CN107005301B - 移动通信系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种移动通信系统，包括：移动平台(1)，其具有到相应多个移动通信网络(6)的多个接口(2)，以及用于选择性将所述移动平台(1)内的一个或多个通信设备(4)连接到所述接口(2)中的一个或多个接口的路由器(5)，用于在相应的移动通信网络(6)上进行通信；以及中央核心(10)，其为所述移动通信网络(6)中的每个移动通信网络所共用，该中央核心包括布置用于将通信资源分配给所述链路接口(2)的资源管理器(11)；其中，所述资源管理器(11)响应于来自所述移动平台的资源请求(S3)以及所述移动通信网络(6)中的网络条件。

Description

移动通信系统和方法
技术领域
本发明涉及一种移动通信系统，其中移动平台能够支持不同网络和/或频带上的多个分立通信链路，诸如卫星与地面网络，和/或在不同频段上操作的不同卫星网络。本发明的各方面包括终端站、卫星接入站、地面基站或地面站、网络控制以及用于这种系统的其他设备。
背景技术
在现有技术中公知卫星与地面联合的通信系统，诸如地面补充组件(Complementary Ground Component-CGC)或者地面辅助组件(Ancillary TerrestrialComponent-ATC)系统。这些系统向移动平台提供整合的卫星与地面链路。在美国专利文献第US6233463号中公开了这种系统的示例。
还公知多频带或混合卫星系统，其中通过在不同频带下操作的不同卫星系统向移动平台提供链路。在专利文献第WO2004/28034A1号中公开了这种混合系统的示例。
美国专利文献第US8606266号公开了一种数据传输系统，其中机载用户终端能够在第一或第二数据网络上进行通信，第二数据网络具有比第一数据网络更加连续的物理覆盖范围。飞行器上的代理单元被配置成基于用户条件，诸如用户偏好、用户会话的类型或者用户的行进路径，通过第一或第二网络来选择路径规划。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种移动通信系统，包括：移动平台，其具有到相应多个移动通信网络的多个接口，以及用于选择性将所述移动平台内的一个或多个通信设备连接到所述接口中的一个或多个接口的路由器，用于在相应的移动通信网络上进行通信；以及中央核心，其为所述移动通信网络中的每个移动通信网络所共用，该中央核心包括布置用于根据一个或多个定义策略而确定所述移动通信网络内的资源要求的策略主机以及布置用于响应于来自所述路由器的资源请求以及来自所述策略主机的资源请求而将资源分配给所述移动通信网络的资源管理器。
所述资源管理器可以控制在任何一次激活所述接口中的哪一个接口和/ 或可以更改通过所述接口中的每个接口可获得的通信资源。可以动态地更改通信资源的分配。所述资源管理器可以应用一个或多个预定的规则或启发式，其基于数个条件，包括但不限于：资源请求的性质、移动通信网络内的条件或有效容量、移动平台的当前或将来位置或者成本、能量、延迟或效率要求。
所述资源管理器可以位于网络运营中心(Network Operations Centre-NOC)内。所述资源管理器可以响应于例如由网络管理站(Network Management Station-NMS)提供的网络度量和/或参数。
所述路由器可以选择不同的接口来进行上行链路和下行链路通信。所述路由器可以选择所述接口中的一个以上接口来进行同时通信。
例如，所述移动平台可以包括航空平台或海事平台。所述移动平台可以包括用于将多个机载设备连接至所述路由器的局域网络。所述局域网络可以是有线和/或无线网络。
本发明的各方面包括移动平台、路由器及资源管理器。
本发明的各方面根据所附权利要求来定义。
附图说明
现将仅通过示例并参照附图对本发明的实施例予以阐述。
图1是根据本发明的实施例的通信系统的机载元件的示意图；
图2是本实施例中的通信系统的网络图；以及
图3是图示本实施例的系统操作的示例的梯形图。
具体实施方式
图1图示出在飞行器1上安装多个无线电接口2的系统，这些接口包括到一个或多个卫星通信网络的卫星接口2a、2b、2c，诸如：
-高速数据通信网络，诸如Inmarsat Global Xpress(RTM GX)网络，其使用Ka段频谱与Inmarsat5代卫星进行通信。
-“永久在线”数据网络，诸如Inmarsat Swift Broadband(RTM SBB) 网络，其提供以BGAN服务为基础的基于IP的分组交换全局服务，使用L 段频谱与Inmarsat4代卫星进行通信。
混合卫星/地面网络的卫星组件，诸如拟建的Inmarsat的S频段卫星网络(S-Comm)，其将使用S段频谱提供与一个或多个卫星的通信。
接口2包括到地面通信网络的一个或多个接口2d，例如，混合卫星/地面网络的地面组件，诸如拟建的Inmarsat的S频段服务的Inmarsat航空地面补充组件(InmarsatAviation Complementary Ground Component-ACGC)。优选地，卫星和/或地面接口2中的一些或全部接口都是双向接口。
上述接口2连接至飞行器1内的机载设备(OBE)，例如，机舱网络 (Aircraft CabinNetwork-ACN)3，用于提供到各种客户端设备4的连接，所述客户端设备可以包括属于乘客或机组人员的个人设备，以及驾驶舱和/ 或客舱通信或者机内娱乐(IFE)系统。ACN3可以包括无线和/或有线LAN。
在根据本实施例的系统中，接口2中的一个或多个接口可以被配置或组合成以最高效且最具成本效益的方式提供到客户端设备4的连接，例如，以便提供最优质的体验/服务(QoE/QoS)，顾及各种成本约束，使用对应网络中的一个或多个网络的容量。不同的接口2可以整体上被分别用于同一通信会话和/或服务4的上行链路(例如，来自飞行器)和下行链路(例如，去往飞行器)，或者用于去往/来自ACN3的通信量。
这种配置的示例和组合参阅下列表1。
表1-通信链路示例
Figure BDA0001244355260000031
如表1中所示，一个以上接口2可以同时活动，聚合到ACN3和/或个人设备4的多网络连接。通过管理系统来管理多网络连接，所述管理系统优选分布于飞行器1与外部网络之间，如图2所示。
图2示出系统的总体网络架构。接口2a、2b、2c和2d连接至相应的网络6a至6d，其各自具有相关的无线电接入节点(Radio Access Node-RAN) 7a、7b、7c和7d。网络6中的每一网络均连接至共用中央核心10，其包含全局资源管理器(Global Resource Manager-GRM)11和网络运营中心(NOC) 12以及其他网络元素，诸如策略与计费规则功能(Policy andCharging Rules Function-PCRF)13、移动管理实体(Mobility Management Entity-MME)14、服务网关(Serving Gateway-SGW)18、分组网关(Packet Gateway-PGW) 15、归属订户服务器(Home Subscriber Server-HSS)16以及卫星核心(Satellite Core)17。共用中央核心10与服务平台20接口，诸如公共互联网接入21、航线管理门户22以及应用与服务托管23，包括服务交付平台(SDP)24。共用中央核心还与网络管理系统(NMS)站25接口。
多网络连接优选通过位于共用核心10内的策略主机以及位于飞行器1 上的策略从机来管理。策略主机可以驻留于NOC12处，策略从机可以是与 ACN3连接或构成其一部分的服务感知路由器(SAR)5。
策略主机实施启发式或规则以请求分配资源以期提供最优的QoE。策略从机能够驱动策略决定规则中的某些规则并且请求用于其所连接的设备 4的容量。管理资源分配的策略可以包括以下之中的一个或多个策略：
-请求的服务类型
-请求提交的信息率(CIR)及最大信息率(MIR)
-保证访问的策略
-无线电链路对于机载无线电链路接口的可用性
-可用链路/网络的利用/加载
-可用链路/网络的延时
-最低成本的路线(例如，依据航程数目和/或每数据单元的成本)
-无线电链路品质
-飞行器1的位置，例如通过诸如GPS和/或GLONASS的卫星导航系统来确定
-日期
-飞行路线
-时间和地理方面的特殊事件(例如，中断)
-能量效率要求
-通信可靠度要求
-机上进行活动会话的乘客/设备的数目
NMS25收集与QoE/QoS、无线电链路利用度、可用性、品质和其他参数相关的统计数据并且向NOC12提供有用的度量和反馈。NOC12使用这种反馈，以动态方式(例如实时)调节/优化无线电资源管理(Radio Resource Management-RRM)。NOC12再请求全局资源管理器(GRM)11向各个网络6分配容量，以便通过对应的RAN7将资源提供给飞行器1机上的各个接口2。NOC12与GRM11协同工作，使用由NMS25提供的信息，按需向网络6分配容量，从而为实时需求服务。应指出，分配给RAN7的容量可以与可用的频谱成正比并且无需对应于特定的信道。RAN7进而可以利用可用的频谱，向接口2分配专用信道。
位于共用中央核心10内的策略主机以最佳方式定位成确定跨不同网络 6的总体分配策略。在本地连接至ACN3和接口2的策略从机以最佳方式定位成响应于来自设备4的本地需求及属于飞行器1的本地条件。
在替选的实施例中，决策功能可以转向SAR5。例如，NOC12可以向 SAR5报告网络条件，该SAR5可以再部分基于网络条件而请求用于接口2 的容量。然而，在中央核心10处，例如在NOC12处，集中于网络条件相关的决策，更为高效。
反之，决策功能可以转向中央核心10/NOC12。例如，SAR5可以报告需求和其他条件，并且可以由中央核心10/NOC12作出全部容量和链路的分配。
在图3的梯形图中示出系统操作的示例，其中图示出网络节点与OBE 之间为提供飞行器1机上的最优连接的基本设计交互。图中依序示出两个示例：OBE发起的容量请求，以及网络发起的容量分配。
在OBE发起的容量请求中，在步骤S1，接口2向SAR5宣告其可用性。在步骤S2，NOC12初始化具有所需配置和授权的接口2。在步骤S3，SAR5 响应于流量需求(例如，来自设备4)，这是通过经由RAN7向NOC12发送使用接口2中的一个或多个接口的请求。在步骤S4，NOC12授权使用所请求接口2并且通知与所请求的通信网络6相关联的GRM11、NMS25和 RAN。在步骤S5，RAN从GRM11中请求用于所请求的接口2的容量。在步骤S6，GRM11通过RAN针对所请求链路向SAR5分配容量，通知NMS25。在步骤S7，使用所分配的容量来交换通信流量，由NMS25进行监视。
在网络发起的容量分配中，在步骤S7，由NMS25通知的NOC12处的策略主机检测与OBE通信所需的容量中的变化。基于全局可用性和容量需求，在步骤S8，策略主机再授权网络链路的变更和/或由OBE所用的容量，并且从GRM11中请求相关链路上的容量变化。在步骤S9，GRM11将所请求的容量授予RAN7，通知NMS25。在步骤S10，SAR5执行目前可用于 OBE的多个接口之间的负载均衡，允许在可用接口2中的各接口上同时进行双向通信。
上述实施例是参照航空移动平台来予以说明，但也可应用于其他类型的移动平台，诸如船上的海事平台。海事平台同样可以利用多个无线电接口，包括卫星与地面链路，并且以与图2类似的方式在多个移动通信网络上以与图1中的航空器类似的方式进行操作，由此在图3中示出操作的示例。
可以设想诸多替选的实施例，而这些实施例均落入如权利要求所定义的本发明的保护范围内。应当理解，本发明要求保护本文所述的任何及全部新颖性主题及其组合。每个实施例的特征均可与任何其他实施例的特征相结合，除非另作说明。

Claims (14)

1.一种移动通信系统，包括：
移动平台，其具有到相应多个移动通信网络的多个接口，以及用于选择性将所述移动平台内的一个或多个通信设备连接到所述接口中的一个或多个接口的路由器，用于在相应的移动通信网络上进行通信；以及
中央核心，其为所述移动通信网络中的每个移动通信网络所共用，该中央核心包括布置用于根据一个或多个定义策略而确定所述移动通信网络内的资源要求的策略主机以及布置用于响应于来自所述路由器的资源请求以及来自所述策略主机的资源请求而将资源分配给所述移动通信网络的资源管理器，
其中，所述资源管理器被布置成控制在所述移动平台上激活所述接口中的哪一个接口。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述资源管理器被布置成更改通过所述接口中的一个或多个接口可获得的通信资源。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述资源管理器被布置成动态地更改通信资源的分配。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述定义策略包括一个或多个规则或启发式，其基于以下之中的一个或多个：所述资源请求的性质、所述移动通信网络内的有效网络容量、所述移动平台的当前或将来位置以及成本、能量、延迟或效率要求。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述策略主机响应于所述移动通信网络的网络度量和/或参数。
6.如权利要求5所述的系统，其中，通过网络管理系统站收集和提供所述网络度量和/或参数。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述路由器能够选择所述接口中的不同接口来进行上行链路和下行链路通信。
8.如权利要求1所述的系统，其中，所述路由器能够选择所述接口中的一个以上接口来进行同时通信。
9.如权利要求1所述的系统，其中，所述移动平台包括用于将多个通信设备连接至所述路由器的局域网络。
10.如权利要求9所述的系统，其中，所述局域网络包括无线和/或有线网络。
11.如权利要求1所述的系统，其中，所述移动平台包括航空或海事平台。
12.一种操作移动通信系统的方法，所述系统包括：
移动平台，其具有到相应多个移动通信网络的多个接口，以及用于选择性将所述移动平台内的一个或多个通信设备连接到所述接口中的一个或多个接口的路由器，用于在相应的移动通信网络上进行通信；以及
中央核心，其为所述移动通信网络中的每个移动通信网络所共用，该中央核心包括策略主机和资源管理器，
所述方法包括：
a)在所述策略主机处，根据一个或多个定义策略而确定所述移动通信网络内的资源要求；
b)在所述资源管理器处，响应于来自所述路由器的资源请求以及来自所述策略主机的资源请求而将资源分配给所述移动通信网络；以及
c)在所述资源管理器处，控制在所述移动平台上激活所述接口中的哪一个接口。
13.如权利要求12所述的方法，进一步包括：
d)发送，响应于所述移动平台内的流量需求，将来自所述路由器的所述资源请求发送至所述资源管理器；以及
e)分配，通过所述资源管理器，将所述通信资源分配给所述接口。
14.如权利要求12所述的方法，进一步包括：
d)检测，通过所述策略主机，检测所述移动平台内的通信资源要求中的变化；
e)请求，通过所述策略主机，向所述资源管理器请求通信资源中的对应变化；以及
f)更改，通过所述资源管理器，更改所述通信资源到所述接口的分配。
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