платформа может включать в себя локальную сеть для подключения множества бортовых устройств к маршрутизатору. Локальная сеть может быть проводной и/или беспроводной сетью.

[0010] Аспекты изобретения включают в себя мобильную платформу, маршрутизатор и администратор ресурсов.

[0011] Аспекты настоящего изобретения определены со ссылкой на прилагаемую формулу изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0012] Теперь будут описаны варианты осуществления изобретения, лишь в качестве примера, со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

Фиг.1 - схематичное представление бортовых элементов системы связи согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.2 - схема сети для системы связи в варианте осуществления; и

Фиг.3 - многоступенчатая схема, иллюстрирующая примеры работы системы по варианту осуществления.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0013] Фиг.1 иллюстрирует систему, в которой на самолете 1 установлено множество радиоинтерфейсов 2, включая спутниковые интерфейсы 2a, 2b, 2c к одной или более спутниковым сетям связи, таким как:

- сеть высокоскоростной передачи данных, такая как сеть Global Xpress (GX) (RTM) Inmarsat (Международная организация морской спутниковой связи Инмарсат) (RTM), использующая спектр Ka-диапазона частот для связи со спутником(ами) Inmarsat-5.

- сеть непрерывной (ʹalways-onʹ) передачи данных, такая как высокоскоростная широкополосная (SwiftBroadband) (RTM) (SBB) сеть Inmarsat (RTM), которая предоставляет основанную на IP-протоколе глобальную услугу пакетной коммутации на основании услуги BGAN (широкополосная глобальная сеть), используя спектр L-диапазона частот для связи со спутниками Inmarsat-4.

- спутниковый компонент гибридной спутниковой/наземной сети, такой как предложенная спутниковая сеть Inmarsat S-диапазона частот (S-Comm), которая будет обеспечивать связь с одним или несколькими спутниками, используя спектр S-диапазона частот.

[0014] Интерфейсы 2 могут включать в себя один или несколько интерфейсов 2d к наземным сетям связи, например, наземный компонент гибридной спутниковой/наземной сети, такой как дополнительный земной компонент для авиации (ACGC) Inmarsat для предложенной услуги Inmarsat S-диапазона частот. Предпочтительно, некоторые или все из спутниковых и/или наземных интерфейсов 2 являются двунаправленными.

[0015] Вышеупомянутые интерфейсы 2 подключаются к бортовому оборудованию (OBE) в самолете 1, например, к сети 3 салона самолета (ACN) для обеспечения возможности соединения с различными клиентскими устройствами 4, которые могут включать в себя персональные устройства, принадлежащие пассажирам или команде, и системам связи кабины экипажа и/или салона или развлечений в полете (IFE). ACN 3 может содержать беспроводные и/или проводные LAN.

[0016] В системе согласно этому варианту осуществления, один или несколько интерфейсов 2 могут быть сконфигурированы или скомбинированы для обеспечения клиентским устройствам 4 возможности соединения наиболее эффективным и рентабельным образом, например, так чтобы обеспечить оптимальное качество восприятия/обслуживания (QoE/QoS), принимая во внимание какие-либо ограничения по затратам, используя функциональные возможности в одной или нескольких соответствующих сетях. Различные интерфейсы 2 могут использоваться соответственно для восходящей линии связи (то есть от самолета) и нисходящей линии связи (то есть к самолету) для одного и того же сеанса связи и/или устройства 4, или для трафика связи к/от ACN 3 в целом.

[0017] Примеры таких конфигураций и комбинаций показаны в Таблице 1 ниже:

Таблица 1 - Примеры линий связи

Нисходящая линия связи Восходящая линия связи Пример применений GX GX Только услуга GX, доступная, например, благодаря любому из
1) отсутствия покрытия других систем 2) специфического для услуги запроса 3) не предоставленного другого интерфейса ACGC ACGC Особо приемлемо, когда самолет 1 находится над местностью с присутствием ACGC, и ведущими требованиями являются очень высокая пропускная способность и малая задержка SBB SBB Услуги, требующие низкую пропускную способность, но высокую доступность, такие как обновления синоптической карты для кабины, другие, не относящиеся к безопасности услуги, услуги с низкой пропускной способностью для салона S-Comm S-Comm Подобные A-DSL услуги, хорошо приспособленные для системы S-comm GX SBB Маршрут с несколькими путями, где нисходящая линия связи проходит через систему высокой пропускной способности с Ka-диапазоном частот и обратная линия связи проходит через SBB с L-диапазоном частот. S-comm ACGC S-comm обеспечивает нисходящую линию связи, тогда как ACGC используется для обратной линии связи S-comm SBB Решение только со спутниковой связью с L/S диапазоном частот ACGC/S-comm ACGC/S-comm Комбинация двух линий связи, используемых для максимизации QoS и минимизации затрат ACGC/S-comm ACGC Множественные линии связи на нисходящей линии и одиночная линия связи на восходящей линии GX/ACGC/S-comm/SBB GX/ACGC/S-comm/SBB Все линии связи, используемые для услуги доставки

[0018] Как показано в Таблице 1 выше, более одного интерфейса 2 могут быть активными одновременно, давая ACN 3 и/или отдельным устройствам 4 совокупную многосетевую связность. Администрирование многосетевой связности осуществляется системой администрирования, которая предпочтительно распределена между самолетом 1 и внешней сетью, как показано, например, на Фиг.2.

[0019] Фиг.2 иллюстрирует полную сетевую архитектуру системы. Интерфейсы 2a, 2b, 2c, 2d подключены к соответственным сетям 6a - 6d, имеющим каждая связанный с ней узел радиодоступа (RAN) 7a, 7b, 7c, 7d. Каждая из сетей 6 подключена к общему центральному ядру 10, содержащему Глобальный администратор 11 ресурсов (GRM) и Центр 12 эксплуатации сети (NOC), также как и другие элементы сети, такие как функция 13 управления политиками и правилами тарификации (PCRF), модуль 14 администрирования мобильности (MME), обслуживающий шлюз (SGW) 18, шлюз 15 пакетной передачи (PGW), сервер 16 собственных абонентов (HSS) и ядро 17 спутниковой связи. Общее центральное ядро 10 сопрягает интерфейс с платформой(ами) 20 услуг, такой как общедоступный доступ 21 к сети Интернет, административный портал 22 авиалиний и размещение 23 приложений и услуг, включая платформу 24 доставки услуг (SDP). Общее центральное ядро также сопрягает интерфейс со станцией 25 системы администрирования сети (NMS).

[0020] Многосетевую связность предпочтительно администрирует ведущее устройство по политике, размещенное в общем ядре 10, и ведомое устройство по политике, размещенное на борту самолета 1. Ведущее устройство по политике может располагаться в NOC 12, и ведомое устройство по политике может осведомляться об услуге посредством маршрутизатора (SAR) 5, подключенного к ACN 3 или формирующего ее часть.

[0021] Ведущее устройство по политике реализует эвристики или правила, чтобы запрашивать выделение ресурсов с целью обеспечения оптимального QoE. Ведомое устройство по политике способно приводить в действие, по меньшей мере, некоторые из правил принятия решений политики и запрашивать функциональные возможности для своих подключенных устройств 4. Политики, управляющие выделением ресурсов, могут включать в себя одно или несколько из:

- запрошенного типа услуги

- запрошенной согласованной скорости передачи информации (CIR) и максимальной скорости передачи информации (MIR)

- политики гарантируемого доступа

- доступности радиолинии для интерфейсов бортовых радиолиний

- использований/нагрузки доступных линий связи/сетей

- задержек в доступных линиях связи/сетях

- маршрута с наименьшими затратами (например, с точки зрения числа пересылок и/или затрат на единицу информации)

- показателей качества радиолинии

- позиции самолета 1, определенной, например, спутниковыми навигационными системами, такими как GPS и/или GLONASS

- времени дня

- маршрута полета

- особых событий во времени и географии (например, нарушений)

- требований к эффективности использования энергии

- требований к надежности связи

- количества пассажиров/устройств с активным сеансом на борту.

[0022] NMS 25 собирает статистические данные, относящиеся к QoE/QoS, использованию радиолинии, доступности, качеству и другим параметрам, и предоставляет полезные метрики и обратную связь на NOC 12. NOC 12 использует эту обратную связь, чтобы настраивать/оптимизировать администрирование радиоресурсами (RRM) динамически, например, в реальном времени. NOC 12 затем запрашивает Глобальный администратор 11 ресурсов (GRM) для выделения функциональных возможностей различным сетям 6 так, чтобы обеспечить ресурсы различным интерфейсам 2 на борту самолета 1, через соответствующую RAN 7. NOC 12 и GRM 11 работают вместе, чтобы распределять функциональные возможности по требованию сетям 6 для обслуживания запроса в реальном времени, используя информацию, предоставленную посредством NMS 25. Отмечается, что функциональные возможности, выделенные RAN 7, могут быть долей доступного спектра и не должны соответствовать конкретным каналам. RAN 7 в свою очередь может распределять конкретные каналы интерфейсам 2, используя имеющийся спектр.

[0023] Ведущее устройство по политике, размещаемое в общем центральном ядре 10, помещают оптимально для определения общей политики распределения по различным сетям 6. Ведомое устройство по политике, подключаемое локально к ACN 3 и интерфейсам 2, помещают оптимально, чтобы отвечать на локальный запрос от устройств 4 и локальные условия, имеющие отношение к самолету 1.

[0024] В альтернативных вариантах осуществления функция принятия решения может быть перемещена к SAR 5. Например, NOC 12 может предоставлять отчет о состояниях сети на SAR 5, который может затем запрашивать функциональные возможности для интерфейсов 2 на основании, частично, состояний сети. Однако, является более эффективным централизовать принятие решения относительно состояний сети в центральном ядре 10, например в NOC 12.

[0025] Напротив, функция принятия решения может быть перемещена к центральному ядру 10/NOC 12. Например, SAR 5 может предоставлять отчет о запросе и других состояниях, и все распределения функциональных возможностей и линий связи могут выполняться центральным ядром 10/NOC 12.

[0026] Примеры работы системы показаны в виде многоступенчатой схемы на Фиг.3, иллюстрирующей основные номинальные взаимодействия между узлами сети и OBE для того, чтобы обеспечивать оптимальную возможность соединения на борту самолета 1. Схема показывает два примера последовательно: инициированный в OBE запрос функциональных возможностей, и инициированное в сети выделение функциональных возможностей.

[0027] В инициированном OBE запросе функциональных возможностей на этапе S1 интерфейсы 2 декларируют свою доступность на SAR 5. На этапе S2 NOC 12 инициализирует интерфейсы 2 требуемыми предоставлением услуг и авторизациями. На этапе S3 SAR 5 отвечает на запрос трафика (например, от устройств 4) путем отправки запроса через RAN 7 на NOC 12 на использование одного или нескольких интерфейсов 2. На этапе S4 NOC 12 авторизует использование запрошенного интерфейса(ов) 2 и информирует GRM 11, NMS 25 и RAN, связанную с запрошенными сетями 6 связи. На этапе S5 RAN запрашивает от GRM 11 функциональные возможности для запрошенных интерфейсов 2. На этапе S6 GRM 11 выделяет функциональные возможности SAR 5 для запрошенных линий связи посредством RAN, информируя NMS 25. На этапе S7 осуществляется обмен трафиком связи с использованием выделенных функциональных возможностей, контролируемых посредством NMS 25.

[0028] В инициированном сетью выделении функциональных возможностей на этапе S7 ведущее устройство по политике в NOC 12, информированное посредством NMS 25, обнаруживает изменение функциональных возможностей, требуемых для связи с OBE. На основании глобальной доступности и запроса функциональных возможностей на этапе S8 ведущее устройство по политике затем авторизует изменение в линиях связи и/или функциональных возможностей сети, используемых OBE, и запрашивает от GRM 11 изменение функциональных возможностей по релевантным линиям связи. На этапе S9 GRM 11 предоставляет запрошенные функциональные возможности на RAN 7, информируя NMS 25. На этапе S10 SAR 5 выполняет балансировку нагрузки между множеством интерфейсов 2, теперь доступных для OBE, позволяя одновременные двунаправленные связи через каждый из доступных интерфейсов 2.

[0029] Вышеупомянутый вариант осуществления описан со ссылкой на аэронавигационную мобильную платформу, но также является применимым к другим типам мобильных платформ, таким как морская платформа на морском судне. Морская платформа может в равной степени использовать множество радиоинтерфейсов, включая спутниковые и наземные линии связи, и работать образом, подобным самолету на Фиг.1, по множеству сетей мобильной связи таким же образом, как на Фиг.2, в соответствии с чем, примеры работы показаны на Фиг.3.

[0030] Могут предполагаться многие альтернативные варианты осуществления, которые тем не менее входят в рамки объема охраны изобретения, как определено формулой изобретения. Понятно, что охрана требуется тем самым для всех и любого нового объекта изобретения и их комбинаций, раскрытых здесь. Если не заявлено иное, признаки каждого варианта осуществления могут комбинироваться с признаками любого другого варианта осуществления.

Изобретение относится к системе мобильной связи, в которой мобильная платформа способна поддерживать множество дискретных линий связи по различным сетям и/или частотным диапазонам, таким как спутниковые и наземные сети. Система мобильной связи содержит: мобильную платформу (1), имеющую множество интерфейсов (2) к соответственному множеству сетей (6) мобильной связи и маршрутизатор (5) для выборочного подключения одного или нескольких устройств (4) связи в пределах мобильной платформы (1) к одному или нескольким интерфейсам (2) для связи по соответственным сетям (6) мобильной связи; и центральное ядро (10), общее для каждой из сетей (6) мобильной связи, включающее в себя администратор (11) ресурсов, выполненный с возможностью распределения ресурсов связи интерфейсам (2) линий связи; причем администратор (11) ресурсов отвечает на запросы ресурсов (S3) от мобильной платформы (1) и на состояния сети в сетях (6) мобильной связи. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

1. Система мобильной связи, содержащая:

мобильную платформу (1), имеющую множество интерфейсов (2) к соответственному множеству сетей (6) мобильной связи, и маршрутизатор (5) для выборочного подключения одного или нескольких устройств (4) связи в пределах мобильной платформы (1) к одному или нескольким интерфейсам (2), для связи по соответственным сетям (6) мобильной связи; и

центральное ядро (10), общее для каждой из сетей (6) мобильной связи, содержащее ведущее устройство (12) по политике, выполненное с возможностью определения требований к ресурсам в сетях (6) мобильной связи в соответствии с одной или несколькими заданными политиками, и администратор (11) ресурсов, выполненный с возможностью выделения ресурсов сетям (6) мобильной связи в ответ на запросы (S3) ресурсов от маршрутизатора (5) и на запросы (S8) ресурсов от ведущего устройства (12) по политике,

причем маршрутизатор (5) выполнен с возможностью изменения, какие из интерфейсов (2) являются активными на мобильной платформе (1), и/или изменения ресурсов связи, доступных посредством одного или нескольких интерфейсов (2).

2. Система по п.1, в которой администратор (11) ресурсов выполнен с возможностью управлять (S8, S9) тем, какие из интерфейсов (2) являются активными на мобильной платформе (1).

3. Система по п.1 или 2, в которой администратор (11) ресурсов выполнен с возможностью изменения ресурсов связи, доступных посредством одного или нескольких интерфейсов (2).

4. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой администратор (11) ресурсов выполнен с возможностью изменения распределения ресурсов связи динамически.

5. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой заданные политики содержат одно или несколько правил или эвристик на основании одного или более из: характера запросов ресурсов, состояний или доступных функциональных возможностей в сетях (6) мобильной связи, текущей или будущей позиции мобильной платформы (1) и требований к затратам, энергии, задержке или эффективности.

6. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой ведущее устройство (12) по политике отвечает на метрики и/или параметры сети для сетей (6) мобильной связи.

7. Система по п.6, в которой метрики и/или параметры сети собираются и предоставляются станцией (25) системы администрирования сети.

8. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой маршрутизатор (5) способен выбирать различные из интерфейсов (2) для восходящей линии связи и нисходящей линии связи.

9. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой маршрутизатор (5) способен выбирать более одного из интерфейсов для одновременных связей.

10. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой мобильная платформа (1) включает в себя локальную сеть (3) для подключения множества устройств (4) связи к маршрутизатору (5).

11. Система по п.10, в которой локальная сеть (3) содержит беспроводную и/или проводную сеть.

12. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой мобильная платформа содержит аэронавигационную или морскую платформу (1).

13. Способ работы системы по любому из пп. 1-12, содержащий:

a) отправку (S3, S4, S5) упомянутого запроса ресурсов от маршрутизатора (5) на администратор (11) ресурсов в ответ на запрос трафика в пределах мобильной платформы (1); и

b) распределение (S6), администратором (11) ресурсов, упомянутых ресурсов связи интерфейсам (2) линий связи;

c) изменение, посредством маршрутизатора (5), какие из интерфейсов (2) являются активными на мобильной платформе (1);

d) изменение, посредством маршрутизатора (5), ресурсов связи, доступных посредством одного или нескольких интерфейсов (2).

14. Способ работы системы по любому из пп. 1-12, содержащий:

a) обнаружение (S7) ведущим устройством (12) по политике изменения в требованиях к ресурсам связи в пределах мобильной платформы (1);

b) запрос (S8) ведущим устройством (12) по политике администратора (11) ресурсов на соответствующее изменение в ресурсах связи; и

c) изменение (S9) администратором (11) ресурсов распределения упомянутых ресурсов связи интерфейсам (2);

c) изменение, посредством маршрутизатора (5), какие из интерфейсов (2) являются активными на мобильной платформе (1);

d) изменение, посредством маршрутизатора (5), ресурсов связи, доступных посредством одного или нескольких интерфейсов (2).