CN111095821A - 基于预测网络状况的切换 - Google Patents

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Abstract

描述了用于基于预测网络状况提供卫星波束切换的方法和系统。在实施例中，卫星通信系统检索被提供网络接入服务的多架飞机的飞行计划数据；针对每架飞机识别用于提供所述网络接入服务的所述多个卫星波束中的相应的候选卫星波束，每个候选卫星波束具有相关联的服务时间范围用于提供所述网络接入服务；针对相应的候选卫星波束中的每一个获得指示相关联的服务时间范围内的所述多架飞机的预测波束利用率的波束利用率分数；至少部分地基于所述波束利用率分数选择用于为所述多架飞机中的每架飞机提供所述网络接入服务的卫星波束；以及调度所述多架飞机的所述网络接入服务到所选择的卫星波束的切换。

Description

基于预测网络状况的切换
背景技术
本披露内容总体上涉及无线通信，并且具体涉及基于预测网络状况的卫星波束切换。
商用飞机上的乘客越来越期望在飞行时访问宽带网络。客机可以经由诸如卫星通信链路等共享通信链路来接收网络接入服务。飞机可以具有机载多用户接入终端，所述机载多用户接入终端与地面站通信(例如，经由卫星通信系统的卫星)，并且为乘客提供网络接入连接。例如，用户可以将其通信设备(例如，智能电话、膝上型计算机、平板计算机等)连接到由多用户接入终端服务的无线局域网(WLAN)，所述用户接入终端经由共享通信链路将数据通信路由到其他网络(例如，互联网)。卫星通信系统可以是多波束卫星系统，并且共享通信链路可以将卫星波束的资源用于所述共享通信链路。尽管可以灵活地应用每个卫星波束的资源，但是每架飞机可能代表大量用户，所有用户可能同时访问宽带内容。增加无线通信系统的带宽较昂贵，并且有时附加的可使用频谱不可用。卫星波束的覆盖区域内的飞机可能会对波束内的网络资源的利用产生重大影响，并且在一些实例中，卫星系统的特定波束可能会被过度利用。
发明内容
描述了用于基于网络状况的预测性卫星波束切换的方法、系统和设备。随着飞机上的固定终端和移动用户对网络服务的需求竞争有限的系统资源，卫星通信系统可以利用技术更好地分配稀缺的网络资源。这些技术可以实现在期望较大网络需求的服务区域或服务时间段中优化飞机的网络资源使用。
波束切换管理器可以采用所描述的技术在服务时间范围(service timeframe)内提高卫星系统的网络资源的使用效率。基于多架飞机的飞行计划数据，波束切换管理器确定卫星系统的候选卫星波束集合，以在服务时间范围内向飞机提供网络接入服务。在服务时间范围内，针对每个卫星波束计算指示每个卫星波束的预测波束利用率的波束利用率分数。然后，波束切换管理器判定每个卫星波束的波束利用率分数内是否满足服务时间范围内的波束利用率标准。如果满足标准，波束切换管理器可以接受候选卫星波束集合，因为所述候选卫星波束集合能够令人满意地在服务时间范围内向飞机提供网络接入服务。然后，波束切换管理器基于相应的候选卫星波束集合为飞机调度切换。然而，如果不满足标准，波束切换管理器可以利用各种技术来调整候选卫星波束集合，以使卫星波束的波束利用率分数满足波束利用率标准。
附图说明
可以通过参考以下附图来实现对本披露内容的实施例的性质和优点的进一步理解。在附图中，类似的部件或特征可以具有相同的参考标记。进一步地，可以通过在参考标记后用破折号和第二标签(所述第二标签在类似的部件之间进行区分)来区分相同类型的各部件。如果在说明书中仅使用了第一参考标记，则所述描述适用于在不考虑第二参考标记的情况下具有相同的第一参考标记的类似的部件中的任一个。
图1是卫星通信系统的简化图，其中可以描述本文所包括的原理。
图2是示出了根据本披露内容的各个方面的服务区域的示例的图，其中，卫星利用卫星波束提供网络覆盖。
图3展示了根据本披露内容的各个方面的描绘了基于飞行计划数据确定飞机的候选卫星波束的服务可用性。
图4A展示了根据本披露内容的各个方面的由各种固定终端估计的卫星波束的波束利用率的图表的示例。
图4B、图4C和图4D展示了根据本披露内容的各个方面的预期波束资源利用率的一系列图表，这些图表示出了在服务时间范围内将飞机分配至候选卫星波束的优化迭代。
图5是展示了根据本披露内容的各个方面的基于波束灵活性度量的多架飞机的排名列表的示例的框图。
图6是根据本披露内容的各个方面的基于预测网络状况管理卫星波束切换的流程图。
图7是展示了根据本披露内容的各个方面的用于基于预测网络状况的卫星波束切换的波束切换管理器的示例的框图。
图8是展示了根据本披露内容的各个方面的用于基于预测网络状况的卫星波束切换的网关的示例的框图。
图9和图10是用于基于预测网络状况进行卫星波束切换的示例方法的流程图。
具体实施方式
所描述的特征涉及基于预测网络状况的卫星波束切换。所描述的切换技术可以使用飞行计划数据来识别用于为多架飞机提供网络服务的候选卫星波束。候选卫星波束中的每一个可用于在特定服务时间范围内基于波束覆盖区域和飞行计划数据提供网络服务。然后，这些技术可以获得候选卫星波束中的每一个的波束利用率分数，所述分数指示在相关联的服务时间范围内候选卫星波束的预测波束利用率。这些技术允许卫星通信系统基于候选卫星射束的波束利用率分数选择用于提供每架飞机的网络服务的卫星波束。在选择了卫星波束后，系统于是可以调度飞机到所选择的卫星波束的网络服务的切换或一系列网络服务的切换。
此描述提供了示例，并不旨在限定本文所描述的原理的实施例的范围、适用性或配置。相反，随后的描述将向本领域技术人员提供用于实施本文所描述的原理的实施例的操作性描述。可以对元件的功能和布置进行各种改变。
因此，各实施例可以适当地省略、替代或添加各种程序或部件。例如，应当了解的是，可以以与所描述的顺序不同的顺序来执行这些方法，并且可以添加、省略或组合各种步骤。而且，关于某些实施例所描述的方面和元件可以在各种其他实施例中组合。还应当了解的是，以下系统、方法、设备和软件可以单独地或共同地是较大系统的部件，其中，其他程序可以优先于或以其他方式修改其应用。
图1是卫星通信系统100的简化图，其中可以描述本文所包括的原理。卫星通信系统100可以向移动交通运输工具130-a上的用户180提供网络接入服务。可以经由多用户接入终端170向用户180提供网络接入服务，用户180可以经由有线(例如，以太网)或无线(例如，WLAN)连接176将其通信设备175连接到所述多用户接入终端。多用户接入终端170可以经由卫星波束145获得网络接入服务。卫星通信系统100是能够为多个移动交通运输工具130(例如，移动交通运输工具130-a、130-n等)和每个移动交通运输工具130的网络用户180提供网络服务的多址系统。应当注意的是，尽管在下面的描述中将移动交通运输工具130-a至130-n展示为飞机，并且将飞机用作示例，但是对飞机的提法还可以是运送多位乘客的任何类型的移动交通运输工具，诸如公共汽车、火车、船只等。
卫星通信系统100可以包括任何合适类型的卫星系统，包括对地静止卫星系统、中地球轨道(MEO)或近地轨道(LEO)卫星系统。尽管仅展示了单个卫星波束145，但是卫星105可以是多波束卫星，其发射多个(例如，通常为20至500个等)卫星波束145，每个卫星波束指向地球的不同地区。卫星105的卫星波束145可以包括彼此大小不同的卫星波束。卫星波束145的数量可以实现相对较大的地理区域的覆盖以及所覆盖区域内的频率复用。多波束卫星系统中的频率复用允许给定系统带宽下系统容量的增加。尽管展示为包括一个卫星105，但是卫星通信系统100可以包括多个卫星。多个卫星可以具有彼此至少部分重叠的服务覆盖区域。
卫星通信系统100包括网关系统115和网络120，所述网关系统和网络可以经由一个或多个有线或无线链路连接在一起。网关系统115被配置成经由卫星105与一架或多架飞机130通信。网络120可以包括任何合适的公共网络或专用网络，并且可以连接到其他通信网络(未示出)，诸如互联网、电话网络(例如，公共交换电话网(PSTN)等)等。网络120可以将网关系统115与其他网关系统进行连接，其他网关系统也可以与卫星105通信。可替代地，可以采用单独的网络链接网关和其他节点来协作地服务用户业务。网关系统115还可以被配置成从固定终端185和飞机130(经由卫星105)接收被定向到网络120或其他通信网络中的目的地的返回链路信号。
网关系统115可以是在网络120与卫星105之间提供接口的设备或系统。网关系统115可以使用天线110经由网关上行链路135和网关下行链路140向卫星105发射信号和从所述卫星接收信号。天线110可以具有双向能力，并且被设计为具有足够的发射功率和接收灵敏度以与卫星105可靠地通信。在一个实施例中，卫星105被配置成在指定频带和特定极化内从天线110接收信号。
卫星通信系统100还包括波束切换管理器125，所述波束切换管理器可以与网关系统115和/或网络120耦合。波束切换管理器125可以接收由卫星通信系统100提供网络接入服务的飞机130的飞行计划数据。波束切换管理器125可以接收在最初接收或更新飞行计划数据时已经在飞行中的飞机130的飞行计划数据，或者尚未飞行但已经提交了飞行计划或以其他方式具有已计划的飞行路径的飞机的飞行计划数据。例如，可以从可经由网络120访问的集中式数据库等中接收多架飞机130中的每一架的飞行计划数据。所述集中式数据库可以包括例如已提交的飞行计划信息(例如，向联邦航空管理局(FAA)提交的飞行路径等)，并且可以补充当前状态信息(例如，起飞信息、GPS坐标、飞行延误等)。飞行计划数据可以包括当前路线信息、已计划的路线信息或与飞机130相关联的其他与路径有关的信息。例如，已计划的信息可以包括起点位置和目的地位置，以及整个行程的已计划的行进路径、高度、速度等。当前信息可以包括当前(或最后报告的)位置、高度、速度等。其他与路径有关的信息可以包括天气模式或来自类似行程的历史数据。
波束切换管理器125可以使用所接收的飞行计划数据来识别用于在服务时间范围内向多架飞机130上的移动多用户终端提供网络服务的候选卫星波束，所述服务时间范围可以是已知飞行计划数据的时间、或某一其他时间间隔。候选卫星波束中的每一个可用于在不同的服务窗口中向不同的飞机提供网络服务。飞行计划数据可以包括预测飞行路线信息、或可以从其估计飞机的飞行路径的其他信息(例如，出发位置、目的地位置、出发时间、估计的到达时间等)。
然后，波束切换管理器125可以获得候选卫星波束中的每一个的波束利用率分数，所述分数指示相关联的服务时间范围内的候选卫星波束的预测波束利用率。候选卫星波束的预测波束利用率可以基于在相关联的服务时间范围内要由所述候选卫星波束服务的任何多用户接入终端170和/或固定终端185的预测网络需求。然后，波束切换管理器125可以基于卫星波束的波束利用率分数来选择用于提供每架飞机的网络服务的卫星波束。在选择了卫星波束之后，波束切换管理器125于是可以调度飞机130到所选择的卫星波束的网络服务的切换或一系列网络服务的切换。波束切换管理器125调度每架飞机130到所选择的(一个或多个)卫星波束的(一个或多个)切换的方式可以根据实施例不同而变化。在一些实施例中，波束切换管理器125通过将指示所选择的(一个或多个)卫星波束中的每一个以及切换到每个卫星波束的时间的数据存储在存储器中来调度(一个或多个)切换。当到了切换的时间，波束切换管理器125然后可以通过经由卫星通信系统100向对应的多用户接入终端170传送指示所选择的卫星波束的消息来通知飞机130。所述消息可以包括多用户接入终端170和/或飞机130的唯一标识符，所述标识符可以用于确定所述消息是针对所述多用户接入终端和/或飞机的。响应于所述消息，多用户接入终端170然后可以将通信切换到所选择的卫星波束。通信切换到所选择的卫星波束可以例如包括改变多用户接入终端170的一个或多个参数，诸如工作频率、极化、功率水平等。在切换包括将通信切换到第二卫星的实施例中，这也可以包括将天线165重新指向第二卫星。
在其他实施例中，波束切换管理器125通过向每架飞机130传送指示所选择的(一个或多个)卫星波束中的一些或全部以及切换到每个卫星波束的时间的相应消息来调度(一个或多个)切换。每架飞机130的多用户接入终端170可以将其相应的消息存储在存储器中。当到了切换的时间，多用户接入终端170然后可以将通信切换到所选择的卫星波束。
卫星105的每个卫星波束145可以支持在其覆盖区域内的飞机130(例如，提供上行链路资源和下行链路资源)。不同的卫星波束145的覆盖范围可以是非重叠的或具有变化的重叠测量值。卫星105的卫星波束145可以被平铺并且部分地重叠，以为相对较大的地理区域提供完整的或几乎完整的覆盖，其中部分重叠(例如，在由用于经由波束提供服务的波束强度或增益所限定的波束轮廓处)的波束使用不同范围的频率和/或极化(例如，不同的颜色)。一些卫星波束145的大小可以与其他卫星波束145的大小不同(具有不同的波束宽度)。例如，一个卫星波束的覆盖区域可以与不同的卫星波束部分重叠或完全位于其内。一些卫星波束145可以针对更高需求的区域(例如，人口更密集的区域)，而其他卫星波束145在更大的区域上提供服务。因此，在任何给定位置处的飞机130可以能够由多个可用卫星波束中的一个服务，在一些情况下，这些可用卫星波束可以是相同卫星或不同卫星的卫星波束。
多用户接入终端170可以使用安装在飞机130-a上的天线165，以经由卫星波束下行链路155-a和卫星波束上行链路160-a与卫星105传送信号。天线165可以被安装到将天线165指向(例如，主动跟踪)卫星105的仰角与方位角云台(elevation and azimuthgimbal)。卫星通信系统100可以在国际电信联盟(ITU)Ku、K或Ka频带(例如Ka频带的下行链路部分中从17.7到21.2千兆赫(GHz)以及Ka频带的上行链路部分中从27.5到31GHz)中操作。可替代地，卫星通信系统100可以在诸如C频带、X频带、S频带、L频带等其他频带中操作。
在卫星通信系统100中，用户180-a至180-n可以经由移动设备175利用网络接入服务。可以通过将移动设备175(例如，台式计算机、膝上型计算机、机顶盒、智能电话、平板计算机、支持互联网的电视等)连接(例如，经由有线或无线连接)到多用户接入终端170经由卫星通信系统100为每个用户180-a至180-n提供服务。如图1所展示的，移动设备175-a至175-n经由有线或无线连接176(例如，Wi-Fi、以太网等)连接到多用户接入终端170。多用户接入终端170可以经由卫星波束下行链路155-a从卫星105接收数据，并且经由卫星波束上行链路160-a向卫星105发射数据。卫星波束145内的其他飞机(诸如飞机130-n)可以经由卫星波束下行链路155-n从卫星105接收数据，并且经由卫星波束上行链路160-n向卫星105发射数据。虽然展示了卫星通信系统100向飞机130上的移动用户180提供移动网络接入服务，但是可以了解的是，本文描述的用于向移动用户提供网络接入服务的原理可以使用定位在固定位置处或各种运输模式下的多用户接入终端来提供，其中，多个移动用户可能期望经由卫星通信系统100(例如，火车、轮船、公共汽车等)进行网络接入。
卫星105的每个卫星波束145还可以支持多个固定终端185。固定终端185可以经由卫星波束下行链路155-b从卫星105接收数据，并且经由卫星波束上行链路160-b发射数据。固定终端185可以是任何双向卫星地面站，诸如小型卫星地面站(VSAT)。固定终端185可以向与所述固定终端相关联的订户提供服务，诸如数据、语音和视频信号。每个固定终端通常可以向少量用户(例如，住宅或商业)提供服务。如图1所展示的，被分配特定频率范围和极化的卫星波束145可以为固定终端185和多用户接入终端170两者支持卫星波束下行链路155或卫星波束上行链路160。固定终端185和多用户接入终端170的卫星波束下行链路155或卫星波束上行链路160可以使用诸如时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、多频时分多址(MF-TDMA)、码分多址(CDMA)、正交频分多址(OFDMA)等复用技术在卫星波束145内复用。
图2是示出了根据本披露内容的各个方面的的服务区域200的示例的图，其中，卫星105-a利用卫星波束提供网络覆盖。卫星105-a可以使用特定的系统带宽，并且具有多个卫星波束205-a、205-b、205-c和205-d(由其相关联的卫星波束覆盖区域示出)。卫星波束205可以各自使用系统资源的一部分(例如，极化和系统带宽的一部分等)。卫星波束覆盖区域可以展示与经由卫星波束的服务的最小期望信号水平相关联的对应卫星波束的给定波束轮廓级别。例如，卫星波束覆盖区域可以表示从峰值增益的-1dB、-2dB或-3dB衰减，或者可以由绝对信号强度、信噪比(SNR)或信号干扰噪声比(SINR)水平限定。出于各种原因(诸如卫星方位角、频率或有意波束成形技术(例如，成形的天线系统、波束成形等))，卫星波束205的卫星波束覆盖区域可能具有不同的大小和/或尺寸。每个卫星波束205可以在其卫星波束覆盖区域内服务一架或多架飞机，并且在多于一个卫星波束205内的飞机在给定时间可以由这些卫星波束中的任何一个服务。
所展示的服务区域200可以是卫星105-a的整个服务区域内的地区，并且可以包括为清楚起见未在图2中示出的其他卫星波束。卫星105-a可以是各种类型的卫星系统的一部分。例如，卫星105-a可以利用固定波束架构，其中卫星波束可以各自被有意地固定在特定地理区域。固定波束是指点波束，所述点波束的角度波束宽度和覆盖区域不会随时间有意地变化。对地静止卫星通常使用固定波束。在一些示例中，固定波束系统中相邻卫星波束的卫星波束覆盖区域可以部分重叠以提供连续覆盖，并且重叠的卫星波束使用不同范围的频率和/或极化(例如，颜色)。在其他示例中，卫星105-a可以是近地轨道(LEO)卫星系统的一部分。为了维持稳定的近地轨道，LEO卫星系统中的卫星需要维持最小轨道速度，所述最小轨道速度可能与地球转动的速度不同。因为特定卫星的轨道不是对地静止的，所以卫星105-a可以是卫星网络，以便在服务区域200上提供连续覆盖。卫星网络可以按照类似的轨道路径移动，以便向服务区域200提供连续网络服务。
图2示出了服务时间范围内正在飞行或被调度飞行穿过服务区域200的多架飞机130的飞行计划。例如，飞机130-a、130-b和130-c可能正在行进或预测行进穿过卫星波束205-a、205-b、205-c和205-d。波束切换管理器125可以通过波束切换管理器125针对每架飞机130接收的飞行计划数据来确定飞机130中的每一架的预测行进路径。
根据每架飞机130的当前地理位置和预测行进路径，波束切换管理器125可以确定服务时间范围(例如，预定时间段或已知飞行数据的时间段等)期间每架飞机130的预测位置。基于预测位置，波束切换管理器125可以识别可以能够在服务时间范围内向每架飞机130提供网络接入服务的预期候选卫星波束。每个预期候选卫星波束可以具有用于每架飞机130的相关联的服务窗口，所述服务窗口可以在服务时间范围期间为所述每架飞机提供网络服务。
图3展示了根据本披露内容的各个方面的描绘了基于飞行计划数据确定飞机的候选卫星波束的服务可用性300-a、300-b、300-c和300-d。例如，图3可以展示在服务时间范围305内卫星波束205-a、205-b、205-c和205-d何时可以向图2的飞机130-a、130-b和130-c提供网络服务。服务时间范围305可以是固定的时间段(例如，给定的几分钟数或几小时等)，或者可以随时间推移基于飞行数据的可用性或估计的飞行数据准确性而动态确定。
具体地，服务可用性300-a展示了当图2的卫星波束205-a是分别用于飞机130-a、130-b和130-c的候选波束时的服务窗口tSW[A:1]310-a-1、tSW[B:1]310-b-1和tSW[C:1]310-c-1。从图2可以看出，飞机130-b在卫星波束205-a的覆盖区域内开始其飞行计划，这在图3中通过在服务时间范围305的起点处开始的服务窗口tSW[B:1]310-b-1示出。飞机130-a和130-c的飞行计划数据示出它们在服务时间范围305(可能是当前时间)的起点处位于卫星波束205-a的覆盖区域之外。因此，服务窗口tSW[A:1]310-a-1和tSW[C:1]310-c-1不在服务时间范围305的起点处开始。图2展示了飞机130-b和130-c在服务时间范围305结束之前离开卫星波束205-a的覆盖区域，这在图3中通过在服务时间范围305结束之前终止的服务窗口tSW[B:1]310-b-1和tSW[C:1]310-c-1分别描绘。然而，如服务窗口310-a-1所示，一旦进入卫星波束205-a的覆盖区域，飞机130-a在服务时间范围305结束之前不离开卫星波束205-a的覆盖区域。
在另一示例中，图2的卫星波束205-b的服务可用性300-b也示出了卫星波束205-b在不同时间处和不同持续时间内向飞机130-a、130-b和130-c提供网络服务。在服务可用性300-b中，服务窗口tSW[A:2]310-a-2、tSW[B:2]310-b-2和tSW[C:2]310-c-2示出了卫星波束205-b是用于向飞机130-a、130-b和130-c分别提供服务的候选波束的时间段。从图2中可以看出，飞机130-a、130-b和130-c均在除卫星波束205-b之外的卫星波束的覆盖区域中开始其飞行路径。这在图3中被展示，其中没有服务窗口在服务时间范围305的起点处开始。另外，在图2中，飞机130-a、130-b和130-c在卫星205-b的覆盖区域之外结束其飞行路径。这在图3中被示出，其中服务窗口tSW[A:2]310-a-2、tSW[B:2]310-b-2和tSW[C:2]310-c-2在服务时间范围305结束之前终止。
在类似的示例中，服务可用性300-c和300-d示出了服务窗口310，针对这些服务窗口的卫星波束205-c和205-d是飞机130-a、130-b和130-c的候选波束。具体地，卫星波束205-c是在服务窗口tSW[A:3]310-a-3、tSW[B:3]310-b-3和tSW[C:3]310-c-3中分别用于飞机130-a、130-c和130-d的候选波束，并且卫星波束205-d是在服务窗口tSW[A:4]310-a-4、tSW[B:4]310-b-4和tSW[C:4]310-c-4中分别用于飞机130-a、130-c和130-d的候选波束。
因此，波束切换管理器125可以针对被提供服务的每架飞机130确定与可用于在服务时间范围305内服务所述飞机的每个波束相关联的服务窗口。另外，卫星波束205中的每一个可以向多个固定终端提供服务。还可以在服务时间范围305内估计由于固定终端的服务而导致的波束利用率。
图4A展示了根据本披露内容的各个方面的由各种固定终端估计的卫星波束的波束利用率的图表400的示例。例如，图表400可以展示由于由相应的卫星波束205提供网络服务的固定终端而导致的卫星波束205-a、205-b、205-c和205-d的波束利用率。图表400中描绘的估计的波束利用率可能不包括位于卫星波束205的覆盖区域内的任何飞机130的估计的网络资源需求。由于固定终端通常不会从当前为之服务的卫星波束205的覆盖区域移动，因此由于多种其他因素(包括一天中不同时间的不同网络资源需求、由每个卫星波束205服务的不同人群等)，服务时间范围305内的网络需求可能会发生变化。可以针对多个时间段415中的每一个估计服务时间范围305内估计的波束利用率，所述时间段可以是用于波束分配决策的时间单元(例如，用于切换决策和调度的最小时间单元等)。
可以基于当前需求和历史需求数据来估计图表400中示出的估计的波束利用率。例如，图表400中示出的固定终端的波束利用率示出卫星波束205-d的固定终端估计波束利用率420-d当前是最高的(例如，在服务时间范围305起点处)。另外，预期卫星波束205-a和205-d的分别的固定终端估计波束利用率420-a和420-d在服务时间范围305内会下降，而预期固定终端估计波束利用率420-c在服务时间范围305内会上升，并且预期固定终端估计波束利用率420-b在服务时间范围305内基本恒定。图表400在0-120的归一化比例上示出了卫星波束205-a、205-b、205-c和205-d的固定终端估计波束利用率420，其中100表示卫星波束中的每一个的最大容量(这对于不同的光束可能有所不同)。
另外，波束切换管理器125可以确定在服务时间范围305内每架飞机130的服务利用率。可以基于历史服务利用率数据、每架飞机上利用网络接入服务的乘客的估计数量、提供给在每架飞机上利用网络接入服务的乘客的服务水平、针对给定波束的卫星与飞机之间通信的预测频谱效率(例如，频谱效率可能基于波束内飞机的位置或大气条件而变化等)等来确定服务时间范围305内每架飞机的服务利用率。
图4B、图4C和图4D展示了根据本披露内容的各个方面的预期波束资源利用率的一系列图表，这些图表示出了在服务时间范围内将飞机分配至候选卫星波束的优化迭代。可以通过将一架或多架飞机迭代地重新分配至不同的卫星波束来执行优化过程，直到卫星波束的波束利用率分数满足一个或多个波束利用率标准。每个卫星波束的波束利用率分数可以是例如归一化的波束利用率，如图4B至4D所示，或者可以以其他方式(例如，滤波等)根据估计的波束利用率来确定。波束利用率标准可以包括，例如，在服务时间范围期间波束利用率分数保持低于阈值、在服务时间范围中波束利用率分数可以超过阈值的最大时间量、在服务时间范围内给定的波束利用率分数与多个卫星波束的波束利用率分数的平均值之间的最大差值、或者多个卫星波束的波束利用率分数的方差低于方差阈值。
所述优化可以包括针对候选波束进行飞机临时选择；基于所述临时选择确定波束利用率；以及执行将一架或多架飞机重新分配至不同波束的多个迭代，直到满足波束利用率标准为止。可以根据重新分配选择规则(包括选择具有最大波束灵活性的飞机、随机选择等)对飞机进行选择用于优化迭代的重新分配。例如，如果给定的卫星波束在特定服务时间范围期间不满足一个或多个波束利用率标准，则已为其临时选择了所述给定的卫星波束的飞机可能会在服务时间范围的至少一部分内更改其临时波束分配。此过程可以继续进行，直到根据临时分配所有的卫星波束都满足波束利用率标准。可替代地，优化过程可以包括使用值函数寻找最优或接近最优的波束分配解决方案的优化，如下文更详细地讨论的。一旦优化过程已经结束，则波束切换管理器125可以采用临时选择的卫星波束，其中根据临时选择将这些卫星波束用于每一架飞机。在另一实施例中，优化过程可以获得用于向飞机提供网络接入服务的一个或多个卫星波束分配集合。这些卫星波束分配集合中的每一个可以具有临时分配用于在服务时间范围内(例如，相继地)服务每架飞机的一个或多个卫星波束。卫星波束分配集合中的每个卫星波束可以具有在服务时间范围内满足波束利用率标准的波束利用率分数。即，可以确定满足波束利用率标准的多个临时选择集合。在一些示例中，可以应用附加标准(例如，切换的总次数、给定飞机的切换次数等)以在多个集合之间进行选择。
在图4B、图4C和图4D的示例图表中，估计每架飞机130的服务利用率为服务时间范围305内20个单位的恒定值。然而，此值仅用于说明目的，可能并不表示卫星通信系统中一架飞机的典型归一化服务利用率。另外，飞机130的估计服务利用率可以在服务时间范围305内变化。
波束优化过程可以由各种条件或事件触发。所述触发可以是周期性的(例如，可以每隔时间段415或预定数量的时间段415、每隔服务时间范围305执行优化等)，或者所述触发可以是基于位置的(例如，可以在距当前服务飞机的卫星波束边缘一定距离内检测到所述飞机、检测到飞机进入多个卫星波束重叠地区时进行优化等)。还可以基于负载平衡标准发生触发，诸如卫星波束的波束利用率超过容量阈值，由卫星波束服务的飞机的数量超过飞机阈值，卫星波束的用户数量超过用户阈值，一个或多个卫星波束的容量需求的变化超过阈值，或两个或更多个卫星波束(例如，相邻的波束、一个地区内的波束等)之间的波束利用率之差超过波束增量阈值。当飞行计划数据发生变化时(例如，飞机进入或退出网络)，或者如果对飞机的网络接入服务的服务水平低于服务阈值，也可以设置触发。
图4B展示了卫星波束205-a、205-b、205-c和205-d的估计波束利用率425的图表。图表425可以描绘除预期由卫星波束205服务的飞机130外的图表400的固定终端预期的波束资源利用率。图表425可以示出通过将飞机130初始分配至卫星波束205的卫星波束205的波束利用率分数430。可以根据默认规则完成卫星波束205的初始分配。默认规则可以包括由卫星波束205向飞机130提供网络服务，所述卫星波束当前正在提供服务或其覆盖区域(飞机130最初在其中启动)位于服务窗口的起点处。如果飞机130最初在多个卫星波束205的覆盖区域中开始，则波束切换管理器125可以基于哪个候选卫星波束可以为飞机130提供可能最长时间的服务来选择候选卫星波束。在飞机130离开所选择的卫星波束的覆盖区域后，波束切换管理器125可以基于哪个候选卫星波束可以为飞机130提供可能最长时间的服务来选择另一候选卫星波束。另外地或可替代地，用于候选卫星波束的初始分配的默认规则可以包括其他因素(诸如波束优先级(例如，首先选择最大容量波束、优先来自同一卫星的波束等))或随机选择。如果来自当前向飞机提供服务的同一个卫星的波束不可用，则默认规则可以将飞机分配至用于提供服务的不同卫星。在多个卫星可用于提供服务的情况下，默认规则可以根据优先级规则(例如，优先使用相同技术的卫星、优先来自同一运营商的卫星、优先提供类似链路性能的卫星等)来选择卫星。
基于服务区域200中描绘的飞行路径和上述默认规则，初始分配可以使卫星波束205-c初始地向飞机130-a提供网络服务。当预测飞机130-a离开卫星波束205-c时，初始分配可以将飞机130-a切换到卫星波束205-a以进行网络服务。关于飞机130-b，所述飞机可以首先由卫星波束205-a提供网络服务，然后当预测飞机130-b离开卫星波束205-a的覆盖区域时由卫星波束205-d提供网络服务。飞机130-c可以在服务窗口的起点处开始从卫星波束205-d接收网络服务，但是然后当预测所述飞机离开卫星波束205-d的覆盖区域时，将所述飞机分配至卫星波束205-c。
图4B示出了基于应用用于将飞机分配至卫星波束的默认规则卫星波束205-a、205-b、205-c和205-d的分别的波束利用率分数430-a-1、430-b-1、430-c-1和430-d-1。基于波束利用率分数430，波束切换管理器125可以判定是否进行波束分配的进一步优化。在图4B的示例中，波束利用率分数430被展示为每个时间段415的归一化(例如，对波束容量)波束利用率。在其他示例中，波束利用率分数可以是单个值。例如，可以将波束利用率分数确定为在服务时间范围305内波束利用率430的平均值、波束利用率430高于波束利用率阈值(例如，波束容量的80％)的时间百分比、波束利用率430的峰值、波束利用率的加权平均值(例如，以指数方式被赋予更多权重的较高的波束利用率值，更接近被赋予更多权重的当前时间的波束利用率值等)、或这些技术的组合。在一些示例中，波束切换管理器125可以利用比较波束利用率分数，其中每个卫星波束的波束利用率分数是基于波束利用率与卫星波束205的全部或子集(例如，相邻波束、根据地区等)的平均波束利用率之间之差。
在图4B示出的示例中，波束切换管理器125可以确定卫星波束205-d在服务窗口期间具有超过预定阈值(例如，波束容量的80％)的波束利用率分数430-d-1。波束切换管理器125还可以确定卫星波束205-c也具有超过预定阈值的波束利用率分数430-c-1，尽管所述波束利用率分数低于波束205-d的波束利用率分数。波束利用率阈值可以是基于用于确定波束利用率分数的函数的预定值。由于确定至少一个波束具有不满足波束利用率标准的波束利用率分数，波束切换管理器125可以决定重新选择用于飞机130-a、130-b或130-c中的一个或多个的候选卫星波束。
基于确定卫星波束205-d具有最高波束利用率分数430，波束切换管理器125可以识别在服务时间范围305的至少一部分期间分配至卫星波束205-d的、可以分配至另一候选卫星波束的飞机130。在一些示例中，波束切换管理器125可以在其重新分配决策中利用飞机130的排名列表，所述排名列表是基于与飞机130中的每一架相关联的波束灵活性度量。波束灵活性度量可以基于在卫星波束的服务时间范围期间飞机130中的每一架的可用卫星波束的数量。排名列表的其他细节可以在下文关于图5的描述中找到。
图4C展示了在第一优化迭代后卫星波束205-a、205-b、205-c和205-d的估计波束利用率的图表450。图表450可以描绘在波束切换管理器125基于从图表425确定的波束利用率分数进行第一优化迭代后卫星波束205的波束利用率分数430。
针对第一优化迭代，波束切换管理器125可以将飞机130-b识别为具有最高波束灵活性度量，并且可以识别可以在服务时间范围305的至少一部分内将飞机130-b重新分配至卫星波束205-b。图表450示出了在服务时间范围305的至少一部分内将飞机130-b从卫星波束205-d重新分配至卫星波束205-b后候选卫星波束205-a、205-b、205-c和205-d的分别的波束利用率分数430-a-2、430-b-2、430-c-2、430-d-2。可以看出，在服务窗口期间已经分配用于服务飞机130-b的卫星波束205-d的最终波束利用率分数430-d-2相比图4B的波束利用率分数430-d-1已经下降。然而，波束切换管理器125现在可以认为卫星波束205-c具有仍超过波束利用率阈值的波束利用率分数430-c-2。由此，波束切换管理器125可以决定为飞机130-a、130-b或130-c中的一个或多个重新选择候选卫星波束。
图4D展示了卫星波束205-a、205-b、205-c和205-d的波束利用率分数的图表475。图表475可以描绘在波束切换管理器基于从图表450确定的波束利用率分数执行第二优化迭代后卫星波束205的波束利用率分数。基于从图表450确定卫星波束205-c具有最高波束利用率分数，波束切换管理器125可以将先前分配至卫星波束205-c的飞机130识别至另一候选卫星波束。波束切换管理器125可以再次利用飞机130的排名列表。
针对此示例，波束切换管理器125可以将飞机130-c识别为具有最高波束灵活性度量，并且可以识别可以在服务时间范围305的至少一部分内将飞机130-c重新分配至卫星波束205-a。如图2所示，即使在飞机130-c离开卫星波束205-d的覆盖区域之前，卫星波束205-a也可以服务于飞机130-c。图表475示出了在针对飞机130-c的卫星波束205-a的服务窗口中将飞机130-c重新分配至卫星波束205-a后候选卫星波束205-a、205-b、205-c和205-d的分别的波束利用率分数430-a-2、430-b-2、430-c-2、430-d-2。可以看出，与图4C示出的波束利用率分数430-c-2相比，卫星波束205-c的最终波束利用率分数430-c-3下降，并且现在在整个服务时间范围305内都低于阈值。波束切换管理器125可以基于服务时间范围305内所有卫星波束的波束利用率分数430都低于波束利用率阈值来确定优化过程已完成。然而，如果在第二优化迭代之后，一个或多个卫星波束的波束利用率分数430不满足波束利用率标准，则波束切换管理器125可以继续执行附加迭代，直到满足波束利用率标准为止。在确定了用于相继地向飞机130提供网络服务的候选卫星波束集合之后，波束切换管理器125可以在服务时间范围期间根据被选择用于向每架飞机130提供服务的相应的候选卫星波束集合来调度飞机130的切换。尽管图4B至4D给出的示例中讨论的飞机的重新分配在对应的服务窗口中执行(例如，第二优化迭代中飞机130-c至卫星波束205-a的重新分配包括在服务窗口tSW[C:1]中的重新分配)，在一些情况下，飞机的重新分配可以在对应的服务窗口的一部分中进行。
图5是展示了基于波束灵活性度量的多架飞机130的排名列表500的示例的框图。排名列表500可以展示由如图1所示的波束切换管理器125构造的列表。排名列表500可以包括最灵活排名505(标记为“飞机C”)，接着是排名510(标记为“飞机D”)和排名515(标记为“飞机A”)。排名列表500以最不灵活排名520(标记为“飞机N”)结束。
在波束切换管理器125针对候选卫星波束集合优化波束利用率分数的情况下，波束切换管理器125可以利用排名列表500以基于飞机的重新分配灵活性将飞机重新分配至不同的卫星波束。在关于图4B、图4C和图4D的描述中讨论了优化过程。在一些示例中，由波束切换管理器125识别具有相应的候选卫星波束的飞机，这些候选卫星波束具有超过阈值的波束利用率分数。利用这些飞机，波束切换管理器125然后可以基于与所识别的飞机中的每一架相关联的波束灵活性度量来创建所识别的飞机的排名列表500。波束灵活性度量可以基于在相关联的服务时间范围期间所识别的飞机中的每一架的可用卫星波束的数量。例如，可以基于每个时间段415可用波束的数量的聚合(例如，中值、平均值等)或具有至少一定数量(例如，两个或更多个)的可用波束的时间段的数量来确定波束灵活性度量。在一些示例中，基于时间段集合确定波束灵活性度量，在所述时间段集合中一个或多个候选波束的波束利用率超过阈值。
在图5中，至少四架飞机(飞机A、飞机C、飞机D和飞机N)具有相应的候选卫星波束，这些候选卫星波束具有超过阈值的波束利用率分数。波束切换管理器125然后可以基于它们的波束灵活性度量对每架飞机进行排名。在评估飞机的相应的度量后，波束切换管理器125将飞机C排列为最灵活(即，最适合于重新分配候选卫星波束)，而飞机N为最不灵活的。在必须为一架或多架飞机重新选择候选卫星波束的情况下，波束切换管理器125可以利用飞机C开始重新选择过程，因为所述飞机在排名列表500中针对波束重新分配最具灵活性。在一些示例中，波束切换管理器125可以在创建排名列表500时可以考虑其他因素，包括每架飞机的切换次数。因此，波束切换管理器500可以选择绕过针对飞机C的重新选择候选卫星波束，因为涉及排名较低的飞机的重新选择场景可以提供更好的结果。波束切换管理器125可以从排名列表中选择一架或多架飞机，以便执行重新选择过程。
图6是基于预测网络状况管理卫星波束切换的示例方法600的流程图。方法600可以例如由图1、图7和图8的波束切换管理器125针对经由一个或多个多波束卫星为多架飞机和固定终端服务的卫星通信系统100执行。方法600开始于触发602，所述触发可以是如上所述的触发事件或条件。
在框605处，波束切换管理器125可以确定在服务时间范围内将飞机初始分配至候选卫星波束。服务时间范围可以开始于优化过程被触发的时间(例如，优化的当前时间)，并且延伸到可以预定的或可以基于可用性或由卫星通信系统服务的飞机的飞行计划数据的预测准确性动态确定的时间段。候选卫星波束可以是一个或多个多波束卫星的卫星波束205，这些卫星波束可以在卫星通信系统的服务区域内向飞机130提供网络接入服务。卫星波束205还可以向服务区域内的多个固定终端提供网络接入服务。可以根据如上所述的默认规则完成卫星波束205的初始分配。
波束切换管理器125然后可以执行波束选择优化子过程650。波束选择优化子过程650可以用于遍历搜索树，其中所述树上的每个波束选择节点可以被理解为用于在服务时间范围内相继地(例如，在给定的卫星波束覆盖范围内连续地或尽可能接近等)向每架飞机提供服务的波束分配集合。
在波束利用率优化子过程650的框610处，波束切换管理器125基于当前的波束分配集合(例如，第一优化阶段的初始分配)来确定每个候选卫星波束的波束利用率分数。例如，波束切换管理器125可以确定服务时间范围内每个波束的波束利用率，并且可以根据服务时间范围内的波束利用率(例如，平均值、加权平均值、峰值波束利用率、时间波束利用率高于已过滤、归一化的阈值等)来确定波束利用率分数。另外，波束切换管理器125可以考虑其他优化度量。例如，波束切换管理器125可以将优化成本分配至飞机130遇到的切换。因为飞机从由一个卫星波束服务到另一卫星波束的卫星波束切换伴随着一定数量的系统资源的使用和开销，所以切换次数的增加实际上可能会降低整个系统性能。另外，切换可能导致用户的临时服务中断，这可能会影响用户体验。因此，切换的优化成本可以考虑切换对系统性能和用户体验影响的总成本。
在框615处，波束切换管理器125评估每个候选卫星波束的波束利用率分数。所述评估可以包括波束切换管理器125判定波束利用率分数是否满足波束利用率标准。波束利用率标准可以随实施例而变化。例如，波束利用率标准可以包括每个卫星波束的波束利用率分数低于阈值。在另一示例中，所述标准可以包括波束利用率分数的相对度量(例如，相邻波束或一个地区内波束之间的差低于阈值等)。另外，还可以根据切换标准评估临时选择。例如，可以基于由卫星通信系统服务的飞机130的切换的总次数对解决方案确定优先级(例如，优先以较少的切换总次数来实现波束利用率标准的解决方案等)。另外地或可替代地，切换标准可以包括在服务时间范围内针对给定飞机的最大切换次数或切换之间的最短时间，或者优先针对任何一架飞机130都具有较少的最大切换次数的解决方案。另外，标准可以包括飞机位置标准，诸如在服务时间范围内卫星波束内的飞机的预测位置。例如，较长时间段内较少的飞机朝向卫星波束边缘的解决方案可以比波束边缘地区中较多飞机的解决方案排名更高。在一些示例中，卫星波束可以具有基于利用波束的成本而分配的成本度量，并且标准可以在解决方案的评估中考虑成本度量。
在决策框620处，波束切换管理器125判定候选卫星波束集合是否能够在满足波束利用率标准的同时向飞机130提供网络接入服务。如果候选卫星波束集合满足波束利用率标准，则方法600前进到框630，其中波束切换管理器125在未来服务窗口中调度飞机130到其相应确定的候选卫星波束的切换。如果候选卫星波束集合不满足波束利用率标准，则所述方法前进到框625。
在框625处，波束切换管理器125在服务时间范围的至少一部分内将一架或多架飞机重新分配至不同的候选卫星波束，以优化卫星波束的波束利用率分数。波束切换管理器125可以利用可以随实施例而变化的各种优化技术。例如，波束切换管理器125可以将一架或多架飞机130随机地分配至与当前分配的候选卫星波束不同的候选卫星波束。在另一示例中，波束切换管理器125可以选择具有最高波束利用率分数的候选卫星波束，并将在服务时间范围内由所述波束服务的一架或多架飞机130重新分配至不同的波束。在确定将一架或多架飞机130分配至不同的候选卫星波束时，波束切换管理器125可以基于如上所讨论的每架飞机的波束灵活性度量利用一架或多架飞机130的排名列表。在又另一技术中，波束切换管理器125可以基于使切换最小化的重新分配来重新分配候选卫星波束或飞机130。因此，如果重新分配较少的飞机或执行不增加切换数量的重新分配是一种选择，则波束切换管理器125可以在优化过程期间将此考虑优先于其他因素。
在框625中重新分配候选卫星波束集合之后，方法600回到框610，其中波束切换管理器125如上所述将波束利用率分数分配至每个候选卫星波束。在框615处评估波束利用率分数之后，波束切换管理器125再次判定优化的候选卫星波束集合是否将在满足波束利用率标准的同时向每架飞机提供网络服务。如果不是，则方法600前进到框625以进行另一优化迭代。如果是，则方法600在框630处结束，其中波束切换管理器125调度与优化的波束分配集合相关联的切换。
如针对框610、615、620和625所描述的，使用框625处的波束重新分配规则(例如，用于将飞机重新分配至不同波束的规则)和框620处的波束利用率标准来执行波束选择优化子过程650，以确定最终的波束分配。使用迭代重新分配从初始分配开始(例如，基于默认规则或当前分配等)然后在满足标准(例如，波束利用率标准、切换标准、飞机位置标准等)时停止搜索的技术可能会找到满足标准并且对当前分配的改变数量最少的解决方案。然而，这些技术也可能无法找到满足标准的解决方案，或者无法找到在整个解决方案空间内次佳的解决方案。另外地或作为替代方案，也可以使用其他优化技术以寻找最佳或接近最佳的波束分配解决方案。例如，如果波束利用率优化子过程650未能根据波束灵活性度量在使用波束重新分配的给定数量的迭代中找到解决方案，则诸如将一架或多架飞机随机重新分配至不同波束的技术可用于提供更广泛范围的解决方案集合。
用于寻找最优或接近最优的解决方案的优化技术可以优化值函数，所述值函数考虑了候选卫星波束的波束利用率分数和其他优化度量。例如，值函数可以合并波束利用率分数(例如，评估波束利用率对服务效果的影响等)、服务时间范围内的波束利用率、切换的次数和/或频率以及特定波束的利用率的成本作为值函数的成本度量。值函数可以考虑每架飞机穿过每个候选光束时所述飞机的预测服务利用率。例如，可以为每架飞机估计服务时间范围内的预期数据速率，并且服务利用率可以考虑飞机在穿过给定波束时卫星与所述飞机之间的通信的预期频谱效率(例如，频谱效率可能在波束中心处更高，或可能受预测的大气条件影响)。
在一些示例中，可以使用蒙特卡罗树搜索来遍历波束选择节点之间的波束选择路径。蒙特卡罗树搜索可以使用随机或半随机扩展规则以从给定的波束选择节点中选择子波束选择节点，并且可以使用反向传播以基于每个波束选择节点处更新的波束利用率分数从不同的波束选择节点中进行扩展。另外地或可替代地，可以使用用于修剪波束选择节点的搜索树的分支定界技术，包括最小最大修剪(minimax pruning)、天真最小最大修剪(
Figure BDA0002410323860000221
minimax pruning)或阿尔法-贝塔修剪(alpha-beta pruning)。
在一些示例中，波束优化子过程650可以使用诸如动态编程等组合优化技术以计算在服务时间范围内每架飞机的最优或接近最优(例如，基于最大化值函数)的波束选择。在一个示例中，可以将卫星通信系统内的飞机分配建模为有背包(knapsack)约束(例如，应用系统约束，诸如波束带宽等)的广义分配问题。动态编程技术可以评估服务时间范围内的多个波束分配假设，以根据值函数确定最佳或接近最佳的波束分配。在一些示例中，可以使用近似编程技术来降低计算复杂度。例如，可以采用波束利用率分数、切换成本等中的近似值(例如，舍入、截断精度等)来限制解决方案空间。在一些示例中，可以使用随机优化技术来考虑诸如飞行计划数据、由于固定终端导致的波束利用率的估计、每架飞机的服务利用率的估计等输入中的不确定性。
图7是展示了根据本披露内容的各个方面的用于基于预测网络状况的卫星波束切换的波束切换管理器125-a的示例的框图。波束切换管理器125-a可以是参考图1描述的波束切换管理器125的示例。波束切换管理器125-a可以包括共享链路接口710、选择触发检测器720、候选卫星波束分配器730、波束利用率分数计算器740、波束利用率标准评估器750、优化管理器760、飞机灵活性管理器770和切换调度器780。这些部件中的每一个可以彼此通信地耦合。
共享链路接口710可以接收诸如飞行计划数据、飞行状态数据、网络资源数据、卫星数据等信息。共享链路接口710还可以转发从切换调度器780接收的波束切换数据。共享链路接口710可以将这些数据中的一些或全部转发到选择触发检测器720、候选卫星波束分配器730和飞机灵活性管理器770。选择触发检测器720可以向候选卫星波束分配器730发送触发，以选择用于在服务时间范围内向一架或多架飞机130提供网络接入服务的卫星波束。导致选择触发检测器720发送触发的实例可以是周期性的，或者可以在以上描述的情况下发生(例如，飞机在波束边缘的一定距离内，飞机进入新的波束，波束的波束利用率超过阈值，由卫星波束服务的飞机数量超过飞机阈值，卫星波束的用户数量超过用户阈值，两个或更多个卫星波束之间的波束利用率之差超过波束增量阈值等)。
候选卫星波束分配器730可以基于默认规则首先将飞机130临时分配至候选卫星波束。波束利用率分数计算器740可以计算由候选卫星波束分配器730确定的每个候选卫星波束的波束利用率分数。波束利用率分数可以由如上所述的各种因素来确定。波束利用率标准评估器750可以评估由波束利用率分数计算器740判定的一个或多个波束利用率分数是否满足如上所述的一个或多个波束利用率标准。标准可以包括预定的波束利用率阈值，其中波束利用率标准评估器750判定一个或多个波束利用率分数是否超过预定阈值。所述确定可以发生在服务时间范围的一部分或全部内。
在波束利用率标准评估器750确定候选卫星波束集合不满足波束利用率标准的实例中，优化管理器760可以将多种优化技术应用于所分配的候选卫星波束集合。一种技术可以包括将一架或多架飞机130随机分配至与初始分配中分配的候选卫星波束不同的候选卫星波束。在另一种技术中，优化管理器可以从飞机灵活性管理器770接收飞机灵活性信息，所述飞机灵活性信息指示与卫星波束相关联的哪架飞机在被分配至另一候选卫星波束时具有最高灵活性。一旦应用了优化技术，候选卫星波束分配器730就可以接收结果信息。另外地或可替代地，优化管理器760可以采用如上所述的使用值函数的优化技术，包括蒙特卡罗树搜索、分支定界技术或动态编程。
切换调度器780可以在服务时间范围期间基于对波束利用率标准评估器750的波束利用率标准的确定或优化管理器760的优化结果调度每架飞机到所选择的候选卫星波束集合的切换。
图8是展示了根据本披露内容的各个方面的用于基于预测网络状况的卫星波束切换的网关115-a的示例的框图。网关115-a可以是参考图1描述的网关115的示例。网关115-a可以包括收发器810、通信接口820、波束切换管理器125-b、处理器830、存储器840、软件代码845和总线850。
收发器810经由地面站天线系统110-a管理多用户接入终端170-b与(一个或多个)卫星105之间的通信。如上所述，收发器810可以经由一个或多个天线双向通信。收发器810还可以包括调制解调器，以调制分组并且将调制后的分组提供给天线用于传输，以及解调从天线接收的分组。在一些示例中，收发器810中发射器可以与接收器搭配使用。收发器810可以被配置成在一个或多个频带(例如，Ka、Ku等)上与(一个或多个)卫星105通信，并且可以被配置成自动定向天线110-a以向(一个或多个)卫星105发射信号并从其接收信号。
通信接口模块820控制来/往于网络120-a的网络流量。通信接口820可以实施有线网络接口(例如，以太网、光纤通道等)和/或无线网络接口(例如，符合IEEE 802.11的接口等)。
处理器830可以包括智能硬件设备，例如，中央处理单元(CPU)、微控制器、ASIC等。处理器830可以处理通过调制解调器810或通信接口820接收的信息，或者要发送到通信接口820或调制解调器810进行传输的信息。处理器830可以基于飞机负载预测单独地或结合网关115-a处理分配卫星容量的各个方面。
存储器840可以包括随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM)。存储器840可以存储包含指令的计算机可读计算机可执行代码845，这些指令被配置成当被执行时使处理器830执行本文描述的各种功能。可替代地，代码845可以不由处理器830直接执行，而是被配置成使网关115-a(例如，当被编译和执行时)执行本文描述的各种功能。
波束切换管理器125-b可以结合存储器840和处理器830来执行上述功能，包括基于预测网络状况进行卫星波束切换。例如，波束切换管理器125-b可以基于预测波束利用率计算在一个或多个服务时间范围内为飞机提供网络服务的候选卫星波束的波束利用率分数。基于波束利用率分数，波束切换管理器125-b可以选择卫星波束以为每架飞机提供网络服务。波束切换管理器125-b然后可以针对每架飞机调度到所选择的卫星波束的网络服务的切换，并且随后可以基于改变的网络状况为某架飞机重新选择卫星波束。
网关115-a的部件可以利用被适配用于在硬件中执行适用功能中的一些或全部的一个或多个专用集成电路(ASIC)来单独地或共同地实施。可替代地，功能可以由一个或多个集成电路上的一个或多个其他处理单元(或核)执行。在其他实施例中，可以使用其他类型的集成电路(例如，结构化/平台ASIC、现场可编程门阵列(FPGA)和其他半定制IC)，这些集成电路可以以本领域中已知的任何方式编程。每个单元的功能还可以全部或部分地用在存储器中体现的指令实施，这些指令被格式化以由一个或多个通用或专用处理器执行。
图9是基于预测网络状况进行卫星波束切换的示例方法900的流程图。方法900可以例如由图1、图7和图8的波束切换管理器125执行。
在方法900的框905处，波束切换管理器125接收经由多波束卫星系统被提供网络接入服务的一架或多架飞机的飞行计划数据，并且预测所述一架或多架飞机的行进路径。波束切换管理器125可以经由网络120接收此飞行计划数据，或者所述波束切换管理器可以从飞机130接收数据(例如，经由卫星105)。
利用飞行计划数据，在框910处，波束切换管理器125针对每架飞机130识别用于在服务时间范围内(例如，相继地)提供网络接入服务的相应的候选卫星波束。在框915处，波束切换管理器125可以针对服务时间范围内的卫星波束中的每一个获得指示所述服务时间范围内的预测波束利用率的波束利用率分数。每个候选卫星波束的波束利用率分数可以基于多个波束利用率因子，包括以下一个或多个：经验波束利用率数据、由多个卫星波束中的每一个服务的固定终端的数量、为所述固定终端提供的服务水平、历史波束利用率数据、在每架飞机上利用所述网络接入服务的乘客的估计数量、为在每架飞机上利用所述网络接入服务的乘客提供的服务水平。所述波束利用率分数还可以是所述多个波束利用率因子的加权和。
在框920处，波束切换管理器125在所述服务时间范围内部分地基于所述相应的候选卫星波束的波束利用率分数选择用于为所述多架飞机中的每架飞机提供所述网络接入服务的卫星波束。在一些示例中，所述选择可以基于相对于相应的候选卫星波束的波束利用率分数的与每架飞机相关联的估计服务利用率。在一些示例中，所述选择可以基于所述相应的候选卫星波束中的每一个的利用成本，将用于所述多架飞机的卫星波束切换的数量最小化，将到与当前服务于飞机的卫星不同的卫星的卫星波束的切换最小化，或其组合。在一些示例中，所述选择可以基于接收切换评估触发，其中所述触发可以是以下一个或多个：周期性触发；在距当前服务于飞机的卫星波束边缘一定距离内检测到所述飞机；检测到飞机进入多个卫星波束重叠地区；所述多个卫星波束中的卫星波束的波束利用率超过容量阈值；由所述多个卫星波束中的卫星波束服务的飞机的数量超过飞机阈值；所述多个卫星波束中的卫星波束的用户数量超过用户阈值；所述飞行计划数据发生变化；检测到两个或更多个卫星波束之间的波束利用率之差超过波束增量阈值；或对飞机的所述网络接入服务的服务水平低于服务阈值。
然后，方法900前进到框925，其中波束切换管理器125在所述服务时间范围期间调度所述多架飞机中的至少一架到所选择的卫星波束的至少一次的切换。在框930处，方法900可以继续到将在图10中描述的另一示例。
图10是基于预测网络状况进行卫星波束切换的示例方法1000的流程图。方法1000可以是用于实施方法900的各个方面的示例方法。方法1000可以例如由图1、图7和图8的波束切换管理器125执行。
方法1000可以在图9的框910之后，其中已经识别了用于向多架飞机提供网络接入服务的相应的候选卫星波束。在框1005处，波束切换管理器125为所述多架飞机中的每一架临时地选择用于在所述服务时间范围期间提供所述网络接入服务的相应的候选卫星波束集合。所述临时选择可以基于例如波束分配的默认规则。利用候选卫星波束的临时选择，在框1010处，波束切换管理器125在服务时间范围期间基于与每架飞机相关联的每个波束的估计服务利用率来更新相应的候选卫星波束集合的波束利用率分数。在框1015处，波束切换管理器125判定多个卫星波束中的至少一个的波束利用率分数在服务时间范围期间是否不满足波束利用率标准。如果，在框1015处，波束切换管理器125确定在服务时间范围期间卫星波束具有满足波束利用率标准的波束利用率分数，则方法1000终止并且返回框925，以在服务时间范围期间基于波束分配调度切换。如果，在框1015处，波束切换管理器125确定至少一个卫星波束在服务时间范围期间具有不满足波束利用率标准的波束利用率分数，则方法1000前进到框1020。
在框1020处，波束切换管理器125识别由其波束利用率分数在服务时间范围期间不满足波束利用率标准的多个卫星波束中的至少一个正在服务的飞机。针对所识别的飞机，波束切换管理器125可以将具有不满足波束利用率标准的波束利用率分数的卫星波束交换为替代卫星波束。在一个示例中，在框1025处，波束切换管理器125基于与所识别的飞机中的每一架相关联的波束灵活性度量创建所识别的飞机的排名列表。波束灵活性度量可以基于在相关联的服务时间范围期间所识别的飞机中的每一架的可用卫星波束的数量。利用所述排名列表，在框1030处，波束切换管理器125重新选择相应的候选卫星波束中的不同卫星波束用于提供网络接入服务。方法1000然后返回到框1010，以基于在框1030处将飞机重新分配至候选卫星波束来更新候选卫星波束的波束利用率分数。
应当注意的是，这些方法描述了可能的实施方式，并且可以重新布置或以其他方式修改操作和步骤，从而使得其他实施方式是可能的。在一些示例中，可以组合两种或更多种方法的各个方面。例如，每种方法的各个方面可以包括其他方法的步骤或方面，或者本文描述的其他步骤或技术。因此，本披露内容的各个方面可以提供消费者偏好和维护界面。
提供本文的描述以使本领域技术人员能够进行或使用本披露内容。对于本领域技术人员来说，对本披露内容做出的各种修改将变得非常明显，并且本文所限定的一般原理可以在不偏离本披露内容的范围的前提下应用至其他变型。因此，本披露内容不限制于本文描述的示例和设计，而是符合与本文所披露的原理和新颖特征一致的最宽范围。
本文描述的功能可以以硬件、由处理器执行的软件、固件或其任何组合实施。如果以由处理器执行的软件实施，可以将功能作为计算机可读介质上一个或多个指令或代码存储或传输。其他示例和实施方式在本披露内容和所附权利要求书的范围内。例如，由于软件的性质，本文描述的功能可以使用由处理器执行的软件、硬件、固件、硬接线或这些中的任何组合来实施。实施功能的特征还可以物理地位于各位置，包括被分布从而使得功能的各部分在不同的物理位置处实施。而且，如本文(包括权利要求书)所使用的，在项目列表(例如，以诸如“至少一个”或“一个或多个”等短语开始的项目列表)中使用的“或”指示包含列表，使得例如A，B或C中至少一个的列表表示A或B或C或AB或AC或BC或ABC(即，A和B和C)。
计算机可读介质包括非暂态计算机存储介质和包括促进计算机程序从一个地方至另一个的传递的任何介质的通信介质二者。非暂态存储介质可以是可由通用或专用计算机访问的任何可用介质。通过举例而不是进行限制，非暂态计算机可读介质可以包括RAM、ROM、电可擦除可编程序只读存储器(EEPROM)、压缩盘(CD)ROM或其他光盘存储装置、磁盘存储装置或其他磁性存储设备或者可以用于以指令或数据结构形式承载或存储期望程序代码手段并且可以被通用或专用计算机或通用或专用处理器访问的任何其他非暂态介质。并且，任何连接都被适当地称为一种计算机可读介质。例如，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线路(DSL)、或无线技术(诸如红外、无线电、和微波)从网站、服务器、或其他远程源传输软件，则将所述同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或无线技术(诸如红外、无线电、和微波)包括在介质的定义中。如本文所使用的盘或碟，包括CD、激光碟、光碟、数字通用碟(DVD)、软磁碟、和蓝光碟，其中，盘通常磁性地再生数据，而碟用激光光学地再生数据。上述内容的组合也包括在计算机可读介质的范围内。
可以用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、ASIC、现场可编程门阵列(FPGA)或被设计成执行本文所描述的功能的其他可编程逻辑设备、离散门或晶体管逻辑、离散硬件部件、或其任何组合来实施或执行结合本文所披露内容描述的各种说明性的块和模块。通用处理器可以是微处理器，但替代地，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微处理器、或状态机。处理器也可以实施为计算设备的组合(例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP核或者任何其他此类配置)。每个单元的功能还可以全部或部分地用在存储器中体现的指令实施，这些指令被格式化以由一个或多个通用或专用处理器执行。
在附图中，类似的部件或特征可以具有相同的参考标记。进一步地，可以通过在参考标记后用破折号和第二标签(所述第二标签在类似的部件之间进行区分)来区分相同类型的各部件。如果在说明书中仅使用了第一参考标记，则所述描述适用于在不考虑第二参考标记的情况下具有相同的第一参考标记的类似的部件中的任一个。

Claims (36)

1.一种在包括多个卫星波束的卫星通信系统中用于针对飞机的卫星波束切换管理的方法，所述方法包括：
检索经由所述卫星通信系统为乘客提供网络接入服务的多架飞机的飞行计划数据；
针对所述多架飞机中的每架飞机，至少部分地基于所述飞行计划数据识别用于在服务时间范围内提供所述网络接入服务的所述多个卫星波束中的相应的候选卫星波束；
针对所述服务时间范围内的所述多个卫星波束，获得指示所述服务时间范围内的预测波束利用率的波束利用率分数；
在所述服务时间范围内，至少部分地基于所述相应的候选卫星波束的所述波束利用率分数选择用于为所述多架飞机中的每架飞机提供所述网络接入服务的卫星波束；以及
在所述服务时间范围期间调度所述多架飞机中的至少一架到所选择的卫星波束的至少一次的切换。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述获得和所述选择包括：
为所述多架飞机中的每一架临时地选择用于在所述服务时间范围期间提供所述网络接入服务的所述候选卫星波束中的一个或多个；
根据为所述多架飞机中的每一架临时选择的所述候选卫星波束中的一个或多个获取在所述服务时间范围期间所述多个卫星波束的所述波束利用率分数；以及
在确定所述多个卫星波束的所述波束利用率分数满足所述服务时间范围内的波束利用率标准时，对所述多架飞机中的每一架采用临时选择的所述候选卫星波束中的一个或多个。
3.如权利要求2所述的方法，其中，针对所述多架飞机中的每一架，在所述服务时间范围内相继地使用所述候选卫星波束中的一个或多个。
4.如权利要求2所述的方法，进一步包括：
迭代地执行所述临时选择和所述获取直到所述多个卫星波束的所述波束利用率分数满足在所述服务时间范围内的所述波束利用率标准，其中，针对每次迭代，所述临时选择包括：
针对具有临时选择的卫星波束的第一飞机，所述卫星波束具有不满足所述服务时间范围内的所述波束利用率标准的波束利用率分数，在所述服务时间范围的至少一部分内将所述临时选择的卫星波束交换为替代卫星波束。
5.如权利要求4所述的方法，其中，针对每次迭代，所述交换包括：
识别与所述临时选择的卫星波束相关联的飞机，所述卫星波束的波束利用率分数在所述服务时间范围期间不满足所述波束利用率标准；
至少部分地基于与所识别的飞机中的每一架相关联的波束灵活性度量来创建所识别的飞机的排名列表；以及
至少部分地基于所述排名列表选择所述第一飞机。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述波束灵活性度量至少部分地基于在所述服务时间范围期间所识别的飞机中的每一架的可用卫星波束的数量。
7.如权利要求4所述的方法，其中，所述第一飞机是从与所述临时选择的卫星波束相关联的飞机中随机选择的，所述卫星波束的波束利用率分数在所述服务时间范围期间不满足所述波束利用率标准。
8.如权利要求2所述的方法，进一步包括：
迭代地执行所述临时选择和获取步骤以获得多个候选卫星波束分配集合，所述多个候选卫星波束分配集合中的每一个具有用于在所述服务时间范围期间向所述多架飞机中的每一架提供所述网络接入服务的所述多个卫星波束的相应集合，其中，在所述服务时间范围期间所述多个候选卫星波束分配集合中的每一个的候选卫星波束的相应集合中的每一个的每个卫星波束具有满足所述波束利用率标准的波束利用率分数。
9.如权利要求2所述的方法，其中，所述波束利用率标准包括：在所述服务时间范围期间所述波束利用率分数保持低于阈值，在所述服务时间范围中所述波束利用率分数可以超过所述阈值的最大时间量，在所述服务时间范围内给定的波束利用率分数与所述多个卫星波束的波束利用率分数的平均值之间的最大差值，所述多个卫星波束的波束利用率分数的方差低于方差阈值。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述选择所述卫星波束包括至少部分地基于所述相应的候选卫星波束中的每一个的利用成本来选择所述卫星波束，将用于所述多架飞机的卫星波束切换的数量最小化，将到与当前服务于飞机的卫星不同的卫星的卫星波束的切换最小化，或其组合。
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，所述获得所述相应的候选卫星波束中的每一个的波束利用率分数是至少部分地基于在所述服务时间范围内与所述多架飞机中的每一架相关联的估计的服务利用率。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述多个卫星波束包括第一大小的第一多个卫星波束和第二不同大小的第二多个卫星波束。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述第二多个卫星波束中的至少一个的覆盖区域位于所述第一多个卫星波束中的一个的覆盖区域内。
14.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，经由多个卫星提供所述多个卫星波束。
15.如权利要求1至14中任一项所述的方法，其中，所述选择至少部分地基于接收切换评估触发。
16.如权利要求15所述的方法，其中，接收到的切换评估触发包括以下一个或多个：周期性触发；在距当前服务于飞机的卫星波束边缘一定距离内检测到所述飞机；检测到飞机进入多个卫星波束重叠地区；所述多个卫星波束中的卫星波束的波束利用率超过容量阈值；由所述多个卫星波束中的卫星波束服务的飞机的数量超过飞机阈值；所述多个卫星波束中的卫星波束的用户数量超过用户阈值；所述飞行计划数据发生变化；检测到两个或更多个卫星波束之间的波束利用率之差超过波束增量阈值；或对飞机的所述网络接入服务的服务水平低于服务阈值。
17.如权利要求1至16中任一项所述的方法，其中，每个候选卫星波束的波束利用率分数基于多个波束利用率因子，包括以下各项的组合：经验波束利用率数据、由所述多个卫星波束中的每一个服务的固定终端的数量、为所述固定终端提供的服务水平、历史波束利用率数据、在每架飞机上利用所述网络接入服务的乘客的估计数量、为在每架飞机上利用所述网络接入服务的乘客提供的服务水平。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述波束利用率分数包括所述多个波束利用率因子的加权和。
19.一种在包括多个卫星波束的卫星通信系统中用于针对飞机的卫星波束切换管理的装置，所述装置包括：
处理器；
存储器，所述存储器与所述处理器进行电子通信；以及
指令，所述指令存储在所述存储器中；其中所述指令可由所述处理器执行以使所述装置：
检索经由所述卫星通信系统为乘客提供网络接入服务的多架飞机的飞行计划数据；
针对所述多架飞机中的每架飞机，至少部分地基于所述飞行计划数据识别用于在服务时间范围内提供所述网络接入服务的所述多个卫星波束中的相应的候选卫星波束；
针对所述服务时间范围内的所述多个卫星波束，获得指示所述服务时间范围内的预测波束利用率的波束利用率分数；
在所述服务时间范围内，至少部分地基于所述相应的候选卫星波束的所述波束利用率分数选择用于为所述多架飞机中的每架飞机提供所述网络接入服务的卫星波束；以及
在所述服务时间范围期间调度所述多架飞机中的至少一架到所选择的卫星波束的至少一次的切换。
20.如权利要求19所述的装置，其中，可操作用于使所述装置获得和选择的所述指令可由所述处理器执行以使所述装置：
为所述多架飞机中的每一架临时地选择用于在所述服务时间范围期间提供所述网络接入服务的所述候选卫星波束中的一个或多个；
根据为所述多架飞机中的每一架临时选择的所述候选卫星波束中的一个或多个获取在所述服务时间范围期间所述多个卫星波束的所述波束利用率分数；以及
在确定所述多个卫星波束的所述波束利用率分数满足所述服务时间范围内的波束利用率标准时，对所述多架飞机中的每一架采用临时选择的所述候选卫星波束中的一个或多个。
21.如权利要求20所述的装置，其中，针对所述多架飞机中的每一架，在所述服务时间范围内相继地使用所述候选卫星波束中的一个或多个。
22.如权利要求20所述的装置，其中，所述指令可由所述处理器执行以使所述装置：
迭代地执行所述临时选择和获取直到所述多个卫星波束的所述波束利用率分数满足所述服务时间范围内的所述波束利用率标准，其中，针对每次迭代，所述临时选择包括：
针对具有临时选择的卫星波束的第一飞机，所述卫星波束具有不满足所述服务时间范围内的所述波束利用率标准的波束利用率分数，在所述服务时间范围的至少一部分内将所述临时选择的卫星波束交换为替代卫星波束。
23.如权利要求22所述的装置，其中，针对每次迭代，可操作用于使所述装置将所述临时选择的卫星波束交换为替代卫星波束的所述指令可由所述处理器执行以使所述装置：
识别与所述临时选择的卫星波束相关联的飞机，所述卫星波束的波束利用率分数在所述服务时间范围期间不满足所述波束利用率标准；
至少部分地基于与所识别的飞机中的每一架相关联的波束灵活性度量来创建所识别的飞机的排名列表；以及
针对所述多架飞机中的一架或多架，至少部分地基于所述排名列表重新选择用于提供所述网络接入服务的相应的候选卫星波束中的不同卫星波束。
24.如权利要求23所述的装置，其中，所述波束灵活性度量至少部分地基于在所述服务时间范围期间所识别的飞机中的每一架的可用卫星波束的数量。
25.如权利要求22所述的装置，其中，所述第一飞机是从与所述临时选择的卫星波束相关联的飞机中随机选择的，所述卫星波束的波束利用率分数在所述服务时间范围期间不满足所述波束利用率标准。
26.如权利要求20所述的装置，其中，所述指令可由所述处理器执行以使所述装置：
迭代地执行所述临时选择和获取以获得多个候选卫星波束分配集合，所述多个候选卫星波束分配集合中的每一个具有用于在所述服务时间范围期间向所述多架飞机中的每一架提供所述网络接入服务的所述多个卫星波束的相应集合，其中，在所述服务时间范围期间所述多个候选卫星波束分配集合中的每一个的候选卫星波束的相应集合中的每一个的每个卫星波束具有满足所述波束利用率标准的波束利用率分数。
27.如权利要求20所述的装置，其中，所述波束利用率标准包括：在所述服务时间范围期间所述波束利用率分数保持低于阈值，在所述服务时间范围中所述波束利用率分数可以超过所述阈值的最大时间量，在所述服务时间范围内给定的波束利用率分数与所述多个卫星波束的波束利用率分数的平均值之间的最大差值，所述多个卫星波束的波束利用率分数的方差低于方差阈值。
28.如权利要求19至27中任一项所述的装置，其中，所述选择所述卫星波束包括至少部分地基于所述相应的候选卫星波束中的每一个的利用成本来选择所述卫星波束，将用于所述多架飞机的卫星波束切换的数量最小化，将到与当前服务于飞机的卫星不同的卫星的卫星波束的切换最小化，或其组合。
29.如权利要求19至27中任一项所述的装置，其中，所述获得所述相应的候选卫星波束中的每一个的波束利用率分数是至少部分地基于在所述服务时间范围内与所述多架飞机中的每一架相关联的估计的服务利用率。
30.如权利要求19至27中任一项所述的装置，其中，所述多个卫星波束包括第一大小的第一多个卫星波束和第二不同大小的第二多个卫星波束。
31.如权利要求30所述的装置，其中，所述第二多个卫星波束中的至少一个的覆盖区域位于所述第一多个卫星波束中的一个的覆盖区域内。
32.如权利要求19至31中任一项所述的装置，其中，经由多个卫星提供所述多个卫星波束。
33.如权利要求19至32中任一项所述的装置，其中，所述选择至少部分地基于接收切换评估触发。
34.如权利要求33所述的装置，其中，接收到的切换评估触发包括以下一个或多个：周期性触发；在距当前服务于飞机的卫星波束边缘一定距离内检测到所述飞机；检测到飞机进入多个卫星波束重叠地区；所述多个卫星波束中的卫星波束的波束利用率超过容量阈值；由所述多个卫星波束中的卫星波束服务的飞机的数量超过飞机阈值；所述多个卫星波束中的卫星波束的用户数量超过用户阈值；所述飞行计划数据发生变化；检测到两个或更多个卫星波束之间的波束利用率之差超过波束增量阈值；或对飞机的所述网络接入服务的服务水平低于服务阈值。
35.如权利要求19至34中任一项所述的装置，其中，每个候选卫星波束的波束利用率分数基于多个波束利用率因子，包括以下各项的组合：经验波束利用率数据、由所述多个卫星波束中的每一个服务的固定终端的数量、为所述固定终端提供的服务水平、历史波束利用率数据、在每架飞机上利用所述网络接入服务的乘客的估计数量、为在每架飞机上利用所述网络接入服务的乘客提供的服务水平。
36.如权利要求35所述的装置，其中，所述波束利用率分数包括所述多个波束利用率因子的加权和。
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