CN114008937A - 统一无线电解决方案 - Google Patents

Abstract

一种用于不管飞机海拔如何都向飞机上的通信设备提供无线通信的统一无线电系统可以包括：地面网络，其包括配置为主要在低于第一海拔的地面通信层中进行通信的多个地面基站；ATG网络，其包括配置为主要在高于第二海拔的ATG通信层中进行通信的多个ATG基站；空对空网状网络，其用于通过连接的飞机进行数据中继；以及飞机，其具有机载天线组件和统一无线电装置。统一无线电装置可以配置为监视地面网络和ATG网络的网络参数，并基于该网络参数在当前服务网络与非服务网络之间进行切换。

Description

统一无线电解决方案

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年4月24日提交的美国申请号62/837816的优先权，其全部内容通过引用整体并入本文。

技术领域

示例实施例通常涉及无线通信，并且更特别地，涉及用于经由单个、多模式无线电解决方案在所有高度和地理位置实现飞机(及其上的设备)的最佳和无缝连接的技术。

背景技术

高速数据通信和实现这种通信的设备已经在现代社会中无处不在。这些设备使许多用户能够保持与互联网和其他通信网络的几乎连续的连接。尽管这些高速数据连接可以通过电话线、电缆调制解调器或其他此类具有物理有线连接的设备获得，但无线连接已经彻底改变了我们在不牺牲移动性的情况下保持连接的能力。

然而，尽管人们熟悉在地面上保持与网络的持续连接，但人们普遍理解的是，一旦登上飞机，简单和/或廉价的连接将会倾向于停止。至少对于机上乘客来说，航空平台仍未能简单且廉价地连接到通信网络。尝试在空中保持连接通常成本高昂，并且具有带宽限制或高延迟的问题。此外，愿意处理由飞机通信能力带来的费用和问题的乘客通常仅限于由飞机上提供的刚性通信架构所支持的非常具体的通信模式。

随着城市和区域空中交通以及其他空中旅行方式的增加，空中交通融入公众意识的可及性和整合性无疑会增加。随着使用量的增加，空中旅行平台的公共用户和平台本身(及其上的设备)都将具有增加的通信需求。然而，独立的航空网络运营商通常存在于各种不同地理和高度中以用于运营。因此，通常不可能在不会在延迟或成本方面大幅牺牲的情况下，让一个设备在几乎任何类型的旅程中保持连接到一个网络。

当在空域的特定部分中的每个独特的程序或操作需要不同的无线电系统进行通信、导航或监视时，在航空领域就会出现额外的复杂情况。术语“混合设备”用来描述涉及按飞机类型和空域运行要求的不同无线电系统要求的情况。为这些功能提供更多集成解决方案的、可以在更多飞机类型上实施、在更多类型空域中运行的无线电系统具有提高空域效率和降低运营商成本的潜力。

发明内容

一些示例实施例可以提供一种系统，其中由地面网络、卫星网络、空对地(ATG)网络、空对空(ATA或V2V)和任何其他适用网络提供的覆盖不仅能够在同一地理区域中共存，而且不管位置和高度如何都能够用来确保可靠、优化和连续的通信。

在一个示例实施例中，一种用于不管飞机海拔如何都向飞机上的通信设备提供无线通信的统一无线电系统可以包括：地面网络，其包括配置为主要在低于第一海拔的地面通信层中进行通信的多个地面基站；ATG网络，其包括配置为主要在高于第二海拔的ATG通信层中进行通信的多个ATG基站；以及飞机，其具有机载天线组件和统一无线电装置。统一无线电装置可以配置为监视地面网络和ATG网络的网络参数，并基于该网络参数在当前服务网络与非服务网络之间进行切换。

在另一示例实施例中，提供了一种用于不管飞机海拔如何都向飞机上的通信设备提供无线通信的统一无线电装置。统一无线电装置可以包括：天线组件，其可配置为促进与地面网络和空对地(ATG)网络的通信，该地面网络包括配置为主要在低于第一海拔的地面通信层中进行通信的多个地面基站，该空对地(ATG)网络包括配置为主要在高于第二海拔的ATG通信层中进行通信的多个ATG基站。统一无线电装置还包括处理电路，该处理电路配置为监视地面网络和ATG网络的网络参数，并基于该网络参数在当前服务网络与非服务网络之间进行切换。

附图说明

已经如此概括地描述了本发明，现在将参照附图，这些附图不一定按比例绘制，并且其中：

图1示出了根据示例实施例的提供多个网络的示例网络部署的侧视图，多模式无线电系统可以为这些网络智能地提供连接；

图2示出了根据示例实施例的统一无线电装置解决方案的框图；

图3示出了根据示例实施例的统一无线电装置的各种部件的框图；

图4示出了示例实施例的天线元件的功能框图；以及

图5示出了根据示例实施例的方法的功能框图。

具体实施方式

现在，在下文中，将参照附图更全面地描述一些示例实施例，这些附图中示出了一些但不是所有示例实施例。实际上，本文描述和图示的示例不应被解释为对本公开的范围、适用性或配置的限制。相反，提供这些示例实施例是为了使本公开满足适用的法律要求。相似的附图标记始终指示相同的元件。此外，如本文所使用的，术语“或”将被解释为每当其操作数中的一个或更多个为真时则其结果为真的逻辑运算符。如本文所使用的，可操作地耦合应被理解为与直接或间接连接有关，该直接或间接的连接在任一种情况下都能够实现可操作地相互耦合的部件的功能互连。

如本文中所使用的，术语“模块”旨在包括计算机相关实体，诸如但不限于硬件、固件或者硬件和软件的组合(即，通过在硬件上执行的软件以特定方式配置该硬件)。例如，模块可以是但不限于在处理器上运行的进程、处理器(或多个处理器)、对象、可执行文件、执行线程和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用程序和/或该计算设备都能够是模块。一个或更多个模块能够驻留在进程和/或执行线程内，并且模块可以位于一台计算机上和/或分布在两台或更多台计算机之间。此外，这些部件能够从各种计算机可读介质执行，所述各种计算机可读介质具有存储在其上的各种数据结构。模块可以通过本地和/或远程进程诸如根据信号进行通信，该信号具有一个或更多个数据包，诸如来自一个模块的数据，该模块通过该信号与本地系统、分布式系统中的另一个模块交互，和/或通过诸如互联网之类的网络与其他系统交互。每个相应模块可以执行一个或更多个功能，本文将更详细地描述这些功能。然而，应当理解，尽管根据与所执行的各种功能相对应的单独模块来描述该示例，但是一些示例不一定利用模块化结构来使用各自的不同功能。因此，例如，代码可以在不同模块之间共享，或者处理电路本身可以配置为执行被描述为与本文描述的模块相关联的所有功能。此外，在本公开的上下文中，术语“模块”不应被理解为标识用于执行各个模块的功能的任何通用手段的临时词。相反，术语“模块”应被理解为模块化部件，该模块化部件具体配置在处理电路中，或能够可操作地耦合到处理电路，以基于添加到处理电路或以其他方式可操作地耦合到处理电路的硬件和/或软件来修改处理电路的行为和/或能力，从而相应地配置处理电路。

本文描述的一些示例实施例提供了一种用于改进的航空相关通信网络(例如卫星网络、空对地(ATG)网络、空对空(ATA或V2V)网络或混合网络)性能的系统、架构和/或方法。在这方面，一些示例实施例可以提供一种统一无线电系统，该统一无线电系统在航空相关网络通信的背景下能够在所有高度处和在所有地理位置处为飞机(及其上的设备)提供最佳和无缝连接。在这方面，示例实施例可以使飞机上的通信设备(例如飞机通信设备或乘客通信设备)能够在可用网络之间切换以确保连续连接。此外，可以管理连续连接以便最大化性能(例如减少延迟、最佳信号强度和可靠性)并最小化成本。

图1示出了可以在其中实践示例实施例的区域的侧视图。尽管图1仅示出了两个维度(例如水平面中的X方向和竖直面中的Z方向)，但是应当理解的是，所示的设备和部件也配置为在进出页面的方向上(即在Y方向上)进行通信和辐射。还应当注意的是，图1不是按比例绘制的。因此，应当理解的是，由用于所示的各种网络架构的基站所生成的小区的形状可以被夸大到一定程度以便于描述。例如，一些实施例的ATG基站可以配置为对于其各自小区架构具有比竖直分量(通常小于约8英里或约45000英尺)长得多的水平分量(例如几十到可能超过100英里)。此外，卫星的距离实际上比图1中表示的距离远得多，并且还可以存在其他不准确的地方。因此，再一次地，图1应被理解为非限制性工具，通过它来促进对本文描述的主题的讨论。

如图1所示，该架构的地面网络部件可以包括一个或更多个地面基站100。地面基站100通常可以发送地面网络发射102以服务于分散在地面上的各种固定或移动通信节点(例如UE)和其他无线通信设备。地面基站100可以可操作地耦合到地面回程和网络控制部件110，该部件可以协调和/或控制地面网络的运行。地面回程和网络控制部件110通常可以控制RF频谱和系统资源的分配，并提供路由和控制服务以使地面网络的UE和其他无线通信设备能够彼此进行通信和/或与广域网(WAN)115(诸如互联网)进行通信。

地面基站100通常配置为在X-Y平面中围绕地面基站中的每个相应的地面基站以全方向模式发送。然而，地面基站100通常还包括在Z方向上(即在海拔上)的至少一些覆盖。图1示出了理论地面网络海拔限制118以标记一个限制，在高于该限制处，地面网络发射102通常对于生成足够的信号强度和连续性以实现与UE或飞机的连续连接来说是不可靠的。理论地面网络海拔限制118可以被认为是大约5000英尺。然而，该值可以在某些区域中发生变化并且取决于与地面基站100之一的接近度以及区域中物理结构的存在。

在一些情况下，某些地面基站100可以利用配置为在比理论地面网络海拔限制118更高的高度处提供覆盖的小区来进行增强。然而，这种小区也可以是独立的，或者存在于某些特定的地理位置(例如与城市空中交通选项相关联的机场或港口)。例如，可以存在向上瞄准的“天空小区”或竖直定向的地面网络小区120，以增强在Z方向上的地面网络覆盖。竖直定向的地面网络小区120可以定义从相应的这些地面基站100向上延伸的圆柱形形状或圆锥形形状的小区。竖直定向的地面网络小区120因此可以在高于理论地面网络海拔限制118处并且还在高于理论ATG网络海拔限制122(其可以在大约10000英尺处)处延伸。

地面网络的UE还可以发送其自身的地面网络发射，这可以创建在从地面延伸到理论地面网络海拔限制118的地面通信层中生成大量通信业务的可能性。因此，配置为在地面网络中运行的UE在高于理论地面网络海拔限制118处运行时将无法可靠地接收通信，除非存在竖直定向的地面网络小区120之一(并同时在由其定义的覆盖区域中)，否则。

同时，ATG网络的多个ATG基站130可以部署在同一区域中，以定义通常高于理论ATG网络海拔限制122的并且在高达约40000至45000英尺的预定最大海拔132的ATG覆盖区域。在示例实施例中，ATG基站130中的每个可以生成楔形形状小区134，该小区在特定方向上从ATG基站130中的相应的一个ATG基站向高于地平线的区域延伸。在这方面，ATG基站130可以各自投射朝向第一方向的定向辐射模式以定义楔形形状(主要在XY平面中，但随着与ATG基站130的距离增加而在Z方向上扩展)，其中楔形的顶点起源于ATG基站130处。ATG基站130可以沿该第一方向排列，使得楔形形状小区134彼此重叠以提供在理论ATG网络海拔限制122处定义的最小海拔与预定最大海拔132之间的连续覆盖。

ATG网络的架构可以提供的是，楔形形状小区134可以彼此层叠以定义连续区域，在该区域中能够通过实现相邻小区之间的切换(即彼此重叠)来提供覆盖。当飞行中的飞机150仅在楔形形状小区134中的第一楔形形状小区中时，飞机150可以使用分配的RF频谱来与楔形形状小区134中的第一楔形形状小区进行通信，并且当飞机150仅在楔形形状小区134中的第二楔形形状小区中时，飞机150可以使用分配的RF频谱来与楔形形状小区134中的第二楔形形状小区进行通信。楔形形状小区134中的第一楔形形状小区与第二楔形形状小区之间的重叠区域可以提供飞机150分别在ATG基站130中的相应的第一ATG基站与第二ATG基站之间切换的机会。因此，在具有如本文所述的重叠覆盖区域的基站的覆盖区域之间经过时，可以提供飞机150上的接收器或通信设备的不间断切换。

在示例实施例中，ATG回程和网络控制部件145可以可操作地耦合到ATG基站130中的第一ATG基站和第二ATG基站。ATG回程和网络控制部件145通常可以控制RF频谱和系统资源的分配，并且提供路由和控制服务以使飞机150以及其上的任何UE和其他无线通信设备能够彼此进行通信和/或与WAN 115(诸如互联网)进行通信。

鉴于地球的曲率以及ATG网络的基站之间的距离，能够增强楔形形状小区134的分层。此外，ATG基站130可以配置为使用相对较小的、定向的波束与飞机150(或其上的设备)进行通信，使用波束成形技术生成该波束。所采用的波束成形技术可以包括生成相对较窄且聚焦的波束。因此，可以减少可能对地面通信层中的通信造成干扰的旁瓣(例如在主波束方向以外的方向上的辐射发射)的生成。

因此，网络架构本身可以帮助减少跨层干扰量。在这方面，楔形形状小区结构仅将能量集中在高于地平线处，并在地面上留下可用于地面网络运行而不会受到ATG基站的显著干扰的层，并为ATG网络通信创建单独的更高的海拔层。此外，ATG基站130使用具有波束控制的定向天线和具有旁瓣抑制的天线可以减少跨越这些层的干扰量。

在一些实施例中，在理论ATG网络海拔限制122处定义的最小海拔与预定最大海拔132之间定义的区域可以被称为ATG通信层。从上面的描述和图1中能够了解到，ATG通信层和地面通信层不一定重叠，更不用说在高度或海拔上彼此连续。因此，它们之间可以存在间隙区域140。当飞机150位于ATG通信层时，飞机150可以合理地(为其自身的通信设备以及其上的UE或其他通信设备)预期从ATG基站130接收连续且优质的服务。类似地，当飞机150在地面上或在地面通信层中时，可以预期飞机150(及其上的任何通信设备或UE)将从地面基站100接收连续且优质的服务。然而，间隙区域140可以定义用于覆盖的不确定区域。

在一些情况下，在存在竖直定向的地面网络小区120的情况下，间隙区域140可以由这种小区桥接。因此，如上所述，对于预期在ATG通信层与地面通信层之间进行转换的诸如机场或城市空中交通港口之类的区域，竖直定向的地面网络小区120可以有目的地定位以提供用于在间隙区域140中的连接的选项。然而，在一些情况下，竖直定向的地面网络小区120可能不是在所有地理位置处都连续提供。相反，如上所述，由于竖直定向的地面网络小区120可能集中在机场或城市区域周围，因此可以有不存在这种覆盖选项的其他区域。在不存在(以及有时存在)竖直定向的地面网络小区120的情况下，可以存在几个选项以将覆盖延伸到间隙区域140中。此外，还可以期望在一些区域(例如间隙区域140、ATG通信层和地面通信层)中定义备用通信选项。相同的选项可以适用于填充间隙和/或提供冗余。

在这方面，填充间隙和/或提供冗余的选项可以包括卫星通信网络以及ATG基站130和地面基站100中的一个或两个以至于它们实现了预期区域之外的覆盖。关于卫星通信网络，图1示出了地面站160和卫星165。然而，应当理解的是，卫星通信网络可以包括这些部件中的每个的多个实例。卫星通信网络还可以包括卫星回程和网络控制部件170，该部件可以可操作地耦合到地面站160中的每个并通常控制RF频谱和系统资源的分配，并且提供路由和控制服务以使飞机150以及其上的任何UE和其他无线通信设备能够彼此进行通信和/或与WAN 115(诸如互联网)进行通信。

卫星通信网络由于其从地球轨道上的位置利用卫星165向下瞄准的结构可以在地面通信层、间隙区域140和ATG通信层中提供备用覆盖的机会。此外，卫星通信网络可以是间隙区域140中提供主要通信的良好选项。然而，飞机的卫星通信网络天线的成本非常高(通常接近200000美元，并且如果考虑安装和服务，则超过300000美元)。此外，卫星通信网络过度地受到高延迟的影响。延迟问题通常使卫星通信网络对于上行链路和下行链路方向都需要高带宽的应用程序或服务无效。实际上，卫星通信网络仅对单向(即下行链路)通信有用，其中涉及的高延迟不会产生影响。因此，尽管卫星通信网络可以是可靠的备用通信选项或间隙填充手段，但当其他选项可用时，高延迟和高成本通常会严重影响该卫星通信网络的使用。

同时，从上面的描述和图1中能够了解到，ATG基站130和地面基站100都可以具有在与图1所示的楔形形状小区134和地面网络发射102相关联的常规预期的覆盖区域之外提供覆盖的能力。因此，可以存在某些区域，其中ATG基站130能够经由楔形形状小区134在低于理论ATG网络海拔限制122处提供覆盖。类似地，可以存在某些区域，其中地面基站100能够在地面网络发射102的标称覆盖区域之外、并因此在高于理论地面网络海拔限制118处提供覆盖。这些区域可以是已知的或可知的，并且可以取决于或可以不取决于时间、季节、天气或其他因素。然而，在其他情况下，可以原位检测这些区域并且可以自动管理无线电资源的资源分配以优化提供给飞机150及其上的通信设备的连接。

因此，可以期望利用使飞机150(或至少其上的通信设备(例如UE和机载设备))能够以为用户提供无缝连接体验的方式在可用网络之间转换的模块或其他网络部件，这些“用户”还包括机载传感器和系统。在飞机150可以在其内运行的所有海拔上提供该水平的连接可以被称为统一无线电装置解决方案。事实上，统一无线电装置解决方案可以包括可配置为与(为最佳性能选择的)多个网络可互操作的单个无线电，或者可以包括能够一起工作以实现相同结果的多个无线电。例如，统一无线电装置解决方案可以采用动态IP寻址(或其他方法)来在网络之间传输会话。因此，从用户的角度来看，似乎统一无线电装置能够允许用户在地面上时(直接或经由机载WiFi)进行连接，并在用户上升到任何海拔然后稍后下降至降落在另一个位置处时保持相同的会话。尽管统一无线电装置可以在网络之间转换以保持每个用户的会话，但是用户可能会因此体验到很少或没有变化。不管具体形式如何，飞机侧(或在本身配置为在统一无线电装置解决方案中运行的任何通信设备或UE中)的设备可以被称为统一无线电装置190。在图1中的飞机150上示出了统一无线电装置190，并且在一些情况下，统一无线电装置190可能能够单独运行以实现期望的结果。然而，在一些情况下，附加网络或机载部件可以以将在下文中更详细地描述的某些方式来增强运行。

图2示出了在根据示例实施例的统一无线电装置解决方案的背景下可以采用的网络的各种部件的框图。在这方面，如图2所示，地面网络200、ATG网络210和卫星网络220被各自表示。

如图2所示，无线网络中的每个可以包括无线访问点(AP)，该无线访问点包括配置为用于无线通信的天线。因此，例如，地面网络200可以包括第一地面AP 202和第二地面AP204，其中的每个都可以是在组合起来以定义地面网络200的覆盖区域的多个地理上分布的基站中的基站。第一地面AP 202和第二地面AP 204可以各自是图1的地面基站100的示例。因此，第一地面AP 202和第二地面AP 204中的一个可以、两者可以或两者都不可以配置为提供上面参考图1描述的竖直定向的地面网络小区120。第一地面AP 202和第二地面AP 204可以各自经由网关(GTW)设备206来与地面网络200进行通信。地面网络200还可以与广域网(诸如互联网115)、虚拟专用网(VPN)或其他通信网络进行通信。在一些实施例中，地面网络200可以包括或耦合到分组交换核心或其他电信网络。因此，例如，地面网络200可以是蜂窝电话网络(例如4G、5G、LTE或其他这种网络)。

ATG网络210可以类似地包括第一ATG AP 212和第二ATG AP 214，其中的每个都可以是在组合起来以定义ATG网络210的覆盖区域的多个地理上分布的基站中的基站。第一ATG AP 212和第二ATG AP 214可以各自是图1的ATG基站130的示例。第一ATG AP 212和第二ATG AP 214可以各自经由GTW设备216来与ATG网络210进行通信。ATG网络210还可以与广域网(诸如互联网115)、VPN或其他通信网络进行通信。在一些实施例中，ATG网络210还可以包括或耦合到分组交换核心或其他电信网络。因此，例如，ATG网络210可以是配置为向机载资产提供无线通信的网络并且可以采用4G、5G、LTE和/或其他专有技术。

卫星网络220可以包括一个或更多个地面站(例如图1的地面站160)和一个或更多个卫星访问点222(例如图1的卫星165)。卫星网络220可以采用Ka波段、Ku波段或任何其他合适的卫星频率/技术来向飞机150、以及更具体地向飞机150上的统一无线电装置190提供无线语音和数据通信服务。

如图2所示，规划模块250可以设置在网络中的一个或更多个和/或统一无线电装置190可访问的位置处。规划模块250可以配置为收集、存储和/或更新由统一无线电装置190和/或其他网络部件可使用的信息以便提供本文描述的统一无线电装置解决方案。在一些情况下，规划模块250可以是网络中特定一个的一部分，或者可以是经由互联网115可操作地耦合到该规划模块的网络和设备中的任何一个可访问的。在其他情况下，规划模块250可以设置在飞机150处或在实施统一无线电装置190的另一设备(例如UE)处。

在图3的框图中示出了示例实施例的统一无线电装置190的示例结构。在这方面，如图3所示，统一无线电装置190可以包括处理电路310，该处理电路配置为根据本发明的示例实施例来执行数据处理、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310可以体现为芯片或芯片组。换言之，处理电路310可以包括一个或更多个物理封装(例如芯片)，该一个或更多个物理封装包括结构组件(例如基板)上的材料、部件和/或电线。结构组件可以为包括在其上的部件电路提供物理强度、尺寸的保持和/或电相互作用的限制。因此，在一些情况下，处理电路310可以配置为在单个芯片上或作为单个“片上系统”来实施本发明的实施例。因此，在一些情况下，芯片或芯片组可以构成用于执行一个或更多个操作以用于提供本文描述的功能的装置。

在示例实施例中，处理电路310可以包括可以与设备接口320进行通信或控制设备接口320的处理器312和存储器314的一个或更多个实例。因此，处理电路310可以体现为电路芯片(例如集成电路芯片)，该电路芯片配置为(例如用硬件、软件或者硬件和软件的组合)执行本文描述的操作。然而，在一些实施例中，处理电路310可以体现为机载计算机的一部分。在一些实施例中，处理电路310可以例如经由设备接口320与飞机150的各种部件、实体、系统和/或传感器进行通信。因此，例如，处理电路310可以与飞机150的传感器网络324或其他机载系统325进行通信以接收海拔信息、位置信息(例如GPS坐标、纬度/经度等)、俯仰和滚转信息和/或类似信息。处理电路310还可以与天线组件328进行通信以控制频率和/或方向，天线组件328配置为在该频率和/或方向上运行。此外，由于飞机150的返回链路能力的鲁棒性，从传感器网络324和/或机载系统325收集或接收的信息中的至少一些可以从飞机150实时传送出去。实际上，处理电路310可以充当用于收集和发送关于机载系统或地面条件的数据的中心。因此，可以创建机载物联网(IOT)网络，并且在基于其他通信负载在的带宽变得可用时，可以实时流式传输或发送从飞机150传送出去的数据。一些数据(例如低优先级数据)可以存储(例如在存储器314中)以用于当飞机150已经着陆时从飞机150发送出去。然而，可以在飞行中发送更高优先级的信息，并且可以经由返回链路将最高优先级的信息从飞机150实时流式传输出去。

设备接口320可以包括用于实现与其他设备(例如飞机150的模块、实体、传感器和/或其他部件)进行通信的一个或更多个接口机制。在一些情况下，设备接口320可以是配置为从与处理电路310进行通信的飞机150的模块、实体、传感器和/或其他部件接收数据和/或向其发送数据的任何装置(诸如体现在硬件或硬件和软件的组合中的设备或电路)。在这方面，例如，设备接口320可以配置为将处理电路310可操作地耦合到网络监视器330、网络选择器340和/或会话管理器350。

处理器312可以以多种不同的方式体现。例如，处理器312可以体现为各种处理装置，诸如微处理器或其他处理元件、协处理器、控制器或者各种其他计算或处理设备中的一个或更多个，其包括诸如例如ASIC(专用集成电路)、FPGA(现场可编程门阵列)之类的集成电路。在示例实施例中，处理器312可以配置为执行存储在存储器314中或处理器312可访问的指令。因此，处理器312无论是由硬件来配置还是由硬件和软件的组合来配置都可以表示在相应配置时能够执行根据本发明的实施例的操作的实体(例如(以处理电路310的形式)物理地体现在电路中的实体)。因此，例如，当处理器312体现为ASIC、FPGA等时，处理器312可以专门配置为用于进行本文描述的操作的硬件。替代地，作为另一示例，当处理器312体现为软件指令的执行器时，该指令可以将处理器312专门配置为执行本文描述的操作。

在示例实施例中，基于由处理电路310接收的指示飞机150海拔、位置和/或类似物的输入，处理器312(或处理电路310)可以体现为、包括或控制网络监视器330、网络选择器340和/或会话管理器350的运行。因此，在一些实施例中，可以说处理器312(或处理电路310)引起结合网络监视器330、网络选择器340和/或会话管理器350来描述的操作中的每个。基于配置处理器312(或处理电路310)的指令或算法的执行，处理器312还可以相应地控制天线组件328，以调谐天线组件328来选择由网络选择器340识别的关于对天线阵列进行的调整的网络，以承担与阵列配置相关的相应功能。特别地，指令可以包括用于处理飞机150的3D位置信息(例如海拔和位置)(包括定向)的指令，以便指示天线组件328的天线阵列将波束定向或调谐到将促进在天线阵列与图1和图2的网络中所选择的一个网络的AP之一之间建立通信链路的频率和/或方向。

在示例性实施例中，存储器314可以包括一个或更多个非暂时性存储设备(诸如例如可以是固定的或可移除的易失性和/或非易失性存储器)。根据本发明的示例性实施例，为了使处理电路310能够执行各种功能，存储器314可以配置为存储信息、数据、应用程序、指令或类似物。例如，存储器314可以配置为缓冲输入数据以用于由处理器312处理。附加地或替代地，存储器314可以配置为存储由处理器312执行的指令。作为又一个替代方案，存储器314可以包括一个或更多个数据库，该数据库可以响应于输入传感器和部件而存储各种数据集。为了执行与每个相应应用程序/指令相关联的功能，在存储器314的内容中可以存储由处理器312执行的应用程序和/或指令。在一些情况下，应用程序可以包括用于提供输入以控制如本文描述的天线组件328和/或网络监视器330、网络选择器340和/或会话管理器350的运行的指令。在示例实施例中，存储器314可以存储或包括来自规划模块250的信息，或者规划模块250可以通过将与其相关联的指令/代码存储在存储器314中以在处理器312处执行而在飞机150处实施。否则，应当理解的是，如果规划模块250物理地位于系统中的别处，则规划模块250可被理解为包括在功能和/或形式上与上面描述的处理电路310、处理器312和/或存储器314相似的部件。

网络监视器330可以配置为监视当前服务网络(即具有与统一无线电装置190或由此服务的设备的至少一个活动会话的网络)的网络参数，并且不时地监视至少一个其他非服务网络的网络参数(即统一无线电装置190可配置为与之通信但当前不主动与之进行会话的网络)。然而，在一些情况下，网络监视器330可以配置为监视所有可用网络(例如地面网络200、ATG网络210和卫星网络220)的网络参数。所监视的网络参数可以包括信号强度、干扰水平的测量值、信噪比以及在给定时间周期上的前述参数的峰值和/或平均值。在一些情况下，网络监视器330可以与配置为包括天线阵列的天线组件328一起工作，该天线阵列能够配置为周期性地或连续地嗅探或监视非服务网络的参数。在监视不连续的实施例中，可以使用预定义周期或一系列基于事件的刺激来触发网络参数的测量。基于事件的刺激可以包括正在超过或靠近的各种海拔阈值或者正在遇到的特定海拔变化率或者正在发送的数据的重要性和优先级。在任一情况下，还可以考虑海拔变化的方向(上升与下降)。因此，例如，当从上方靠近理论地面网络海拔限制118时，可以假设的是，可能很快就需要切换到地面网络200。因此，接近理论地面网络海拔限制118或靠近理论地面网络海拔限制118的速率可以触发地面网络200的网络参数的检查，以确定是否从ATG网络210(其可以假设为靠近的至少一部分的当前服务网络)进行切换。同时，如果海拔变化的方向相反，并且飞机150正在上升，则地面网络200可以是当前服务网络，并且ATG网络210可以是非服务网络，该非服务网络的网络参数是响应于在上升方向上靠近理论地面网络海拔限制118而测量的。

理论ATG网络海拔限制122可以存在类似的情况。例如，在下降方向上接近理论ATG网络海拔限制122或靠近理论ATG网络海拔限制122的速率可以触发地面网络200的网络参数的检查，以确定是否授权从ATG网络210(其可以假设为下降的至少一部分的当前服务网络)进行切换。同时，如果海拔变化的方向相反，并且飞机150正在上升，则地面网络200可以是当前服务网络，并且ATG网络210可以是非服务网络，该非服务网络的网络参数是响应于在上升方向上靠近理论ATG网络海拔限制122而测量的。

在一些情况下，可以基于上升/下降速率或当前海拔而增加监视的频率。例如，当飞机150处于间隙区域140中时，监视的速率或频率可以最大化，直到飞机150稳定在分别由地面网络200或ATG网络210服务的层中的海拔处。此外，应当理解的是，可以在上面描述的任何情况下附加地或替代地监视卫星网络220的网络参数。

当测量非服务网络的网络参数时，可以将网络参数(连同当前服务网络的网络参数一起)传送到网络选择器340。网络选择器340可以配置为采用网络选择标准来确定哪个网络(即地面网络200、ATG网络210或卫星网络220)应该用于统一无线电装置190的通信。在一些情况下，用于测量网络参数的相同周期、频率或刺激可以用来在网络选择器340处触发网络选择。因此，网络监视器330可以发送网络参数信息。

在确定后，网络选择器340可以向网络选择器340提供关于网络参数的数据，并且网络选择器340可以(在有或没有历史信息的情况下)使用这种信息来确定用来(例如通过处理电路310)传送到天线组件328的选择指示，以将天线阵列配置为切换到已选择为新的当前服务网络的网络。先前的当前服务网络然后可以变成非服务网络或非服务网络之一。因此，例如，如果统一无线电装置190正在经由机舱无线访问点(CWAP)360来服务飞机150机载的UE或其他设备，则统一无线电装置190最初可以经由地面网络200服务UE内容，直到达到特定海拔，在该特定海拔处转换到ATG网络210变为可能的和/或可取的。网络监视器330可以向网络选择器340提供地面网络200和ATG网络210的网络参数，并且网络选择器340可以决定调谐天线组件328的天线阵列，以将服务网络切换到ATG网络210。然后，响应于该切换，UE将从ATG网络210而不是经由地面网络200接收内容。

在示例实施例中，会话管理器350可以配置为保持正在经由统一无线电装置190来提供的每个会话。因此，例如，正在经由地面网络200与互联网115保持的一个或更多个会话可以转换到经由ATG网络210保持。会话管理器350可以采用动态IP寻址或任何其他合适的方法来通过网络转换来保持会话。

因此，在一些示例实施例中，统一无线电装置190可以采用网络监视器330、网络选择器340和/或会话管理器350来监视与海拔层之间的转换相关联的各种条件，以便管理可用网络资产以最大化用户体验的质量。因此，例如，统一无线电装置190可以充当具有以智能方式在多个无线电模态之间切换的能力的敏捷无线电。该智能可以基于对网络进行优先级排序，该对网络进行优先级排序基于位置、海拔、媒体或数据类型(例如服务或应用程序的类型)或其组合。此外，该智能可以以实时方式运行，其中实时进行测量并且与测量同时(或几乎同时)做出决定。然而，在一些情况下，规划模块250的添加使得可以使完全或部分基于历史信息来实施该智能。

因此，统一无线电装置190(特别是经由网络选择器340的操作)可以在从起飞(和起飞前)到着陆(和着陆后)的整个路线期间采用连接保证，使得飞机150的整个时间通信设备(例如用户设备(或UE)或者机载通信设备)在飞机150上运行，通信设备能够(经由CWAP360或直接)访问用于连接目的的网络。此外，网络选择器340可以确保最佳网络(在成本、信号强度、可靠性和/或给定媒体类型的适用性方面)始终可用于通信设备。连接保证可以通过实时信道(例如频率)监视来完成，以在每个给定的海拔带(或在每个时刻)选择最佳信道。然而，如上所述，历史信息也能够用来确保连接保证。

在这方面，规划模块250可以包括关于由在通常采用示例实施例的系统内的每个统一无线电装置的网络监视器330进行的测量的历史信息。例如，其上具有统一无线电装置190的每架飞机150可以传送网络参数以及相应的位置信息(例如纬度/经度)和海拔信息，使得能够完成用于将在每个相应位置和海拔处为每个网络测量的网络参数与这种测量的时间/日期相关联的表格或其他数据存储库。在可以有较大存储容量的情况下，可以存储所有这些数据。然而，在可用的存储容量较小的情况下，数据可以基于其年龄进行平均或维护(即可以在循环基础上删除旧数据以为新数据腾出空间)。因此，规划模块250可以有效地定义每个网络在测量周期期间飞机飞过的每个相应的位置和海拔处实现的性能的3D图片。此外，在一些情况下，该数据可以用来生成3D网络性能图，该图为每个相应的网络显示在给定时间或时间范围内按位置和海拔的网络性能的评级。

在一些情况下，该历史信息可以用来或可以包括指定主要网络，该主要网络将在每个给定位置和/或海拔带中被给予使用的最高优先级。因此，规划模块250可以包括用于每个位置和海拔的主要网络的列表。在一些情况下，规划模块250还可以对每个相应位置和海拔处的其他网络进行排名，并且可以根据位置和海拔以及当前服务网络的网络可用性的指示按照排名顺序进行网络的选择。例如，在给定位置的飞机可以从地面上升到38000英尺的巡航海拔。在给定位置处，地面网络200可以被指定为低于5000英尺的主要网络，并且ATG网络210可以被指定为高于10000英尺的主要网络。如果在给定位置处的地面基站配置为提供具有或不具有竖直波束成形的竖直定向的地面网络小区120，则地面网络200还可以被指定为海拔在5000英尺至10000英尺的间隙区域中的主要网络。然而，如果在给定位置处的地面基站没有配置为包括具有或不具有竖直波束成形的竖直定向的地面网络小区120，则卫星网络220可以被指定为间隙区域中的主要网络，除非历史数据显示出地面网络200和ATG网络210中的任一个(或两者)在间隙区域中的可靠性能，在这种情况下，可以将具有优越网络参数的任何一个指定为主要网络。

在一些情况下，统一无线电装置190可以(经由规划模块250)访问指示每个海拔和位置的主要网络的信息并且可以相应地选择主要网络作为当前服务网络。如果网络监视器330进行测量，该测量使网络选择器340能够确定主要网络不可用、(例如基于位置和/或海拔变化)即将改变、或者正在经历比另一个可用选项更差的性能，则网络选择器340可以发起到另一个网络(即非服务网络之一)的改变。所选的非服务网络然后可以转变成为新的当前服务网络，并且转变之前的当前服务网络则将转换为非服务网络。如上所述，可以使用来自规划模块250的信息基于主要网络之后的网络的排名顺序进行转变。在这种示例中，将基于用来生成网络排名顺序的历史信息进行转变。然而，在其他情况下，可以基于更当前(甚至实时)的网络性能指标进行转变。因此，网络选择器340可以基于当前信息、历史信息或其组合来工作。

因此，网络选择标准可以包括基于历史性能相关信息的网络排名顺序和/或基于当前或实时信息的网络排名顺序。网络选择标准还可以包括对特定媒体类型的网络性能特征进行排名、评分或比较，以便确保例如如果正在使用不容忍延迟的媒体类型，则能够考虑基于延迟的标准。因此，例如，当服务、应用程序、优先级排序的数据或媒体类型(例如以及与相应不同的媒体类型相关联的数据传输要求)正用于活动的会话并且这些服务、应用或媒体类型具有低延迟容忍度时，与应用程序和服务要求相关联的延迟容忍度的指示可以用来避免使用卫星网络220(或者至少将卫星网络220排在低位)。在示例实施例中，网络选择器340可以基于优先级排名经由网络来路由讯息业务。例如，在一些情况下，可以考虑每个相应可用网络的前向和反向链路能力，并且可以将这种能力与分配给特定讯息业务的优先级进行比较。在各种不同实施例中，优先级可以基于安全或监管考虑，或者基于订阅服务水平。在一些情况下，应用程序需求也可以影响优先级排名。然后通常可以保持与特定网络的链接，直到指示网络改变的超出事件发生。可以响应于相同或不同网络上的信道的并行使用的(任何合适长度的)周期来进行网络改变以便保持连续性。

在一些情况下，成本也可以是网络选择器340采用的考虑因素。例如，统一无线电装置190可以具有“家庭网络”，统一无线电装置190主要在其中提供服务和/或维护。因此，统一无线电装置190可以具有已经由家庭网络提供的用户识别模块(SIM)卡，以便安全地存储用户识别信息(例如国际移动用户识别(IMSI)码)和能够将统一无线电装置190识别和认证为家庭网络的授权用户的相应密钥。这样，可以是家庭网络专用的集成电路的SIM卡可以起到通用集成电路卡(UICC)的作用，其包括用于使统一无线电装置190能够在家庭网络上运行的唯一信息。统一无线电装置190还可以包括用于其他网络的SIM卡，这些网络可以被认为是“访客网络”，统一无线电装置190能够由于统一无线电装置190具有相应的SIM卡而在其中运行，并且因此能够在每个相应的网络上被识别和认证。然而，在家庭网络上运行的成本可以低于在访客网络上运行的成本。因此，只要家庭网络是可用的(至少高于质量或信号强度的阈值水平)，统一无线电装置190就可以优先考虑家庭网络。当网络选择器340考虑成本时，(不管在给定的位置/海拔上哪个网络是主要的)家庭网络的高于质量阈值水平的实时测量可以触发到家庭网络的转变。然而，在其他情况下，不可以优先考虑任何网络作为家庭网络，或者与在给定位置和海拔度被列为主要网络的网络相比，不可以优先考虑家庭网络。

在一些情况下，规划模块250可以用来定义给定的飞行计划、路线或轨迹的连接保证计划。在这方面，除了为每个海拔带和/或位置定义主要网络或者作为为每个海拔带和/或位置定义主要网络的替代方案，规划模块250可以(基于历史信息)规定或推荐在给定的飞行计划、路线或轨迹的每个海拔和/或位置处使用的特定网络。连接保证计划可以交给网络选择器340以使网络选择器340根据连接保证计划在到达位置、时间或海拔触发时进行网络选择。在一些情况下，这可以通过实时信息(关于网络性能或可用性的实时信息)来增强，或者实时信息可以简单地确认给定的飞行计划、路线或轨迹的任何特定部分的识别为主要的(或将选择的)网络的可用性。

因此，例如，连接保证计划可以定义建议位置以在该建议位置处实现特定海拔(包括上升或下降的速率以及何时开始这种上升或下降轨迹)以便保持最佳连接。此外，规划模块250可以配置为提供关于留在给定轨迹上的连接影响的指导(或警告)。可以向用户提供指导通信以告知用户预期何时恢复连接(连接何时丢失)，或预期在给定轨迹上连接良好或充足的时间的有多长。在一些情况下，指导通信可以特定于正在启动的媒体类型或应用程序，使得用户能够了解在当前轨迹继续或当前飞行计划对用户体验的可能影响。因此，例如，用户可以启动实时连接应用程序(诸如视频会议或聊天应用程序)。规划模块250可能能够基于飞行路径或轨迹来确定该类型的应用程序将被有效支持多长时间，并且将其告知用户。这样，如果飞机150距离一个区域30分钟，在该区域中卫星网络220为主要网络并且将成为主要网络10分钟，则规划模块250可以向用户传达：基于当前飞行计划，在大约30分钟后开始的10分钟窗口内(即当卫星网络220提供覆盖时)将经历一段非常高的延迟。用户或系统可以相应地管理参与应用程序的决定。

在特定的通信信道或频率用于给定海拔或海拔带处的飞机的一些情况下，通信信道或频率可以用作管理或跟踪海拔的区分因素或方法。例如，如果在给定区域的8000英尺海拔处使用特定的频率或信道，并且在同一区域的6000英尺处使用不同的频道或信道，则在不同相应海拔处飞行的飞机可以基于其通信的信道彼此区分开。因此，连接保证计划可以引导飞机达到给定的海拔，并然后切换到与该海拔相对应的信道。然后可以将海拔带形成为定向走廊，以便业务模式能够基于海拔和方向来定义，并且可以根据连接保证计划与特定频率相关联。

统一无线电装置190有效运行的能力在一定程度上并且在一些情况下可以取决于飞机150(或其上的设备)准确地确定其位置和海拔的能力。尽管GPS或GNSS无疑是确定飞机150的飞行路径和/或位置/海拔的可靠机制，但也可以采用其他方法。例如，可以采用区域导航(RNAV)来连续确定飞机位置。RNAV导航性能(RNP-RNAV)可以结合准确的二维(例如LNAV)位置和三维(例如VNAV)位置以确定飞机150的准确位置和跟踪信息。ADS-B和PNT(位置、导航和授时)是可以用于准确确定海拔和位置的机制的其他示例。

如上所述，统一无线电装置190可以配置为作为多模式无线电运行，其能够基于位置、海拔、(当前和/或历史的)网络参数、成本以及在一些情况下的媒体类型中任何一个或全部来智能地执行网络选择。在一些情况下，天线组件328可以包括一个或更多个天线阵列，这些天线阵列可配置为使相应的天线阵列能够与网络中的相应之一的基站进行通信(以用于监视和/或建立一个或更多个会话)。在示例实施例中，天线阵列可以包括一个或更多个阵列，该一个或更多个阵列可配置为相控阵列来(经由水平和竖直波束成形中的任一个或两者)调谐到特定选择的频率和/或特定选择的方向/位置以实现与网络之一的基站的位置的连接。然而，在其他情况下，天线阵列可以包括调谐或配置为专用于网络中的相应之一的物理天线或天线元件。图4示出了一种这样的天线组件328的框图。在这方面，天线组件328可以包括第一天线阵列400，该第一天线阵列可以包括一个或更多个天线元件，可以机械操纵和/或电操纵和/或调谐该天线元件以将第一天线阵列400配置为连接到地面网络200的地面基站100。天线组件328还可以包括第二天线阵列410，该第二天线阵列可以包括一个或更多个天线元件，可以机械操纵和/或电操纵和/或调谐该天线元件以将第二天线阵列410配置为连接到ATG网络220的ATG基站130。天线组件328还可以包括第三天线阵列420，该第三天线阵列可以包括一个或更多个天线元件，可以机械操纵和/或电操纵和/或调谐该天线元件以将第三天线阵列420配置为连接到卫星网络220的卫星164。在一些实施例中，诸如对于大型机身来说，接收元件可以选择地各自经由一根或多根电缆耦合到远程无线电头端430。然而，如果不采用远程无线电头端，则统一无线电装置190本身可以执行本文描述的与远程无线电头端相关联的功能。在一些情况下，远程无线电头端430可以分布在一个以上的物理位置(如分布式元件(DE)432和434所示的物理位置)。远程无线电头端430然后可以(例如经由光纤或其他电缆)耦合到统一无线电装置190，在那里进行典型的调制、解调和其他无线电功能。发送元件406还可以耦合到基站无线电440。

在示例实施例中，远程无线电头端430可以提供接收天线之间的切换。在进行阵列面板的竖直波束操纵的示例中，可以使用四根或更多根电缆将左侧面板元件402和右侧面板元件404中的每个连接到远程无线电头端430。远程无线电头端430可以包括对应于提供给远程无线电头端430的天线输出的数量的一个或更多个空腔滤波器。在竖直波束操纵是利用机械设备调整阵列的电气倾斜度进行的情况下，每个阵列仅可以采用一个线缆和空腔滤波器、体声波(BAW)滤波器、表面声波(SAW)滤波器、循环器或任何其他合适的滤波器。在一些情况下，可以取消远程无线电头端430，并且可以将滤波器、低噪声放大器(LNA)和切换部件集成到天线壳体中或接近天线的其他壳体中。切换部件(无论是远程无线电头端430的一部分还是外部)将用来基于目标或源的位置、基站的信号强度和来自周围基站的干扰水平来选择接收或发送任何给定信号的最佳天线。然后，天线的选择具有多个触发器，其被设计成最大化信号与干扰加噪声比。

图5示出了一种可以与如上所述的示例实施例相关联的方法的框图。从技术角度来看，上面描述的处理电路310可以用来支持图5所述的一些或全部操作。因此，图1至图3所述的平台可以用来促进若干计算机程序和/或基于网络通信的交互的实施。作为示例，图5是根据本发明的示例实施例的方法和程序产品的流程图。应当理解的是，流程图的每个框以及流程图中的框的组合可以通过各种装置(诸如与包括一个或更多个计算机程序指令的软件的执行相关联的硬件、固件、处理器、电路和/或其他设备)来实施。例如，上面描述的过程中的一个或更多个可以通过计算机程序指令来体现。在这方面，体现上面描述的过程的计算机程序指令可以由设备(例如处理电路310和/或类似物)的存储器设备来存储并且由设备中的处理器来执行。应当理解的是，任何这样的计算机程序指令都可以加载到计算机或其他可编程器件(例如硬件)上以生产机器，使得在计算机或其他可编程器件上执行的指令创建用于实施流程图框中指定的功能的装置。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引导计算机或其他可编程器件以特定方式发挥功能，使得存储在计算机可读存储器中的指令生产实施流程图框中指定的功能的制品。计算机程序指令还可以加载到计算机或其他可编程器件上，使计算机或其他可编程器件上执行一系列操作以产生计算机实施的过程，使得在计算机或其他可编程器件上执行的指令实施流程图框中指定的功能。

因此，流程图的框支持用于执行指定功能的装置的组合和用于执行指定功能的操作的组合。还应当理解的是，流程图的一个或更多个框和流程图中框的组合能够由执行指定功能的基于专用硬件的计算机系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实施。

在这方面，如图5所示，根据本发明的一个实施例的方法可以包括在操作500处确定飞机的位置(例如在地面上的位置和在海拔上)。该方法还可以包括在操作510处基于飞机的位置来将天线组件配置为与所选择的(当前服务的)网络进行通信。然后可以在操作520处监视所选择的网络和至少另一个(非选择的或非服务的)网络的网络性能。在操作530处，天线组件可以配置为基于选择标准(如上面所讨论的选择标准)与未选择的网络进行通信。

因此，根据示例实施例，可以提供一种用于不管飞机海拔如何都向飞机上的通信设备提供无线通信的统一无线电系统。统一无线电系统可以包括：地面网络，其包括配置为主要在低于第一海拔的地面通信层中进行通信的多个地面基站；ATG网络，其包括配置为主要在高于第二海拔的ATG通信层中进行通信的多个ATG基站；空对空中继；以及飞机，其具有机载天线组件和统一无线电装置。统一无线电装置可以配置为监视地面网络和ATG网络的网络参数，并基于网络参数在当前服务网络与非服务网络之间进行切换。

在一些实施例中，该系统可以包括附加的可选特征，和/或可以修改或增强上述特征。下面描述了一些修改、可选特征和增强的示例。应当理解，修改、可选特征和增强可以各自单独添加，或者它们可以以任何期望的组合累积添加。在示例实施例中，统一无线电装置可以配置为基于飞机的海拔来指示从当前服务网络到非服务网络的切换。在示例实施例中，系统还可以包括基于海拔和位置来定义主要网络的规划模块。统一无线电装置可以配置为基于飞机的海拔在非服务网络被识别为针对飞机当前位置的主要网络时指示从当前服务网络到非服务网络的切换。在一些情况下，统一无线电装置可以配置为在多个通信区段中的每个中定义主要网络，该多个通信区段包括地面通信层、ATG通信层和设置在第一海拔与第二海拔之间的间隙区域。在示例实施例中，统一无线电装置配置为在地面通信层、ATG通信层和间隙区域中的每一个中选择主要网络作为当前服务网络。在一些情况下，天线组件可以包括配置为监视非服务网络的天线阵列。响应于非服务网络的网络参数满足网络选择标准，统一无线电装置可以配置为切换到非服务网络作为新的当前服务网络。在示例实施例中，系统还可以包括卫星网络。统一无线电装置可以配置为监视地面网络、ATG网络和卫星网络中的每个的网络参数。统一无线电装置可以配置为响应于相对于当前服务网络的测量网络参数而言非服务网络的测量网络参数满足网络选择标准，选择地面网络、ATG网络和卫星网络之一以成为新的当前服务网络。在一些情况下，统一无线电装置可以配置为在从当前服务网络到非服务网络的切换期间保持每个会话。在示例实施例中，可以基于或根据飞机与第一海拔或第二海拔的接近度，或者基于或根据飞机的上升或下降的速率来改变监视非服务网络的速率。在一些情况下，统一无线电装置可以配置为监视地面网络和ATG网络中的每个的网络参数，并监视与由当前服务网络所支持的会话相关联的应用程序和服务需求。统一无线电装置可以配置为基于与应用程序和服务需求相关联的网络参数和延迟容忍度两者来选择到非服务网络的切换。

受益于前述描述和相关附图中呈现的教导，本领域技术人员将想到本文所阐述的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包括在所附权利要求的范围内。此外，虽然前述描述和相关附图在元件和/或功能的某些示例性组合的上下文中描述了示例性实施例，但是应当理解，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，替代实施例可以提供元件和/或功能的不同组合。在这方面，例如，如可以在所附权利要求中的一些中阐述的，还可以设想与上文明确描述的那些不同的元件和/或功能的组合。在本文描述优点、益处或问题的解决方案的情况下，应当理解，这种优点、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，本文描述的任何优点、益处或解决方案不应被视为对所有实施例或本文要求保护的实施例而言是关键的、必需的或必不可少的。尽管本文采用了特定术语，但它们仅用于一般和描述性意义，而非出于限制的目的。

Claims (21)

1.一种用于不管飞机海拔如何都向飞机上的通信设备提供无线通信的统一无线电系统，所述系统包括：

地面网络，其包括配置为主要在低于第一海拔的地面通信层中进行通信的多个地面基站；

空对地(ATG)网络，其包括配置为主要在高于第二海拔的ATG通信层中进行通信的多个ATG基站；

空对空网状网络，其用于通过连接的飞机进行数据中继，以及

飞机，其具有机载天线组件和统一无线电装置；

其中所述统一无线电装置配置为监视所述地面网络、所述ATG网络和所述ATA网络的网络参数，并基于所述网络参数在当前服务网络与非服务网络之间进行切换。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述统一无线电装置配置为基于所述飞机的海拔来指示从所述当前服务网络到所述非服务网络的切换。

3.根据权利要求2所述的系统，其还包括基于海拔和位置来定义主要网络的规划模块，并且其中所述统一无线电装置配置为基于所述飞机的海拔在所述非服务网络被识别为针对所述飞机的当前位置的主要网络时来指示从所述当前服务网络到所述非服务网络的切换。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述统一无线电装置配置为在多个通信区段中的每一个中定义主要网络，所述多个通信区段中的每一个包括所述地面通信层、所述ATG通信层和设置在所述第一海拔与所述第二海拔之间的间隙区域。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述统一无线电装置配置为在所述地面通信层、所述ATG通信层和所述间隙区域中的每一个中选择主要网络作为当前服务网络。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述天线组件包括配置为监视所述非服务网络的天线阵列，并且其中响应于所述非服务网络的网络参数满足网络选择标准，所述统一无线电装置配置为切换到所述非服务网络作为新的当前服务网络。

7.根据权利要求5所述的系统，其还包括卫星网络，

其中所述统一无线电装置配置为监视所述地面网络、所述ATG网络和所述卫星网络中的每一个的网络参数，以及

其中所述统一无线电装置配置为响应于相对于所述当前服务网络的测量网络参数而言所述非服务网络的测量网络参数满足网络选择标准，选择所述地面网络、所述ATG网络和所述卫星网络之一以成为新的当前服务网络。

8.根据权利要求7所述的系统，其中监视所述非服务网络的速率随着所述飞机的上升或下降的速率而变化。

9.根据权利要求7所述的系统，其中监视所述非服务网络的速率随着所述飞机与所述第一海拔或与所述第二海拔的接近度而变化。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述统一无线电装置配置为在从所述当前服务网络到所述非服务网络的切换期间保持每个会话。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述统一无线电装置配置为监视所述地面网络和所述ATG网络中的每一个的网络参数，并监视与由所述当前服务网络支持的会话相关联的应用程序和服务需求，以及

其中所述统一无线电装置配置为基于与所述应用程序和服务需求相关联的所述网络参数和延迟容忍度两者来选择到所述非服务网络的切换。

12.一种用于不管飞机海拔如何都向飞机上的通信设备提供无线通信的统一无线电装置，所述统一无线电装置包括：

天线组件，其可配置为促进与以下网络的通信：

地面网络，其包括配置为主要在低于第一海拔的地面通信层中进行通信的多个地面基站；和

空对地(ATG)网络，其包括配置为主要在高于第二海拔的ATG通信层中进行通信的多个ATG基站；以及

处理电路，其配置为监视所述地面网络、所述ATG网络的网络参数，并基于所述网络参数在当前服务网络与非服务网络之间进行切换。

13.根据权利要求12所述的统一无线电装置，其中所述处理电路配置为基于所述飞机的海拔来指示从所述当前服务网络到所述非服务网络的切换。

14.根据权利要求13所述的统一无线电装置，其还包括基于海拔和位置来定义主要网络的规划模块，并且其中所述处理电路配置为基于所述飞机的海拔在所述非服务网络被识别为针对所述飞机当前位置的主要网络时来指示从所述当前服务网络到所述非服务网络的切换。

15.根据权利要求12所述的统一无线电装置，其中所述处理电路配置为在多个通信区段中的每一个中定义主要网络，所述多个通信区段中的每一个包括所述地面通信层、所述ATG通信层和设置在所述第一海拔与所述第二海拔之间的间隙区域。

16.根据权利要求15所述的统一无线电装置，其中所述处理电路配置为在所述地面通信层、所述ATG通信层和所述间隙区域中的每一个中选择主要网络作为当前服务网络。

17.根据权利要求16所述的统一无线电装置，其中所述天线组件包括配置为监视所述非服务网络的天线阵列，并且其中响应于所述非服务网络的网络参数满足网络选择标准，所述统一无线电装置配置为切换到所述非服务网络作为新的当前服务网络。

18.根据权利要求5所述的统一无线电装置，其中所述天线组件还配置为与卫星网络进行通信，

其中所述处理电路配置为监视所述地面网络、所述ATG网络和所述卫星网络中的每一个的网络参数，以及

其中所述处理电路配置为响应于相对于所述当前服务网络的测量网络参数而言所述非服务网络的网络参数满足网络选择标准，选择所述地面网络、所述ATG网络和所述卫星网络之一以成为新的当前服务网络。

19.根据权利要求18所述的统一无线电装置，其中监视所述非服务网络的速率随着所述飞机的上升或下降的速率或者随着所述飞机与所述第一海拔或与所述第二海拔的接近度而变化。

20.根据权利要求12所述的统一无线电装置，其中所述处理电路配置为在从所述当前服务网络到所述非服务网络的切换期间保持每个会话。

21.根据权利要求12所述的统一无线电装置，其中所述处理电路配置为监视所述地面网络和所述ATG网络中的每一个的网络参数，并监视与由所述当前服务网络所支持的会话相关联的应用程序和服务需求，以及

其中所述统一无线电装置配置为基于与所述应用程序和服务需求相关联的所述网络参数和延迟容忍度两者来选择到所述非服务网络的切换。

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