DE60218871T3

DE60218871T3 - Verfahren und Gerät zur Wegentdeckung zwischen einer mobilen Plattform und einem Erdsegment

Info

Publication number: DE60218871T3
Application number: DE60218871T
Authority: DE
Inventors: David Parkman
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2002-09-04
Publication date: 2013-05-02
Anticipated expiration: 2022-09-05
Also published as: CN1270447C; US20020152468A1; US7450901B2; JP4470097B2; JP2005503066A; EP1425863A1; WO2003023998A1; EP1425863B2; CN1554158A; DE60218871D1; DE60218871T2; EP1425863B1

Description

Bezugnahme auf entsprechende Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität aus der US provisional Anmeldung Serien Nummer 60/318,735, angemeldet am 12. September 2001, und ist eine continuation-in-part der US-Patentanmeldung No. 09/639,912, angemeldet am 16. August 2000, derzeit anhängig.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Übertragung eines Datengehalts über vernetzte Computersysteme und spezieller auf eine Ermittlung von Wegen zum Routen von Daten und Videoinhalt von einem Bodensegment zu einer mobilen Plattform mittels Satellitenverbindung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Breitbanddaten und Videodienstleistungen waren für Benutzer auf mobilen Plattformen wie Flugzeugen, Booten, Zügen und Automobilen nur schwer zugänglich. Netzwerksysteme waren traditionell begrenzt in der Bandbreite und der Verbindungskapazität und machten es prohibitiv teuer und/oder unakzeptabel langsam, solche Dienstleistungen allen Passagieren auf einer mobilen Plattform zur Verfügung zu stellen. Es gibt bestimmte begrenzte Dienstleistungen, um auf einer mobilen Plattform Videoprogramme zur Verfügung zu stellen. Beispielsweise stellt eine Dienstleistung entweder TV-Dienstleistungen von einem verfügbaren Direktsendesignal (z. B. Echostar^® und DirecTV^®) oder ein nutzerspezifisches TV-Sendesignal durch spezielle Satellitenverbindungen (z. B. Airshow^®) zur Verfügung.
EP-A-1096699 offenbart ein Datenübertragungssystem zum Verbinden eines Telefonanrufs zu einem Terminal auf einem Flugzeug durch eine Satellitenverbindung. Mittel sind vorgesehen, um wenigstens zwei Anrufe auf demselben Satellitenkanal zu verschachteln.
Ein begrenzter Internetzugang ist für einen Benutzer auf einer mobilen Plattform derzeit ebenso möglich. Beispielsweise ist eine Schmalbandinternetverbindung möglich über ein Standardcomputertelefonmodem zwischen dem Computer eines Benutzers und dem Flugplatz- oder Schiffshafentelefonsystem. Eine andere Dienstleistung ist vorgesehen, um Benutzern auf einer mobilen Plattform den Inhalt des World-Wide-Web zur Verfügung zu stellen. Der Web-Inhalt ist jedoch vorgespeichert auf einem Server auf der mobilen Plattform und wird aktualisiert, während die Plattform in einem inaktiven Modus ist, beispielsweise wenn ein Flugzeug am Flughafengate geparkt ist oder wenn ein Schiff im Hafen angedockt hat.
Ein System, beschrieben in der parallelen US-Patentanmeldung Nr. 09/639,912, stellt bi-direktionale Datendienstleistungen und Live-TV-Programme für mobile Plattformen zur Verfügung. Der Dateninhalt wird über eine Satellitenkommunikationsverbindung zwischen einem Boden-stationierten Steuersegment und einem mobilen RF-Funksystem übertragen, welches sich auf einer mobilen Plattform befindet. Jeder Benutzer auf jeder mobilen Plattform ist im Stande, unter Benutzung eines Laptops, eines Personal Digital Assistant (PDA) oder einer anderen Computervorrichtung mit einem Server an Bord Verbindung aufzunehmen. Jeder Benutzer kann unabhängig beispielsweise Internetzugang, Firmenintranetzugang und Live-TV-Programme anfordern und erhalten. Real-Time-Programme werden beispielsweise zur Verfügung gestellt von Direct Broadcast Satellite (DBS) Service Providern wie z. B. Echostar^® und DirecTV^®. Der Inhalt wird frisch gehalten durch periodische Aktualisierungen von wenigstens einem Boden-stationierten Server aus.
Da Benutzer an Bord vielfache Forderungen bezüglich Dateninhalt und Netzwerkzugang haben, während die mobile Plattform sich bewegt, ist es für das genannte System notwendig zu entscheiden, wie der Dateninhalt von dem Bodensegment zu der Plattform übertragen werden soll. Genauer gesagt initiiert und beendet es, während eine Plattform durch ein Satellitenerfassungsgebiet wandert, Zwei-Weg-Kommunikationsverbindungen mit dem Bodensegment via Satellit. Jedes Mal wenn eine Zwei-Wege-Verbindung zwischen dem Bodensegment und der Plattform hergestellt wird, muss ein Daten-Routing-Pfad zu der Plattform ermittelt werden. Das bedeutet, dass das vorgenannte System entscheiden muss, wie Datenpakete zu der Plattform geroutet werden müssen, damit der Dateninhalt sauber geordnet und wiederhergestellt werden kann, wenn er sein Ziel erreicht. Zusätzlich müssen, wenn die bewegliche Plattform eine Zwei-Wege-Verbindung mit dem Bodensegment beendet, alle diese Routing-Pfade von den Routing-Tabellen des Systems gelöscht und aus dem System entfernt werden, um Versuchen vorzubeugen, Daten über die beendete Verbindung zu übertragen. Daher muss das System, jedes Mal wenn eine neue Zwei-Wege-Kommunikationsverbindung mit einer mobilen Plattform hergestellt wird, einen neuen Daten-Routing-Pfad mit der mobilen Plattform ermitteln, bevor Dateninhalt zu der Plattform übertragen werden kann.
Es ist wünschenswert, Mehrfach-Daten-Routing-Pfade zu einer Plattform vorzusehen, um Push-Services zu der Plattform vorzusehen und die Effizienz des Datentransfers durch Benutzung von Techniken wie statistisches Multiplexing zu verbessern. Wenn jedoch eine Plattform Verbindungen über mehr als einen Transponder herstellen kann, steigt für das System die Möglichkeit, dass Daten auf gelöschten oder ungültigen Pfaden falsch geroutet werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einer bevorzugten Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln eines Daten-Routing-Pfads von einem Bodensegment eines Kommunikationsnetzwerks über eine Satellitenverbindung zu einer mobilen Plattform zur Verfügung. Die mobile Plattform und das Bodensegment sind konfiguriert, um über wenigstens einen einer Vielzahl von Satellitentranspondern zu kommunizieren. Jeder Transponder hat eine zugeordnete Bodensegmentausrüstungskette. Jeder der Vielzahl von Transponderausrüstungsketten wird eine einzigartige Pfadsignatur zugeordnet. Das Bodensegment überträgt über wenigstens eine der Transponderausrüstungsketten wenigstens eine Nachricht, die die Pfadsignatur entsprechend wenigstens einer Transponderausrüstungskette enthält. Die Plattform überträgt an das Bodensegment wenigstens eine Pfadsignatur, die mittels der Nachricht/en von der Plattform empfangen wurde.
Das vorgenannte Verfahren stellt im Bodensegment Aufrechterhaltung von Information zur Verfügung, die benutzt wird, um den Ermittlungspfad für ein Erfassungsgebiet zu steuern. Auf diese Weise wird Fehlrouting, ausgelöst durch Differenzen in der Transponderpfadidentifikation durch eine mobile Plattform und durch das Bodensegment, eliminiert. Dieses Verfahren erlaubt es ebenso, statistisches Multiplexing auszuführen, um die Effizienz der Bandbreitennutzung zu erhöhen.
Weitere Gebiete der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung werden sich aus der nachfolgend vorgesehenen detaillierten Beschreibung ergeben. Es sollte verstanden werden, dass die detaillierte Beschreibung und die speziellen Beispiele, obwohl sie bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zum Inhalt haben, allein zu Zwecken der Illustration vorgesehen sind und nicht vorgesehen sind, um den Bereich der Erfindung zu begrenzen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird vollständiger verstanden werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, worin:
1 ein vereinfachtes Blockdiagramm ist, welches ein System zum Zurverfügungstellen von bi-direktionalen Datenservices und Live-Television-Programmen für mobile Plattformen darstellt;
2 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines mobilen Systems ist, welches auf jeder mobilen Plattform mitgeführt wird; und
3 ein vereinfachtes Blockdiagramm ist, welches das in 1 dargestellte System zeigt, welches konfiguriert ist, um bei einer Plattform der eine Vielzahl von Transpondern zugeordnet sind Daten zur Verfügung zu stellen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen hat mehr exemplarische Natur und ist in keiner Weise dazu bestimmt, die Erfindung in ihrer Anwendung oder ihrer Verwendung zu beschränken.
Ein System in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 1 allgemein gekennzeichnet durch das Bezugszeichen 10. Das System 10 stellt mobilen Plattformen 12a–12f in einem oder mehreren Erfassungsregionen 14a und 14b bi-direktionale Datenservices und Live-Fernsehprogramme zur Verfügung. Das System 10 schließt ein boden-positioniertes Segment 16, eine Vielzahl von Bodensatelliten 18a–18f und ein mobiles Kommunikationssystem 20 auf jeder beweglichen Plattform 12 ein. Jedes mobile System 20 ist in bi-direktionaler Kommunikation mit wenigstens einem der Satelliten 18.
Wie unten beschrieben wird, ist die vorliegende Erfindung gemäß einer Ausführungsform gerichtet auf ein Verfahren zum Ermitteln eines Daten-Routing-Pfads von einem Bodensegment zu einer mobilen Plattform mittels Satellitenverbindung. Die mobilen Plattformen können ein Flugzeug, ein Kreuzfahrtschiff oder irgend ein anderes bewegliches Fahrzeug einschließen. Daher sollte die hier gewählte Beschreibung der mobilen Plattformen 12 als Flugzeug und die Bezugnahme auf die mobilen Plattformen als Flugzeug in der ganzen folgenden Beschreibung nicht als Beschränkung der Anwendbarkeit des Systems 10 und/oder der vorliegenden Erfindung auf nur ein Flugzeug ausgelegt werden.
Das System 10 kann eine beliebige Zahl von Satelliten 18 in jedem Erfassungsgebiet 14a und 14b einschließen, die nötig sind, um die Erfassung für jedes Gebiet zur Verfügung zu stellen. Satelliten 18a, 18b, 18d und 18e sind vorzugsweise Ku- oder Ka-Band Satelliten. Satelliten 18c und 18f sind Broadcast Satellite Services(BSS)-Satelliten. Jeder der Satelliten 18 ist weiterhin in einem geostationären Orbit (GSO) oder in einem nicht-geostationären Orbit (NGSO) positioniert. Beispiele von NGSO-Orbits schließen niedere Erdorbits (LEO), mittlere Erdorbits (MEO) und hochelliptische Orbits (HEO) ein. Jeder der Satelliten 18 enthält wenigstens einen Radiofrequenz(RF-)Transponder. Satellit 18a beispielsweise ist dargestellt mit vier Transpondern 18a ₁–18a ₄. Jeder andere dargestellte Satellit 18 kann eine größere oder kleinere Zahl von RF-Transpondern haben, um die vorgegebene Zahl von mobilen Plattformen 12 zu händeln, die in dem zugeordnetem Satellitenerfassungsgebiet 14 operieren. Die Transponder stellen ”Bent-Pipe” Kommunikationen zwischen dem Flugzeug 12 und dem Bodensegment 16 zur Verfügung. Die Frequenzbänder, die für diese Kommunikationsverbindungen benutzt werden, können beliebige Radiofrequenzbänder von ungefähr 10 MHz bis 100 GHz einschließen.
Die Transponder schließen bevorzugt Ku-Band Transponder im Frequenzband ein, welches von der Federal Communications Commission (FCC) und der International Telecommunications Union (ITU) für Fixed Satellite Services (FSS) oder BSS-Satelliten bestimmt ist. Jedoch können unterschiedliche Typen von Transpondern benutzt werden (d. h. jeder Satellit 18 muss nicht mehrere identische Transpondertypen enthalten) und jeder Transponder kann bei unterschiedlichen Frequenzen arbeiten. Jeder der Transponder 18a ₁–18a ₄ schließt ferner eine weite geografische Erfassung, hoch effektive isotropische Strahlungsenergie (EIRP) und eine hohe Gewinn/Rausch-Temperatur (G/T) ein.
Das Bodensegment 16 schließt eine oder mehrere Bodenstationen 22 ein, beispielsweise Stationen 22a und 22b, wie in 1 dargestellt, in bi-direktionaler Kommunikation mit wenigstens einem der Satelliten 18. Jede Bodenstation 22 ist ebenso in bi-direktionaler Kommunikation mit einem zugeordneten Inhaltszentrum 24. Jede Bodenstation 22 ist ebenso in bi-direktionaler Kommunikation mit einem Netzwerkoperationszentrum (NOC) 26 über eine terrestrische Bodenverbindung oder eine andere geeignete Kommunikationsverbindung verbunden. Ein optionales Funktelefonsystem 28, beispielsweise das nationale Funktelefonsystem (NATS), kann eine Rückverbindung von einer mobilen Plattform 12 zur Verfügung stellen, alternativ zu der, die von den Satelliten 18 zur Verfügung gestellt ist. Jede Bodenstation 22 kann irgendwo in ihrem zugeordneten Erfassungsgebiet 14 angeordnet sein.
Bezüglich des Erfassungsgebiets 14a schließt die Bodenstation 22a eine Antenne und zugeordnete Antennensteuerungselektroniken zur Übertragung von Dateninhalt zu den Satelliten 18a und 18b ein. Die Antenne der Bodenstation 22a kann ebenso benutzt werden, um Dateninhalt zu empfangen, übertragen durch die Transponder 18a ₁–18a ₄ und von jedem mobilen System 20 jedes Flugzeugs 12 innerhalb des Erfassungsgebiets 14a stammend.
Das Inhaltszentrum 24 in jedem Erfassungsgebiet 14 steht in Kommunikation mit einer Vielzahl von externen Dateninhaltsprovidern und steuert die Übertragung von Video- und Dateninformation, die es empfangen hat, zu der zugeordneten Bodenstation 22. Das Inhaltszentrum 24a ist in Kontakt beispielsweise mit einem Internetserviceprovider (ISP) 30, einer Videoinhaltsquelle 32 und einem öffentlichen Telefonnetzwerk (PSTN) 34. Optional kann das Inhaltszentrum 24a auch mit einem oder mehreren virtuellen privaten Netzwerken (VPNs) 36 kommunizieren. Der ISP 30 stellt Internetzugang für jeden Teilnehmer von jedem Flugzeug 12a–12c zur Verfügung. Die Videoinhaltsquelle 32 stellt Live-Fernsehprogramme, beispielsweise Cable News Network^® (CNN) und ESPN^® zur Verfügung. Der NOC 26 führt traditionelles Netzwerkmanagement, Nutzeridentifizierung, Rechnungsstellung, Benutzerservice und Rechnungsaufgaben aus. Das Inhaltszentrum 24b, das der Bodenstation 22b in dem Erfassungsgebiet 24b zugeordnet ist, steht in Kommunikation mit einem ISP 38, einem Videoinhaltsprovider 40, einem PSTN 42 und einem VPN 44. Ebenso kann ein Funktelefonsystem 28 angeschlossen sein als eine Alternative zur der Satellitenrückverbindung.
Das mobile System 20, das in jedem Flugzeug 12 angeordnet ist, ist in 2 dargestellt und soll unter Bezug auf das Flugzeug 12a diskutiert werden. Das mobile System 20 schließt ein Dateninhaltsmanagementsystem in Form eines Routers/Servers 50 (nachfolgend ”Server”) ein. Der Server 50 steht in Verbindung mit einem Kommunikationssubsystem 52, einer Steuereinheit und einem Displaysystem 54 und einem Verteilsystem in Form eines lokalen Netzwerks (LAN) 56. Optional kann der Server 15 auch konfiguriert sein zur Verwendung in Verbindung mit einem nationalen Funktelefonsystem (NATS) 58, einem Crew Information Services System 60 und/oder einem flugzeuginternen Unterhaltungssystem (IFE) 62.
Das Kommunikationssubsystem 52 schließt ein Sendersubsystem 64 und ein Empfängersubsystem 66 ein. Das Sendersubsystem 64 schließt einen Kodierer 68, einen Modulator 70 und einen Aufwärtskonverter 72 zum Kodieren, Modulieren und Hochkonvertieren von Dateninhaltssignalen vom Server 50 zur Sendeantenne 74 ein. Das Empfängersubsystem 66 schließt einen Dekoder 76, einen Demodulator 78 und einen Abwärtskonverter 80 zum Dekodieren, Demodulieren und Abwärtskonvertieren von Signalen, die von einer Empfangsantenne 82 empfangen wurden, in Basisband-Video- und -Audiosignale ebenso wie Datensignale ein. Während nur ein Empfängersubsystem 66 dargestellt ist, und typischerweise mehrere Empfängersubsysteme 66 und eine entsprechende Mehrzahl von Komponenten 76–80 eingeschlossen, um simultanen Empfang von RF-Signalen von einer Vielzahl von RF-Transpondern zu ermöglichen.
Die Signale, die von dem Empfängersubsystem 66 empfangen wurden, werden in den Server 50 eingespeist. Ein Systemkontroller 84 wird benutzt, um alle Subsysteme des mobilen Systems 20 zu steuern. Der Systemkontroller 84 stellt einem Antennenkontroller Signale zur Verfügung, der benutzt ist, um die Empfangsantenne elektronisch zu steuern, um die Empfangsantenne 82 auf einen speziellen Satelliten 18 gerichtet zu halten, der nachfolgend als ”Zielsatellit” bezeichnet wird. Die Sendeantenne 74 folgt der Empfangsantenne 82, so dass sie ebenso dem Zielsatelliten 18 folgt. Man wird erkennen, dass einige Typen von mobilen Antennen aus derselben Öffnung senden und empfangen können. In diesem Fall sind die Sendeantenne 74 und die Empfangsantenne 82 in einer einzigen Antenne kombiniert.
Das lokale Netzwerk (LAN) 56 wird benutzt, um den Server 50 mit einer Vielzahl von Zugangsstationen 88 zu verbinden, die jedem Sitz an Bord des Flugzeugs 12a zugeordnet sind. Jede Zugangsstation 88 kann verwendet werden, um direkte Zweiwegekommunikation zwischen dem Server 50 und dem Laptopcomputer eines Benutzers, einem Personal Digital Assistant (PDA) oder einer anderen Personalcomputervorrichtung des Benutzers zur Verfügung zu stellen. Die Zugangsstation 88 kann ebenso jeweils ein in der Sitzlehne montiertes Computerdisplay einschließen. Das LAN 56 ermöglicht bidirektionale Kommunikation von Daten zwischen der Computervorrichtung des Benutzers zu dem Server 50 derart, dass jeder Benutzer im Stande ist, einen gewünschten Kanal, Fernsehprogramme, Zugang zu einer gewünschten Website, Zugang zu seinem/ihrer E-Mail oder eine große Vielzahl anderer Aufgaben unabhängig von anderen Benutzern an Bord des Flugzeugs 12a zu verlangen. Die Empfangs- und Sendeantenne 82 bzw. 74 können jede Form von steuerbaren Antennen, einschließlich elektronisch gescannten Phasenarrayantennen einschließen.
Bezugnehmend ferner auf 1 ist beim Betrieb des Systems 10 ein Dateninhalt in Internetprotokoll(IP)-Pakete formatiert, bevor es entweder von einer Bodenstation 82 (nachfolgend bezeichnet als ”Vorwärtsverbindung”-Übertragung) oder von einer Sendeantenne 74 von jedem mobilen System 20 übertragen wird. IP-Paket-Multiplexing wird ebenso benutzt, so dass Dateninhalt simultan jedem Flugzeug 12 zur Verfügung gestellt werden kann, welches beispielsweise innerhalb des Erfassungsgebiets 14a operiert, unter Verwendung von Unicast-, Multicast- und Broadcast-Transmissionen. Die IP-Pakete, die von jedem der Transponder 18a ₁–18a ₄ empfangen wurden, werden von den Transpondern zu jedem Flugzeug 12 übertragen, welches in dem Erfassungsgebiet 14a operiert.
Die Empfangsantenne 82 und Sendeantenne 74 sind jeweils auf der Spitze des Rumpfs ihres zugeordneten Flugzeugs 12 angeordnet. Die Empfangsantenne 82 jedes Flugzeugs 12 empfängt von wenigstens einem der Transponder 18a ₁–18a ₄ die gesamte RF-Übertragung von kodierten RF-Signalen, die die IP-Dateninhaltspakete repräsentieren. Empfangsantenne 82 empfängt horizontal polarisierte (HP) und vertikal polarisierte (VP) Signale, die wenigstens einem der Empfänger 66 zugeführt werden. Wenn mehr als ein Empfänger 66 vorgesehen ist, dann wird einer bestimmt zur Benutzung mit einem speziellen Transponder 18a ₁–18a ₄, der auf dem Zielsatellit 18 getragen ist, auf den er gerichtet ist. Der Empfänger 66 dekodiert, demoduliert und konvertiert abwärts die kodierten RF-Signale, um Video- und Audiosignale und ebenso Datensignale zu produzieren, die dem Server 50 eingegeben waren.
Wie unten ferner beschrieben wird, filtert und verwirft der Server 50 jeglichen Dateninhalt, der nicht für Benutzer auf dem Flugzeug 18 bestimmt ist, und liefert den verbliebenen Dateninhalt über das LAN 56 zur der geeigneten Zugangsstation 88. Auf diese Weise empfängt jeder Benutzer nur den Teil der Programme oder anderen Information, die zuvor von dem Benutzer angefordert war. Dementsprechend ist jeder Benutzer frei, anzufordern und zu erhalten gewünschte Programmkanäle, E-Mailzugang, Internetzugang und andere Datenübertragungsoperationen auszuführen, unabhängig von allen anderen Benutzern des Flugzeugs 12a.
Das System 10 ist ebenso geeignet, Direct Broadcast Satellite(DBS)-Transmissionen von Live-Fernsehprogrammen, beispielsweise Programme die durch DirekTV^® und Echostar^® zur Verfügung gestellt werden, zu empfangen. DBS-Übertragungen treten in einem Frequenzband auf, das für Broadcast Satellite Services (BSS) bestimmt ist und sind in Nordamerika typischerweise zirkularpolarisiert. Das FSS-Frequenzband, welches die Datendienstleistungen trägt, und das BSS-Frequenzband, welches DBS-Übertragungen trägt, sind im Ku-Band einander benachbart. Daher kann eine einzige Ku-Band-Empfangsantenne benutzt werden, um entweder DBS-Übertragungen von DBS-Satelliten 18c und 18f im BSS-Band oder Datendienstleistungen im FSS-Band von einem der FSS-Satelliten 18a oder 18b oder simultan beiden zu empfangen, unter Benutzung derselben Empfangsantenne 82. Simultanempfang von mehreren Satelliten 18 wird erreicht unter Verwendung einer Multi-Beam-Antenne 82 mit Satelliten, die im selben geostationären Orbitbereich co-positioniert sind.
Wieder ausgestrahlte Fernseh- oder individuell angepasste Videodienstleistungen werden auf dieselbe Weise empfangen und verarbeitet. Bezugnehmend beispielsweise auf das Erfassungsgebiet 14a wird wieder ausgestrahltes Fernsehen oder individuell angepasster Videoinhalt von der Videoinhaltsquelle 32 erhalten und über die Bodenstation 22a zu den FSS-Satelliten 18a und 18b übertragen. Der Videoinhalt wird für die Übertragung durch das Inhaltszentrum 24a kodiert, bevor es durch die Bodenstation 22a ausgestrahlt wird. Einige individuelle Anpassungen des wieder ausgestrahlten Inhalts können auf dem Server 50 (2) des mobilen Systems 20 geschehen, um Werbung und andere Informationsgehalte für einen speziellen Interessenmarkt der Benutzer auf dem Flugzeug maßzuschneidern.
Das Dateninhaltspaket, das den Benutzern auf jedem Flugzeug 12 zur Verfügung gestellt wird, wird zur Verfügung gestellt unter Verwendung eines privaten Portaldateninhalts. Dieser Inhalt ist implementiert als ein Set of HTML-Seiten, die auf dem Server 50 auf jedem mobilen System 20 beheimatet sind. Der Inhalt wird frisch gehalten durch periodische Aktualisierungen von einem bodenpositionierten Server, der in dem Inhaltszentrum 24a untergebracht ist, und in Übereinstimmung mit einer Terminplanfunktion, die durch den NOC 26 des Bodensegments 16 gesteuert wird. Der Server 50 kann konfiguriert sein, um Log-On-Informationen des Benutzers zu akzeptieren und eine Benutzerspur- und Netzwerkberechnungsinformation zur Unterstützung des Rechnungssystems unter der Steuerung des NOC 26 aufrecht zu erhalten.
Das System 10 stellt ebenso eine direkte Internetverbindung über Satellitenverbindungen, beispielsweise wenn ein Benutzer an Bord eines Flugzeugs 12 wünscht, Dateninhalt zu erhalten, der nicht auf dem an Bord Server 50 gespeichert ist, oder als Breitbandverbindung für Inhaltsquellen zur Verfügung, um für die privaten Portale frischen Inhalt zur Verfügung zu stellen. Auffrischen des gespeicherten Inhalts des Portals kann durchgeführt werden, beispielsweise während des Fluges durch periodische ”gepushte” Speicherauffrischung über Satellitenverbindungen.
Unter Bezugnahme ferner auf 1 und 2 soll eine Übertragung von Dateninhalt von dem Flugzeug 12a zu der Bodenstation 22a beschrieben werden. Diese Übertragung ist bezeichnet als ”Rückverbindungs”-Übertragung. Die Antennensteuerung 86 veranlasst die Sendeantenne 74, die Antennenkeule auf den Zielsatelliten 18a gerichtet zu halten. Die Kanäle, die für die Kommunikation von jedem mobilen System 20 zurück zu einer Bodenstation 22 benutzt werden, repräsentieren Punkt zu Punkt Verbindungen, die individuell zugeordnet und dynamisch verwaltet sind durch das NOC 26 des Bodensegments 16. Wenn das System 10 einige Hundert oder mehr Flugzeuge bedienen muss, und jedem Transponder, der auf einem gegebenen Satelliten getragen wird, mehrere Flugzeuge zugeordnet.
Die Empfangsantenne 82 kann ein rückgekoppeltes Verfolgungssystem einschließen, um den Antennenstrahl auszurichten und um die Polarisation der Antennen zu justieren, basierend auf der Empfangssignalamplitude. Die Sendeantenne 74 folgt vorzugsweise der Zielrichtung und Polarisation der Empfangsantenne 82. Alternativ kann eine nicht zurückgekoppelte Verfolgungsmethode benutzt werden, wobei die Zeigerichtung und Polarisation bestimmt werden durch die Kenntnis von Position und Lage der mobilen Plattform unter Verwendung einer an Bord befindlichen Trägheitsreferenzeinheit (IRU) und Kenntnis von der Position der Satelliten 18.
Kodierte RF-Signale werden von der Sendeantenne 74 des mobilen Systems 20 eines gegebenen Flugzeugs 12 an einen zugeordneten Transponder 18a ₁–18a ₄ übertragen und werden von dem zugeordneten Transponder zur Bodenstation 22 übermittelt. Die Bodenstation kommuniziert mit dem Inhaltszentrum 24, um die von dem Benutzer gewünschten Daten zu bestimmen und zur Verfügung zu stellen (z. B. Inhalt aus dem World-Wide Web, E-Mail oder Informationen vom VPN des Benutzers).
Die Öffnungsweite einer Empfangsantenne 82 ist typischerweise schmaler als die von konventionellen ”very small aperture terminal”(VSAT)-Antennen. Dementsprechend kann der Strahl der Empfangsantenne 82 benachbarte Satelliten entlang des geo-synchronen Bogens erfassen, was dazu führt, dass von einem speziellen System 20 Störungen empfangen werden von Satelliten, die nicht der Zielsatellit sind. Daher benutzt das System 10 eine langsamere als die normale Vorwärtsverbindungsdatenrate, um solche Störungen zu vermeiden. Beispielsweise operiert das System 10 mit einer Vorwärtsverbindungsdatenrate von ungefähr 5 Mbps pro Transponder, unter Benutzung eines typischen FSS-Ku-Band-Transponders (z. B. Telstar-6) und einer Antenne mit einer aktiven Öffnung von ungefähr 17 Zoll zu 24 Zoll (43,18 cm zu 60,96 cm). Im Vergleich operiert ein typischer Ku-Band-Transponder gewöhnlich mit einer Datenrate von ungefähr 30 Mbps unter Verwendung von konventionellen VSAT-Antennen.
Bei Benutzung einer Standard-Digital-Video-Sendewellenform (DVB) belegt das Vorwärtsverbindungssignal typischerweise weniger als 8 MHz von der totalen Transponderbreite von 27 MHz. Die FCC-Regulations jedoch begrenzen derzeit die spektrale Dichte der maximalen effektiven isotropischen Strahlungsleistung (EIRP) von einem Transponder, um Störungen zwischen nahe benachbarten Satelliten zu verhindern. Dementsprechend können im Modular 70 Spreizspektrummodulationstechniken benutzt werden, um durch Verwenden von wohlbekannten Signalspreiztechniken das Vorwärtsverbindungssignal über die Transponderbandbreite zu ”spreizen”. Spektrale Dichte des übertragenen Signals wird reduziert und somit wird die Möglichkeit von Störungen zwischen zwei oder mehr mobilen Systemen 20 beseitigt. Spreizspektrummodulationstechniken können auch auf die Rückverbindungsübertragung angewendet werden, so dass das Signal, welches von einer Sendeantenne 74 gesendet wird, unter die Schwelle der EIRP-Spektraldichte gesenkt wird, an der das Signal Störung bei Satelliten benachbart zu dem Zielsatellit 18 verursachen könnte.
3 stellt einige der zuvor erwähnten Bodenbauten dar, die einem typischen Erfassungsgebiet 14 zugeordnet sind, in dem mobile Plattformen 12a und 12b sich bewegen. Die zugeordnete Bodenstation 22 wird von einem Bodenstationsrouter 100 bedient. Der Router 100 überträgt Datenpakete, die er von dem zugeordneten Inhaltszentrum 24 erhält, zu den Ausrüstungsketten 102, die eine Transponderübertragung über eine Antenne zu den Satelliten 18 zur Verfügung stellen. Jede Ausrüstungskette 102 ist einem Transponder auf einem Satelliten 18 zugeordnet. Beispielsweise wie in 3 dargestellt, übersenden die Ausrüstungsketten 102a–d zu den Transpondern 18a ₁–18a ₄. Obgleich in 3 nicht dargestellt, können zusätzliche Ausrüstungsketten 102 Daten zu anderen Transpondern auf den Satelliten 18 senden.
Jede der mobilen Plattformen 12a und 12b ist wenigstens einem Transponder auf den Satelliten 18a–b zugeordnet. Beispielsweise wie in 3 gezeigt, ist die Plattform 12a den Transpondern 18a ₁, 18a ₂ und 18a ₃ und die Plattform 12b den Transpondern 18a ₃ und 18a ₄ zugeordnet. Somit können die Plattformen 12a und 12b sich auf mehr als einen Satellitentransponder abstimmen. Es kann wünschenswert sein, der Plattform 12a mehr als einen Routing-Pfad zur Verfügung zu stellen, um beispielsweise während des Fluges periodisch ”gepushte” Speicheraktualisierungsleistungen zu unterstützen, wie zuvor beschrieben.
Ausführungsformen eines Verfahrens zum Ermitteln eines Datenpfads zu einer Plattform sollen jetzt beschrieben werden. Im Allgemeinen und unter Bezug auf 3 signalisiert die mobile Plattform 12a dem Wegserver 110 diejenigen Pfade, für die die Plattform 12a entschieden hat, dass es möglich ist, Daten zu empfangen, und der Wegserver 110 meldet die Pfade dann dem Systemnetzwerk 10. Somit wird eine neue Netzwerktopologie für das System 10 definiert, welches das Subnetz 20 an Bord der Plattform 12a einschließt und das Subnetz 20 als über den zugeordneten Pfad zugänglich beschreibt.
Beispielsweise in einer Ausführungsform und unter Bezugnahme auf 3 bezieht sich das mobile System 20 auf der Plattform 12a, um Datenpfade zu ermitteln, auf die Transponder, auf die ihre Empfängersubsysteme 66 abgestimmt sind. Speziell ist die Empfangsantenne 82 auf der mobilen Plattform 12a abgestimmt, basierend auf einer Transponderzuordnungstabelle, die der Antennensteuerung 86 zugängig ist und die eine Zuordnung der Transponder 18a ₁, 18a ₂ und 18a ₃ zu der Plattform 12a festlegt. Wenn ein Empfängersubsystem 86 im Stande ist, über die Empfangsantenne 82 auf das Signal eines zugeordneten Transponders einzurasten, nimmt das Subsystem 20 auf der Plattform 12a an, dass es über diesen Transponder Daten empfangen kann. Wenn eine Rückverbindung mit dem Bodensegment 16 hergestellt ist, kommuniziert die mobile Plattform 12a mit dem Wegserver 110 der Transponder 18a ₁, 18a ₂ und 18a ₃, auf die sein Empfänger 66 eingerastet ist. Der Wegserver 110 meldet dann den eingerasteten Transponderpfad dem Netzwerk 10.
Es ist jedoch möglich, dass Daten verloren gehen oder verfälscht werden, wenn ein Fehler hinter dem Antennenabstimmungsapparat auftritt. Daher meldet die Plattform 12a in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform dem Wegserver 110 die Pfade, über die sie aktuell Daten empfängt. Genauer gesagt wird eine einzigartige Pfadsignatur, beispielsweise eine einzigartige Multicastadresse, jeder der Ausrüstungsketten 102 zugeordnet, die Daten zu den Transpondern auf Satelliten 18 übertragen.
Ein Bodensegmentprozessor, beispielsweise der Bodenstationsrouter 100, sendet periodisch Multicast-Nachrichten, die die Pfadsignaturen enthalten, die mit den Ausrüstungsketten 102 korrespondieren. Beispielsweise sendet der Router 100 periodisch eine Multicast-Pfadsignatur-Nachricht, die mit der Transponderausrüstungskette 102a korrespondiert. Die Multicast-Nachricht ist beispielsweise ein User-Datagram-Protocol(UDP)-Paket, welches die Multicastadresse der Ausrüstungskette 102a als Header-Information einschließt. Eine Multicast-Nachricht ist eine Einer-an-Viele-Nachricht und wird im Allgemeinen über alle Routerports übertragen, zu denen sie nicht übertragen wurde. Daher routen Bodenrouter des Netzwerks 10 eine Multicastnachricht, die mit der Ausrüstungskette 102 korrespondiert, zu und nur zu der Ausrüstungskette 102a, von der die Nachricht über den Transponder 18a ₁ ausgestrahlt wurde. Die Plattform 12a ist Mitglied einer Gruppe zum Empfangen des Multicast der Kette 102a, und wenn sie im Stande ist, Daten von der Ausrüstungskette 102a zu empfangen, empfängt sie die Multicast-Nachricht.
Die Plattform 12a überträgt dann an das Bodensegment die Pfadsignatur für die Kette 102a. Genauer gesagt extrahiert die Plattform 12a die Multicastadresse der Ausrüstungskette 102a aus der empfangenen Pfadsignaturnachricht und schließt die Adresse in eine Abrufantwort ein, die zu dem Bodensegment 16 übertragen wird. Der Wegserver 110 korreliert die Multicastadresse mit der Ausrüstungskette 102a und meldet den Datenpfad der Kette 102a an das Netzwerk 10. So ist das Netzwerk benachrichtigt, dass die Plattform 12a über die Ausrüstungskette 102a zugänglich ist.
Vergleichbar und bezugnehmend auf die 2 und 3 werden Multicastnachrichten, die mit den Ausrüstungsketten 102b und 102c korrespondieren, ebenso periodisch Multicast-gesendet, wie zuvor beschrieben mit Bezug auf die Kette 102a. Die mobile Plattform 12a empfängt so viele Pfadsignatur-Multicast-Nachrichten wie sie aktive Empfängerpfade 66 zu ihrem An-Bord-Router 50 hat. Der Router 50 an Bord der Plattform 12a extrahiert jede der Multicastadressen aus jeder der empfangenen Pfadsignaturnachrichten und übermittelt die Multicastadressen an das Bodensegment 16. Der Wegserver 110 korreliert die Multicastadressen mit ihren korrespondierenden Ausrüstungsketten 102 und meldet dann die aktiven Pfade an das Netzwerk 10. Das Bodensegment 16 sendet Pfadsignaturnachrichten periodisch, so dass jeder Pfadwechsel entdeckt und an das Netzwerk 10 gemeldet werden kann.
Durch Vorsehen von Mehrfachpfadermittlung ermöglichen die zuvor beschriebenen Komponenten des Systems 10 statistisches Multiplexing von Unicast-Kommunikationen zwischen einer mobilen Plattform 12 und dem Bodensegment 16. Statistisches Multiplexing wird auf folgende Weise ausgeführt. Wenn mehrere Benutzer auf eine Datenpipeline zugreifen, kumuliert ihre Nutzung zu einem Spitzenwert und einem Mittelwert. Wenn die Zahl der Benutzer ansteigt, nähern sich Spitzenwert und Mittelwert einander an und umso effizienter wird die Datenpipeline benutzt. Die Effizienz der Benutzung erhöht sich, je wahrscheinlicher es wird, dass die Datenanforderungen der Benutzer gleichmäßig über die Zeit gespreizt werden.
Da jeder Transponder eine fixe maximale Datenrate hat, basierend auf einem Verbindungsbudget für das System 10, kann ein Benutzerpool gesteigert werden, indem einer mobilen Plattform 12 mehrere Transponder zugeordnet werden, was in einer Datenpipeline mit der mehrfachen Kapazität eines einzigen Transponders resultiert. Beispielsweise und unter Bezug auf die 3, wo die Transponder 18a ₁, 18a ₂ und 18a ₃ der Plattform 12a zugeordnet sind, kann die Plattform 12a drei Multicast-Gruppen zugeordnet sein, von denen jede einer Ausrüstungskette 102a, 102b bzw. 102c zugeordnet ist. Datenanforderungen durch Benutzer an Bord der Plattform 12 werden dann über die mehreren Transponder gespreizt, beispielsweise durch den Bodenstationsrouter 100 unter Verwendung von verbesserten Standardwegsharingmerkmalen. Der Bodenstationsrouter 100 zerhackt jede individuelle Benutzersitzung über die mehreren Transponder auf dieselbe Subnetz-Adresse, d. h. auf das Subnetz 20 an Bord der Plattform 12. Basierend auf den Pfadsignaturen, die von der Plattform 12 wie oben beschrieben zurück gesendet werden, verteilt der Router 100 die Benutzung der zugeordneten Transponderpipeline unter den Transpondern, woraus statistisches Multiplexing resultiert.
Die oben beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen stellen für ein Bodensegment die Aufrechterhaltung von Information zur Verfügung, die benutzt wird, um eine Pfad-Ermittlung für ein Erfassungsgebiet zu steuern. Somit wird die Möglichkeit von Fehlrouting, bedingt durch Differenzen in der Transponderpfadidentifizierung durch eine mobile Plattform und durch das Bodensegment eliminiert.
Die Beschreibung der Erfindung ist vorzugsweise exemplarischer Natur und somit sind Variationen, die nicht von dem Geist der Erfindung abweichen, als im Bereich der Erfindung liegend anzusehen. Solche Variationen sollen nicht als Abweichung vom Bereich der Erfindung angesehen werden.

Claims

Verfahren zum Ermitteln eines Datenübertragungswegs für eine statistische Multiplex-Transpondernutzung von einem Bodensegment (16) eines Kommunikationsnetzwerkes aus über eine Satellitenverbindung zu einer mobilen Plattform (12) wobei die mobile Plattform und das Bodensegment so konfiguriert sind, dass sie über wenigstens einen von einer Mehrzahl von Satellitentranspondern (18) kommunizieren, wobei jeder Transponder (18) eine zugeordnete Bodensegment-Gerätekette (102) hat, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Zuweisen einer einzigartigen Wegsignatur zu der Mehrzahl von Geräteketten (102); – Übertragen wenigstens einer Mitteilung, die die Wegsignatur entsprechend der wenigstens einen Transponder-Gerätekette (102) enthält, durch das Bodensegment (16) über wenigstens eine der Transponder-Geräteketten; und – Übermitteln von der Plattform (12) an das Bodensegment (16) von wenigstens einer Wegsignatur, empfangen von der Plattform mittels der wenigstens einen Nachricht von wenigstens einer der Transponder-Geräteketten (102).
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt der Mitteilung der wenigstens einen empfangenen Wegsignatur an das Netzwerk, wobei dieser Schritt durch einen Wegserver (50) ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Bekanntgebens das Korrelieren einer empfangenen Wegsignatur mit einer zugeordneten Gerätekette (102) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gerätekettenwegsignatur eine Multicast-Adresse einschließt, zu der die Nachricht übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt der Übertragung wenigstens einer Wegsignatur an das Bodensegment (16) die Schritte umfasst: – Extrahieren einer Übertragungsadresse aus einer empfangenen Wegsignaturnachricht; – Einschließen der Übertragungsadresse in eine Polling-Antwort; und – Übermitteln der Antwort an das Bodensegment.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Übertragungsschritt periodisch ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend die Schritte: – Zuordnen einer einzigartigen Multicast-Adresse an jede der Mehrzahl von Geräteketten (102); – Übertragen wenigstens einer Nachricht, die die Übertragungsadresse entsprechend der wenigstens einen Gerätekette enthält und wenigstens eine der Multicast-Adressen einschließt, durch das Bodensegment; und – Übermitteln in wenigstens einer Polling-Antwort wenigstens einer Multicast-Adresse, empfangen von der Plattform mittels der wenigstens einen Nachricht von wenigstens einer Gerätekette (102), von der Plattform an das Bodensegment.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend den Schritt des Einschließens der Plattform (12) in wenigstens eine Gruppe zum Empfangen der Multicast-Nachrichten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend die Schritte: – Korrelieren einer empfangenen Multicast-Adresse mit einer zugeordneten Gerätekette (102); und – Bekanntgeben eines Datenwegs, beschrieben durch die zugeordnete Gerätekette (102), an das Netzwerk, wobei dieser Schritt durch einen Wegserver (50) ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend den Schritt, dass die Plattform (12) mit dem Bodensegment (16) kommuniziert, wobei jeder Transponder (18) ein Signal übermittelt, auf das ein Empfänger auf der Plattform abgestimmt ist.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend den Schritt des Abstimmens eines Empfängers, basierend auf einer Plattform-Transponder-Zuordnungstabelle.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, ferner umfassend den Schritt des Bekanntgebens des abgestimmten Transponderwegs an das Netzwerk.
Vorrichtung für eine statistische Mehrkanal-Transpondernutzung durch eine Mehrzahl von Benutzern auf einer mobilen Plattform (12), die über eine Satellitenverbindung mit einem Bodensegment (16) eines Kommunikationsnetzwerks kommunizieren, umfassend: – eine Mehrzahl von Satellitentranspondern (18), die der Plattform (12) zur Kommunikation mit dem Bodensegment (16) zugeordnet sind, wobei jeder Transponder eine spezielle Bodensegment-Gerätekette (102) umfasst; – wenigstens einen Bodensegmentrouter (100), konfiguriert um eine Multicast-Nachricht aus einer Vielzahl von Nachrichten mittels der Geräteketten (102) zu der Plattform (12) zu übertragen, wobei jede der Nachrichten eine Signatur eines Wegs durch die Gerätekette einschließt, durch die die Nachricht übertragen ist; – einen Wegserver (50), konfiguriert um dem Netzwerk Wegsignaturen bekannt zu geben, die von der Plattform an das Bodensegment (16) empfangen und zurückgeschickt sind; und – einen Bodensegmentrouter (100), konfiguriert zur verteilten Nutzung einer vereinigten Transponderkette durch die Transponder (18), basierend auf den Wegsignaturen, die durch die Plattform (12) zurückgeschickt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei jede der Geräteketten (102) eine einzigartige Multicast-Adresse umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Plattform (12) in eine Vielzahl von Multicast-Gruppen eingeschlossen ist, wobei jede der Gruppen mit einer der Geräteketten (102) assoziiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Plattform (12) so konfiguriert ist, dass sie die Wegsignatur in einer Polling-Antwort zurückschickt.