ES2841917T3 - Gestión de vehículo aéreo para una red de comunicaciones aeronáuticas - Google Patents

Abstract

Un método para proporcionar cobertura del servicio para el suministro de servicios de datos a una aeronave objetivo que comprende las etapas de: generar un mapa de disponibilidad de servicio de datos desde una o varias aeronaves y estaciones terrestres (320) y un perfil de uso de datos esperado a bordo de la aeronave objetivo para cada momento de un plan de vuelo de la aeronave objetivo (305); generar una métrica para un nivel de servicio de datos disponible para cada momento del plan de vuelo en base al mapa de disponibilidad del servicio de datos; comparar la métrica con el perfil de uso de datos esperado para cada momento en el plan de vuelo (325); y cuando el nivel de servicio de datos disponible es insuficiente a bordo de la aeronave objetivo, mover o añadir una o varias aeronaves a un área en un momento específico y proporcionar a través de un enlace de datos de radio desde una o varias aeronaves a la aeronave objetivo los servicios de datos necesarios para conseguir el perfil de uso de datos esperado (335).

Description

DESCRIPCIÓN

Gestión de vehículo aéreo para una red de comunicaciones aeronáuticas

Campo

La invención se refiere a un sistema de gestión de vehículos aéreos y un método para una red de comunicaciones aeronáuticas.

Antecedentes

Es deseable proporcionar una red de múltiples vehículos aéreos y estaciones terrestres a través de las cuales un vehículo aéreo podrá recibir servicios de datos mediante un enlace de radio directamente desde esa aeronave a una estación terrestre o a través de enlaces con otras aeronaves desde las cuales se realizará una conexión a una estación terrestre. Mantener enlaces de comunicación es una tarea complicada con los sistemas actuales que proporcionan una conectividad deficiente o ninguna conectividad a los usuarios en un vehículo aéreo o en movimiento.

La patente de Estados Unidos US7,072,977, asignada a Codem Systems Inc., describe un acceso a red de banda ancha alta que se amplía a los vehículos y pasajeros de los vehículos. La red se amplía a un vehículo mediante uno o más nodos intermedios, que pueden ser otros vehículos o relés de señal. Para adquirir los vehículos a los cuales extender la red, se proporcionan datos de ruta a los nodos intermedios y a los vehículos. Los ordenadores a bordo de los vehículos y los nodos intermedios determinan qué pares de vehículos y nodos intermedios deberían establecer enlaces para formar una red en base a los datos de ruta y a la calificación del enlace. Los vehículos y los nodos intermedios controlan las antenas direccionales para que apunten a cada uno en base a los datos de ruta y a la calificación para establecer los enlaces. Sin embargo un problema con el sistema Codem es que no gestiona de forma efectiva o dinámica los enlaces de datos sobre una aeronave objetivo cuando se mueve a través de una región concreta. El sistema Codem describe las etapas de cálculo del enrutamiento para averiguar todos los posibles enlaces LOS y a continuación añadir la clasificación de la calidad del enlace antes de dirigir hacia dónde apunta la antena, pero la clasificación de la calidad del enlace no aborda el ancho de banda que se exige. Además el problema se agrava debido a la aeronave en movimiento, donde el requisito de ancho de banda puede fluctuar enormemente durante el tiempo de vuelo.

Es un objeto proporcionar un sistema y método mejorados para permitir y mantener enlaces de comunicación con uno o más vehículos aéreos. La publicación de patente de Estados Unidos N° US2016/0028471 describe un criterio de implementación para que los vehículos aéreos no tripulados mejoren sus comunicaciones telefónicas móviles.

El documento US2015/236778 describe un sistema para suministrar acceso a Internet de banda ancha a plataformas móviles como vehículos y aeronaves que utilizan entidades como drones/vehículos aéreos no tripulados como una plataforma de acceso a Internet.

Compendio

Según la presente invención se proporciona, como se expone en las reivindicaciones anexas, un método para proporcionar cobertura de servicio para el suministro de servicios de datos a una aeronave objetivo que comprende la etapa de configurar una o varias aeronaves en un área en un momento específico de forma que los servicios de datos puedan proporcionarse a través de un enlace de radio o comunicación a la aeronave objetivo a través de una o varias aeronaves.

En una realización se proporciona la etapa de compartir ancho de banda desde una o varias aeronaves, obtenido desde un enlace terrestre o de satélite, con dicha aeronave objetivo mediante un enlace de aeronave a aeronave.

En una realización se proporciona la etapa de pronosticar el requisito de servicios de datos en un área y configurar un patrón de enlaces de comunicación con una o varias aeronaves y la aeronave objetivo para mantener los servicios de datos.

En una realización se proporciona el método para proporcionar cobertura del servicio para el suministro de servicios de datos a una aeronave objetivo que comprende las etapas de:

configurar una o varias aeronaves en un área en un momento específico de forma que los servicios de datos puedan proporcionarse a través de un enlace de radio o de comunicación a la aeronave objetivo a través de una o varias aeronaves; y

pronosticar un requisito de servicios de datos en el área y configurar un patrón de enlaces de comunicación con una o varias aeronaves y la aeronave objetivo para mantener los servicios de datos pronosticados.

Una ventaja de la invención es que puede pronosticar las ubicaciones para la solicitud futura de servicios de datos en términos de los volúmenes/ tipos de solicitudes de datos. Al pronosticar este requisito en tiempo real, con suficiente tiempo para reaccionar, permite la acción reactiva para evitar no poder satisfacer la demanda de datos. En una realización esto implica suficiente tiempo para volar un vehículo aéreo de control (dron, avión, etc.), o mover una estación terrestre móvil a una ubicación para crear otro nodo para admitir enlaces de malla a una o más aeronaves objetivo.

Se apreciará que la invención tiene la capacidad de responder dinámicamente a las políticas regionales y comerciales que pueden provocar limitaciones regionales o temporales en la operación. Ejemplos de esto podría ser el abanico de licencias para las diferentes regiones (fronteras internacionales, entrar en zonas espectrales controladas), la planificación predictiva para zonas temporales de exclusión aérea debido a eventos terrestres o condiciones meteorológicas. La invención también admitirá los tipos heterogéneos de aeronaves con diferentes perfiles y capacidades.

En una realización se proporciona la etapa de alterar una ruta de vuelo de una o varias aeronaves para mantener los servicios de datos sobre la aeronave objetivo en respuesta a dicho requisito de servicios de datos pronosticados.

En una realización se proporcionan las etapas de posicionar una aeronave con un enlace terrestre en la proximidad de un área de cobertura deficiente de servicios de datos y compartir el ancho de banda desde el enlace terrestre a la aeronave objetivo dentro del área de cobertura deficiente de los servicios de datos a través de su enlace de datos de aeronave a aeronave.

En una realización la etapa de posicionamiento de la aeronave es en respuesta al requisito de servicio pronosticado calculado.

En una realización se proporciona la etapa de generar un perfil de uso de datos y un mapa de disponibilidad de servicios de datos para cada parte de una ruta de vuelo para dicha aeronave objetivo.

En una realización se proporciona la etapa de generar una métrica para un nivel de servicio que será suministrado para una pluralidad de puntos en dicha ruta de vuelo.

En una realización se proporciona la etapa de ajustar el nivel de servicio requerido para la aeronave objetivo, dependiendo de la disponibilidad de uno o más enlaces de datos desde una o varias aeronaves.

En una realización se proporciona la etapa de configurar un patrón de enlaces de comunicación entre una estación terrestre y dicha aeronave objetivo.

En una realización se proporciona la etapa de implementar restricciones normativas para limitar el uso de los enlaces de datos disponibles.

En una realización se proporciona la etapa de categorizar cada aeronave en cuanto a si puede proporcionar un enlace de datos de aeronave a aeronave y calcular la capacidad de datos de dicho enlace.

En una realización se proporciona la etapa de calcular la cobertura de una conexión y durante cuánto tiempo puede mantenerse la cobertura en un área.

En una realización se proporciona la etapa de calcular la disponibilidad de la aeronave con comunicaciones de aeronave a aeronave y la capacidad disponible para esa aeronave que supera las necesidades de dicha aeronave.

En otra realización se proporciona un sistema de gestión de red que proporciona cobertura de servicio para el suministro de servicios de datos a una aeronave objetivo que comprende un módulo adaptado para configurar una o varias aeronaves en un área en un momento específico de forma que los servicios de datos puedan proporcionarse a través de un enlace de radio o de comunicación a la aeronave objetivo a través de una o varias aeronaves.

En una realización se proporciona un sistema y método para la colocación de vehículos aéreos con el fin de garantizar una cobertura espacial y un caudal de datos máximos sobre la base de una combinación de enlaces de comunicación de radio entre la aeronave que colabora y las estaciones terrestres que colaboran.

En una realización se proporciona un método para pronosticar los requisitos futuros usando datos de vuelo en tiempo real, rutas de vuelo pronosticadas y uso de datos pronosticado.

En una realización se proporciona un método para configurar el patrón de enlaces de comunicación entre la estación terrestre y una aeronave específica para optimizar el rendimiento general de la red y del servicio de datos a dicha aeronave. Además este método puede tener en cuenta otros requisitos de optimización como el consumo de energía, las restricciones espectrales regionales, las condiciones meteorológicas o la disponibilidad de la aeronave.

En una realización se proporciona un módulo para garantizar que una flota de aeronaves (incluidos drones) pueda ser gestionada de forma que no haya una interrupción del servicio, sobre todo cuando los enlaces terrestres no son posibles.

En una realización se proporciona un módulo para generar un perfil de uso de datos y un mapa de disponibilidad de red para cada parte del plan de vuelo en base a cada aeronave. De este modo se permite generar una métrica de la calidad del servicio de red para la aeronave.

En una realización, tras el desarrollo de una métrica, si no puede satisfacerse la demanda, podrán tomarse medidas correctivas. Esto permite que el sistema construya una red reactiva de aeronaves.

En una realización se proporciona un módulo o medios para identificar las modificaciones óptimas de la aeronave existente en la red o dónde colocar una nueva aeronave en algún momento en el futuro. Esto es muy pertinente para la colocación de un dron con capacidad de enlace de datos.

En una realización se proporciona el método para proporcionar cobertura del servicio para el suministro de servicios de datos a una aeronave objetivo que comprende las etapas de:

configurar una o varias aeronaves en un área en un momento específico de forma que los servicios de datos puedan proporcionarse a través de un enlace de radio o de comunicación a la aeronave objetivo; y

pronosticar el requisito de servicios de datos en un área y configurar un patrón de enlaces de comunicación con una o varias aeronaves y la aeronave objetivo para mantener los servicios de datos pronosticados.

En otra realización el sistema de gestión de red configurado para proporcionar cobertura de servicio para el suministro de servicios de datos a una aeronave objetivo que comprende un módulo adaptado para configurar una o varias aeronaves en un área en un momento específico de forma que los servicios de datos puedan proporcionarse a través de un enlace de radio o de comunicación a la aeronave objetivo a través de una o varias aeronaves; y un módulo configurado para pronosticar un requisito de servicios de datos en un área y configurar un patrón de enlaces de comunicación con una o varias aeronaves y la aeronave objetivo para mantener los servicios de datos pronosticados.

En una realización se proporciona un módulo para compartir ancho de banda desde una o varias aeronaves, obtenido desde un enlace terrestre o de satélite, con dicha aeronave objetivo mediante un enlace de aeronave a aeronave.

En una realización se proporciona un módulo para alterar una ruta de vuelo de una o varias aeronaves para mantener los servicios de datos sobre la aeronave objetivo en respuesta a dicho requisito de servicios de datos pronosticados.

En una realización se proporciona un módulo configurado para posicionar una aeronave con un enlace terrestre en la proximidad de un área de cobertura deficiente de servicios de datos y compartir el ancho de banda desde el enlace terrestre a la aeronave objetivo dentro del área de cobertura deficiente de los servicios de datos a través de su enlace de datos de aeronave a aeronave.

También se proporciona un programa informático que comprende instrucciones de programación para hacer que un programa informático realice el método anterior que puede realizarse en un medio de registro, señal de portadora o memoria solo lectura.

Breve descripción de los dibujos

La invención se comprenderá más claramente a partir de la siguiente descripción de una realización de la misma, solo mediante ejemplo, con referencia a los dibujos que la acompañan, en los cuales:

la Figura 1 ilustra el suministro de servicios de datos a una aeronave (100) a través de un enlace aire-aire (A2A) (160) o a través de un enlace desde aire-tierra (A2G) (170);

la Figura 2 ilustra la formación de la conectividad desde una aeronave (200) que requiere servicio de datos desde una estación terrestre (220) y otra aeronave, según una realización;

la Figura 3 ilustra un flujo de decisiones de una unidad de gestión de red (NMU), según una realización de la invención;

la Figura 4 ilustra un perfil de ejemplo de una aeronave que vuela en un área o región específica;

la Figura 5 ilustra una unidad de gestión de red (NMU) que se comunica con una estación terrestre y un administrador central de datos; y

la Figura 6 ilustra un diagrama de flujo sobre cómo puede optimizarse un enlace de datos para un nodo o aeronave que viaja en una región.

Descripción detallada de los dibujos

Esta invención está en el contexto de una red de múltiples vehículos aéreos y estaciones terrestres a través de los cuales un vehículo aéreo podrá recibir servicios de datos mediante un enlace de radio directamente desde esa aeronave a una estación terrestre o a través de enlaces con otras aeronaves desde las cuales se realizará una conexión a una estación terrestre. Las estaciones terrestres tienen enlaces de ancho de banda alto a Internet. En la práctica una aeronave puede experimentar la situación en la que el enlace de datos a una estación terrestre no esté disponible para la aeronave, por ejemplo, porque vuela sobre ubicaciones remotas, o es insuficiente para el uso deseado y por tanto los usuarios en el avión tendrán una experiencia deficiente. Probablemente esto se produzca sobre terrenos inhóspitos como océanos o montañas o en áreas de alta congestión.

Esta invención proporciona un método, a través de una unidad de gestión de red (NMU) para garantizar que se proporciona una cobertura de servicio adecuada a la aeronave objetivo mediante la colocación proactiva de una o varias aeronaves en un área en un momento específico de forma que se puedan proporcionar los servicios de datos necesarios a través de un enlace de radio a la aeronave objetivo. Este método debe realizar un pronóstico de dónde puede producirse el déficit de rendimiento para proporcionar tiempo para maniobrar una aeronave a su posición.

En la presente invención, una brecha en la cobertura del servicio de red es una región espacial en la cual una aeronave experimentará servicios de datos insuficientes para suplir las necesidades de la aeronave y sus pasajeros. Los servicios de datos disponibles para una aeronave pueden suministrarse mediante una combinación de medios: enlaces de datos terrestres; enlaces de datos por satélite; y enlaces de datos a otras aeronaves que pueden tener enlaces de datos en funcionamiento a otras fuentes. Según la posición de la aeronave con respecto a la Tierra, a los satélites y otras aeronaves, habrá una gran variabilidad en la disponibilidad de estos servicios y la velocidad de datos disponible de cada técnica. En la presente invención, cada aeronave tendrá al menos la capacidad de compartir un enlace de datos entre la aeronave y a través de aquellos enlaces de aeronave a aeronave, pueden compartirse el acceso a enlaces de datos por satélite o terrestres.

Para garantizar una cobertura espacial completa cuando no estén disponibles los enlaces de datos, la invención hace que sea posible maniobrar una o más aeronaves de forma que se ajuste la configuración de los enlaces de datos y por tanto se mejoren los servicios de datos en una región espacial. Esto puede requerir el ajuste de los planes de vuelos o de los planes para una aeronave existente en el área u ordenar a una aeronave adicional que entre en la región pertinente. En un escenario sencillo, una aeronave con un enlace terrestre puede colocarse en la proximidad de la región de mala cobertura y proporcionar un medio para compartir el ancho de banda desde la conexión terrestre con la aeronave dentro de la región de mala cobertura a través de su enlace de datos de aeronave a aeronave.

La Figura 1 ilustra el suministro de servicios de datos a una aeronave (100) a través de un enlace aire-aire (A2A) (160) o a través de un enlace de aire-tierra (A2G) (170). Estos enlaces se proporcionan mediante una combinación de transceptores (110, 120 y 150) que están ubicados en tierra (180) o en la aeronave. La capacidad de datos desde los enlaces disponibles se suma en un combinador (140) y se presenta a uno o más usuarios (130).

La Figura 2 ilustra la formación de la conectividad desde una aeronave (200) que requiere servicio de datos desde la estación terrestre (220) y otra aeronave. La estación terrestre tiene un alcance (225) limitado dentro del cual puede proporcionar una buena conectividad. En esta realización, la aeronave se representa con un campo de visión (210) limitado en el que la conectividad con otra aeronave es posible. En esta figura, una aeronave cercana (205) no está alineada para proporcionar conectividad mientras que otra aeronave (215) lo está. Además, las estaciones terrestres pueden no estar dentro del alcance y pueden no ser capaces de proporcionar cobertura. A medida que la aeronave vuela a lo largo de su ruta de vuelo (205), las ubicaciones relativas de la aeronave con respecto a la otra aeronave y a las estaciones terrestres cambiará y la disponibilidad de los enlaces, por tanto, se alterará.

La Figura 3 ilustra un flujo de decisión para una unidad de gestión de red (NMU). La NMU prepara para cada aeronave un perfil de uso de datos a lo largo de su ruta de vuelo (305). Este perfil estimado dependerá de uno o más factores, como el uso existente (300), el comportamiento histórico de los pasajeros en esa ruta de vuelo, el tipo de aeronave, la hora del día y otros posibles factores. Simultáneamente, la NMU debe desarrollar una estimación para la disponibilidad de enlaces de datos a lo largo de esa ruta de vuelo desde otras aeronaves y estaciones terrestres, la capacidad de esos enlaces y cualquier otra limitación operativa (320). La comparativa (325) de los requisitos de uso de datos y la disponibilidad de capacidad indicará que no es necesario intervenir (330) o que es necesario mover una aeronave, o quizá añadirse a la red, para proporcionar el requisito de cobertura (335).

La unidad de gestión de red (NMU) tendrá en cuenta las siguientes consideraciones a la hora de pronosticar preventivamente la ubicación y el momento de dicha brecha. Para hacer esto, utilizará un rango de posibles fuentes de información que pueden incluir:

• Planes de vuelo: al usar los planes de vuelo publicados para todas las aeronaves en la región espacial de interés, será posible extrapolar antes de tiempo las ubicaciones previstas y las alturas de cada aeronave.

• Ubicaciones de vuelo: además de los planes de vuelo publicados, los datos se complementarán con una fecha de ubicación del vuelo en tiempo real que ayudará a verificar el cumplimiento con los planes de vuelo o detectar desviaciones de esos planes.

• Perfiles tecnológicos de la aeronave: información sobre la capacidad de cada aeronave de proporcionar un enlace de aeronave a aeronave, la dirección de los ángulos desde los cuales pueden realizarse esos enlaces (por ejemplo, apuntando hacia adelante o apuntando hacia atrás), las posibles áreas de cobertura, condiciones de acceso y limitaciones operativas, y capacidad potencial disponible.

• Patrones de uso de datos: será posible registrar el patrón de uso de datos de los diferentes tipos de aviones en rutas específicas (por ejemplo, en un vuelo nocturno transatlántico en un Boeing 747). Con esta información será posible realizar estimaciones predictivas del patrón de uso de datos de los pasajeros.

• Condiciones meteorológicas: las tormentas y las velocidades variables del viento pueden crear variaciones en el tiempo y los planes de vuelo de los vuelos. Conocer las condiciones meteorológicas puede ayudar a pronosticar los cambios en la ubicación y comportamiento de los aviones.

• Perfiles empresariales: también pueden considerarse los problemas como las relaciones comerciales entre las aeronaves, compatibilidad técnica o precios.

Esta información deberá combinarse con el conocimiento de la ubicación de las estaciones terrestres, la disponibilidad y la capacidad de los datos de los diferentes enlaces de comunicación disponibles para una aeronave en cada etapa de su viaje. Para conseguir esta imagen completa, la NMU puede categorizar cada aeronave en cuanto a si puede proporcionar un enlace de aeronave a aeronave y cuál es la capacidad de datos de dicho enlace, en qué área de cobertura puede proporcionar una conexión y durante cuánto tiempo, la disponibilidad de la aeronave con comunicaciones de aeronave a aeronave y finalmente la capacidad disponible para ese avión que supera las necesidades de dicho avión. Además pueden existir limitaciones operativas o normativas que pueden limitar el uso de los enlaces de datos existentes; por ejemplo, coste, políticas corporativas, privacidad y consideraciones de confianza.

Una vez que se haya generado el mapa de cobertura para cada momento en el plan de vuelo de una aeronave, puede generarse una métrica para el nivel de servicio que se proporciona. Esta puede compararse con el uso esperado y si el nivel de servicio disponible es insuficiente para satisfacer la demanda, entonces la NMU podrá tomar medidas correctivas.

Si se requiere una medida correctiva, la NMU evaluará si pueden realizarse ajustes aceptables en los planes de vuelo existentes de las aeronaves para subsanar esta brecha en el rendimiento disponible. Las variaciones aceptables en una ruta de vuelo existente se basarán en una variedad de criterios como el coste, impacto sobre la finalidad principal del vuelo, etc.

Si esto no es posible, la NMU puede investigar la ubicación óptima de una aeronave adicional que se añadirá a la red existente para conseguir el rendimiento necesario. Esta nueva aeronave puede ser una que previamente no estaba disponible o una aeronave que vuele con el fin principal de mantener la cobertura de red. La ubicación y movimiento de la aeronave adicional afectará no solo a la aeronave específica a la que se proporciona cobertura, sino que también puede asistir a varias aeronaves que pueden estar dependiendo de un enlace de rendimiento inferior. Ya que ajustar las posiciones de las aeronaves lleva tiempo, la NMU debe proporcionar suficiente tiempo para conseguir la colocación.

Este enfoque puede ampliarse para incluir problemas operativos, como estructuras de precios, acuerdos legales y comerciales entre aeronaves que son propiedad de diferentes empresas, privacidad, priorización y otros asuntos regulatorios. Esto permitiría el desarrollo de un modelo de disponibilidad de recursos que va más allá de la disponibilidad, sino que también proporciona costes a los diferentes niveles de disponibilidad.

Puede generarse una base de datos que contenga la ruta de vuelo y las ubicaciones recientes y conocidas actualmente de todas las aeronaves equipadas con un sistema de comunicación tierra-aire y aire-aire compatible. Cada aeronave tendrá un perfil que proporciona información sobre los niveles de funcionalidad que puede ofrecer, como el ancho de banda disponible, los ángulos de cobertura, la potencia disponible y cualquier política que pueda tener un impacto operativo, como los acuerdos comerciales, acuerdos legales, problemas de acceso y políticas regionales de asignación de espectro. La Figura 4 ilustra un perfil de ejemplo de una aeronave que vuela en un área o región específica, indicada generalmente por el número de referencia (400) donde dos o más características pueden usarse para realizar el perfil de una aeronave.

Usando los datos de los planes de vuelo, la ubicación de la aeronave se actualiza según la dirección y la velocidad, y la base de datos realizará un pronóstico de las ubicaciones futuras de cada aeronave. Esto tendrá un nivel de incertidumbre ya que los cambios meteorológicos, los cambios ordenados por el control de tráfico aéreo o las decisiones del piloto pueden afectar a los pronósticos futuros.

Cada aeronave tendrá un perfil para determinar la cantidad de caudal de datos que utilizará. Por ejemplo, una aeronave de carga podrá participar en la red de comunicaciones pero puede tener muy poco o ningún uso interno de la red. Por el contrario, una aeronave de pasajeros grande tendría un gran requisito de uso personal pero puede tener limitaciones debido a acuerdos comerciales en cuanto a qué cantidad puede usar. Las expectativas de uso también pueden generarse a partir de datos empíricos recopilados de vuelos previos de aeronaves similares en diferentes regiones, momentos y progreso del vuelo. A partir del perfil individual de la aeronave, el rendimiento esperado y el rendimiento actual real, se generará un mapa espacial de los requisitos de uso de datos.

En la red, la red puede consistir en varios nodos que son transportados por la aeronave. Cada nodo puede tener ninguna, una o más conexiones con tierra y, de manera similar, con las otras aeronaves. Cada nodo de la red debe tener una conexión disponible con un nodo en tierra o con el nodo de otra aeronave. La disponibilidad de una conexión se restringe normalmente por ubicación y visibilidad angular de otros nodos.

La capacidad disponible en una nueva conexión con un nodo se determina mediante las características físicas de radio de la conexión (ancho de banda, potencia, distancia). En las conexiones aire-aire, la capacidad disponible también estará restringida por las conexiones que tiene el otro nodo, y el uso de datos abastecido internamente que pueda ya tener. Las conexiones aire-tierra también pueden tener limitaciones de rendimiento debido a que la conexión tierra-Internet esté compartida entre múltiples enlaces de aeronaves. El problema de compartir ancho de banda será un mayor desafío si existen múltiples enlaces de aeronave a aeronave encadenados.

La Figura 5 ilustra una unidad de gestión de red (NMU) que se comunica con una estación terrestre (500) y un administrador central de datos (535). La estación terrestre (500) puede proporcionar un enlace terrestre (530) a una o más aeronaves (505). Cada aeronave (505) tendrá una unidad de gestión de red (520) que enlazará con una unidad de gestión centralizada (535). La finalidad de esta función de gestión (520) es garantizar que cada aeronave elige de forma óptima entre los enlaces disponibles aire-aire (525) y aire-tierra (510) de forma que se proporcione un servicio de datos para cada aeronave con el máximo rendimiento desde una perspectiva de red y de aeronave individual. La unidad de gestión de red (520) tendrá en cuenta que cada nodo, o aeronave, está en constante movimiento y que la disponibilidad de los nodos cambia continuamente. La unidad de gestión de red (520) monitoriza el requisito de ancho de banda a partir de una pluralidad de usuarios (515).

El gestor de red centralizado (535) puede asumir aportaciones como la disponibilidad del enlace (540); la capacidad del enlace (545); la ubicación de la aeronave (550); los mapas de uso pronosticados (555) y las políticas (560). También utilizará el mapa de uso y de ubicación futura para identificar regiones potenciales de congestión y mala cobertura. En estos escenarios los enlaces pueden disponerse de nuevo para dispersar el tráfico de las rutas congestionadas a rutas menos congestionadas, o para crear nuevos enlaces para minimizar las brechas de cobertura. El gestor de red puede ordenar al controlador de red a bordo que altere sus conexiones a diferentes nodos aéreos y de tierra para mantener la red. El gestor de red también pronosticará las ubicaciones futuras de todas las aeronaves y la disponibilidad futura de las conexiones. En este escenario, puede ordenar preventivamente nuevas conexiones para prepararse para un uso futuro.

En respuesta al controlador de red terrestre, el controlador de red de la aeronave puede iniciar una búsqueda de nuevas conexiones: una búsqueda general o de un nodo específico. Tras finalizar, responderá al controlador terrestre sobre las conexiones disponibles. Puede surgir la situación en la que una conexión pueda estar teóricamente disponible pero no pueda ser descubierta por la aeronave.

La unidad de gestión de red puede establecer velocidades de datos máximas para cada aeronave. Esto puede resultar en una regulación del rendimiento disponible para los usuarios a bordo. Esta regulación puede ser para una velocidad de datos general, pero también pude aplicarse a tipos de tráfico específicos, esquemas de pago y otros métodos de priorización. Esto es necesario para garantizar que los enlaces de datos congestionados no creen regiones de servicio deficiente aunque existan enlaces disponibles.

La Figura 6 es un diagrama de flujo para el gestor de red central (535) que ilustra su funcionamiento como sigue. En la etapa 600 se calcula la colocación actual y futura de la aeronave en un área o región de malla. En la etapa 605 se calcula un pronóstico de los enlaces de datos disponibles. Esto puede hacerse usando registros históricos de uso de datos para un vuelo concreto y también teniendo en cuenta el número de pasajeros y el tamaño de la aeronave, es posible pronosticar una aeronave concreta que actuará como fuente de demanda de gran tráfico (por ejemplo, aeronave de doble pasillo de larga distancia). El algoritmo de enrutamiento puede usar esto como información para asignar los nodos de aeronaves. Por ejemplo, esa aeronave a una submalla con un número inferior de nodos o a una submalla formada por aeronaves con menor demanda o una submalla donde el enlace aire-tierra de la submalla ofrece la banda ancha más alta. Así se libera el suministro de banda ancha total para satisfacer al nodo específico de alta demanda. La revisión de los registros de uso histórico de datos basado en ubicación geográfica puede informar sobre el tipo de demandas de datos por parte del consumidor final. Esto puede usarse para pronosticar el contenido clave que probablemente será demandado repetidamente por múltiples consumidores. Un algoritmo de enrutamiento puede usar esto para realizar un caché temporal del contenido en un nodo de aeronave específico y también enrutar esto a través de enlaces aire-aire a otro nodo de aeronave que se ha pronosticado que tendrá la misma demanda de contenido. Así solo se pretende transportar esa demanda de contenido una vez desde el ancho de banda del enlace aire-tierra que es un punto de cuello de botella. En la etapa 610 se identifican los enlaces de datos disponibles. En la etapa 615 el controlador puede solicitar a la aeronave que descubra los enlaces disponibles en una región concreta. En la etapa 620, si no se encuentra ningún enlace, la base de datos se actualiza y se sugiere un nuevo enlace en base a los enlaces de datos disponibles en la etapa 625. Si se encuentra un enlace, el enlace se optimiza en la etapa 630. En la etapa 635 pueden emitirse nuevas conexiones a la aeronave dependiendo de los requisitos de datos para esa aeronave o alternativamente pueden emplearse límites reguladores en 640 si no hay enlaces de datos disponibles en la región de malla. En paralelo, cada nodo de aeronave puede calcular a nivel local el uso real en la etapa 645 y calcular los requisitos de uso futuros proyectados en la etapa 640. Esta información de las etapas 645 y 650 puede introducirse en la etapa 640 para optimizar la programación de los enlaces de datos en tiempo real.

Las realizaciones de la invención descritas con referencia a los dibujos comprenden un aparato informático y/o procesos realizados en un aparato informático. Sin embargo, la invención también abarca programas informáticos, particularmente programas informáticos almacenados sobre o en una portadora adaptada para poner en práctica la invención. El programa puede estar en formato de código fuente, código de objeto, o un código intermedio de código fuente y código de objeto, como en formato parcialmente compilado o en otro formato adecuado para el uso en la implementación del método según la invención. La portadora puede comprender un medio de almacenamiento como ROM, por ejemplo, CD ROM o un medio de grabación magnético, por ejemplo una memoria extraíble o un disco duro. La portadora puede ser una señal eléctrica u óptica que puede transmitirse a través de un cable eléctrico u óptico o por radio o por otros medios.

En la especificación, los términos "comprender, comprende, comprendido y comprendiendo" o cualquier variación de los mismos y los términos "incluir, incluye, incluido e incluyendo" o cualquier variación de los mismos se consideran totalmente intercambiables y debería permitírseles la interpretación más amplia posible y viceversa.

La invención no está limitada a las realizaciones de la presente memoria descritas anteriormente, sino que pueden variar en construcción y detalle.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un método para proporcionar cobertura del servicio para el suministro de servicios de datos a una aeronave objetivo que comprende las etapas de:

generar un mapa de disponibilidad de servicio de datos desde una o varias aeronaves y estaciones terrestres (320) y un perfil de uso de datos esperado a bordo de la aeronave objetivo para cada momento de un plan de vuelo de la aeronave objetivo (305);

generar una métrica para un nivel de servicio de datos disponible para cada momento del plan de vuelo en base al mapa de disponibilidad del servicio de datos;

comparar la métrica con el perfil de uso de datos esperado para cada momento en el plan de vuelo (325); y

cuando el nivel de servicio de datos disponible es insuficiente a bordo de la aeronave objetivo, mover o añadir una o varias aeronaves a un área en un momento específico y proporcionar a través de un enlace de datos de radio desde una o varias aeronaves a la aeronave objetivo los servicios de datos necesarios para conseguir el perfil de uso de datos esperado (335).

2. El método de la reivindicación 1 que comprende la etapa de compartir ancho de banda desde una o varias aeronaves, obtenido desde un enlace terrestre o de satélite, con dicha aeronave objetivo mediante un enlace de aeronave a aeronave.

3. El método de la reivindicación 1 o 2 en donde la etapa de mover o añadir una o varias aeronaves en el área en el momento específico comprende la etapa de alterar una ruta de vuelo de una o varias aeronaves para conseguir el perfil de uso de datos esperado.

4. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde la etapa de mover o añadir una o varias aeronaves en el área en el momento específico comprende las etapas de posicionar una aeronave con un enlace terrestre en la proximidad de un área de cobertura de servicio deficiente y compartir el ancho de banda desde el enlace terrestre con la aeronave objetivo dentro del área de cobertura de servicio de datos deficiente a través de su enlace de datos de aeronave a aeronave.

5. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende la etapa de implementar limitaciones normativas para limitar el uso de los enlaces de datos disponibles.

6. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende la etapa de categorizar cada una de una o varias aeronaves en cuanto a si puede proporcionar un enlace de datos de aeronave a aeronave y calcular una capacidad de datos de dicho enlace.

7. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende la etapa de calcular una cobertura de un enlace de datos de radio desde cada una de una o varias aeronaves a la aeronave objetivo y durante cuánto tiempo puede mantenerse la cobertura en un área.

8. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende la etapa de calcular una disponibilidad de cada una de una o varias aeronaves con comunicaciones de aeronave a aeronave y una capacidad disponible para dicha aeronave que supera las necesidades de dicha aeronave.

9. Un programa informático que comprende instrucciones del programa para hacer que un ordenador realice el método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

10. Un sistema de gestión de red configurado para proporcionar cobertura de servicio para el suministro de servicios de datos a una aeronave objetivo que comprende un módulo adaptado para generar un mapa de disponibilidad del servicio de datos desde una o varias aeronaves y estaciones terrestres y un perfil de uso de datos esperado a bordo de la aeronave objetivo para cada momento de un plan de vuelo de la aeronave objetivo;

un módulo adaptado para generar una métrica de un nivel de servicio de datos disponible para cada momento del plan de vuelo en base al mapa de disponibilidad del servicio;

un módulo adaptado para comprar la métrica con el perfil de uso de daos esperado para cada momento del plan de vuelo; y cuando el nivel de servicio de datos disponible sea insuficiente a bordo de la aeronave objetivo, un módulo adaptado para mover o añadir una o varias aeronaves a un área en un momento específico y proporcionar a través de un enlace de datos de radio desde una o varias aeronaves a la aeronave objetivo los servicios de datos necesarios para conseguir el perfil de uso de datos esperado.

11. El sistema de la reivindicación 10 que comprende un módulo para compartir ancho de banda desde una o varias aeronaves, obtenido desde un enlace terrestre o de satélite, con dicha aeronave objetivo mediante un enlace de aeronave a aeronave.

12. El sistema de la reivindicación 10 o 11 en donde el módulo adaptado para mover o añadir una o varias aeronaves en el área en el momento específico comprende la etapa de alterar una ruta de vuelo de una o varias aeronaves para conseguir el perfil de uso de datos esperado.

13. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12 en donde el módulo adaptado para mover o añadir una o varias aeronaves en el área en el momento específico comprende un módulo configurado para posicionar una aeronave con un enlace terrestre en la proximidad de un área de cobertura de servicio deficiente y compartir el ancho de banda desde el enlace terrestre con la aeronave objetivo dentro del área de cobertura de servicio de datos deficiente a través de su enlace de datos de aeronave a aeronave.