CN1150691C - 双向/广播移动和便携卫星通信系统 - Google Patents

Abstract

作为双向/广播移动和便携卫星通信系统的混合卫星通信系统使用至少两个基于卫星的系统，它们可以是区域GSO和全球NGSO。当根据本发明的教导合并在一起时，混合系统能够以单一结构为全球社会提供多种类型的优化延迟的高质量信号。根据本发明的教导，一个或多个大高度广播卫星(如GSO)和NGSO卫星系统(如低地轨道(LEO)或中地轨道(MEO)系统)结合在一起为移动和固定用户提供高效接入的互联网业务、交互电视、以及其它业务。

Description

双向/广播移动和便携卫星通信系统

本发明一般涉及卫星通信系统，并且更具体地涉及具有广播空间和陆地段以及移动通信空间和陆地段的卫星通信系统。

通过使用卫星技术，蜂窝电话业务已经扩展到地球上的遥远地方，为很多新用户提供各种电话业务的接入。这些基于卫星的系统可以是区域性地球同步(GSO)的或全球非地球同步(NGSO)的。Iridium^TM和Globalstar^TM就是两个全球NGSO系统的例子，并且可以被称为全球移动卫星系统(GMSS)。

直接入户(DTH)业务所提供的广播业务，例如电视，典型地是由GSO卫星传输的。相反，GMSS系统或区域移动卫星系统(RMSS)被设计成为移动和便携用户提供点到点语音和数据通信的高效、蜂窝似的通信系统。为了最大化GMSS系统的用户数，为用户提供的线路数据率通过量通常被限制为相对低速的数据(例如，2400、4800或9600 BPS)并且通常使用高压缩的数字语音。这些系统通常使用时分多址(TDMA)或码分多址(CDMA)技术将大量用户安置在相同的RF信道上。

NGSO和GSO卫星系统具有显著不同的工作特性。例如，GMSS NGSO系统的传播时延在大约9ms到100ms的量级，编码和解码操作可能具有等于100ms的额外延迟。大高度GSO卫星的传播延迟是250ms，加上编码和解码延迟，从而其延迟可能高至350ms或更多。另外，MSS系统的可用带宽是有限的，因为只为此用途分配了少量的频谱。然而，广播卫星业务已经为动作商用电视和高速数据进行了优化，同时高功率下行链路可以提供使用18到24英寸直径碟形卫星天线的业务。

可以通过几种方法将模拟或数字电视信号传送到上行链路站(称为馈电链路)对信号进行数字化(还可以对信号进行压缩)，然后将信号变到另一个频率，放大信号，并且将它对广大业务区域广播，在该业务区域中很多接收机几乎同时接收到信号。除上面提到的250ms传播延迟以外，在信号的数模转换中还会导致更多的延迟。变换后的信号被分发到普通电视机或高清晰度电视机(HDTV)。通常，与GMSS相比，这种广播业务的可用带宽是很大的。

迄今，卫星蜂窝和卫星广播系统是并行开发的，每一种都为它自己的用途而优化。象蜂窝和个人通信系统这样的陆地有线系统和无线系统是为语音和数据传输(更具体地是个人计算机数据传输)而开发和优化的。同时，互联网的使用日益普及，在线的用户达到数百万。当前正开发在互联网上合并语音和数据业务，以及商用电视。事实上，希望传统的“拨号音”观念中很快就会加入新的所谓“Web音”概念。

预期在将来，MSS系统将使用结合电视的传统通信方法(例如，可视电话)，并且还将使用互联网或其继任者。更小、更强大、更快的个人计算机将结合无线通信提供集成的通信和计算机系统。这些业务之间的公共线索就是用户和用户对无线电话、个人计算机、和互联网的使用的增长。

然而，移动通信系统的用户当前在互联网使用上的滞后是由于这些系统不能为用户提供高速数据线路和信道。结果，在接收用户请求的输入数据的响应时，用户就会体验到长延迟。但是，到DTH系统的用户对于移动和便携用户在互联网使用上的滞后，是由于不能提供从用户到广播卫星以及从那里到互联网业务提供商或电视提供商的发射台的上行链路。结果，当前很多用户具有三个或更多的帐号，一个用于蜂窝语音和低速数据，一个用户DTH电视，还有一个用于互联网连接。

本发明之前，对于这些和其它问题还没有满意的解决方案。

本发明的第一目的和优点是提供克服前述和其它问题的基于卫星的通信系统。

本发明的另一个目的和优点是向用户授权并为用户提供能够访问蜂窝语音和低速数据、广播电视、和高速数据互联网连接的用户终端。

本发明的另一个目的和优点是提供一个可以使得广播空间和陆地段以及与类似移动蜂窝的空间和陆地段都能共同工作从而为用户提供高速数据连接、低速数据连接和语音连接的混合通信系统。

本发明的另一个目的和优点是提供一个同时使用GSO卫星系统和NGSO卫星系统的混合通信系统，其中混合通信系统优选地采用每种类型组成卫星系统的强项。

根据本发明实施例的方法和装置可以克服前述和其它问题并实现目的和优点。

混合卫星通信系统使用至少两个基于卫星的系统，它们可以是区域GSO和全球NGSO。当根据本发明的教导合并在一起时，混合系统能够以单一结构为全球社会提供多种类型的优化延迟的高质量信号。

根据本发明的教导，一个或多个大高度广播卫星(如GSO)和NGSO卫星系统(如低地轨道(LEO)或中地轨道(MEO)系统)结合在一起为移动和固定用户提供高效接入的互联网业务、交互电视、以及其它业务。

合并不同卫星系统的功能(特别是移动应用)，提供了识别用户的技术和允许用户接入不同网络的技术。还提供了对接入带宽合理收费的能力，以及单一帐户多种业务的能力。具有高度发展的移动漫游识别、登记和鉴权系统的卫星蜂窝系统可以为用户(甚至是漫游用户)提供了接入广播业务的手段。

因此，本发明的教导提供的通信系统包括为陆地业务提供广播通信业务的第一卫星系统；为陆地业务区域提供双向通信业务的第二卫星系统；第一卫星系统和第二卫星系统之间的双向通信链路；和位于陆地业务区域内的用户终端。用户终端具有用于通过第二卫星系统从通信系统中获取业务的收发机，并且还具有用于响应获得的业务从第一卫星系统接收广播通信业务的接收机。

还揭示了将数据处理器连接到互联网的方法和系统。该方法包括以下步骤：(a)提供数据处理器以便连接到卫星收发器(如卫星电话)和卫星接收机，(b)操纵数据处理器从而发出互联网业务请求，将该请求通过卫星收发器经由至少一个非地球同步轨道卫星发射到陆地网关，并且将互联网业务请求从网关中继到实现该业务请求的互联网实体，如WWW站点。下一步通过从互联网实体经由通过至少一个非地球同步轨道卫星和卫星收发器、或地球同步轨道卫星和卫星接收机的路径向数据处理器发送数据从而实现业务请求。所使用的特殊路径可以根据数据的性质(如数据的紧迫性或发送的数据量)之一而决定。举例而言，短消息和响应可以通过非地球同步轨道卫星系统和卫星收发器发送，而长的文件和WWW页下载可以通过地球同步轨道卫星和卫星接收机发送。

附图的简要描述

结合附图阅读，本发明上述和其它特点将在随后发明的详细描述中更清楚，其中：

图1是根据本发明的第一实施例的卫星通信系统的框图。

图2描述服务通过陆地数据和语音通信网链接的地理分布陆地业务区域的GSO和NGSO卫星星座图。

图3是根据本发明的一个方面的用户终端的一个实施例的透视图。

图4说明根据本发明的另一个方面的车载用户终端的一个实施例。

图5是根据本发明的第二实施例的卫星通信系统的框图。

图6A-6F的每一个描述系统结构的一个实施例并且表示NGSO和广播GSO卫星系统与广播馈电链路站、网关和用户终端地面段之间的关系。

图7A-7H的每一个说明广播通信系统的工作模式。

图8是图1和5所示的广播馈电链路站的框图。

图9A-9I是说明广播通信系统的操作的逻辑流程图，其中图9A-9D描述不同的登录和鉴权步骤，图9E描述广播建立会话，图9F描述初始化双向广播/交互模式会话的方法，图9G描述双向广播/交互会话期间系统的操作，图9H描述单独广播会话期间系统的操作，而图9I描述终止广播会话所执行的步骤。

图1是说明根据本发明的教导的基于卫星的通信系统的第一实施例的一般结构的框图。图中给出两个卫星星座图，其中一个星座图的所处的高度比另一个高。为了方便，高度较高的系统将被称为具有一个或多个广播卫星1的GSO星座图。第二星座图将被称为具有NGSO卫星7A的NGSO星座图7。比NGSO星座图7高的广播星座图可以是地球同步(GEO)、中地轨道(MEO)、或不同大高度圆或椭圆轨道(HEO)的，并且可以使用如Loopus，ACE，或Molnya轨道这样的轨道或任何其它合适的轨道。大高度星座图今后将被称为地球同步系统，应该记住本发明的教导并不限于只使用GSO广播卫星。小高度星座图7可以是任何轨道配置集，但是一般使用倾斜的圆轨道或极地轨道。但是，也可以使用椭圆轨道卫星或结合椭圆和圆轨道的星座图。通常，小高度星座图7的轨道并不需要倾斜，相反可以是赤道、极地或任何其它配置，包括太阳同步轨道。因此，在随后将NGSO星座图7称为使用小于2000公里的倾斜圆轨道的低地轨道(LEO)星座图时，本发明的教导并不限于只使用特定类型的NGSO星座图，它也可以使用例如中地轨道(MEO)。

在R.A.Wiedeman和M.J.Sites的美国专利第5,619,525号，“Closed Loop Power Control for Low Earth Orbit SatelliteCommunication System(低地球轨道卫星通信系统的闭环功率控制)”；R.A.Wiedeman和P.A.Monte的美国专利第5,448,623号，“SatelliteTelecommunications System Using Network Coordinating GatewaysOperative with a Terrestrial Communication System(可与地面通信系统一起工作的使用网络协调网关的卫星通信系统)”；和R.A.Wiedeman的美国专利第5,303,286号，“WirelessTelephone/Satellite Roaming System(无线电话/卫星漫游系统)”中揭示了适用、但不限于实现本发明教导的LEO卫星类型。

至少一个GSO广播卫星1被放置在赤道轨道上，并且可以向所需的业务区域2辐射RF能量。广播馈电链路站(BFS)3被定位以完成到GSO广播卫星1的链路。这条链路在这里称为广播馈电上行链路4。BFS 3可以也可以不位于业务区域2中。广播馈电下行链路5将卫星1连接到业务区域2中的用户终端6。NGSO卫星星座图7处于低于GSO卫星1的轨道，并且可以是上述的LEO系统。

点到点通信链路站(也称为网关8)位于陆地上，因此它可以完成到NGSO卫星星座图7和到位于业务区域2中的用户终端6的链路。网关8为NGSO卫星星座图7的卫星7A提供双向馈电链路9。在任何给定时间，通常将有两颗或更多的NGSO卫星7A处于网关8的视野内。因此，在网关8至少有一组通信天线和设备，但通常多于一组。NGSO卫星星座图7使用双向用户业务链路10在馈电链路9上中继那些去向和来自用户终端6的数据。双向链路可以通过一颗卫星7A，或优选地通过两颗或更多的可视卫星7A，以便在用户终端6能够分集合并信号避免阻塞、遮蔽和链路衰落。用类似的方法，GSO广播卫星星座图可以包括两颗或更多的卫星1以提供分集。网关8可以连接到公用电话交换网(PSTN)11并从那里连接到其它陆地蜂窝或公用陆地移动网系统(PLMNS)12或专用网13。优选地网关8还通过陆地系统内数据链路14连接到BFS 3。这条链路可以专门用于这个目的或使用PSTN 11的设施。在另一种配置中，系统内链路终端15通过可选的系统内RF链路16与BFS 3通信。优选地，链路16可通过GSO卫星星座图实现，但是NGSO星座图7也可以用于此目的，其它可用的卫星系统包括LEO，MEO或GEO。

全系统控制和资源分配是由地面操作控制中心(GOCC)17和卫星操作控制中心(SOCC)18管理的。这些中心可以集中或分布在几个地区中心。网关8和广播馈电链路站3通过地面数据网(GDN)19连接到GOCC 17。

BFS 3连接到一个或多个互联网业务提供商(ISP)20或其它广播业务提供商21。 ISP 20又连接到互联网50的万维网(worldwide web(WWW))并且通常通过PSTN 11为用户提供许多业务。

在网络中可以连接许多不同的业务区域和前述设备集。图2给出一个全球网的例子，大陆的居住区域被分为例如三个业务区域A，B和C。其它实现可以将地球的整个表面(包括海洋)分成多个业务区域。通常，业务区域与构成国家或国家的子区的地理政治边界相一致。一个业务区域可以服务几个国家，或一个独立的网关8可以由多个业务区域共享并且为它们提供服务。并不是所有业务区域都需要具有图1所示的广播设备段(例如，BFS 3)。

在图2的例子中给出了三个设备集，但是如前所述这种设备集可以有很多。集A和集B具有所有设备(网关8，BFS 3，ISP 20)，而集C不包括广播设备(例如，BFS 3)。如前所述，不同的设备由PSTN 11，GDN 19和互联网50互连。所示的GOCC 17与设备集A相关连，但是可以位于网络中的任何地方。

可能有多种用户终端6可以与根据双向链路的类似蜂窝操作与单纯接收广播的下行链路相结合的原则构成的系统交互工作。图3给出了一种可以用于与互联网50互连的用户终端6的例子。在这个例子中，用户终端6包括连接到计算机23(如膝上型计算机)或直接连接到广播接口单元(BIU)24的卫星蜂窝电话(SCT)22。SCT 22包括能够向NGSO星座图7的卫星7A发射RF信号并且从其接收RF信号的收发机。BIU 24提供从GSO卫星1接收下行链路传输5的RF接收机，并且还提供到BFS3的逻辑接口。BIU 24装备有可移动或可操纵的广播接收天线25，使用诸如可选的卫星导航单元26，以便帮助BIU天线指向GSO卫星1。广播馈电下行链路信号5是通过GSO(或其它高度)卫星从BFS 3接收，同时使用SCT 22通过NGSO星座图7在网关8和用户终端6之间建立双向链路。双向链路使用户终端6能够获得混合系统，同时还可以在未从GSO系统接收到数据时用于通过NGSO系统接收数据。还示出了视频接收机6a(如电视机)，根据本发明的这个方面，所需的节目可以直接从BSP 21通过BFS 3、广播卫星1、和BIU 24送到该视频接收机。

使用嵌入头信息中或其前后的数据，BFS 3确定是通过双向链路9和10，经由低速和短延迟链路通过NGSO(例如，LEO)星座图7，还是通过高速但是长延迟的广播卫星链路4和5，路由响应数据分组或文件。通常，密集的图形数据、格式数据、和长文件传输是通过高速广播链路4和5发送的，而对延迟敏感的响应、小文件和来自ISP 50的短命令是通过双向链路NGSO链路9和10发送的。由于用户终端6的位置是已知的，因此允许BFS 3计算不同的链路几何结构和距离，并且确定消息传递中的实际延迟。如果需要，BFS 3可以通过内部缓冲或延迟一个或多个响应来协调对用户计算机23的消息分发，以确保到达计算机23的数据是所期望的、逻辑正确的时间序列。

现在在系统登录环境中提供一种用户终端6操作的典型例子。用户在解包并且组装用户终端6之后，注意到他的近似位置。这个近似位置可以通过导航系统(如GPS或Loran)、地图、通过向计算机23的程序输入zip码、通过计算定位法、或任何其它方法获得。无论如何，使用近似经度和纬度和用户所处业务区域的估计知识，用户可以通过计算机23或用户指导手册中印刷的查找表或其它适当的方法获得近似方位角和GSO卫星高度角。然后，用户使用内置电子和机械装置(如包含在卫星导航单元26中的指示设备)将广播接收天线25定向到来自GSO卫星1的信号。在这个过程中，卫星1可以发射信号帮助用户。整个过程可以使用与DTH电视的消费者从DTH卫星捕获下行链路所使用的类似技术。例如，可以在BIU 24上使用指示灯，当捕获信号时更快或更亮地闪烁。

应该注意，如果BIU天线25是全向天线或近全向天线，则可以避免前述过程。但是，在这种情况下，要求广播卫星1发射额外的RF功率。

无论如何，一旦捕获广播信号，BIU 24中的电路就锁定信号并且确定BIU 24天线25所指向或锁定的卫星1的标识。卫星ID传送到计算机23或在BIU 24上显示，并且指示BIU 24已激活和就绪。然后或并行地，用户激活SCT 22请求网络接入。SCT 22捕获NGSO卫星星座图7，形成业务请求，捕获可能的网关号并且发射业务请求。然后，NGSO系统(网关8)执行用户定位。那些接收用户的接入业务请求的网关8检查SCT 22(可以使用卫星导航单元26)或众所周知的三角测量方法提供的用户位置。无论如何，如果SCT 22在网关的业务区域2中，该网关就开始接入鉴权过程，而其它网关则忽略该用户。应该注意，也可以使用上面引用的美国专利第5,448,623中描述的网络协同网关将用户终端6分配给特定的陆地网关8(或者在适当的情况下就是它自己)。

无论如何，网关8使用与业务请求一起发射的SCT 22标识(ID)号(或通过其它方法)并行地查询不同的数据库，以确定用户终端6位于它的原籍还是在漫游。也可以使用BIU标识号。然后，网关8向用户发送服务网关号、同步和定时信息，如果必要，还发送捕获NGSO系统所要求的其它信息。同时，一个或多个鉴权过程已经完成，GW HLR或用户HLR提供的数据中的SCT 22 ID号、位置和SCT 22的授权业务已经输入原籍位置寄存器(HLR)或访问位置寄存器(VLR)数据库。然后，网关8形成业务就绪消息并将它通过NGSO星座图7的一个或多个卫星7A发送到SCT 22，再将结果显示在一个或多个SCT 22、BIU 24、或计算机23上。然后，用户请求附加业务、进行电话呼叫、发送或接收传真、并且请求或激活许多其它业务，包括使用低速双向连接通过计算机23中的常规拨号调制解调器23A连接到互联网50。

根据本发明的一个方面，并且为了以潜在的低成本向用户提供快速互联网连接和/或获得增强的业务，用户可以请求启动广播馈电下行链路5。为了启动广播馈电下行链路5，用户通过SCT 22和双向NGSO链路9和10向网关8发送广播启动消息。这个消息通过SCT 22的键盘以特殊信号发送，或者以计算机23软件产生的数据消息发送，或者以BIU24产生的消息发送。网关8在接收到请求启动广播业务的消息后，开始处理请求。这个请求过程可以通过检测网关8中的业务请求来完成，或用户在BFS 3拨号并且直接将请求发送到BFS 3。假设是第一种情况，在证实用户已经被授权获得广播链路之后，网关8通过系统内数据链路14(或系统内RF数据链路16)向BFS 3发送一条消息。这条消息包含用户标识(它可以包括SCT 22 ID)和/或关于可用设备的其它信息(即，调制解调器速度，BIU 24的类型等)。还可以提供用户的ISP 20标识和可用业务。

现在考虑在BFS 3的建立操作，接收到来自用户的业务请求消息，并且完成了各种处理。(如果要求)这些处理还可以包括鉴权和/或验证用户口令。其它处理包括卫星1的可用资源验证，和确定调谐到哪个卫星转发器或频率或信道，以及使用转发器或信道或频率集中的哪部分带宽、信道或频率集。在这一步，如果需要BFS 3还可以获得ISP 20鉴权。接收到用户的表示和业务请求后，BFS 3可以在它自己的数据库或用户位置寄存器(ULR)(可以是访问位置寄存器或原籍位置寄存器(VULR或HRLR))中验证用户以确定该用户是否是那个站授权的用户。如果用户未授权，则该用户可能是连接到BFS 3的多个ISP其中一个的用户。如果是这种情况，则形成一条消息并通过陆地线路或卫星链路或其它方法发送到用户的ISP 20。(如果必要)，为了业务分配，可以执行其它验证、业务可用性的通知、或其它功能，并将消息发送到BFS 3。最后，形成各种资源分配和广播启动就绪消息，并通过陆地或卫星系统内链路14和/或16返回网关8以便向用户终端6分发。

然后，网关8通过NGSO星座图7双向链路9和10向SCT 22发送适当的广播卫星1标识号和其它同步信息。SCT 22接收这个信息，随后解调并解码，发送到计算机23或BIU 24，由它们确定服务卫星1是否与用户通过BIU 24自动或手工预捕获的是同一颗卫星。如果卫星ID与BIU 24或计算机23当前保持的那一颗相匹配，用户终端6就通过声音或可视信号(或二者)通知用户已经捕获广播系统并且正等待进一步鉴权。如果不是，则通知用户捕获到“错的”卫星，随后用户可以手工或自动地修正广播接收天线25的指向以捕获正确的GSO卫星1。SCT 22可以发送另一条消息以请求分配另一颗GSO卫星1。计算机23软件可以帮助用户重新捕获GSO卫星1。然后，BIU 24发出重新捕获信号并且通知用户系统已经就绪。BIU 24或计算机23形成就绪消息并将它发送到SCT 22，SCT 22将就绪消息中继到网关8以表示用户终端6已经就绪并且已经通过GSO卫星1捕获到正确BFS 3的导频或引导信号。

然后，网关8继续进行双向业务建立直到从BFS 3接收到启动消息。启动消息可以包括以下信息成分：启动OK信号，和用于广播接收的GSO卫星资源(例如转发器数目，信道数目，调制类型(如果必要)和将BIU24与广播卫星1接口所需的任何其它链路信息)。一旦网关8接收到启动消息，网关就开始进行呼叫/互联网接入建立，使用标准TCP/IP或其它适当协议进行互联网连接。

为了开始一个会话，用户通过从计算机的键盘选择、单击鼠标、或其它方法、或者来自BIU 24的命令从而选择执行一个操作。无论如何，都形成开始会话业务请求并将它中继到SCT 22。然后，SCT 22通过双向NGSO卫星链路9，10将该消息中继到网关8。

作为网关8再向BIU 24发送的数据，除了BIU 24接入广播馈电下行链路5所需的任何其它链路信息(如TDMA时隙分配、同步和其它信息)以外，还包括例如广播卫星转发器和信道信息。这一步可以在建立双向链路以后完成，或通过NGSO星座图7使用网关8和用户终端6之间的寻呼和接入信道在双向链路建立之前完成。然后网关8使用NGSO系统的标准程序向SCT 22发送双向链路建立信息。这可以包括FDMA信道分配、TDMA时隙号、CDMA扩频码、卫星ID、波束号等、以及通过NGSO星座图7建立双向链路所需的任何其它信息。

一旦接收到双向信号/链路分配和广播链路分配数据，SCT 22就并行或串行地执行两个任务。首先，它将它的工作频率搬移到为双向通信分配的频率集，然后同步和/或捕获业务下行链路信号10，并通过双向链路向网关8报告成功。其次，SCT 22通过计算机23或通过直接连接(图3中未示出)向BIU 24发送广播链路信息。BIU 24使用所提供的信息捕获想要的广播馈电下行链路信号5。然后BIU 24通知计算机23：BIU 24已经捕获并且准备建立连接。然后，计算机23或BIU24安排发送到SCT 22的消息的格式，SCT 22再通过NGSO星座图7将准备接收信号中继到网关8。然后，所有单元进入等待状态，等待开始会话命令。

一旦接收到开始会话命令，网关8就向BFS 3发送一条格式信息，指示用户终端6已经就绪。然后计算机23的调制解调器23A以适当的调制解调器速率链接到ISP 20进行双向传输。这个过程可以使用SCT22、卫星7A、网关8、系统内链路14和连接到ISP20或其它信息的其它提供商的BFS 3的ID进行几次消息交换。然后建立受到双向链路数据速率的限制的调制解调器23A的数据速率，而用户终端6已经准备开始。发送到网关8的一个可任选的确认信号可以通过双向链路10用信令指示所有单元开始会话。SCT 22接收到开始会话命令并且将该命令中继到计算机23后，用户终端用声音或可视地、或这二者方式通知用户可以开始会话。然后所有单元开始会话等待。

如果用户尚未被ISP 20授权，通过键盘或其它外部输入装置(例如鼠标)输入一组命令(可以包括用户名和口令)，用户可以用普通方法使用计算机23中的软件接入ISP 20开始互联网会话。这个信息是数字化的并且通过NGSO SCT 22，卫星7A，从计算机23发送到双向链路10，再从那里到网关8。一旦网关8接收到(信息)，并且在使用可选位置定位操作确定用户终端6仍在业务区域2中之后，网关8通过系统内链路14或系统内RF链路16将用户的信息中继到BFS 3，在从那里到ISP 20。ISP 20对用户进行鉴权，如果尚未完成，就通过向BFS 3发送开放屏幕数据来建立会话。

随后，开始用户交互会话。用户可以发起命令和/或发送数据，或者，ISP 20通过内部或外部的命令发生也可以发起命令和/或发送数据。如果用户发起命令和/或发送数据，就通过NGSO星座图7将其路由到网关8并且从那里路由到BFS 3再到ISP 20。如果ISP 20发起命令和/或发送数据给用户，就将其路由到BFS 3，并从那里送到应答管理器(RM)3A以进行消息或文件路由判决。RM 3A然后判决响应是否紧急。如果响应是紧急的，就将应答响应路由到网关8通过NGSO网络7传输到用户。如果应答并不是紧急的，就通过广播链路4，5路由到用户6。

现在描述不同的用户发起的命令和/或数据路由。用户发起的命令的是从BIU 24或计算机23或一些连接到BIU 24的其它装置发出的。这些命令和/或数据构成消息并加以打包，并且准备传输。分组被结合在数据流中并且路由到SCT 22以便传输。SCT 22通过NGSO卫星星座图7将消息中继到网关8。然后网关8将信息中继到BFS 3，再中继到ISP 20。通常，应答是由外部网络连接(如web站点)或其它装置形成的，或者是由ISP 20网络中的内部装置形成。在任何情况下，应答都通过外部或内部网发送到BFS 3。BFS 3接收到应答并且将它路由到BFS3中的RM 3A。应答管理器3A使用不同的算法根据门限值对应答的路由进行判决。通常，紧急应答通过NGSO星座图7路由到用户，而非紧急的应答则通过广播链路4，5。

被标记为紧急的应答数据和/或文件要立即发送到网关8应答处理器。网关8接收应答并将命令和/或数据通过NGSO星座图7中继到SCT22。SCT 22在双向链路上接收应答并将它分发到BIU 24和/或计算机23以进行进一步操作。BIU 24或计算机23检查停止会话的命令，如果该命令出现，则用户、BIU 24或计算机23就发出停止会话命令。如果停止会话命令未出现，系统就等待进一步的命令和/或数据。

对于非紧急命令，未标记为紧急的应答数据和/或文件被路由到非紧急应答处理器，在那里研究数据的的状态并且检查入数据的各种参数以确定是否超过门限。然后作出路由该应答的决定。小文件或认为想要通过NGSO系统7传输的数据被标记为通过NGSO双向链路9，10进行传输。然后数据被路由到网关8应答处理器在该处理器中执行上面描述的过程。较大的文件或认为想要通过广播系统传输的数据被标记为通过单向广播链路4，5进行传输。数据被发送到BFS双向链路处理器，将其集成在双向链路数据流中，并且随后通过广播卫星1发射到BIU 24。BIU24的接收机接收到信号，将它分发到使用的设备以须进行操作。BIU 24或计算机23将如上对于紧急命令或数据情况所描述的那样，检查终止会话的命令。

以下是与ISP 20交互会话操作的一个例子。假设这是一个与ISP 20的交互会话，并且选择了开放屏幕，ISP 20触发计算机23中存储的屏幕或通过广播链路4和5来发送屏幕。然后用户输入目标互联网接入地址并选择输入或指示计算机23中的软件：他希望接收所选的WWW页面或其它数据。这个请求通过SCT 22使用双向链路9和10发送到网关8。网关8通过系统内数据链路14或其它装置(可以包括PSTN 11)将请求中继到BFS 3。BFS 3再将请求中继到ISP 20。ISP 20用普通方法格式化数据请求并将它发送到互联网50，后者将请求路由到所选的具有用户指定地址的互联网50数据服务器。所选的互联网服务器随后通过互联网50向ISP 20发送正确的文件，而ISP 20可以在没有广播/双向链路选择信息的情况下，根据文件的状态(例如长度、文件的数目、文件的类型的)添加这个信息或其它信息，以便BFS 3为返回的数据确定优选路由，即，究竟是通过广播GSO链路4和5、还是通过双向NGSO链路9和10路由数据。

假设，用户已经请求将一个较大的文件或一组图象发送到计算机23，被查询的互联网50的目标服务器向ISP 20发送数据，ISP 20处理并将其转发到BFS 3。BFS 3可以剥去广播/双向链路选择信息，并且将用户请求的数据与分配的资源、适当的卫星1转发器和信道相关联，并且可选地与其它信息(如接收时隙、CDMA码、或允许BIU 24从所发射的很多信号中识别它的信号时所必须的任何其它信息)相关连。然后，数据被编码、调制、上变频并且在广播馈电双向链路4上发送到GSO卫星1。这种传输可以在非常高的数据率(如400 MBPS)上进行。GSO卫星1在频率变换后重复这个信号并且将信号发送回地球。BIU 24使用天线25接收信号，识别它的指定地址、或码、或其它标识方法，然后就能从输入数据流中提取出想要的高速数据分组。在解码和缓冲之后，BIU 24将想要的文件发送到计算机23，计算机23通过使用它的软件用常规方式显示和/或存储请求的信息。

BFS 3可以被编程以便根据例如固定文件大小和/或固定文件类型选择GSO或NGSO链路。举例而言，所有大于预定字节数的文件，或所有包含图形的文件总是通过高速GSO链路4和5发送。另一种方法，BFS3的链路选择准则可以是自适应的。举例而言，在对于NGSO星座图7出现很高的用户需求期间，或预测要出现很高的用户需求(回想起业务区域2中将出现很多SCT 22并且只请求语音业务)，BFS 3可以向下改变文件大小准则以便通过GSO链路4和5发送更多的数据。相反，在较低NGSO系统需求期间，BFS 3可以向上改变文件大小准则以便通过NGSO链路9和10发送更多的数据。BFS 3链路选择功能还可以考虑其它因素，例如外部提供的信息的链路质量(例如，由于服务区域2中的天气条件导致的实时或近实时链路损失信息)或内部产生的信息，如从用户终端6接收到的重传请求。举例而言，如果通过NGSO链路9和10发送的数据由于不可纠正的错误导致大量来自用户终端6的重传请求，BFS 3可以将这个情况通知网关8，并且作为应答，可以开始使用GSO链路4和5。另外，嵌入信息所标识的数据或者直接由用户标识为特别关键的数据将可以在GSO和NGSO链路同时发送以确保用户终端6正确接收。所有请求的数据ACKS/NACKS和/或握手一般都在双向NGSO链路9和10上发送。

双向NGSO链路数据的处理方法与上述单向GSO数据链路稍有不同。来自被查询的互联网服务器的数据通过互联网50寻址并发送到ISP20，在那里双向发送被附加到数据寻址。另外，BFS 3可以提供双向发送选择。这个数据再通过ISP 20和BFS 3之间的链路以计算机23调制解调器23A的数据速率发送到BFS 3。或者，ISP 20和BFS 3之间的数据速率可以较高，而BFS 3则在本地缓冲该数据并且为计算机23调制解调器变换到正确的数据速率。然后，BFS 3通过系统内链路14(或系统内RF链路16)将数据路由到网关8，网关8接收并且将数据打包为NGSO空中协议规定的格式(如果需要的话)。然后，网关8缓冲数据流并且开始通过编码、调制、上变频、放大和其它处理，通过多个双向链路信道或电路中选定的一个将信号传输给用户。NGSO卫星7A接收双向链路信道、变频、放大、并且发送到SCT 22。SCT 22在接收、放大、下变频、解调和解码信号之后，将数据传送给计算机23的调制解调器23A。调制解调器23A提取数据文件，对它进行处理，并且将它发送到计算机23显示，以供存储或其它应用。

这个过程一直持续到用户选择终止会话。用户通过计算机23键盘(或其它外部装置，如鼠标)输入“终止会话”命令，或者使用SCT 22的键盘指示终止会话。无论何种情况，终止会话命令都通过NGSO双向链路9和10发射到网关8。网关8将终止会话命令用信号通知BFS 3，BFS 3再通知ISP 20终止会话。然后，来自ISP 20的终止会话信令传送到BFS 3和网关8，网关8拆除建立的链路并且将空闲的资源返还给缓冲池以便今后使用。BIU 24进入等待，而SCT 22返回到接入和寻呼信道等待另一个事件。

现在将结合从连接到互联网50的装置对用户终端6进行互联网呼叫的上下文描述呼叫用户终端6单元的例子。

首先考虑单纯广播的模式，并且还要考虑上述不同的方法，双向交互互联网50连接可能导致单独广播模式，使用双向NGSO链路建立广播。倘若这样，用户产生初始广播信号，BIU 24形成初始消息并且在打包消息之后将它发送到SCT 22，在那里它与数据流结合并且通过NGSO卫星星座图7中继到网关8。网关8将初始信号中继到BFS 3，BFS 3再将信号中继到BSP 21。BSP 21，处理请求后产生一个转发到BFS 3的内部(或外部)应答。BFS 3将应答发送到应答管理器3A。如果来自应答管理器3A的信号未被接收或被破坏，系统就执行n次重试。如果成功，就象以前一样地中继信号，如果不成功，就形成一个终止信号并中继到网关8，网关8执行终止会话。如果成功，BFS 3注意到这是单纯广播模式，并且如果已授权，就向BFS双向链路处理器发送开始消息。然后，这个处理器便从那时起直接由它自己产生输入，而不再是通过RM3A。无论如何，广播信号是为双向链路准备的，并且发送到卫星1。卫星1将信号中继到最终进行使用的那个BIU 24。虽然可以为下行链路信号找到许多用途，但是通常这意味着显示其结果。如果广播会话已经开始，就启动一个记费功能并向网关8发出一个信号以指示广播已经开始。网关8通过双向链路发送终止信号，移去双向链路，或者将双向链路送入等待状态，藉此以便不使用NGSO 7系统资源。此时，用户可以使用双向NGSO功能进行电话呼叫或用于任何其它目的。

现在考虑终止会话的方法，终止会话信号可以来自用户、来自BIU24、或来自BSP 21。无论如何，终止命令都是在BIU 24中形成的并且中继到SCT 22以便通过NGSO卫星星座图7发射到网关8。网关8接收请求并且将终止请求中继到BFS 3。网关8移去SCT资源并且命令SCT 22等待，同时还终止双向记费。BFS 3向ISP 20或BSP 21发送终止消息，适当地，ISP20或BSP21将从活动列表中删除用户的业务请求并且停止记费。然后BFS 3终止对用户广播并停止记费。此过程可能存在多种变化。

考虑下面传输的例子。假设用户终端已经根据前面描述的过程(也可以使用其它方法)获得对网络和ISP 20的接入。所有单元处于等待状态。用户终端6可以手工操作或放置于远端而无需维护。计算机23或其它适当的计算机可以连接到一个外部装置，该外部装置例如是一个有时请求实质性数据的装置。假设，例如用户终端6已经在用户的ISP服务器20上建立一个web页接入。举例而言，如前所述使用常规拨号调制解调器和PSTN连接到ISP的计算机用户希望将信息下载到连接到网络的用户终端6。再假设用户已经在用户的ISP服务器上建立一个web页接入。如下所述开始会话。主叫方输入用户的互联网地址(该用户即与用户终端6关联的用户)。主叫方的计算机和调制解调器向主叫方的ISP发送web页请求。这个ISP将带有请求的消息通过互联网50送到用户的ISP 20，数据临时存储在为用户留出的用户服务器的目录或文件夹中。然后，ISP 20检查用户是否连接并且准备好接收查询和信息。如果是这样，ISP 20向BFS 3发出一个业务请求。如果不是这样，ISP 20指示其不可用，并且代之以允许将数据下载到服务器上以后再发送。这个例子假设用户的用户终端6连接到网络并且处于等待状态，ISP 20形成带有数据连接通知的寻呼消息。这个消息和用户ID一起发送到BFS3，并行地开始会话建立程序。这些程序可以用于所有操作模式。首先，检查系统的可用资源并且可以在此时将信道、转发器数目(以及如果必要，还有调制类型，)附加发送给网关8。其次，BFS 3形成业务请求并且将其(如果必要，和附加数据一起)通过系统内链路14发送到网关8。网关8接收业务请求和附加数据(如果发送了的话)、缓冲存储信息并且形成寻呼消息。寻呼消息至少包括用户终端6标识(可以有多种形式)。当编码、调制、和上变频寻呼消息之后，网关8通过NGSO卫星星座图7向用户终端6(使用最后登录的用户位置，或随后一次呼叫时用户所处的位置，以作为帮助)发送相同的消息。信号被卫星7A接收、放大、变频、进一步放大，然后发送给用户终端6。SCT 22接收寻呼消息并且向网关8发回确认。然后，网关8通过卫星7A建立双向链路，如前所述。建立双向链路包括执行呼叫定位和验证用户终端7是否仍然位于业务区域2中。然后用户终端6完成所选的信道和扩频码或时隙或其它空中协议的捕获，此后用户终端6用信号通知BFS 3它已经就绪。在此时、或在如果允许并行广播建立之前，BFS 3如前所述使用双向链路向用户终端6发送选定的BIU 24参数来建立广播链路。当所有单元指示已经捕获并且处于等待状态时，用户的ISP 20用信号通知主叫方的ISP：用户已经在线并且已经准备好进行交互会话。这样，就通知了主叫方可以启动会话并且开始会话。

假设希望用短处理时间(延迟)处理发送的文字和命令，可以将文字或数据与紧急标记一起发送，或者在BFS 3作出选择，通过到用户的ISP 20的互联网50。用户的ISP 20向数据追加路由消息并且将它转发到BFS 3。ISP 20检测到紧急标记，并且将它通过系统内数据链路14直接发送到网关8。网关8再如前所述通过双向链路9和10将数据发送到SCT 22。然后将下变频、解调和解码后的信号通过计算机的调制解调器送到计算机23以供显示、存储或进行其它应用。较大的文件或数据流则被ISP 20或BFS 3检测并路由到广播链路4和5。当这种情况发生时，BFS 3将数据按BIU 24兼容格式打包、编址、编码和调制，然后使用已知的用户TDMA时隙或扩频码或使该数据与该数据将要直接发往的特定用户终端6相关联起来的一些其它手段来进行复接。然后使用广播馈电双向链路4上选定的面向用户终端的转发器和信道将数据发送到广播卫星1。GSO卫星1接收信号，对它进行放大、变频、进一步放大，并且如前所述在用户终端6的方向的正确波束上发射。BIU天线25接收信号并将它路由到BIU 24，BIU 24响应它的地址和其它标识特征从高速下行链路中剥出想要的数据。在下变频、解调和解码、以及其它必要的信号处理之后，数据被路由到计算机23以供显示、存储或进行其它应用。

在上面的例子中，计算机23(或其它计算装置)可以作为一个被世界任何地方的其它计算机用户查询的远程服务器。用户终端6在这种模式下实际上是一个仅在被查询时使用系统资源的拨号服务器，因此这是低成本的数据采集装置。

通过前述登录描述和例子，很明显用户可以在移动环境下操作。因此，当例子被描述为一组可移动设备时，车载设备也在本发明的教导的范围之内。

举例而言，图4描述汽车60内安装的装备。在这个实施例中，SCT 22安装在托架26上。SCT 22是可移动的并且可以通过独立于广播数据链路的NGSO星座图7使用语音和低速数据。托架26提供电源和电池充电。连接到SCT 22的是车载计算机33(也可以是膝上型计算机)或汽车内的一些其它计算设备。车载计算机33连接到装备了广播卫星跟踪天线34(它完成前述广播天线25相同的功能)的BIU 24。跟踪天线34可以是电子操纵系统或如图所示是机械操纵系统。无论如何，天线波束通过跟踪机构指向广播卫星1。包含在天线屏蔽器(radome)装置中的天线34包含跟踪天线31，它可以由几个天线元39组成以获得高增益和效率。天线34具有一个方位驱动马达32和一个高度驱动马达38，后者响应卫星跟踪电路37产生的信号使天线34面向卫星1。跟踪电路37从来自罗盘30和/或一些其它汽车定向装置的输入信号中，或从其它来源的信号(如GPS系统36或一些其它确定纬度和经度的装置提供的信号)中产生马达驱动信号。

图4的系统的使用与先前的描述类似，只是作了修改以记数捕获广播卫星1的次数。计算机33通过使用纬度和经度位置数据和卫星位置查找表，以便为跟踪电路37提供粗略地定向指令。精确的捕获搜索信号是计算机33在BIU 24(也称为跟踪广播接口单元)接收的广播信号的帮助下产生的。汽车计算机33中或跟踪电路37中的搜索算法执行搜索以锁定GSO卫星1。其它处理与先前的描述一样。

基于前面的描述，应该理解这样的描述，即用户可以从网关漫游到网关同时获得互联网连接以及那些由不同网关8的集合、BFS 3和连接到BFS 3的ISP 20授权的其它业务。使用不同业务区域中的SCT 22，用户可以在存在漫游协议和BFS 3设备的区域中获得网络接入。为了漫游，用户首先通过向业务区域网关8发送业务请求来建立本地业务区域网关接入。网关8在检查用户终端6标识之后，确定用户正在漫游并且通过它的标识在PSTN 11的信令系统(如SS7信令)上向用户原籍网关发送一个消息。漫游到的网关从用户终端的原籍位置寄存器(HLR)获得鉴权信息。一旦获得卫星蜂窝操作，用户就可以根据NGSO星座图系统的不同程序通过双向链路9和10进行语音和数据呼叫。如果用户希望启动广播链路4和5，他就按照前面的描述发送业务请求。服务网关8向连接它的BFS 3发送业务请求。这个站可以具有它自己的用户位置寄存器，这可能有两种类型：本地网关业务区域内的这个广播业务的那些用户的用户原籍位置寄存器(HULR)，和漫游到业务区域的那些用户的用户访问位置寄存器(VULR)。鉴权操作与卫星蜂窝电话系统类似。如果原籍BFS 3和漫游到的BFS之间存在漫游协议，则建立一个连接。类似地，每个BFS 3可以连接一个或多个ISP 20，假设在用户的原籍ISP20和一个或多个本地漫游到的连接到BFS 3的ISP之间存在漫游协议，还使用信令与至少一个ISP 20建立漫游接入。

如图2所示，用户终端6因此可以从业务区域A漫游到业务区域B并且获得连接和包括卫星蜂窝电话和互联网接入在内的各种业务。漫游到业务区域C时将提供语音和数据以及低速互联网接入，但是将不会提供高速广播数据链路，因为业务区域C不包括BFS 3。

如图5所示，SCT可以是双模SCT(DMSCT)40。在电话模式，DMSCT40可以在如上所述的卫星模式和公用陆地移动网(PLMN)系统41中使用的陆地模式之间切换。PLMN 41可以在、也可以不在卫星业务区域2中。PLMN 41典型地包括连接到包含VLR 45和HLR 46的移动交换中心(MSC)44的基站控制器(BSC)43控制的不同的小区站点区域42。MSC44还包括电路/软件和其它登记用户、鉴权用户、和允许接入网络的装置。MSC 44连接到PSTN 11，PSTN 11包括如7号信令系统(SS7)这样的网间交换装置。这个信令系统用于路由呼叫，并且提供查询与不同移动网络相关的HLR和VLR的数据库以允许漫游和鉴权的方法。为了启动广播链路的操作，从BFS 3到PSTN 11建立一个连接，而BFS 3包括多个用于连接BFS 3和PLMN 41的拨号调制解调器。使用陆地蜂窝网络的广播模式操作如下所示。假设用户终端6位于具有蜂窝覆盖的区域并且位于BSC 43服务的小区站点之中。用户打开DMSCT 40，并且手工或自动地选择陆地PLMN 41。用户终端6在DMSCT 40和BSC 43之间建立双向蜂窝连接47，并且从那里连接到MSC 44。用户终端6通过使用HLR46或查询远程HLR后使用VLR 45以便登录到网络。在鉴权和其它处理之后，用户就可以进行电话呼叫或使用PSTN 11。

再假设用户希望接入广播数据链路5。为了这样，用户或计算机23中的软件拨叫与BFS 3关联的电话号码。这个过程类似于今天为商业互联网业务提供商提供的拨号调制解调器连接。如果用户正在漫游并且知道他的位置，则他可以在书或手册中查找合适的号码。另外，他可以输入zip码或本地城市和市镇的标识并让计算机23进行查找，或者用户可以拨叫800号码并且从所提供的列表中选择，或者他可以通过任何其它适当的方法获得号码。用户启动计算机23的调制解调器并且拨叫离用户最近的或所选定的BFS 3的号码。BFS 3应答并且使用双向蜂窝链路47与服务小区站点区域42的BSC 43建立连接。BSC 43经由MSC通过PSTN 11和PSTN/BFS连接48将用户终端6连接到BFS 3。BFS 3对信号的处理类似于前面的描述，而呼叫则可以如前面描述的按蜂窝系统双向链路47提供的双向无线链路进行。

这样，就已经描述了本发明的广播/点到点基于卫星的通信系统的整体结构和操作，现在将参考图6A-6F，7A-7F，图8的BFS 3框图，和图9A-9I的逻辑流程图对结构和操作进行更详细的描述，其中图9A-9D描述不同的登录和鉴权步骤，图9E描述广播建立会话，图9F描述初始化双向广播/交互模式会话的方法，图9G描述双向广播交互会话期间系统的操作，图9H描述单纯广播会话期间系统的操作，而图9I描述终止广播会话所执行的步骤。

图6A表示情况1，其中广播和双向业务区域(SA)是相同的，而卫星覆盖区(FP)是不同的。在这种情况下，到/从广播卫星1只有一个单一波束，而网关8和用户终端6看到的是同一颗NGSO卫星。

图6B表示情况2，其中广播和双向业务区域是不同的，而卫星覆盖区也是不同的。到/从广播卫星1只有一个单一波束，BFS 3和用户终端6在相同的波束中，而网关8和用户终端6看到的是同一颗NGSO卫星。

图6C表示情况3，其中广播和双向业务区域是不同的，而卫星覆盖区也是不同的。在情况3到/从广播卫星1有多个波束，BFS 3和用户终端6在不同的波束中，网关8和用户终端6看到的是同一颗NGSO卫星，而SCT 22和BIU 24在重叠的SA中。

图6D表示情况4，其中广播和双向业务区域是不同的，而卫星覆盖区也是不同的。到/从广播卫星1有多个波束，BFS 3和用户终端6在不同的波束中(情况4a)，网关8和用户终端6在不同的波束中(情况4b)，网关8、BFS 3和用户终端6在不同的波束中(情况4c)，网关8和用户终端6看到的是同一颗NGSO卫星，而SCT 22和BIU 24在不重叠区域中。

图6E表示情况5，其中广播和双向业务区域是不同的，而卫星覆盖区也是不同的。到/从广播卫星1有多个波束。网关8和/或BFS 3可以与用户终端6在不同的波束中，网关8和用户终端6看到的是同一颗NGSO卫星。SCT 22和BIU 24在不重叠的区域中，SCT 22和BIU 24在相同的业务区域中，而SCT 22和BIU 24(实际上是BIU 24的至少一个广播接收机)彼此远离。

最后，图6F表示情况6，其中广播和双向业务区域是不同的，而卫星覆盖区也是不同的。到/从广播卫星1有多个波束。网关8和/或BFS3可以与用户终端6在不同的波束中，网关8和用户终端6看到的是同一颗NGSO卫星。SCT 22和BIU 24在不重叠的业务区域中，SCT 22和BIU 24在不同的业务区域中，而SCT 22和BIU 24(同样，实际上是BIU24的至少一个广播接收机)彼此远离。

已经描述了大量可能的系统拓扑结构，现在参考图7A-7H描述系统的各种操作模式。还需要参考图9A-9I的逻辑流程图，特别是对操作的双向广播/交互会话和单纯广播模式。

图7A表示单纯广播会话的模式1的情况，特别是会话建立和会话操作。NGSO 7系统用于将用户登记到网络。NGSO 7系统还用于建立会话。NGSO 7系统授权并指示BFS 3所需的内容和编程。一旦会话建立并且捕获广播信号，广播会话就开始。于是NGSO 7系统便处于在线状态直到被通知广播会话完成为止。然后NGSO 7系统执行注销功能，传送会话完成状态，进行记费，然后所有单元进入等待状态。

图7B表示单纯电话会话的模式2的情况。NGSO 7系统用于将用户登记到网络和建立会话。NGSO 7系统进行授权，然后网关8向或从PSTN11建立电话呼叫。然后NGSO 7系统执行注销功能，传送会话完成状态，进行记费，然后所有单元进入等待状态。

图7C表示同时进行电话和广播会话的模式3的情况。NGSO 7系统用于将用户登记到网络和建立会话。NGSO 7系统授权并指示BFS 3所需的内容和编程。一旦会话建立并且捕获广播信号，广播会话就开始。在广播会话期间用户终端6可以请求电话业务。网关8处理电话请求并建立呼叫、或接收业务请求。然后网关8处理呼叫，并开始同时的电话会话。广播和电话会话是独立的。当电话会话完成时，呼叫作为电话呼叫被记录并计费。NGSO 7系统然后进入脱线状态，直到被通知广播会话完成。然后NGSO 7系统执行注销功能，传送会话完成状态，执行广播计费，然后所有单元进入等待状态。

图7D表示交互广播会话的模式4情况。NGSO 7系统用于将用户登记到网络并且也用于建立会话。NGSO 7系统授权并指示BFS 3所需内容和编程。一旦会话建立而且捕获了广播信号，广播会话就开始。SCT 22保持连接到网关8和BFS 3，并从BFS 3到BSP 21或PSTN 11。用户终端6向网关8发送消息和命令，并从此到BFS 3和BSP 21，BSP 21因此响应命令和消息。广播和电话会话彼此交换请求和响应。BSP 21，或来自PSTN 11连接的数据，可以向BFS 3提供数据。信息及/或数据和文件因此可以以最佳方式发送到SCT 22或BIU 24的广播接收机。可以拆除电话会话连接，而不拆除广播功能，反之可以拆除广播会话连接，而不拆除电话会话。当电话会话完成时，呼叫作为电话呼叫被记录并计费。NGSO 7系统然后进入脱线状态，直到被通知广播会话完成，此时NGSO7系统执行注销功能，交换会话完成状态，执行广播计费，然后所有单元进入等待状态。

图7E表示半交互广播会话的模式5情况。NGSO 7系统用于将用户登记到网络并建立会话。NGSO 7系统授权并指示BFS 3所需内容和编程。一旦会话建立而且捕获了广播信号，广播会话就开始。SCT 22保持连接到网关8和BFS 3，并从BFS 3到BSP 21或PSTN 11。用户终端6向网关8发送消息和命令，然后到BFS 3和BSP 21。BSP 21因此通过广播链路响应命令和消息。广播和电话会话彼此交换请求和响应。如同在模式4(图7D)情况，BSP 21，或来自PSTN 11连接的数据，可以向BFS 3提供数据。文件中的信息及/或数据可以发送到BIU 24的广播接收机。可以拆除电话会话连接，而不拆除广播功能。当电话会话完成时，呼叫作为电话通话被记录并计费。NGSO 7系统进入脱线状态，直到被通知广播会话完成。然后NGSO 7系统执行注销功能，传送会话完成状态，执行广播计费，然后所有单元进入等待状态。

图7F表示多广播操作会话的模式6情况。NGSO 7用于将用户登记到网络并建立会话。NGSO 7系统授权并指示BFS 3所需内容和编程。一旦会话建立而且捕获了广播信号，广播会话就开始。然后NGSO 7系统可以建立一个或多个附加的广播信号链路，这些链路都是独立运行的。广播链路可以通过相同的卫星1或不同卫星进行，而且可以在相同或不同的服务区(相同服务区情况在图7F中表示)中。广播链路不必包含相同的内容或编程。NGSO 7系统然后进入脱线状态，直到被通知广播会话完成，此时NGSO 7系统执行注销功能，传送会话完成状态，执行计费，然后所有单元进入等待状态。

图7G表示多广播控制操作会话的模式7情况。NGSO 7系统用于将用户登记到网络并建立会话。NGSO 7系统授权并指示BFS 3所需内容和编程。一旦会话建立而且捕获了广播信号，广播会话就开始。然后NGSO7系统可以建立附加的广播信号链路，这些链路都是独立运行的。如同模式6的情况，广播链路可以通过相同的卫星1或不同卫星进行，而且可以在相同或不同的服务区中。广播链路还不必具有相同的内容或编程。NGSO 7系统保持在线并与所有的BIU 24广播接收机同时交互，或一次一个独立地与BIU 24广播接收机交互，或与子组中的BIU 24广播接收机交互。NGSO 7系统也可以脱线，同时广播功能仍在操作。如果在线，NGSO 7系统可以在任何时刻拆除任一个或所有的BIU 24广播接收机。对于每个广播接收机的注销，独立地进行记录并计费。这个过程持续到所有广播接收机都拆线。然后NGSO 7系统执行注销功能，传送会话完成状态，执行计费，然后所有单元进入等待状态。

图7H表示到BSP 21的电话连接的模式8情况。NGSO 7系统用于将用户登记到网络并建立会话。NGSO 7系统授权并请求接入BFS 3网络。BFS 3对在BFS 3接入BSP 21或PSTN 11进行授权。SCT 22在BFS3连接到BSP 21或PSTN，会话开始，然后SCT 22进入脱线。然后NGSO7系统执行注销功能，传送会话完成状态，执行计费，然后所有单元进入等待状态。

参考图8，广播馈送链路站(BFS)3包含几个模块。BFS 3的基本功能包括提供到网关8、到ISP 20和BSP 21、以及到NGSO地面操作控制中心(GOCC)17的接口。BFS 3也提供上行链路广播信号的数据处理，为广播信号提供上行链路，并提供业务的鉴权和初始化。

来自网关8的信号连接到双向数据接口501。这些信号可以通过PSTN连接和信令单元502而导向PSTN 11或从PSTN 11导入，而且它们可以包括漫游信息和鉴权。来自PSTN 11、或来自网关8、或来自业务提供者的鉴权信号将通过双向数据接口501连接到业务控制处理器503。业务控制处理器503通过去向和来自访问用户位置寄存器(VULR)504和原籍用户位置寄存器(HULR)505的双向链路而实现连接。用户数据、资源标识和数量、用户连接、以及其它有关信息从双向数据接口501连接到广播馈送站管理器506。广播馈送站管理器506在BFS 3和GOCC 17之间提供双向连接，以便管理BFS 3的资源。BFS管理器506记录单个广播接入细节，这其中或者是呼叫记录、会话记录、或其它类似数据，并压缩、概括和格式化多个用户信息记录。然后就将这种系统使用数据提供给路由器507，通过地面数据网19传递到GOCC 17，以用于网络规划、趋势分析、以及通用资源分配。来自GOCC 17的输入指示通过GDN 19提供给路由器507并传递到BFS资源管理器508。资源管理器508向广播资源配置单元509提供详细指示，该单元控制BFS RF子系统510的频率控制器544、以及用于控制发送RF链542的转换器550的配置。

来自业务控制处理器503的登录和业务鉴权信息提供给双向数据接口单元501，用于传递到网关8或业务提供者20或21。在业务提供者的情况下，双向数据接口将业务请求中继到BFS入站用户接口单元520。来自业务提供者的鉴权提供给到用户接口单元521的BFS出站链路。登录和业务鉴权信息提供给业务提供者(SP)鉴权处理器522，并在鉴权处理之后，发送到网关8响应管理器523，然后到双向数据接口501和业务控制处理器503，然后恰当地输入到HULR 504及/或VULR 505。

双向入站数据通过双向数据接口501路由选择到BFS入站用户接口单元520，然后到业务提供者。业务提供者根据指令、算法及其它处理，以各种方式使用双向入站数据。对入站数据的响应由业务提供者构成，消息、数据、文件和其它响应从业务提供者发送到BFS 3。这些信号提供给到用户接口单元521的BFS出站链路，并根据条件转换器、及/或软件标志，提供给将输入数据流导向广播数据处理器530内的三个响应管理器(531、532、533)中一个的电路。紧急消息发送到紧急广播响应管理器531，并根据可用资源，由正常通道导向网关8响应管理器523，或者如果网关8不能提供或者到用户的链路阻塞或其它东西不能提供，则消息、信号或文件就被发送到广播响应管理器532。一般来说，非紧急消息、较长文件、以及长消息被导向广播响应管理器532。如果不使用双向交互方法，而且响应只是被路由选择到广播模式，那么信号、消息、文件及其它数据被直接发送到仅广播数据管理器533。来自广播响应管理器532和/或仅广播数据管理器533的数据流被提供给用户数据处理器534，进行格式化、分组、标识和其它处理。然后，在基带信号处理单元535，将用户数据流与其它用户数据流合并。基带信号处理器535将格式化的、合并的数据传递给上行链路处理器536，后者将来自成帧、定时和开销单元537的成帧、定时、同步、及其它开销消息添加然后合并到数据流中。然后将这个合并数据流提供给BFS RF子系统510中的调制器541。调制器541构成多个发射机信道542中一个的一部分。下一步将调制的数据流提供给由频率控制单元544控制的上变频器543。然后信号由高功放(HPA)545放大，并发送到复接器546，在那里信号与来自其它RF发射机链的信号复接。然后，将复接的信道提供(如果需要的话)给双工器547。最后，将信号提供给天线548，后者使用广播馈送上行链路4将信号导向广播卫星1的方向。

在会话结束之后，详细的接入记录信息从响应管理器531-533传递到广播接入细节记录(计算机)538，然后在总结和处理之后，记录被传递到广播计费系统539，在那里将使用的广播业务计帐。

尽管在目前优选实施例的上下文中进行了描述，但是应该理解对这些实施例可以进行很多修改，而且发明可以使用其它实施例来实现。例如，BFS 3可以直接提供ISP业务，而不连接到单独的ISP 20。而且可以有一个以上的ISP 20，其中一个可以是BFS 3。进一步举例而言，几个网关8可以共享单个BFS 3，而且几个BFS 3可以共享单个广播卫星1.进一步举例而言，可以提供GSO同步高轨道卫星1之间的星际链路，以便增强系统的服务能力。进一步举例而言，BFS 3的服务区不必与网关8的服务区相同，而是可以更大或更小。而且，本发明的概念不仅限于提供任何一种类型的广播业务。尽管上面的描述主要是在使用广播业务提供高速互联网接入的前提下，但是其它广播业务(例如电视)也可以提供。此外，广播链路5可以使用两个或更多的频率，例如C波段、Ku波段、Ka波段等中的两个或更多中的频率。使用有关方式，BIU 24可以操作于一个以上的频率和调制类型。

也应该认识到图9A-9I中所示的很多步骤可以用所示顺序以外的其它顺序执行，而仍然得到所需的结果。

因此，尽管本发明已经针对它的优选实施例被具体表示并描述，但是本领域的技术人员应该理解，形式和细节上的改变可以在不背离发明范围和精神的前提下进行。

Claims (26)

1.通信系统，包括：

为陆地业务区域提供广播通信业务的第一卫星系统；

为陆地业务区域的至少一部分提供双向通信业务的第二卫星系统；

所述第一卫星系统和所述第二卫星系统之间的双向通信链路；和

包括通过所述第二卫星系统请求广播通信业务的收发机、以及还包括通过所述第一卫星系统接收所请求的广播通信业务的接收机的用户终端；

其中，所述第一卫星系统包括地面段控制器，该地面段控制器通过在到所述第一卫星系统的卫星的上行链路上传送所请求的广播通信业务以便让所述接收机接收、或者通过在到所述第二卫星系统的所述双向链路上传送所请求的广播通信业务以便让所述收发机接收，从而使用预先确定的准则有选择地将所请求的广播通信业务路由到所述用户终端。

2.权利要求1的通信系统，其特征在于，第一卫星系统包括至少一颗卫星，这些卫星绕行地球的轨道高度高于第二卫星系统卫星的轨道高度。

3.权利要求1的通信系统，其特征在于，第一卫星系统包括至少一颗在地球同步轨道上绕地球轨道运行的卫星，并且第二卫星系统包括多颗在非地球同步轨道上绕地球轨道运行的卫星。

4.权利要求1的通信系统，其特征在于，所述第二卫星系统和所述用户终端可共同操作以便将所述用户终端登录到所述通信系统并确定所述用户终端的漫游/非漫游状态。

5.权利要求1的通信系统，其特征在于，广播通信业务把来自一个与所述第一卫星系统相连接的数据通信网的数据分组传送给所述用户终端。

6.权利要求1的通信系统，其特征在于，广播通信业务通过互联网业务提供商，把来自一个与所述第一卫星系统相连接的互联网服务器的数据分组传送到所述用户终端。

7.权利要求1的通信系统，其特征在于，所述第二卫星系统把来自一个与所述第一卫星系统相连接的数据通信网的数据分组传送给所述用户终端。

8.权利要求1的通信系统，其特征在于，所述第二卫星系统通过互联网业务提供商，把来自一个与所述第一卫星系统相连接的互联网服务器的数据分组传送到所述用户终端。

9.权利要求1的通信系统，其特征在于，广播通信业务向所述用户终端传送电视信号。

10.权利要求1的通信系统，其特征在于，双向通信业务包括双向点对点通信业务。

11.权利要求1的通信系统，其特征在于，双向通信链路包括一个介于所述第一卫星系统的地面段控制器和所述第二卫星系统的地面段控制器之间的通信链路。

12.权利要求11的通信系统，其特征在于，收发机提出业务请求以便与一个双向连接到所述第一卫星系统的所述地面段控制器的数据通信网络服务器建立连接。

13.权利要求11的通信系统，其特征在于，收发机提出业务请求以便与一个通过互联网业务提供商双向连接到所述第一卫星系统的所述地面段控制器的互联网服务器建立连接。

14.权利要求11的通信系统，其特征在于，收发机提出业务请求以便与一个连接到所述第一卫星系统的所述地面段控制器的广播业务提供商建立连接。

15.在基于卫星的通信系统中用于为用户终端提供数据的方法，包括以下步骤：

使用非地球同步轨道卫星通信系统的登录协议，操纵用户终端来登录通信系统；

使用非地球同步轨道卫星通信系统的业务请求协议，操纵用户终端以便向通信系统提出业务请求；

响应业务请求，与连接到广播卫星通信系统的数据源建立链路；和

使用预先确定的准则，通过非地球同步轨道卫星通信系统的至少一颗卫星或通过广播卫星通信系统的至少一颗卫星将数据源的数据选择性地传送到用户终端。

16.权利要求15的方法，其特征在于操纵用户终端登录的步骤包括在陆地网关执行定位操作以确定用户终端位置的步骤。

17.权利要求15的方法，其特征在于操纵用户终端登录的步骤包括在陆地网关执行定位操作以确定用户终端漫游/非漫游状态的步骤。

18.权利要求15的方法，其特征在于选择性发送步骤包括确定至少一个要发送的数据的多个字节的步骤。

19.权利要求15的方法，其特征在于选择性发送步骤包括确定至少一个要发送的数据的类型的步骤。

20.权利要求15的方法，其特征在于选择性发送步骤包括通过非地球同步轨道卫星通信系统或广播卫星通信系统中的至少一个确定用户终端已被授权接收数据的步骤。

21.权利要求15的方法，其特征在于选择性发送步骤包括确定用户终端已被授权接收来自数据源的数据的步骤。

22.权利要求15的方法，其特征在于用户终端是固定用户终端或移动用户终端中的一种。

23.权利要求15的方法，其特征在于对于数据通过广播卫星通信系统中的至少一颗卫星发送的情况，该方法还包括通过非地球同步轨道卫星通信系统的至少一颗卫星同时与用户终端进行电话连接的步骤。

24.权利要求15的方法，其特征在于用户终端包括：连接到卫星收发器和卫星接收机的数据处理器，并且该方法还包括：

操纵数据处理器进行互联网业务请求，该请求通过卫星收发器经由至少一颗非地球同步轨道卫星被传送到陆地网关；

将互联网业务请求从网关中继到用于完成业务请求的互联网实体；和

通过从互联网实体经由地球同步轨道卫星和卫星接收机向数据处理器传送数据以便完成业务请求。

25.权利要求24的方法，其特征在于所述完成步骤包括根据数据的至少一个特性或要发射的数据量选择路径的步骤。

26.权利要求15的方法，其特征在于，用户终端包括卫星收发机、卫星接收机以及视频接收机，并且该方法还包括：

操纵用户终端以便提出对视频节目源的业务请求，该业务请求通过卫星收发器经由非地球轨道卫星通信系统的至少一颗非地球同步轨道卫星被传送到陆地网关；

为了完成业务请求，将业务请求从网关中继到视频节目源；和

使用预先确定的准则，经由一颗地球同步轨道卫星和卫星接收机或者经由所述至少一颗非地球同步轨道卫星和所述卫星收发机把视频节目从所述的源有选择地发送到视频接收机，从而满足所述业务请求。

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