CN111108699A - 空对地环境中多个网络集成的架构 - Google Patents

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Abstract

网络间通信控制器可以包括处理电路。该处理电路可以被配置为通过第一ATG网络接收与正被跟踪并提供空对地(ATG)无线通信服务的空中飞行器相关的位置信息。第一ATG网络可以采用指向飞行器的波束成形来提供通信服务。处理电路还可以被配置为向第二ATG网络提供位置信息，以使得第二ATG网络能够利用位置信息来采用波束成形建立与飞行器的无线通信。第一ATG网络和第二ATG网络均可在射频(RF)频谱的不同范围操作。

Description

空对地环境中多个网络集成的架构
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年9月21日提交的美国申请号62/561,423的优先权,其全部内容通过引用整体结合于此。
技术领域
示例实施例总体上涉及无线通信，并且更具体地，涉及用于使得能够在无线空对地(ATG)环境中集成多个网络的技术。
背景技术
高速数据通信和支持这种通信的设备在现代社会中已无处不在。这些设备使许多用户能够维持与互联网和其他通信网络的几乎连续的连接。尽管可以通过电话线、电缆调制解调器或其他具有物理有线连接的设备来获得这些高速数据连接，但是无线连接已彻底改变了我们保持连接而不牺牲移动性的能力。
然而，尽管人们熟悉在地面上保持连续连接到网络，但人们通常理解，一旦登上飞行器，容易和/或廉价的连接将趋于停止。至少对于机上乘客而言，航空平台仍未变得容易且便宜地连接至通信网络。保持空中连接的尝试通常很昂贵，并且存在带宽限制或高延迟问题。而且，愿意处理飞行器通信能力所带来的费用和问题的乘客通常限于非常特定的通信模式，该模式由飞行器上提供的刚性通信架构来支持。
随着对网络基础设施的改进以使得能够与各种类型的飞行中接收设备更好地通信，在不同的时间段内，传统的ATG网络似乎可能与某些地区的较新的ATG网络重叠。不同的网络可能使用射频(RF)频谱的不同部分和/或可能使用其他结构。尽管人们可能希望用户使用旧网络或较新的网络，实际上可能是用户不同的时间或地点在以下网络之间切换。当出现在网络之间进行转移的这种机会时，将需要进行转移的方法。换句话说，可能有必要开发一种相对无缝的方式(至少从用户的角度来看)，通过该方式可以集成一个以上的ATG网络，以使网络运营商和用户都受益。
发明内容
无线技术的不断发展为通过集成来自潜在多个网络的服务而为空中飞行器提供无线覆盖提供了新的机会。在这方面，例如，通过采用各种集成策略，飞行器上的用户可以从在相同地理区域中共存的重叠无线通信网络接收改善的服务。
在一个示例实施例中，提供了一种包括处理电路的网络间通信控制器。处理电路可以被配置为接收与空中飞行器相关联的位置信息，并且该空中飞行器通过第一ATG网络被追踪和被提供ATG无线通信服务。第一ATG网络可以采用指向飞行器的波束成形来提供通信服务。处理电路还可以被配置为向第二ATG网络提供位置信息，以使得第二ATG网络能够利用位置信息以采用波束成形来建立与飞行器的无线通信。第一ATG网络和第二ATG网络均可在射频(RF)频谱的不同范围上操作。
在另一个示例实施例中，提供了一种用于提供网络间通信的系统。该系统可以包括空中飞行器，其包括被配置为在ATG网络内通信的第一无线电以及被配置为在第二ATG网络内通信的第二无线电。该系统还可包括定义第一ATG网络的多个第一ATG基站，定义第二ATG网络的多个第二ATG基站以及包括处理电路的网络间通信控制器。处理电路可以被配置为通过波束成形接收与第一ATG网络正在跟踪并提供通信服务的飞行器相关的位置信息，并将位置信息提供给第二ATG网络以使第二ATG网络能够利用位置信息，用于使用波束成形与飞行器建立无线通信。第一ATG网络和第二ATG网络均可在射频(RF)频谱的不同范围上操作。
附图说明
已概括地描述了本发明，现在将参考附图，这些附图不一定按比例绘制，其中：
图1示出了根据示例实施例的网络拓扑的侧视图，其中可以完成多个ATG网络的集成；
图2示出了示例实施例的网络间通信控制器的功能框图；和
图3示出了根据示例实施例的进行ATG网络集成的方法的框图。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更充分地描述一些示例实施例，在附图中示出了一些但不是全部示例实施例。实际上，在此描述和图示的示例不应被解释为对本公开的范围，适用性或配置进行限制。而是，提供这些示例实施例，使得本公开将满足适用的法律要求。贯穿全文，相似的参考标号可用于指代相似的元件。此外，如本文中所使用的，术语“或”将被解释为逻辑运算符，只要其一个或多个操作数为真，就得出真。
本文描述的一些示例实施例提供了用于改进的空对地(ATG)无线通信性能的架构。在这方面，一些示例实施例可以提供第一ATG网络或系统(例如，传统系统)与第二ATG网络或系统(例如，较新一代的系统)的集成。然而，应当理解，所涉及系统的相对年龄对于实施示例实施例并不重要。因此，第一ATG网络和第二ATG网络可以是相同或不同代的网络，它们仅具有不同的特征(例如，使用不同的频谱或具有其他区分符)，从而使其能够至少部分重叠而不会对网络造成明显的干扰或其他障碍，以在同一地理区域内使用。
尽管可以以本文所述的方式集成任何ATG网络，但是将描述一个特定的非限制性示例，其中第一ATG网络具有的架构允许使用未许可频带与机载资产进行无线通信，而第二ATG网络使用经许可的另一个通信频带的频率。然而，应当理解，可以替换或添加其他网络，并且示例实施例仍将适用于这样的场景。
因此，例如，第一ATG网络可以包括地面上的多个基站，这些基站具有被配置为生成楔形单元的天线结构，在该楔形单元中可以聚焦定向波束。楔形单元可以彼此间隔开并且布置成在海拔带(altitude band)中彼此交叠，以提供在宽范围内以及直至空中飞行器的巡航高度的覆盖。楔形单元因此可以形成重叠的楔，其朝着地平线并刚好在地平线上方延伸。因此，楔形单元的大小的特征在于，随着距基站的距离增加，海拔带的宽度增加(或海拔垂直跨度增加)。同时，空中飞行器可以使用能够朝着地平线聚焦并且恰好在地平线之下的天线，使得飞行器通常与远距离的基站通信，而不是与可能紧接在飞行器下方或附近(例如，最近的)的基站通信。实际上，例如，当飞行器天线聚焦在地平线附近而基站天线聚焦在地平线之上时，直接在基站上方的飞行器将由更远的基站服务。这使得飞行器基本上不受可能紧邻飞行器下方的通信发射器的影响。因此，例如，飞行器正用于与位于远侧的基站通信的相同的RF频谱(例如，WiFi)，甚至相同的特定频率可以被紧邻飞行器下方的地面网络重用。结果，可以相对于地面无线通信网络来实践频谱重用，并且第一ATG网络和第二ATG网络可以使用与地面网络相同频谱的频带(例如，未许可频带)而没有干扰。
在第一ATG网络中，可以使用波束成形来将定向聚焦的波束转向或形成到机载资产的位置。这进一步有助于减轻干扰并增加范围。然而，这通常还意味着应当跟踪飞行器(或其上的资产)以连续地进行波束成形，以准确地进行波束成形以服务飞行器(或其上的资产)。
第二ATG网络可以使用另一个频带(例如，许可频带)，以便使用对应的通信单元内的定向或聚焦天线阵列与机载资产进行通信。创建的单元可以在与第一ATG网络不同的频带上操作，因此可以避免干扰而不必采用旨在防止干扰的其他结构方面。假设第二ATG网络也可以使用波束成形，则第二ATG网络也可以将波束定向聚焦到机载资产。因此，第二ATG网络通常还可能需要知道和/或跟踪机载资产的位置。
如上所述，第一ATG网络和第二ATG网络可以具有至少一些地理重叠。因此，在地理重叠的任何区域中，出于多种原因，可能需要将机载资产从一个网络切换给另一个网络。例如，对于负载平衡，利用一个网络在特定区域中相对于另一个网络的已知优越性能，对于过渡到或朝向覆盖范围不完整或至少不存在一个网络的区域而言，需要进行网络间切换，以减少来自其他外部来源等的干扰。当准备进行网络间切换时，需要被缓解网络(即，要切换到另一个网络的当前服务网络)通知缓解网络(即，切换到的网络，未来的服务网络)至少飞行器(或飞行器上的资产)的位置，使得缓解网络可以在预期网络间移交的情况下执行波束成形(例如，产生或操纵波束)。示例实施例可以促进该过程。
图1示出了用于在两个不同的ATG网络的至少部分重叠的单元之间提供集成服务的示例性网络架构。图1仅示出了两个维度(例如，水平面中的X方向和垂直平面中的Z方向)，但是应当理解，第一ATG网络的楔形架构可以被构造为还向页面内外方向(即，沿Y方向)扩展覆盖范围。类似地，第二ATG网络也可以在三维上提供覆盖。尽管没有按比例绘制图1，但是应当理解，由基站为第一ATG网络生成的楔形单元可以被配置为具有比垂直分量长得多的水平分量。因此，楔形单元的水平范围可以在几十英里到大约或超过100英里的数量级。同时，垂直分量随着距基站的距离而扩展，但是在任何情况下通常小于约8英里(例如，约45000英尺)。第二ATG网络可以具有相似或不同的架构，但是如上所述，可以采用RF频谱的不同部分。
如图1所示，第一ATG基站100和第二ATG基站110是在如上所述的第一ATG网络中采用的基站的示例(例如，采用楔形单元)，可以在特定地理区域中操作。第一ATG基站100可以沿着X轴与第二ATG基站110基本成直线地部署，并且可以生成第一楔形单元(在边界105之间限定)，该第一楔形单元可以被分层在第二ATG基站110生成的第二楔形单元的顶部上(限定在边界115之间)。当空中飞行器120仅位于第一楔形单元中时，飞行器120(或其上的无线通信资产)可以使用第一分配的RF频谱(例如，未许可频谱)与第一ATG基站100通信。当飞行器120(或其上的无线通信资产)仅在第二楔形单元中，飞行器120可以使用第一分配的RF频谱与第二ATG基站110通信。可以基于知道飞行器120的位置，使用波束成形以在第一楔形单元或第二楔形单元内向飞行器120形成波束或操纵波束转向飞行器120来实现通信。第一楔形单元和第二楔形单元之间的重叠区域可以提供机会分别在第一ATG基站100和第二ATG基站110之间切换空中飞行器120。因此，第一基站100和第二基站110中的每一个可以使用波束成形来操纵或形成用于进行切换的各个波束。因此，入本文所述的在具有重叠覆盖区域的第一ATG网络的基站的覆盖区域之间通过时，可以在飞行器120上提供接收器的不间断切换。
在示例实施例中，同一地理区域还可以包括来自至少一个其他ATG通信网络(例如，第二ATG网络)的基站。第二ATG网络可以包括第三ATG基站130和第四ATG基站140。应当理解，第三ATG基站130和第四ATG基站140不必彼此成直线，或者与第一ATG基站100和第二ATG基站110成直线。因此，图1中所示的空间关系不应被理解为是限制性的。
第三ATG基站130可以生成对应的第三单元(在边界135之间定义)，该第三单元可以至少部分地与第四ATG基站的对应的第四单元(在边界145之间定义)重叠。单元形状可以变化，但是与第三ATG基站130和第四ATG基站140相关联的第三和第四单元中的至少一个可以与第一ATG基站100和第二ATG基站110的楔形单元中的至少一个至少部分重叠。当飞行器120仅在第三单元中时，飞行器120(或其上的无线通信资产)可以使用与第一个ATG网络使用的第一分配的RF频谱不同的第二分配的RF频谱(例如，许可频带频谱)与第三ATG基站130通信。当飞行器120仅在第四单元中时，飞行器120(或其上的无线通信资产)可以使用第二分配的RF频谱与第四ATG基站140通信。可以基于知道飞行器120的位置，使用波束成形来在第三单元或第四单元内向飞行器120形成波束或操纵波束转向飞行器120来完成通信。第三单元和第四单元之间的重叠区域可以提供分别在第三ATG基站130和第四ATG基站140之间进行空中飞行器120的切换的机会。因此，第三基站130和第四基站140中的每个可以使用波束成形来操纵或形成用于进行切换的各个波束。因此，在本文所述的具有重叠覆盖区域的第二ATG网络的基站的覆盖区域之间经过时，可以在空中飞行器120上提供接收器的不间断切换。
在示例实施例中，第一ATG网络可以包括第一ATG回程和网络控制组件150，其可以可操作地耦合到第一ATG基站100和第二ATG基站110。第一ATG回程和网络控制组件150通常可以控制第一ATG网络的第一分配的RF频谱和系统资源的分配。第一ATG回程和网络控制组件150还可以提供路由和控制服务，以使飞行器120及其上的任何UE和其他无线通信设备(即飞行器120上的无线通信资产)彼此通信和/或与如互联网的广域网(WAN)160通信。
在示例实施例中，第二ATG网络可以包括第二ATG回程和网络控制组件170，其可以可操作地耦合到第三ATG基站130和第四ATG基站140。第二ATG回程和网络控制组件170通常可以控制第二ATG网络的第二分配的RF频谱和系统资源的分配。第二ATG回程和网络控制组件170还可以提供路由和控制服务，以使飞行器120及其上的任何UE和其他无线通信设备(即飞行器120上的无线通信资产)彼此通信和/或与WAN 160通信。
给定地球的曲率，第一和第二ATG网络的基站之间的距离可以被增强。另外，如上所述，第一ATG网络和第二ATG网络的基站可以被配置为使用波束成形技术生成的相对较小的定向波束与飞行器120通信。所采用的波束成形技术可以包括生成相对窄且聚焦的波束。因此，可以减少可能引起干扰的旁瓣的产生(例如，在不同于主波束的方向上的辐射发射)。但是，使用这些相对较窄且聚焦的波束通常需要关于瞄准或选择这些波束的一定精度，以使波束定位并跟踪飞行器120的位置。
在示例实施例中，可以在第一和第二ATG网络中的一个或两个的基站处使用波束成形控制模块。这些波束成形控制模块可以使用由各个网络的组件提供的位置信息来将波束成形引导至飞行器120的位置。当进行网络内切换(例如，第一基站100和第二基站110之间的切换，或者第三基站130和第四基站140之间的切换)时，可以完全配备每个相应的ATG网络以共享它们各自网络的基站之间的位置信息。因此，例如，第一ATG回程和网络控制组件150可以被配置为向第一ATG基站100和第二ATG基站110提供能力，以分别被通知飞行器120的位置以用于在第一ATG基站100和第二ATG基站110之间切换。同时，第二ATG回程和网络控制组件170可以被配置为向第三ATG基站130和第四ATG基站140提供能力，以分别被通知飞行器120的位置，以用于第三ATG基站130和第四ATG基站140之间的切换。但是，第一和第二ATG网络将或者完全独立运行，并且不会以任何方式集成在一起。示例实施例可以提供第一和第二ATG网络的集成以允许如本文所述的在它们之间的切换。
在示例实施例中，飞行器120或其上的无线通信资产必须具有被配置为与第一ATG网络的第一ATG基站100和第二ATG基站110对接的第一无线电180和被配置为与第二ATG网络的第三ATG基站130和第四ATG基站140对接的第二无线电185。因此，第一无线电180和第二无线电185可以分别配置为在相应的第一和第二分配的RF频谱中操作，以保持可操作地耦合至它们各自的网络组件。因此，第一和第二ATG网络之间的任何切换(即，网络间切换)也将要求使飞行器120能够在使用第一无线电180和第二无线电185(以及可能对应的不同天线)之间进行切换。
为了实现网络间切换，可以在一个或两个方向上在第一和第二ATG网络之间共享飞行器120的位置信息。为了实现该网络间共享，可以采用示例实施例的通信控制器。图2示出了根据示例实施例的网络间通信控制器200的框图。如图2所示，通信控制器200可以包括处理电路210，该处理电路210被配置为管理不同网络的组件之间的飞行器位置/定位信息的共享，以促进飞行器120(或其上的无线通信资产)的网络间切换。
根据本发明的示例实施例，处理电路210可以被配置为执行数据处理，控制功能执行和/或其他处理和管理服务。在一些实施例中，处理电路210可以体现为芯片或芯片组。换句话说，处理电路210可以包括一个或多个物理封装(例如，芯片)，其包括结构组件(例如，底板)上的材料、组件和/或导线。该结构组件可以为包括在其上的组件电路提供物理强度、尺寸节省和/或电相互作用的限制。因此，在某些情况下，处理电路210可以被配置为在单个芯片上或作为单个“芯片上系统”实现本发明的实施例。这样，在某些情况下，芯片或芯片组可以构成用于执行一个或多个操作以提供本文所述功能的装置。
在一示例实施例中，处理电路210可以包括处理器212和存储器214的一个或多个实例，其可以与设备接口220通信，或控制设备接口220，在某些情况下与用户接口230通信或控制用户接口230。这样，处理电路210可以体现为电路芯片(例如，集成电路芯片)，其被配置为(例如，具有硬件、软件或硬件和软件的组合)以执行本文描述的操作。然而，在一些实施例中，处理电路210可以被体现为位于不同网络中的任何一个的核心网络中或者在两个不同网络都可访问的中央位置处的计算机的一部分。在一些实施例中，处理电路210可以与不同网络的各种组件、实体和/或传感器通信，以接收信息，用于确定何时在网络之间共享信息以及共享什么信息。因此，例如，处理电路210可以与不同网络中的一个或两个的传感器网络240通信，并且还可以与相应不同的网络的第一波束形成控制模块250和第二波束形成控制模块260进行通信，或者与之可操作地耦合。
设备接口220可以包括一个或多个接口机制，用于使得能够与其他设备(例如，第一和第二ATG网络的基站、模块、实体、传感器和/或其他组件)进行通信。在某些情况下，设备接口220可以是任何手段，诸如体现为配置成从与处理电路210通信的第一和第二ATG网络的基站、模块、实体、传感器和/或其他组件接收数据和/或向它们传送数据的硬件或者硬件和软件的组合的装置或电路。
可以以多种不同方式来实现处理器212。例如，处理器212可以体现为各种处理装置，例如微处理器或其他处理元件、协处理器、控制器或包括集成电路(诸如，ASIC(专用集成电路)、FPGA(现场可编程门阵列))等的各种其他计算或处理设备中的一个或多个。在示例实施例中，处理器212可以被配置为执行存储在存储器214中或者以其他方式可被处理器212访问的指令。这样，无论是通过硬件配置还是通过硬件和软件的组合配置，根据本发明实施例同时进行相应配置，处理器212都可以表示能够执行操作的实体(例如，以处理电路210的形式物理地体现在电路中)。因此，例如，当处理器212被体现为ASIC、FPGA等时，处理器212可以是用于进行本文所述的操作的专门配置的硬件。替代地，作为另一个示例，当处理器212被实现为软件指令的执行器时，指令可以具体地配置处理器212以执行本文描述的操作。
在示例实施例中，处理器212(或处理电路210)可以被实现为，基于或包括基于处理电路210接收的指示飞行器120的定位/位置(和/或飞行器120在给定时间的未来位置)的输入来控制通信控制器200的操作。可以从第一、第二，第三和/或第四ATG基站或其组件/模块，或者从可能知道的第一和第二ATG网络之一或两者中的此类信息的其他实体接收该定位或位置信息。这样，在一些实施例中，可以说处理器212(或处理电路210)引起与通信控制器200有关的关于跨网络信息共享所描述的每个操作，以相应地基于执行配置处理器212(或处理电路210)的指令或算法而促进网络间切换。特别地，指令可以包括用于确定期望发起网络间切换并且在第一ATG网络和第二ATG网络的组件之间共享信息以促进网络间切换的指令。
在示例性实施例中，存储器214可以包括一个或多个非易失性存储设备，例如可以是固定或可移动的易失性和/或非易失性存储器。存储器214可以被配置为存储信息、数据、应用程序、指令等，以使处理电路210能够执行根据本发明示例性实施例的各种功能。例如，存储器214可以被配置为缓冲输入数据以供处理器212处理。另外地或可替代地，存储器214可以被配置为存储指令以供处理器212执行。作为另一替代，存储器214可以包括一个或多个数据库，该数据库可以响应于来自传感器和网络组件的输入而存储各种数据集。在存储器214的内容之中，可以存储应用程序和/或指令以供处理器212执行，以便执行与每个相应的应用程序/指令相关联的功能。在某些情况下，应用程序可以包括用于指导与本文所述的网络间切换的执行有关的网络间信息共享和/或协调的指令。在示例实施例中，存储器214可以存储指示飞行器120的位置(例如，现在和将来)的动态位置信息，以在网络之间共享。存储器214还可以或替代地存储参数或其他标准，当参数或其他标准被满足时，可以触发共享动态位置信息的执行或切换本身的执行。
在示例实施例中，第一波束形成控制模块250可以与第一ATG网络相关联，并且第二波束形成控制模块260可以与第二ATG网络相关联。此外，第一波束成形控制模块250可以位于第一ATG基站100或第二ATG基站110，或者位于第一ATG回程和网络控制组件150，而第二波束成形控制模块260可以位于第三ATG基站130或第四ATG基站140，或者位于第二ATG回程和网络控制组件170。第一波束成形控制模块250可以利用从任何源(例如，从飞行器120或从第一ATG网络的其他网络组件)接收到的位置信息来形成波束或将波束从第一基站100或第二ATG基站110引向飞行器120，以供第一无线电180接收。第二波束成形控制模块260可以利用从任何源(例如，从飞行器120或从第二ATG网络的其他网络组件)接收到的位置信息来形成波束或将波束从第三ATG基站130和第四ATG基站140引向飞行器120，以供第一无线电180接收。
因此，第一波束成形控制模块250可有助于处理在第一基站100与第二基站110(或第一ATG网络的其他基站)之间的网络内切换的任一侧(或两侧)上的波束形成。类似地，第二波束形成控制模块260可以有助于处理在第三基站130和第四基站140(或第二ATG网络的其他基站)之间的网络内切换的任一侧(或两侧)上的波束形成。因此，在某些情况下，每个基站可以具有其自己的波束成形控制模块实例，而在其他情况下，一个这样的模块可以支持多个基站。然而，在网络间切换的环境下，仅涉及来自每个相应的不同网络的一个波束成形控制模块。这样，第一波束成形控制模块250和第二波束成形控制模块260表示每个相应的不同网络中的此类组件的示例。
因此，第一波束成形控制模块250和第二波束成形控制模块260将各自负责在网络间切换的任一侧上形成或操纵波束，并且最终都必须知道飞行器120的位置，以便这样做。然而，其他实体也可以具有这样的知识(即，飞行器120的位置信息)，因此第一波束成形控制模块250和第二波束成形控制模块260仅应被理解为在一个示例中可以共享这样的信息的示例设备，而在其他示例中，其他设备可以共享信息。
在准备进行网络间切换时，可以假定正在被缓解的网络(即发生切换的网络)一直在跟踪飞行器120的位置信息。同时，缓解网络(即，将要进行切换的网络)可能(更可能是)没有跟踪飞行器120的位置信息。然而，为了使缓解网络操纵飞行器120或向飞行器120形成波束以缓解被缓解网络，缓解网络需要飞行器120的位置信息。如果第一ATG网络最初正在跟踪飞行器120的位置以经由第一波束形成控制模块250向其提供ATG服务，并且网络间切换将对第二波束形成控制模块260执行，则通信控制器200可以控制从第一波束形成控制模块250向第二波束形成控制模块260提供位置信息。然后，第二波束成形控制模块260可以使用位置信息来确定飞行器120的当前(并且可能还有未来)位置，以在飞行器120的方向上转向或形成波束，从而可以进行切换。
在某些情况下，通信控制器200还可以处理与切换的实际执行相关联的信令。但是，信令本身也可以由其他实体管理或进行。还应该注意，也可以由通信控制器200来管理反向切换(即，从第二波束形成控制模块260到第一波束形成控制模块250)。
在一些示例中，可以在建立了同时服务的一段时间之后进行切换。例如，第二波束成形控制模块260可以对飞行器120操纵或形成波束，并且可以在第二波束成形控制模块260和飞行器120上的第二无线电185之间建立通信服务。在同时服务(或至少来自缓解网络(即，该示例中的第二ATG网络)的服务)的预定时间段之后，通信控制器200可以将缓解消息发送到第一波束成形控制模块250以指示第一ATG网络解除或停止向飞行器120形成/操纵波束。
还应当理解，就同时服务在一定程度上胜于进行切换而言，通信控制器200可能根本不会发送缓解消息，并且可以通过第一和第二ATG网络将同时对飞行器120维持同时服务。在该示例中，借助于通信控制器200在不同网络之间共享位置信息，还促进了同时服务。同时服务可以通过冗余来提供提高服务可靠性的机会，但是也可以通过利用两个ATG网络的组合带宽能力来使可提供给飞行器120(以及其上的无线通信资产)的总带宽增加。
在某些情况下，通信控制器200可以进一步被配置为参与同以下任何或全部事项有关的决定：确定何时应当考虑切换(或同时服务的建立)，何时触发共享预期切换的飞行器位置信息，或何时触发切换。在某些情况下，共享信息或进行网络间切换的决定可能旨在促进网络间负载平衡。例如，由于大量用户或其他原因，第一ATG网络可能正在经历带宽限制。如果传感器网络240或第一ATG网络的其他资产提供指示第一ATG网络的性能(例如，就带宽或每个设备的带宽而言)已经滑到性能阈值以下的信息，则可以确定网络间切换被期望(或被触发)。因此，通信控制器200可以将位置信息从被缓解网络发送到缓解网络(即，在该示例中从第一ATG网络到第二ATG网络)。
因此，该切换可以用于在两个ATG网络之间平衡负载。
在另一示例中，如果历史性能数据可用于特定区域以指示对应区域中的第一ATG网络优于第二ATG网络(一般而言或对于当天的当前时间)，则通信控制器200可触发位置信息共享和/或网络间切换。在一些情况下，通信控制器200可以随着时间的流逝从传感器网络240接收关于每个网络的性能的数据，并且提供指示每个网络的每个区域的服务质量的评分功能。如果两个网络的评分功能至少相差预定阈值，则通信控制器200可以发起位置信息共享和/或网络间切换。
在其他示例中，如果飞行器飞行计划信息或轨迹跟踪服务可用，则通信控制器200可以评估当前或计划的(即，未来的)飞行器位置以确定飞行器120是否或将要处于网络之一的覆盖范围不完整的区域。因此，例如，如果第二ATG网络具有覆盖空洞，并且飞行器120的飞行计划或飞行器120的轨迹指示飞行器120将进入覆盖空洞，则通信控制器200可以被配置为启动位置信息共享和/或网络间切换。
在另一示例实施例中，传感器网络240或第一ATG网络的其他资产可以提供指示第一ATG网络中经历的干扰水平已经达到干扰阈值的信息。响应于达到干扰阈值，通信控制器200可以将来自被缓解网络的位置信息发送到缓解网络(即，在该示例中，从第一ATG网络到第二ATG网络)。因此，网络间切换还可以用于减轻或响应在两个ATG网络之一中检测到的高干扰情况。
在示例实施例中，通信控制器200可以在第一回程和网络控制组件150和第二回程和网络控制组件170之一或两者中体现为各自不同的或分布式的组件。替代地或附加地，通信控制器200可以体现在两个网络(例如，在WAN 160或互联网上)都可访问的公共位置，或者在核心网络位置。但是，在并置不同网络的基站的情况下，可以在公共站点本地共享不同网络的基站之间的信息。在这样的示例中，与图1的第一ATG基站100和第三ATG基站130相关联的覆盖区域从相同的起源在彼此顶部上被叠加。类似地，与第二ATG基站110和第四ATG基站140相关联的覆盖区域可以从相同起源在彼此顶部上被叠加。
在其中并置不同网络的基站的示例的环境中，第一波束成形控制模块250可以位于与第二波束成形控制模块260相同的物理位置。在该示例中，如果第一波束形成控制模块250正在切换给第二波束形成控制模块260，则第一波束形成控制模块250可以连续地或周期性地在本地存储位置信息以用于跟踪并随后朝向飞行器120进行波束形成。通信控制器200也可以位于同一站点，并且可以连续地、周期性地或基于事件驱动地接收位置信息以进行存储。然后，当指示位置信息的提供时(例如，通过上述触发事件)，通信控制器200可以将存储的位置信息提供给第二波束形成控制模块260，以促进与执行网络间切换的过程相关的第二ATG网络的波束形成。这样的示例可以在站点级别(即在存在并置的每个单独站点处)提供具有命令和控制的分布式架构，而没有任何单独设置的(例如，在核心网络或其他地方)中央数据库。这样的分布式架构可以具有较低的等待时间控制和较少的回程消耗的优点。
图3示出了可以与如上所述的示例实施例相关联的一种方法的框图。从技术角度来看，上述处理电路210可用于支持图3中描述的一些或全部操作。这样，图2中描述的平台就可以用来促进几种基于计算机程序和/或网络通信的交互的实现。例如，图3是根据本发明的示例实施例的方法和程序产品的流程图。将理解，流程图中的每个框图以及流程图中的框图的组合可以通过各种方式来实现，诸如硬件、固件、处理器、电路和/或与包括一个或多个计算机程序指令的软件的执行相关联的其他设备。例如，上述过程中的一个或多个可以由计算机程序指令来体现。因此，体现上述过程的计算机程序指令可以由设备的存储设备(例如，通信控制器200等)存储，并由设备中的处理器执行。将会理解，任何这样的计算机程序指令可以被加载到计算机或其他可编程装置(例如，硬件)上以产生机器，从而使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令创建用于实现在流程图的框图中指定功能的装置。这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读存储器中，该计算机可读存储器可以指导计算机或其他可编程装置以特定方式起作用，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生实现在流程图的框图中指定功能的制品。也可以将计算机程序指令加载到计算机或其他可编程装置上，以使一系列操作在计算机或其他可编程装置上执行以产生计算机执行过程，从而使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令设备实现流程图的框图中指定的功能。
因此，流程图的框图支持用于执行指定功能的装置的组合以及用于执行指定功能的操作的组合。还将理解，流程图中的一个或多个框图以及流程图中的框图的组合可以通过执行指定功能的基于专用硬件的计算机系统或专用硬件和计算机指令的组合来实现。
在这方面，根据本发明的一个实施例的方法，如图3所示，可以包括：在操作300处，接收与第一ATG网络正在跟踪并提供ATG无线通信服务的空中飞行器相关的位置信息。第一ATG网络可以采用指向飞行器的波束成形来提供通信服务。该方法可以进一步包括在操作310处，将位置信息提供给第二ATG网络，以使第二ATG网络能够利用位置信息来采用波束成形来建立与飞行器的无线通信。第一ATG网络和第二ATG网络均可在不同范围的RF频谱上操作。
上面参考图3描述的方法包括：在某些情况下，图3的步骤可以包括附加的步骤、修改、扩充等。这样的修改、扩充或附加步骤可以是可选的，并且可以以任何方式组合。例如，在一些情况下，该方法可以进一步包括：在操作320，响应于将位置信息提供给第二ATG网络，发起从第一ATG网络到第二ATG网络的切换。在某些情况下，可以响应于第一ATG网络中的干扰达到干扰阈值的指示来触发启动切换。附加地或替代地，可以响应于与第一ATG网络和第二ATG网络中的每一个相差预定阈值的服务质量相关的评分功能相关联来触发启动切换。附加地或替代地，可以响应于第一ATG网络的性能下降到性能阈值以下来触发启动切换。附加地或可替代地，可以基于指示飞行器前往第一ATG网络的覆盖空洞的飞行器的飞行计划或轨迹来触发启动切换。在示例实施例中，位置信息可以包括指示在给定的未来时间飞行器的未来位置的动态位置信息。在一些情况下，在第二ATG网络与飞行器建立无线通信之后，第一ATG网络和第二ATG网络可各自在至少预定时间段内同时跟踪飞行器并与飞行器通信。在示例实施例中，在预定时间段期满之后，可以指示第一ATG网络停止与飞行器的通信。在某些情况下，控制器可以设置在第一和第二ATG网络中的每个基站可访问的中央位置。然而，作为集中式位置范例的替代，可以采用分布式范例，其中第一ATG网络的各个基站与第二ATG网络的各个独立基站并置，并且其中控制器的实例被布置在第一ATG网络的基站之一与第二ATG网络的基站之一并置的每个相应站点处。
受益于前述说明书和相关附图中给出的教导，本发明所属领域的技术人员会想到本文阐述的本发明的许多修改和其他实施例。因此，应当理解，本发明不限于所公开的特定实施例，并且修改和其他实施例旨在被包括在所附权利要求的范围内。此外，尽管前述说明和相关附图在元件和/或功能的某些示例性组合的背景下描述了示例性实施例，但是应当理解，在不脱离本发明的前提下，可以由替代实施例提供元件和/或功能的不同组合，而未脱离所附权利要求的范围。因此，例如，如上文所附权利要求中的一些所阐述的，也可以构想与上文明确描述的元件和/或功能的不同原件和/功能组合。在本文描述了优点，益处或问题的解决方案的情况下，应当理解，这样的优点，益处和/或解决方案可以适用于一些示例实施例，但不一定适用于所有示例实施例。因此，不应将本文所述的任何优点，益处或解决方案视为对于所有实施例或本文所要求保护的实施例都是至关重要的，必需的或必不可少的。尽管本文采用了特定术语，但是它们仅在一般和描述性意义上使用，而不是出于限制的目的。

Claims (20)

1.一种网络间通信控制器，包括处理电路，该处理电路配置为：
通过第一ATG网络接收与被跟踪并被提供空对地(ATG)无线通信服务的空中飞行器相关联的位置信息，所述第一ATG网络采用指向所述飞行器的波束成形以提供所述通信服务；和
将所述位置信息提供给第二ATG网络，以使所述第二ATG网络能够利用所述位置信息来采用波束成形建立与所述飞行器的无线通信，
其中所述第一ATG网络和所述第二ATG网络均在射频(RF)频谱的不同范围内运行。
2.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述处理电路还被配置为：响应于将所述位置信息提供给所述第二ATG网络，来启动从所述第一ATG网络到所述第二ATG网络的切换。
3.根据权利要求2所述的控制器，其中，响应于所述第一ATG网络中的干扰达到干扰阈值的指示来触发启动所述切换。
4.根据权利要求2所述的控制器，其中，响应于与所述第一ATG网络和所述第二ATG网络中的每一个相差预定阈值相关联的服务质量相关评分功能，来触发启动所述切换。
5.根据权利要求2所述的控制器，其中，响应于所述第一ATG网络的性能降到性能阈值以下而触发启动所述切换。
6.根据权利要求2所述的控制器，其中，基于指示所述飞行器正在驶向所述第一ATG网络的覆盖空洞的所述飞行器的飞行计划或轨迹来触发启动所述切换。
7.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述位置信息包括指示在给定的未来时间所述飞行器的未来位置的动态位置信息。
8.根据权利要求1所述的控制器，其中，在所述第二ATG网络建立与所述飞行器的无线通信之后，所述第一ATG网络和所述第二ATG网络均在至少预定时间段同时跟踪所述飞行器并与所述飞行器通信。
9.根据权利要求8所述的控制器，其中，所述第一ATG网络在所述预定时间段期满之后停止与所述飞行器的通信。
10.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述控制器被布置在所述第一ATG网络和所述第二ATG网络中的每个的基站能够访问的中央位置处。
11.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述第一ATG网络的各个基站与所述第二ATG网络的相应的各个基站并置，并且其中，所述控制器的实例被布置在每个相应的站点处，在该相应的站点处，所述第一ATG网络的基站之一与所述第二ATG网络的基站之一并置。
12.一种用于提供网络间通信的系统，该系统包括：
空中飞行器，包括：第一无线电，所述第一无线电被配置为在第一空对地(ATG)网络内通信；以及第二无线电，所述第二无线电被配置为在第二ATG网络内通信；
多个第一ATG基站，其定义所述第一ATG网络；
多个第二ATG基站，其定义所述第二ATG网络；和
网络间通信控制器，其包括处理电路，该处理电路被配置为：
通过所述第一ATG网络经由波束成形接收与被跟踪并被提供通信服务的所述飞行器相关联的位置信息，和
将所述位置信息提供给所述第二ATG网络以启用所述第二ATG网络，以利用所述位置信息来采用波束成形建立与所述飞行器的无线通信，
其中所述第一ATG网络和所述第二ATG网络均在射频(RF)频谱的不同范围内运行。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述处理电路还被配置为：响应于将所述位置信息提供给所述第二ATG网络，来启动从所述第一ATG网络到所述第二ATG网络的切换。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，响应于所述第一ATG网络中的干扰达到干扰阈值的指示，来触发启动所述切换。
15.根据权利要求13所述的系统，其中，响应于与所述第一ATG网络和所述第二ATG网络中的每一个相差预定阈值相关联的服务质量相关评分功能，来触发启动所述切换。
16.根据权利要求13所述的系统，其中，响应于所述第一ATG网络的性能下降到性能阈值以下，来触发启动所述切换。
17.根据权利要求13所述的系统，其中，基于指示所述飞行器正在驶向所述第一ATG网络的覆盖空洞的所述飞行器的飞行计划或轨迹，来触发启动所述切换。
18.根据权利要求12所述的系统，其中，在所述第二ATG网络建立与所述飞行器的无线通信之后，所述第一ATG网络和所述第二ATG网络均在至少预定时间段同时跟踪所述飞行器并与所述飞行器通信。
19.根据权利要求12所述的系统，其中，所述控制器被布置在所述第一ATG基站和所述第二ATG基站两者都能够访问的中央位置。
20.根据权利要求12所述的系统，其中，所述第一ATG基站中的各个基站与所述第二ATG基站中的相应的各个基站并置，并且其中，所述控制器的实例被布置在每个相应的站点，在该相应的站点处，所述第一ATG基站和所述第二ATG成对地并置。
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