ES2291013T3 - Sistema de telecomunicacion y satelite multi-haz utilizable en un sistema de este tipo. - Google Patents
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Abstract
Sistema de telecomunicación por satélite geoestacionaria, que consta de un segmento espacial que tiene al menos un satélite que lleva una carga útil de telecomunicación de múltiples haces y un segmento terrestre que consta de unas pasarelas (12) de acceso a la red terrestre, repartidas a razón de una en la cobertura de cada haz o de un grupo de haces y de unos terminales de usuario (22, 24) provistos de unos medios de enlace radioeléctrico con la carga útil del satélite, caracterizado por el hecho de que la carga útil consta: - en un trayecto de ida, de una pasarela hacia un terminal de usuario, de un órgano de enrutado trama por trama de mensajes transmitidos en multiplex temporal, y - en un trayecto de retorno, de un terminal de usuario hacia una pasarela, de un órgano de enrutado que funciona de un grupo de portadores a otro grupo de portadores que pertenecen a un mismo haz.
Description
Sistema de telecomunicación y satélite
multi-haz utilizable en un sistema de este tipo.
La presente invención se refiere a los sistemas
de telecomunicación por satélite geoestacionario, que permite unos
intercambios de informaciones entre unos terminales terrestres
(terminales de usuario, servidores, etc...) que tienen unas
necesidades de banda pasante y de retardo de transmisión muy
variados.
Se refiere más particularmente a los sistemas
que utilizan un satélite o varios que tienen varias decenas de
haces (en general de 20 a 60), cuya cantidad puede ser diferente en
las vías de subida y de bajada. Tal sistema se usa notablemente
para asegurar las telecomunicaciones en Europa, con cuarenta haces
de 0,6° de abertura cada uno.
Una arquitectura seductora consiste en montar en
el satélite una carga útil que asegura una conectividad y una
flexibilidad completas así como una regeneración de los mensajes.
Ver por ejemplo US-A-4.425.639
(Acampora et al).
La conectividad permite enrutar el tráfico
distinto que el local (es decir entre dos terminales colocados en
un mismo haz) de un haz hacia otro. Exige la presencia en el
satélite de un dispositivo de enrutado que orienta las
comunicaciones directamente hacia el haz en el que se encuentra el
terminal receptor y reduce al mínimo el uso de redes terrestres,
particularmente costoso en el caso de enlaces en un modo
conectado.
La flexibilidad está constituida por la aptitud
de la carga útil para intercambiar de la banda pasante, y por
tanto de la capacidad, entre los haces en la vía de subida y/o de
bajada.
La solución que parece la más apropiada para
asegurar una calidad elevada de comunicación y cumplir con las
condiciones previamente indicadas consiste en adoptar un protocolo
de transmisión asincrónica, llamada ATM, y en prever en el satélite
una carga útil que asegure una regeneración completa tanto en la
vía de ida (desde unas pasarelas al suelo destinadas al enlace con
la red terrestre hacia unos terminales de usuario) como en la vía
de retorno (desde unos terminales de usuario). Pero esta
aproximación obliga a adoptar una carga útil compleja e
insuficientemente madura, notablemente por el hecho de la exigencia
de los conmutadores ATM de memoria de un tipo no disponible para
montaje en satélite a la hora actual.
Otra solución consiste en prever la carga útil
de modo que utiliza los mismos haces para los trayectos de subida
y de bajada de un enlace. Se basa en la hipótesis de que el tráfico
local (en el interior de un mismo haz) entre usuarios directos, sin
intervención del segmento terrestre, es preponderante.
La invención se dirige notablemente a
suministrar un sistema que asegura un compromiso satisfactorio
entre la complejidad de la carga útil del satélite y la reducción
de la utilización de las redes terrestres, es decir la búsqueda de
un coste mínimo de enrutado. Accesoriamente, la invención se
propone suministrar un sistema cuyos terminales pueden estar
previstos desde el origen de modo que se permite su utilización
ulterior en un sistema de conectividad y flexibilidad completas,
con unos conmutadores ATM de memoria a bordo del satélite.
En este objetivo, la invención propone un
sistema que consta de un segmento espacial que tiene al menos un
satélite que lleva una carga útil de haces múltiples de
telecomunicaciones y un segmento terrestre que consta de unas
pasarelas de acceso a la red terrestre repartidas a razón de una en
la cobertura de cada haz o de un grupo de haces y de unos
terminales de usuario provistos de medios de enlace radioeléctrico
con la carga útil del satélite, caracterizado por el hecho de que
la carga útil consta de:
- en un trayecto de ida de una pasarela hacia un
terminal de usuario, un órgano de enrutado trama por trama de
mensajes transmitidos en multiplex temporal (llamado TDM o MRT),
y
- en un trayecto de retorno de terminal de
usuario hacia una pasarela, un órgano de enrutado que funciona
grupo de portadores por grupo de portadores que pertenecen a un
mismo haz (el grupo de un haz puede solo tener un único portador,
pero que tiene en general al menos cinco portadores en un sistema
comercial).
Los dos órganos pueden estar fusionados en forma
de un procesador común o pertenecer a unos procesadores separados.
Una parte de la capacidad de transmisión puede estar congelada y
reservada a las comunicaciones locales, es decir en el interior de
un mismo haz, cuando la importancia del tráfico local lo justifica.
Se reduce de esta forma la masa de la carga útil y la potencia
consumida.
En un sistema del tipo anteriormente indicado,
el trayecto de retorno es transparente (o en otros términos no
regenerativo). Notablemente se puede usar un modo de transmisión
con un acceso múltiple con repartición de frecuencias de portadora
con, para cada portadora, una distribución de cada mensaje sobre
unos tramos temporales del mismo rango de tramas sucesivas (modo
llamado F/TDMA o AMRT/F). La ausencia de regeneración de los
mensajes a bordo del satélite hace el sistema abierto a las
evoluciones y a unas normas nuevas. Puede estar compensada por
aumento de la potencia isotrópica radiada equivalente de la parte
radioeléctrica de los terminales.
\newpage
El trayecto de ida puede por lo contrario ser
regenerativo. En general, utilizará un modo de transmisión por
multiplexado con reparación temporal, llamado TDM o MRT, con
transporte sin interrupción de tramas sucesivas reagrupadas en
supertramas.
La carga útil del satélite estará entonces
prevista para llevar a cabo sucesivamente, en el trayecto de ida,
una de modulación, una conmutación y una remodulación. El
conmutador puede ser de tipo simple y asegurar simplemente unas
interconexiones. En una solución más compleja, el conmutador puede
presentar una memoria de almacenaje de tramas MRT. Es entonces
posible orientar los paquetes de datos de las tramas de entrada
hacia cualquier modulador de salida al modificar el orden de
sucesión de los paquetes.
La granulometría del sistema (que define su
aptitud a recortar la banda pasante en fracciones más o menos
débiles) puede ser elevada. En la vía de ida, puede ser del orden
de 1,5 Mbps, gracias a la conmutación trama por trama. En el
trayecto de retorno, la granulometría puede ser de aproximadamente
5 MHz y corresponder a un caudal de 6 x 384 kbps en unas
condiciones normales.
La invención propone igualmente un satélite
utilizable en un sistema de telecomunicaciones que tiene un segmento
terrestre que consta de unas pasarelas de acceso a la red terrestre
que consta:
- en un trayecto de un órgano de enrutado trama
por trama de mensajes transmitidos en multiplex temporal MRT y de
los medios de regeneración de mensajes,
- en un trayecto de retorno, de un órgano de
enrutado transparente, que funciona grupo de portadores por grupo
de portadores que pertenecen a un mismo haz en modo AMRT/F.
Las características indicadas anteriormente así
como otras aparecerán mejor con la lectura de la descripción
siguiente de un modo en particular de realización, dado a título de
ejemplo no limitativo. La descripción se refiere a los dibujos que
lo acompañan, en los cuales:
- la figura 1 muestra la arquitectura general de
un sistema, solo algunos de los terminales están
representados;
- las figuras 2 y 3 son unos esquemas de
principio que muestra las operaciones llevadas a cabo en las vías
de ida y de retorno a bordo del segmento espacial del sistema;
- la figura 4 es una representación esquemática
de la matriz de interconexión a bordo del satélite, en el trayecto
de ida;
- la figura 5 es un esquema que muestra la
asignación de recursos llevada a cabo al nivel de cada
pasarela;
- la figura 6 es un esquema que muestra una
constitución posible del flujo de datos en el trayecto de ida;
- la figura 7 es una variante de la figura
6;
- la figura 8 muestra un posible modo de
sincronización entre pasarelas.
La arquitectura de la cual algunos elementos se
muestran en la figura 1 consta al menos de un satélite de múltiples
haces (10) colocado en una órbita geoestacionaria. En la cobertura
de cada haz se coloca al menos una pasarela terrestre (12) de
acceso a la red terrestre (14). Esta pasarela incorpora un
conmutador (16) y unos medios de enlace de radiofrecuencia con el
satélite, por ejemplo en modulación MDP4, llamada también QPSK. En
general se usará una sola pasarela por haz para simplificar las
operaciones de sincronización necesarias. Sin embargo se pueden
repartir varias pasarelas.
La red (14), a la que permiten acceder las
pasarelas, está conectada a un centro de mando de red (18). Este
centro de mando regula la configuración seudo estática de los
trayectos físicos de ida y vuelta, a partir de una previsión de las
necesidades del tráfico o de la demanda real. Incorpora igualmente
los medios de gestión centralizada de la red.
Las pasarelas por su lado administran los
recursos con una orientación de conexión. Se les adjudica los
recursos físicos por parte del centro (18). La función de las
pasarelas consta notablemente de la administración de los accesos
múltiples, las funciones de señalización y las funciones de nudo
para el tráfico a partir de los terminales conectados a la red y
hacia ellas.
La red es igualmente enlazada con una estación
de telemando de satélite (20), que asegura la configuración y la
vigilancia de la carga útil del satélite.
Finalmente, se pueden sujetar al segmento
terrestre de la red unos terminales de usuario fijos (22) y
transportables (24) que pueden ser de diferentes tipos en lo que se
refiere a sus necesidades de banda pasante y que en general
constarán de una parte exterior (26) y de una parte interior
(28).
\newpage
Cuando las necesidades de tráfico lo justifican,
un segundo satélite (30) se puede colocar en el mismo lugar que el
satélite (10) en la órbita geoestacionaria. Este segundo satélite
puede estar previsto para asegurar únicamente unas conexiones entre
dos terminales y/o pasarelas que se encuentran en el interior de un
mismo haz. El sistema puede evolucionar. El satélite
"transparente", que exige un recurso importante a los recursos
terrestres, se lanza el primero. Ulteriormente, un satélite que
presenta unas capacidades de enrutado se pone en su puesto en la
proximidad del primero y coopera con él.
Como se ha indicado previamente, el enlace de
retorno, de un terminal de usuario (22 o 24) hacia un satélite y de
allí hacia una pasarela, se lleva a cabo en el modo AMRT/F,
mientras que los enlaces hacia los terminales de usuario se llevan
a cabo en MRT de banda ancha, compartida por todos los terminales
de usuario situados en un mismo haz. El terminal de usuario accede
al satélite para enviar unas demandas, lo que se traduce en general
por una necesidad mucho más débil que los retornos de
informaciones. El satélite actúa como conmutador de interconexión y
enruta los portadores AMRT/F de modo transparente hacia la pasarela
de destino en el trayecto de retorno y enruta los mensajes MRT de
banda ancha, trama por trama, de las diferentes pasarelas hacia los
haces de destino. La tecnología actual permite sin dificultad
adoptar un caudal de n x 384 kbps para las demandas procedentes de
un terminal de usuario y un caudal del orden de 100 Mbps en la
emisión en MRT hacia los usuarios.
Los tratamientos llevados a cabo por la carga
útil del satélite en los trayectos de ida y de vuelta están
esquematizados respectivamente en las figuras 2 y 3.
En la figura 2, el conmutador (32) situado en el
trayecto de ida consta de una misma cantidad (n) de entradas y de
salidas. Las comunicaciones recibidas en un haz se aplican a un
amplificador (34) seguido por un filtro de paso de banda (36) y por
un demodulador (38). El conmutador, que funciona al nivel de trama,
orienta las tramas hacia el haz de salida apropiado. Cada mensaje
de salida se remodula en 40 y se amplifica en 42.
En un modo en particular de realización, las (n)
entradas se reparten en dos sub-grupos y cada señal
tiene un ancho de banda de 125 MHz. Para asegurar una calidad de
transmisión satisfactoria, las señales MRT (o TDM) se someten de
modo ventajoso a una codificación convolucional y son decodificadas
por un algoritmo con un máximo de verosimilitud.
En este caso, el conmutador está incorporado en
un procesador que asegura la conversión analógica digital y la
demodulación en la entrada antes de la decodificación y enrutado
flexible de los flujos de datos binarios codificados en MRT, trama
por trama, hacia el flujo de salida correspondiente en la vía
descendiente. El procesador recodifica, modula y efectúa una
conversión analógica digital para formar el flujo de bits en la vía
descendiente.
En el trayecto de retorno, la carga útil es
transparente, como lo muestra la figura 3. Se puede materializar
por un procesador. Unos trayectos directos, indicados en rayas
discontinuas, se pueden prever además de los trayectos que forman
el objeto del tratamiento. Ulteriormente, los enlaces directos se
pueden omitir.
A título de ejemplo, cada señal de entrada y
cada señal de salida que sale en el trayecto de retorno puede
tener un ancho de banda de 125 MHz, dividido en 150 tramos de 800
KHz. El procesador (44) lleva a cabo una conversión analógica
digital y un demultiplexado frecuencial en cada una de las señales
entrantes activas (señales en la vía de subida). El demultiplexado
de frecuencia se puede llevar a cabo en canales de 800 kHz. El
procesador lleva a cabo el enrutado y la repartición de los canales
en las vías descendientes apropiadas asegurando el multiplexado de
los canales de 800 kHz y la conversión digital analógica.
La figura 4 muestra un ejemplo de enrutado en el
trayecto de ida, por conmutación de las tramas de subida que
siguen una matriz de interconexión en particular, para unos haces
de 1 a N. Las tramas, en una cantidad de 64 por ejemplo, que
componen cada supertrama MRT de subida, están orientadas de modo
independiente hacia un haz en la vía de bajada, respetando una
tabla de memoria. la matriz de interconexión se calcula por el
centro de mando de red (18) que atribuye a cada pasarela, unas
tramas en el o los haces de transmisión correspondientes.
En el segmento terrestre, el mecanismo de
adjudicación por las pasarelas puede ser el esquematizado en la
figura 5. El tráfico procedente de la red terrestre y a emitir hacia
el satélite, esquematizado por la flecha (46), se aplica a un
demultiplexor (48). Este separa las células de tráfico en función
de su haz de destino y eventualmente en función de la naturaleza
del servicio transportado. Unos multiplexores (50) destinados a los
diferentes haces llevan a cabo un nuevo multiplexado en un flujo
único MRT (52) compatible con la estructura de supertramas
eventualmente impuesta por la matriz de interconexión.
La repartición de los datos puede ser la dada en
la figura 6, que utiliza un protocolo ATM. Los datos útiles están
repartidos en células (50) que constan cada una de (55) octetos y
se componen de la información (52) y de un encabezado (54). Las
células están reagrupadas en bloques de cuatro células precedidas
de un encabezado y seguidas por un código corrector. Los bloques
están a su vez agrupados en tramas de (15) bloques precedidos de un
encabe-
zado.
zado.
Finalmente las tramas se reagrupan en
supertramas (50) con un encabezado.
En la vía de retorno, que utiliza un protocolo
ATM, la conectividad se lleva a cabo por conmutación de frecuencia
llevada a cabo por la carga útil, la matriz de conectividad se
calcula por el centro de control y se memoriza a bordo del
satélite.
Otra repartición posible de los datos en el
trayecto de retorno se esquematiza en la figura 7. La estructura de
transmisión está constituida por tramas de 64 salvas (60), esta
cantidad se elige como siendo un compromiso óptimo entre una tasa
de acceso mínimo, notablemente para el tráfico y para la
señalización, y el tiempo de acceso. Cada salva consta de 1000 bits,
con una duración de aproximadamente 10 ms. Cada trama consta de
una información útil (62), un preámbulo y un postámbulo. Cada
célula por su parte puede estar constituida por 48 octetos de
informaciones, precedida de un encabezado de 4 octetos y de un
código de corrección de 3 octetos. Una estructura de este tipo
permite alcanzar una granularidad de célula por salva.
Una estructura de este tipo permite una
codificación convolucional de nivel de un medio al nivel de la
salva y una decodificación Viterbi de decisión suave o un máximo de
verosimilitud. Además de la codificación aplicada a la totalidad de
la célula, se han previsto unas medidas de incremento de la
robustez en relación con las configuraciones específicas de error
en los enlaces con satélite, en particular la tasa de pérdida de
células y la tasa de errores. Al nivel de célula, el endurecimiento
de la robustez consiste en aumentar la capacidad de corrección del
encabezado global, haciendo pasar el código corrector de 1 octeto a
3 octetos. Se puede notablemente utilizar un código
Reed-Solomon.
Un dispositivo de este tipo es susceptible de
evolucionar cuando se desea aumentar notablemente el caudal por un
incremento de la cantidad de células en la salva.
En el trayecto de ida, la repartición en tramas
puede constar de tres niveles jerárquicos, a saber unos bloques de
datos constituidos por cuatro células y por un código de corrección
de error, unas tramas constituidas por 15 bloques y unos
supertramas constituidas por 64 tramas. Con vistas a facilitar la
sincronización, la duración de una salva puede ser una fracción
simple de la duración de una trama en el trayecto de retorno, por
ejemplo un cuarto de esta duración.
Es deseable que el sistema conste de los medios
de sincronización. De hecho, el acceso a partir de un terminal
está basado en una repartición de la frecuencia y del tiempo. Los
terminales deben en consecuencia funcionar con una referencia
temporal común para evitar unas colisiones entre células emitidas
por diferentes terminales. Las variaciones de posición del satélite
en relación con su posición de consigna se traducen en unas
variaciones en los tiempos de propagación, agravado eventualmente
por el desplazamiento de los terminales de usuario móviles.
Esto implica sincronizar todos los terminales y
eventualmente todas las pasarelas que se encuentran en un mismo
haz. Se propone para ello utilizar, como reloj común, la señal MRT
recibida por los terminales en la vía descendente. Para cada haz,
una pasarela única (121) (figura 8) asegura la sincronización de
todos los terminales y de las otras pasarelas (122) en la cobertura
del haz.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias mencionadas por el
demandante se dirige únicamente a ayudar al lector y no forma parte
del documento de la patente europea. Incluso si se ha dado el
mayor cuidado en su concepción, no se pueden excluir errores u
omisiones y el OEB declina toda responsabilidad al respecto.
* US 4425639 A, Acampora [0003].
Claims (7)
1. Sistema de telecomunicación por satélite
geoestacionaria, que consta de un segmento espacial que tiene al
menos un satélite que lleva una carga útil de telecomunicación de
múltiples haces y un segmento terrestre que consta de unas
pasarelas (12) de acceso a la red terrestre, repartidas a razón de
una en la cobertura de cada haz o de un grupo de haces y de unos
terminales de usuario (22, 24) provistos de unos medios de enlace
radioeléctrico con la carga útil del satélite, caracterizado
por el hecho de que la carga útil consta:
- en un trayecto de ida, de una pasarela hacia
un terminal de usuario, de un órgano de enrutado trama por trama
de mensajes transmitidos en multiplex temporal, y
- en un trayecto de retorno, de un terminal de
usuario hacia una pasarela, de un órgano de enrutado que funciona
de un grupo de portadores a otro grupo de portadores que pertenecen
a un mismo haz.
2. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el órgano de enrutado en
el trayecto de retorno es transparente.
3. Sistema de acuerdo con la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho de que el órgano de enrutado en
el trayecto de retorno usa un modo de transmisión de acceso
múltiple con una repartición de frecuencias de portador con, para
cada portador, una distribución de cada mensaje sobre unos tramos
temporales del mismo rango en tramas sucesivas.
4. Sistema de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones de 1 a 3, caracterizado por el hecho de
que los enlaces hacia los terminales de usuario en el trayecto de
ida se llevan a cabo en MRT de banda ancha, compartida por todos
los terminales de usuario situados en un mismo haz.
5. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1 o
4, caracterizado por el hecho de que el órgano de enrutado
en el trayecto de ida consta de un conmutador de interconexión (32)
precedido por un amplificador (34) y por un filtro de paso de banda
(36) y por un demodulador (38), para cada haz y permite orientar
las tramas hacia los haces de salida después de la modulación (40)
y amplificación (42).
6. Sistema de acuerdo con la reivindicación 4 o
5, caracterizado por el hecho de que el órgano de enrutado
en el trayecto de ida lleva a cabo una conmutación independiente de
las tramas de subida de acuerdo con una matriz de interconexión que
respeta una tabla memorizada, calculada por un centro de mando de
red (18) que atribuye, a cada pasarela, unas tramas en los haces de
transmisión.
7. Satélite usable en un sistema de
telecomunicaciones que tiene un segmento terrestre que consta de
unas pasarelas de acceso a la red terrestre que consta:
- en el trayecto de ida, de un órgano de
enrutado trama por trama de mensajes transmitidos en multiplex
temporal MRT y de unos medios de regeneración de mensajes,
- en un trayecto de retorno, de un órgano de
enrutado transparente, que funciona grupo de portadores por grupo
de portadores que pertenecen a un mismo haz, en el modo AMRT/F.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9815708A FR2787261B1 (fr) | 1998-12-11 | 1998-12-11 | Systeme de telecommunication et satellite multi-faisceaux utilisable dans un tel satellite |
| FR9815708 | 1998-12-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2291013T3 true ES2291013T3 (es) | 2008-02-16 |
Family
ID=9533901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES99403094T Expired - Lifetime ES2291013T3 (es) | 1998-12-11 | 1999-12-09 | Sistema de telecomunicacion y satelite multi-haz utilizable en un sistema de este tipo. |
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| EP (1) | EP1009109B1 (es) |
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| DE (1) | DE69936435T2 (es) |
| ES (1) | ES2291013T3 (es) |
| FR (1) | FR2787261B1 (es) |
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