ES3060897T3

ES3060897T3 - Multiple aspects of communication in a diverse communication network

Info

Publication number: ES3060897T3
Application number: ES20745879T
Authority: ES
Inventors: Benjamin Posthuma; Tom Freeman; David Fotheringham
Original assignee: Kymeta Corp
Current assignee: Kymeta Corp
Priority date: 2019-01-24
Filing date: 2020-01-24
Publication date: 2026-03-30
Anticipated expiration: 2040-01-24
Also published as: WO2020154681A1; EP4668677A3; EP3915239A1; IL285058B1; EP3915239A4; IL317951A; IL285058A; US11818606B2; IL285058B2; US20240205746A1; US12349005B2; US20200245210A1; EP3915239B1; EP4668677A2; US20250385958A1

Abstract

Se describe una red de área amplia (WAN) múltiple que incorpora redes de comunicación basadas en satélite y redes celulares (por ejemplo, una red LTE). En una realización, la WAN se implementa con un marco de comunicaciones que comprende: un dispositivo de borde que comprende una interconexión de módem satelital para acoplarse a un módem satelital externo al dispositivo de borde, una interconexión de módem celular para acoplarse a un módem celular externo al dispositivo de borde, un conmutador acoplado a las interconexiones de módem satelital y celular, y un nodo de procesamiento acoplado al conmutador que comprende un enrutador para conmutar el tráfico entre la interconexión de módem satelital y la interconexión de módem celular cuando el dispositivo de borde se comunica con una red de datos pública utilizando un enlace satelital o un enlace celular terrestre, respectivamente; y una plataforma de conectividad configurada para la conexión al dispositivo de borde, la plataforma de conectividad comprende un componente de intermediario/integrador configurado para operar como intermediario e integrador entre el dispositivo de borde y los proveedores de servicios de conectividad y los sistemas de soporte empresarial que realizan la administración de suscripciones para permitir que el dispositivo de borde acceda a los enlaces celulares satelitales y terrestres. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Aspectos múltiples de una comunicación en una red de comunicación diversa

[0003] SOLICITUD RELACIONADA

[0004] La presente solicitud es una solicitud no provisional y reivindica el beneficio de las Solicitudes de Patente Provisional de EE. UU. nº 62/796,443, presentada el 24 de enero de 2019 y nº 16/750,439, presentada el 23 de enero de 2020.

[0005] CAMPO DE LA INVENCIÓN

[0006] Las formas de realización de la invención están relacionadas con la comunicación inalámbrica; más en particular, las formas de realización de la invención están relacionadas con el uso de múltiples redes de comunicación inalámbrica para permitir el enrutamiento de datos entre un dispositivo edge (de borde) y una red de datos, incluida la conmutación para soportar la movilidad del dispositivo edge (de borde) manteniendo una conexión a la red de datos.

[0007] ANTECEDENTES

[0008] En términos generales, los dispositivos informáticos y las redes de comunicación pueden utilizarse para intercambiar datos y/o información. En una aplicación común, un dispositivo informático puede solicitar contenido de otro dispositivo informático a través de la red de comunicación. Por ejemplo, un usuario de un dispositivo informático personal puede utilizar una aplicación de navegador para solicitar una página de contenido (por ejemplo, una página de red, una página web, etc.) desde un dispositivo informático servidor a través de la red (por ejemplo, Internet). En dichas formas de realización, el dispositivo informático del usuario puede denominarse dispositivo informático del cliente y el dispositivo informático del servidor puede denominarse proveedor de contenido.

[0009] Los proveedores de contenido proporcionan el contenido solicitado a los dispositivos informáticos del cliente a menudo teniendo en cuenta la transmisión eficiente del contenido solicitado al dispositivo informático del cliente y/o teniendo en cuenta un costo asociado con la transmisión del contenido. Para implementaciones de mayor escala, un proveedor de contenido puede recibir solicitudes de contenido de un gran volumen de dispositivos informáticos de cliente, lo que puede generar tensión en los recursos informáticos del proveedor de contenido. Además, el contenido solicitado por los dispositivos informáticos del cliente puede tener varios componentes, lo que puede suponer una presión adicional sobre los recursos informáticos del proveedor de contenido. Los proveedores de contenido a menudo consideran factores como por ejemplo la latencia de entrega del contenido solicitado para cumplir con los acuerdos de nivel de servicio o la calidad del servicio de entrega.

[0010] Una red de comunicación puede incluir una pluralidad de dispositivos de usuario, como por ejemplo dispositivos informáticos móviles, que se comunican a través de una red de comunicación inalámbrica. En dichos enfoques de redes de comunicación inalámbrica, el proveedor de contenido puede proporcionar equipos de infraestructura que faciliten esa transmisión de datos mediante la implementación de un estándar de interfaz inalámbrica específico. Por ejemplo, las redes de comunicación inalámbrica celular generalmente se caracterizan por soportar comunicaciones a través de varias combinaciones de estándares de interfaz aérea inalámbrica 3G, 4G, LTE o 5G. Otras redes inalámbricas pueden implementar estándares inalámbricos de menor alcance, como por ejemplo Wi-Fi, que permiten comunicaciones con dispositivos informáticos dentro de una proximidad física más corta al equipo de red.

[0011] En algunas redes de comunicación inalámbrica, uno o más dispositivos informáticos pueden tener capacidades para transmitir datos o facilitar la funcionalidad de comunicación a través de diversas redes de comunicación inalámbrica, como por ejemplo una red celular y una red no celular (por ejemplo, Wi-Fi). Para la funcionalidad de llamada de voz, en algunas formas de realización, cuando se realiza una llamada de voz sobre LTE (VoLTE) desde un dispositivo móvil, el dispositivo móvil configura un portador dedicado a una red LTE (por ejemplo, una red celular) de modo que el canal de comunicación que proporciona la llamada de voz esté protegido.

[0012] Los proveedores de contenidos o servicios inalámbricos han trasladado las comunicaciones de datos de la red celular LTE a redes Wi-Fi públicas y privadas no celulares. En un ejemplo, se ha desarrollado una tecnología de voz sobre Wi-Fi (VoWIFI) para soportar la funcionalidad de llamadas de voz en redes inalámbricas no celulares. Desde la perspectiva del proveedor de servicios de red inalámbrica celular, todas las redes inalámbricas no celulares, independientemente de que sean privadas o públicas, se consideran no fiables a efectos de seguridad. En consecuencia, la implementación de una descarga de Wi-Fi, como por ejemplo VoWIFI, requiere el establecimiento de un túnel seguro (por ejemplo, IPSEC) a través de la red Wi-Fi hasta el equipo de infraestructura de red celular. Estos enfoques crean de manera efectiva una conexión fiable entre el dispositivo móvil y un aparato en la red LTE doméstica, generalmente llamada puerta de enlace de datos de paquetes evolucionada (ePDG). Una vez establecido ese túnel seguro, los datos correspondientes a la "llamada de voz" pueden iniciarse u originarse en la red Wi-Fi no fiable o una llamada establecida puede migrarse desde la red celular (por ejemplo, la red LTE) a la red no celular (por ejemplo, la red Wi-Fi). Debido a la necesidad de utilizar un túnel seguro, la red no celular (por ejemplo, la red Wi-Fi) se utiliza como red/plataforma de transporte para las comunicaciones de datos de llamadas de voz. Sin embargo, la llamada de voz puede finalizarse o transferirse nuevamente únicamente a la red celular fiable (por ejemplo, la red LTE). En consecuencia, las implementaciones actuales de redes celulares y redes celulares no inalámbricas no tienen capacidades para soportar la conmutación (por ejemplo, transferencias) entre redes inalámbricas no fiables.

[0013] Surgen problemas similares con las comunicaciones asociadas a las comunicaciones a través de una red celular y otros tipos de redes inalámbricas, como por ejemplo las redes inalámbricas basadas en satélites. Por ejemplo, una red celular (por ejemplo, una red LTE) trata una conexión de red inalámbrica basada en satélite como no fiable (similar a una red inalámbrica basada en Wi-Fi). De manera similar a lo que se ha indicado anteriormente, cuando la red de retorno de la red cambia del enlace de transporte que se utilizó inicialmente para configurar el túnel IPSEC a un enlace de transporte diferente, el túnel IPSEC colapsará y la llamada se interrumpirá.

[0014] En general, de acuerdo con los enfoques actuales, los proveedores de infraestructuras, los proveedores de servicios y los estándares no contemplan la conmutación por error de llamadas entre múltiples redes no fiables. En algunas aplicaciones, los enrutadores con enlace de unión brindan una experiencia perfecta, ya que todos los enlaces de transporte están unidos de manera efectiva entre el enrutador del usuario y un punto final. Sin embargo, dado que el 100% del tráfico está enlazado y se transmite a través de un túnel seguro, esto provoca ineficiencias en el tráfico de la red. Esta solución enruta tráfico específico solo a través del túnel de sesión única, mientras que otro tráfico, como por ejemplo el tráfico tolerante a interrupciones (por ejemplo, navegación web, transferencia de archivos, correo electrónico, transmisión en búfer, etc.) se puede enrutar a través de las rutas de transporte habituales.

[0015] Sin embargo, las comunicaciones requieren infraestructura. Las comunicaciones terrestres (por ejemplo, LTE y 5G), que dependen de una red fija de torres y radios, pueden volverse poco fiables durante un desastre. Los daños físicos a los sitios celulares o la congestión de la red pueden provocar una reducción en el rendimiento. Se ha prestado renovada atención a la construcción de redes celulares resistentes y protegidas que den prioridad a los equipos de respuesta en la red y que implementen una infraestructura de rápida implementación con el fin de mitigar el daño físico. Depender únicamente de las redes terrestres simplemente no es suficiente en situaciones en las que la red debe funcionar.

[0016] Se han logrado avances en las redes de satélites no terrestres. Estas incluyen la introducción de nuevas antenas escaneadas electrónicamente basadas en un concepto de metamateriales difractivos, al que en este documento se denomina Tecnología de Antena de Superficie de Metamaterial (MSAT). A modo de ejemplo, la MSAT permite el escaneo electrónico desde un único panel plano sin partes móviles. Al utilizar cristales líquidos como por ejemplo dieléctrico sintonizable en frecuencias de microondas, una estructura de antena de MSAT facilita el escaneo de haz de gran ángulo (>75°) y el seguimiento rápido (>30°/segundo). Esto permite una conectividad de alto rendimiento con satélites incluso desde las plataformas móviles más pequeñas con poca o ninguna intervención del operador.

[0017] La estructura de antena de MSAT se ha desplegado en todo el mundo en plataformas que van desde vehículos todoterreno de dos asientos, pequeñas embarcaciones inflables, superyates, tractores, vehículos de pasajeros y vehículos de primera respuesta. Desde el punto de vista operativo, una vez que se enciende el terminal, un receptor de sistema de posicionamiento global (GPS) interno y una unidad de medición inercial (IMU) determinan la posición y la actitud de la antena. Desde allí, la antena determina automáticamente la ubicación, la frecuencia y la polarización del satélite óptimo que se va a rastrear, y forma un haz electrónico hacia ese satélite. A medida que el vehículo se mueve, se realizan entradas continuas al algoritmo de seguimiento en la antena para que el haz permanezca fijado en el satélite.

[0018] El documento EP 2392109 B1 describe un sistema y un método de comunicación de políticas de servicios, en el que un dispositivo de red intermedio actúa como intermediario de servicios o conexión intermedia entre una red y uno o más dispositivos de comunicaciones; implementa un conjunto de políticas de servicios para ayudar a controlar el uso del dispositivo de red intermedio de un conjunto de servicios en la red, en que el conjunto de políticas de servicios incluye una o más políticas de servicios asociadas con el dispositivo de red intermedio o uno o más dispositivos de comunicaciones conectados al dispositivo de red intermedio, en que el conjunto de servicios es uno o más servicios de red utilizados por el dispositivo de red intermedio o uno o más dispositivos de comunicaciones; y supervisa el uso del conjunto de servicios basándose en el primer conjunto de políticas de servicios, en el que se verifica la implementación del conjunto de políticas de servicios.

[0019] RESUMEN

[0020] La invención que persigue con esta solicitud se expone en el conjunto de reivindicaciones adjunto.

[0021] BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0022] La presente invención se entenderá más completamente a partir de la descripción detallada que se proporciona a continuación y de los dibujos adjuntos de varias formas de realización de la invención, que, sin embargo, no deben tomarse como limitantes de la invención a las formas de realización específicas, sino que son solo con finalidades de explicación y comprensión.

[0023] La Figura 1 ilustra una forma de realización de un dispositivo edge (de borde).

[0024] La Figura 2A ilustra una forma de realización de una estructura de conectividad del cual forma parte un dispositivo edge (de borde).

[0025] La Figura 2B ilustra otra forma de realización de una plataforma que incluye múltiples enclaves. La Figura 3 ilustra un ejemplo de reensamblaje de paquetes de IP.

[0026] La Figura 4A ilustra una estructura de red que incluye una red de área amplia definida por software (SD-WAN).

[0027] La Figura 4B ilustra un dispositivo edge (de borde) con un enrutador definido por software. La Figura 5 muestra una forma de realización de una arquitectura para un dispositivo informático ilustrativo con el fin de implementar diversos aspectos de la funcionalidad de enrutamiento edge (de borde) de un dispositivo edge (de borde).

[0028] La Figura 6 ilustra el esquema de una forma de realización de una antena de apertura radial holográfica alimentada cilíndricamente.

[0029] La Figura 7 ilustra una vista en perspectiva de una fila de elementos de antena que incluye un plano de tierra y una capa de resonador reconfigurable.

[0030] La Figura 8A ilustra una forma de realización de un resonador/ranura sintonizable.

[0031] La Figura 8B ilustra una vista en sección transversal de una forma de realización de una apertura de antena física.

[0032] Las Figuras 9A-D ilustran una forma de realización de las diferentes capas para crear la matriz ranurada.

[0033] La Figura 10 ilustra una vista lateral de una forma de realización de una estructura de antena alimentada cilíndricamente.

[0034] La Figura 11 ilustra otra forma de realización del sistema de antena con una onda saliente. La Figura 12 ilustra una forma de realización de la colocación de los circuitos de control de matriz con respecto a los elementos de antena.

[0035] La Figura 13 ilustra una forma de realización de un paquete de TFT.

[0036] La Figura 14 es un diagrama de bloques de una forma de realización de un sistema de comunicación que tiene rutas de transmisión y recepción simultáneas.

[0037] DESCRIPCIÓN DETALLADA

[0038] En la siguiente descripción se exponen numerosos detalles con el fin de proporcionar una explicación más completa de la presente invención. Sin embargo, resultará evidente para una persona experta en la materia que la presente invención puede ponerse en práctica sin estos detalles específicos. En otros casos, se muestran estructuras y dispositivos bien conocidos en forma de diagrama de bloques, en lugar de en detalle, con el fin de evitar oscurecer la presente invención.

[0039] Se describe una red de área amplia (WAN) múltiple que incorpora redes de comunicación basadas en satélite y redes celulares (por ejemplo, una red LTE). En una forma de realización, la red multi-WAN proporciona acceso a una o más redes de datos. En una forma de realización, la red de datos comprende una red de datos pública, como, por ejemplo, Internet. En una forma de realización, el acceso se proporciona a través de comunicación por satélite o comunicación celular. En una forma de realización, la comunicación por satélite se realiza en forma de MSAT conectándose a satélites geoestacionarios. En una forma de realización, la conexión de comunicación por satélite es a través de bandas Ku o Ka, si bien las técnicas descritas en el presente documento no se limitan al uso de esas bandas. Las redes de satélite se consideran fiables y resistentes, y se han desplegado redes celulares comerciales en la mayor parte del mundo desarrollado y de los países en vías de desarrollo y cubren una porción significativa de las áreas pobladas del mundo. La combinación de los beneficios de la red celular de bajo costo y alto rendimiento con la fiabilidad y resiliencia de la red de satélite da como resultado una conectividad en cualquier momento y en cualquier lugar.

[0040] Se describe una estructura de comunicaciones para soportar la red multi-WAN. En una forma de realización, la estructura de comunicación comprende un dispositivo edge (de borde) y una plataforma de conectividad configurada para la conexión al dispositivo edge (de borde). En una forma de realización, el dispositivo edge (de borde) comprende una interconexión de módem de satélite para acoplarse a un módem de satélite externo al dispositivo edge (de borde), una interconexión de módem celular para acoplarse a un módem celular externo al dispositivo edge (de borde), un conmutador acoplado a las interconexiones de módem de satélite y celular, y un nodo de procesamiento acoplado al conmutador y que tiene un enrutador para conmutar el tráfico entre la interconexión de módem de satélite y la interconexión de módem celular cuando el dispositivo edge (de borde) se comunica con una red de datos pública utilizando un enlace de satélite o un enlace celular terrestre, respectivamente.

[0041] En una forma de realización, el dispositivo edge (de borde) está conectado de manera comunicable a un enlace de satélite utilizando la interconexión de módem de satélite y a un enlace celular terrestre utilizando la interconexión de módem celular cuando se conmuta el tráfico que se comunica entre el dispositivo edge (de borde) y la red de datos pública. En una forma de realización, el dispositivo edge (de borde) está conectado simultáneamente a un enlace de satélite y a un enlace celular terrestre. En una forma de realización, el enrutador está configurado para conmutar el tráfico del enrutamiento de una red a la otra (por ejemplo, conmutar de una red basada en satélite a una red celular o viceversa) en función de las condiciones del enlace de satélite y del enlace celular terrestre. En una forma de realización, las condiciones comprenden métricas de rendimiento del enlace.

[0042] En una forma de realización, el dispositivo edge (de borde) comprende además una interfaz de comunicación para el acceso mediante una red local. En una forma de realización, la interfaz de comunicación comprende una interfaz Bluetooth, una interfaz de Wi-Fi y/o una interfaz de Ethernet directa.

[0043] En una forma de realización, la plataforma de conectividad comprende un componente broker/integrador configurado para operar como broker e integrador entre el dispositivo edge (de borde) y los proveedores de servicios de conectividad y los sistemas de soporte empresarial que llevan a cabo la gestión de suscripciones con el fin de permitir que el dispositivo edge (de borde) acceda a las redes celulares terrestres y de satélite para su uso en la comunicación con una red de datos (por ejemplo, una red de datos pública (por ejemplo, Internet)). En una forma de realización, la plataforma de conectividad comprende una arquitectura de microservicios basada en la nube que utiliza microservicios que son parte de una aplicación más grande y se ejecutan de forma autónoma. En una forma de realización, los microservicios proporcionan funciones de red virtual (VNF). En una forma de realización, las VNF comprenden optimización de red de área amplia (WAN), gestión de contenido y/o políticas de enrutamiento dinámico para el dispositivo edge (de borde).

[0044] En una forma de realización, la arquitectura de microservicios comprende un enclave de gestión de red para tomar decisiones de enrutamiento para el dispositivo edge (de borde) en función de la configuración y dirección del tráfico. En una forma de realización, la configuración y dirección del tráfico se basan en el contenido y/o en el tipo de datos. En una forma de realización, la modelación y dirección del tráfico comprende la modelación y dirección del tráfico de una red de área amplia definida por software (SD-WAN). En una forma de realización, el modelado y dirección del tráfico de la red de área amplia definida por software (SD-WAN) puede operar con el fin de identificar la demanda de tráfico para un tipo de contenido y determinar si el enlace de satélite o el enlace celular terrestre debe enrutar ese tipo de contenido.

[0045] En una forma de realización, la arquitectura de microservicios comprende una pluralidad de enclaves configurados para controlar el dispositivo edge (de borde) a través de una interfaz directa con el componente broker/integrador. En una forma de realización, la pluralidad de enclaves comprende un enclave de gestión de red para proporcionar gestión de red con el fin de interconectar el dispositivo edge (de borde) a la red de datos pública, incluida la lógica con el fin de tomar decisiones de enrutamiento para el dispositivo edge (de borde) en función de la configuración y dirección del tráfico, un enclave de gestión de aplicaciones con el fin de proporcionar gestión de datos y gestión de contenido para interconectar el dispositivo edge (de borde) a la red de datos pública, y un enclave de gestión de seguridad con el fin de proporcionar gestión de seguridad para interconectar el dispositivo edge (de borde) a la red de datos pública.

[0046] En una forma de realización, la estructura de comunicaciones comprende además un terminal de satélite que tiene un módem de satélite y una apertura de antena escaneada electrónicamente acoplada al módem de satélite. En una forma de realización, la antena escaneada electrónicamente comprende una antena escaneada electrónicamente basada en metasuperficie, tal como, por ejemplo, aquellas que se describen con más detalle a continuación. En otra forma de realización, la antena escaneada electrónicamente comprende una antena basada en un conjunto en fase. En otra forma de realización más, el terminal de satélite incluye una antena de panel plano distinta a las descritas anteriormente u otro tipo de antena de satélite bien conocida, tal como, por ejemplo, pero sin limitarse a, una antena parabólica con cardán, una antena definida por software, etc.

[0047] La Figura 1 ilustra una forma de realización de un dispositivo edge (de borde). En referencia a la Figura 1, el dispositivo edge (de borde) 100 incluye un nodo de procesamiento edge (de borde) 101 que está acoplado al conmutador 102. El conmutador 102 está acoplado a uno o más módulos celulares 104 para conectarse a redes celulares a través de antenas celulares 121. El conmutador 102 también está acoplado a un módem de satélite externo 103, que se utiliza para conectarse a redes basadas en satélites mediante aperturas de satélite. El conmutador 102 también está acoplado a una interfaz LAN 110 para acoplarse a una red de área local (LAN) a través de una conexión por cable y a una interfaz Wi-Fi que se utiliza para conectarse a un usuario a través de una antena Wi-Fi de usuario 122 o a una WAN a través de una antena 123 usando la aplicación Wi-Fi 107.

[0048] El nodo de procesamiento edge (de borde) 101 controla el rendimiento de la función de enrutador edge (de borde) para enrutar datos utilizando redes de satélite y celulares. En una forma de realización, el nodo de procesamiento edge (de borde) 101 permite el acceso a contenido a través de redes de datos públicas mediante interconexiones de módem de satélite y celular con el módem de satélite 103 y un módem celular asociado con los módulos celulares 104. Esto permite que el dispositivo edge (de borde) 100 mantenga contacto con una red de datos a través de enlaces terrestres o enlaces de satélite no terrestres. Cuando hay una conexión desde la red de datos a través de un enlace no terrestre, el módem de satélite 103 se acopla a una antena de satélite. Al mantener el contacto con la red a través de un enlace celular terrestre, los módulos celulares 104 proporcionan una conexión a través de LTE u otro módem basado en celular y sus antenas asociadas.

[0050] El nodo de procesamiento edge (de borde) 101 incluye la lógica de enrutamiento para controlar el conmutador 102 con el fin de conmutar el tráfico entre las redes disponibles (por ejemplo, la red basada en satélite y la red basada en celular). En una forma de realización, la lógica de enrutamiento del nodo de procesamiento edge (de borde) 101 conmuta el tráfico entre las redes en función de las condiciones. En una forma de realización, el nodo de procesamiento edge (de borde) 101 utiliza condiciones del enlace asociadas con métricas de rendimiento del enlace (por ejemplo, latencia, pérdida de paquetes, fluctuación, etc.) para realizar el enrutamiento de datos utilizando las redes disponibles. En una forma de realización, el nodo de procesamiento edge (de borde) 101 lleva a cabo una conmutación automática y una modelación del tráfico en función de condiciones tales como, por ejemplo, métricas de rendimiento del enlace. La lógica de enrutamiento y la función del nodo de procesamiento edge (de borde) 101 se describen con mayor detalle a continuación.

[0052] En una forma de realización, el dispositivo edge (de borde) 100 utiliza una red de área amplia definida por software (SD-WAN) 150 como parte del mantenimiento del contacto con la red de datos a través de los enlaces celulares terrestres y el enlace de satélite no terrestre. En una forma de realización, el nodo de procesamiento edge (de borde) 101 interactúa con la SD-WAN 150 a través del hipervisor 140. En una forma de realización, la SD-WAN 150 permite el acceso a las funciones de red virtual (VNF) 151 asociadas con las máquinas virtuales 152 para agregar controles adicionales a las funciones de enrutamiento realizadas por el nodo de procesamiento edge (de borde) 101. En una forma de realización, las VNF adicionales a las que la SD-WAN proporciona acceso incluyen funciones como por ejemplo modelado y dirección del tráfico en nombre del nodo de procesamiento edge (de borde) 101. En una forma de realización, la configuración y dirección del tráfico pueden estar basadas en el contenido y el tipo de datos. En una forma de realización, la SD-WAN 150 proporciona acceso a funciones que identifican la demanda de tráfico y determinan la red de transporte base disponible para enrutar el tipo específico de tráfico. En una forma de realización, la demanda de tráfico se basa en el tipo de contenido que se está enrutando. Por ejemplo, en una forma de realización, la lógica de SD-WAN enruta diferentes tipos de contenido a través de diferentes redes de transporte. En una forma de realización, la determinación de la mejor red de transporte disponible para enrutar un tipo específico de tráfico se basa en inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático/profundo. De esta forma, la SD-WAN 150 proporciona acceso a una infraestructura basada en la nube que ayuda al nodo de procesamiento edge (de borde) 101 con las decisiones de enrutamiento.

[0054] En una forma de realización, la infraestructura de computación edge (de borde) está integrada en la plataforma de conectividad. La Figura 2A ilustra la estructura de conectividad 200 de la cual forma parte el dispositivo edge (de borde) (por ejemplo, el dispositivo edge (de borde) 100 en la Figura 1). En referencia a la Figura 2A, la estructura de conectividad 200 está dividida de forma única en tres particiones: una pila de sistema de soporte empresarial (BSS) 201, una pila de sistemas de operación y soporte (OSS) 202 y una pila de servicios de conectividad (CS) 203. En una forma de realización, la pila de BSS 201 comprende una plataforma de gestión de suscripciones que incluye un módulo de cuentas/facturación 252, un módulo de procesamiento de pagos 253, un módulo de gestión de relaciones con el cliente (CRM) (por ejemplo, software CRM de Salesforce) 251, un módulo de planificación de recursos empresariales (ERP) (por ejemplo, software de Oracle) 254 y un módulo MFG (por ejemplo, software de Arena) 255. En una forma de realización, cada uno de estos módulos se implementa con software que se ejecuta en uno o más procesadores. En una forma de realización, la pila de BSS 201 está ubicada en la nube y se conecta a la pila de OSS 202 mediante una interfaz con el componente integrador / broker 210 de la pila de OSS 202.

[0056] La pila de CS 203 incluye la cantidad de componentes que interactúan directamente con el componente integrador / broker 210. Estos incluyen un agregador de servicios de operador de servicios de satélite (SSO) / sistema de gestión de red (NMS) 232 que está acoplado de forma comunicativa a uno o más operadores de sistemas de satélite (SSO) 231. La SD-WAN 234 también está acoplada directamente al componente integrador / broker 210. El agregador de operador de red virtual móvil (MVNOA) 235, que está acoplado comunicablemente a uno o más operadores de red móvil (MNOn) 236, también está acoplado directamente al componenteintegrador/broker 210.

[0057] Con esta partición, el componente integrador/broker 210 conecta la interfaz de redes terrestres y no terrestres con la plataforma de conectividad. En una forma de realización, el componente integrador / broker 210 está acoplado a un centro de operaciones de red (NOC) 211, que a su vez está acoplado a un módulo de soporte/servicio al cliente (externo a la plataforma 200) y a un sistema de facturación 213. En una forma de realización, el NOC 211 también está acoplado al centro de operaciones de seguridad/centro de operaciones integrado (SOC/IOC) (por ejemplo, SOC/IOC 214 de la Figura 2B).

[0058] El componente integrador / broker 210 también está acoplado a los dispositivos edge (de borde) a través del Portal de socio/cliente 240, como, por ejemplo, el dispositivo edge (de borde) 261. El dispositivo edge (de borde) 261 está acoplado de forma comunicativa a una o más antenas (por ejemplo, antenas de satélite, antenas celulares, etc.) que se encuentran en la flota remota (por ejemplo, vehículos, barcos, etc.)) 260. En una forma de realización, el Portal de socio/cliente 240 interactúa con los vehículos que contienen los dispositivos edge (de borde) con sus interconexiones a las redes de satélite y celulares. Estos vehículos pueden formar parte de flotas. En una forma de realización, los dispositivos edge (de borde), como por ejemplo el dispositivo edge (de borde) 261, se comunican con el Portal de socio/cliente 240 a través de una interfaz de administración (MI) 241. En una forma de realización, la MI 241 permite a los usuarios de diferentes jerarquías y funciones, como por ejemplo administradores de flotas, revendedores de valor agregado (VAR) y representantes de servicio de campo (FSR), activar/desactivar servicios, ver y cambiar suscripciones, ver el uso actual e histórico, enviar tickets/llamadas CS y llevar a cabo la instalación y el aprovisionamiento de acuerdo con una política definida aplicada a ese tipo de usuario.

[0059] La Figura 2B ilustra otra forma de realización de una estructura de conectividad. En referencia a la Figura 2B, la estructura de conectividad 205 incluye muchos de los mismos elementos que forman parte de la estructura de conectividad 200. Sin embargo, la estructura de conectividad 205 también incluye múltiples enclaves. En una forma de realización, cada una de las funciones en los enclaves es realizada por un microservicio como parte de una arquitectura de microservicios (MSA). Es decir, estos enclaves incluyen lógica que ejecuta microservicios asociados con la MSA para realizar funciones utilizando brokers autónomos para la plataforma en nombre de los dispositivos edge (de borde). Estos microservicios son funciones basadas en aplicaciones que son ejecutadas por uno o más procesadores (por ejemplo, núcleos de procesamiento). En una forma de realización, el uno o más procesadores (por ejemplo, núcleos de procesamiento) son parte de una o más máquinas virtuales que se ejecutan en un entorno basado en la nube.

[0060] En una forma de realización, un entorno de gestión de red interactúa directamente con el integrador / broker 210 e incluye un enclave de gestión de red 270. En una forma de realización, el enclave de gestión de red 270 incluye la lógica de pila de llamadas 271 para mantener una pila de llamadas, la lógica de dirección de tráfico 272 para realizar la dirección de tráfico, la Wi-Fi como lógica de WAN 273 para habilitar el acceso a Wi-Fi WAN, la lógica de SD-WAN 274 para facilitar una SD-WAN, el broker de compresión 275 para realizar funciones relacionadas con la compresión, la lógica de gestión de contenido 276 para realizar la gestión de contenido y una lógica de ruta expresa 277 para realizar el enrutamiento.

[0061] En una forma de realización, un entorno de aplicación incluye un enclave de gestión de aplicaciones 280 que interactúa directamente con el integrador / broker 210. En una forma de realización, el enclave de gestión de aplicaciones incluye servicios de utilidad 281, servicios de gestión de datos 282 y servicios de gestión de contenido 283.

[0062] En una forma de realización, un entorno de seguridad incluye un enclave de gestión de seguridad 290 que está conectado directamente con el integrador / broker 210. En una forma de realización, el enclave de gestión de seguridad 290 incluye lógica para realizar la gestión de claves 291, la seguridad de datos 292 y la seguridad de red 293.

[0063] Además, en la Figura 2B, el MVNOA 235 y el SSOA/NMS 232 son parte de la plataforma 200 e interactúan con uno o más MNO y uno o más SSO, respectivamente.

[0064] Funcionalidad del dispositivo edge (de borde)

[0065] Para obtener una WAN múltiple conectada y sin interrupciones, las formas de realización descritas en este documento proporcionan uno o más componentes con funcionalidad dentro de una o más redes de comunicación con el fin de determinar cómo enrutar los datos utilizando las redes de comunicación inalámbrica disponibles. En una forma de realización, el dispositivo edge (de borde) determina qué red de comunicación inalámbrica disponible utilizar para enrutar los datos. Si solo existe una red disponible, el dispositivo edge (de borde) selecciona la red disponible para enrutar los datos. Si no hay ninguna red disponible, el dispositivo edge (de borde) no enruta los datos y el intento de comunicación falla (por ejemplo, si hay una comunicación de red prohibida). En una forma de realización, si existen múltiples redes diversas disponibles para la conectividad de datos, el dispositivo edge (de borde) implementa una lógica de toma de decisiones para seleccionar la conectividad de datos.

[0067] La capacidad de operar en cualquier lugar, independientemente de la cobertura fija, representa una mejora significativa en la eficiencia operativa. La demanda de personas que forman parte de flotas remotas también se reduce significativamente, ya que no se necesita capacitación ni herramientas adicionales para utilizar la multi-WAN: es automático. Esta solución permite a dichas personas operar eficazmente en cualquier lugar, sin tener que considerar la cobertura de red existente.

[0069] En una forma de realización, el dispositivo edge (de borde) está configurado para realizar un enrutamiento que reconoce el enlace de datos. Es decir, en una forma de realización, el dispositivo edge (de borde) selecciona redes de comunicación inalámbrica individuales para enrutar datos en función del tipo de tráfico y/o contenido. Por lo tanto, el dispositivo edge (de borde) no considera que todo el tráfico de red sea igual o idéntico a los efectos de seleccionar el enrutamiento de red. Por ejemplo, si el proveedor de servicios caracteriza los datos subyacentes o la aplicación que genera los datos como que requieren compartir instantáneamente, el dispositivo edge (de borde) puede seleccionar una red de comunicación inalámbrica particular que satisfaga las necesidades de compartir instantáneamente. En otro ejemplo, si los datos subyacentes o la aplicación que genera los datos se caracterizan por funcionar mal en una conexión de red de mayor latencia (por ejemplo, una red inalámbrica basada en satélite), entonces el dispositivo edge (de borde) puede seleccionar una red de comunicación inalámbrica particular con una latencia menor (por ejemplo, una red de comunicación celular). En otro ejemplo, los datos subyacentes o la aplicación que genera los datos pueden caracterizarse como tolerantes a la latencia pero requieren una fiabilidad y una seguridad ultra altas. En consecuencia, el dispositivo edge (de borde) selecciona una conexión inalámbrica basada en satélite. En todavía otro ejemplo, si el dispositivo edge (de borde) se encuentra en un entorno en movimiento, como por ejemplo un vehículo, una o más redes de comunicación inalámbrica pueden no estar disponibles debido a que el dispositivo edge (de borde) se encuentra fuera del área de cobertura (por ejemplo, fuera del área de cobertura de una red celular funcional (por ejemplo, una red LTE)) y, por lo tanto, el dispositivo edge (de borde) decide enrutar los datos a través de una red de satélite disponible. Si se restablece la red celular o se considera que está dentro de un umbral de estabilidad, el dispositivo edge (de borde) puede decidir volver a utilizar la red celular para enrutar los datos.

[0071] Al tomar decisiones de enrutamiento basadas en datos, el enrutador o la función de enrutamiento del dispositivo edge (de borde) descubre o tiene acceso a información que identifica la disponibilidad de la red de comunicación (por ejemplo, conexión por satélite, inalámbrica (por ejemplo, 5G), etc.) y las características de los enlaces de comunicación individuales, y determina los atributos de al menos un subconjunto de enlaces o de todos los enlaces, definidos de acuerdo con un conjunto de criterios. En función de las características de los datos y de si cumplen las características del enlace de comunicación o de los enlaces que se pueden utilizar para enrutar los datos, el dispositivo edge (de borde) toma una decisión de enrutamiento teniendo en cuenta los datos. Debe tenerse en cuenta que los datos que se transfieren pueden caracterizarse de acuerdo con la aplicación que genera los datos. Por ejemplo, si una aplicación de emergencia se caracteriza por requerir canales de transmisión de baja latencia, entonces los datos generados por la aplicación podrían atribuirse con las mismas caracterizaciones que la aplicación. En una forma de realización, el dispositivo edge (de borde) toma una decisión de enrutamiento basada en una caracterización diferente de los datos. Por ejemplo, en una forma de realización, el dispositivo edge (de borde) designa datos como de alta importancia, importancia regular o baja importancia y a continuación selecciona una red de comunicación inalámbrica para enrutar los datos en función de dicha caracterización.

[0073] En una forma de realización, el dispositivo edge (de borde), utilizando su enrutador o su lógica de enrutamiento, puede dividir los datos para enrutar y enrutar ese tráfico utilizando múltiples enlaces de comunicación. En una forma de realización, el dispositivo edge (de borde) está configurado con un enrutador estático con capacidad de reconocimiento de radio que está configurado o descubre parámetros de los diferentes enlaces disponibles e incluye una lógica de enrutamiento que puede decidir combinar comunicaciones utilizando múltiples enlaces para enrutar datos.

[0075] En una forma de realización, el dispositivo edge (de borde) tiene un enrutador o una lógica de enrutamiento que utiliza diferentes servicios, como, por ejemplo, inteligencia artificial (IA) y servicios de aprendizaje automático/aprendizaje profundo, para realizar la selección de enlaces de modo que se mantenga la conectividad (por ejemplo, conectividad con una red de datos pública). Por ejemplo, el dispositivo edge (de borde) implementa una lógica de toma de decisiones, como por ejemplo la que se ejecuta junto con un algoritmo de aprendizaje automático, con el fin de mejorar la conectividad de navegación en el horizonte recopilando el historial de conectividad de una flota e informando al usuario de la flota o al administrador sobre el panorama de comunicaciones futuro. Por ejemplo, si un vehículo con el dispositivo edge (de borde) se está moviendo a la ubicación X y la última vez que un vehículo se movió a esa ubicación, perdió un tipo de enlace de comunicación (por ejemplo, un enlace de satélite), la lógica de toma de decisiones del enrutador del dispositivo edge (de borde) puede determinar conmutar la conexión del vehículo antes de que llegue a la ubicación X con el fin de mantener la conectividad. Es decir, la lógica de toma de decisiones en el enrutador del dispositivo edge (de borde) está configurada para mantener la conexión a la red pública de datos al conmutar el tráfico entre los enlaces de satélite o celulares terrestres antes de que el dispositivo edge (de borde) llegue a la ubicación X en respuesta a la predicción de que una conexión al enlace de satélite o al enlace celular terrestre no estará disponible cuando el dispositivo edge (de borde) esté en la ubicación X. Este cambio predictivo entre redes de satélite y celulares maximiza la disponibilidad y, en una forma de realización, se basa en información de patrones de vida. Esta información puede incluir, por ejemplo, que el terminal de satélite tenga información (o acceso a la misma) acerca de dónde se perdió la línea de visión del satélite y sepa de antemano que se realizará un cambio al enlace celular terrestre en esa ubicación o muy cerca de ella (por ejemplo, un puente, un edificio, árboles a lo largo de una ruta establecida/predecible, etc.). En otro ejemplo, si el dispositivo edge (de borde) sabe que enviar un video particular a través de la conexión puede provocar una pérdida de paquetes, la lógica de toma de decisiones del enrutador puede caracterizar el potencial de pérdida a priori e implementar una decisión de enrutamiento basada en la caracterización.

[0076] De este modo, al utilizar un enrutamiento que tiene en cuenta el enlace de datos, el dispositivo edge (de borde) puede enrutar ciertos tipos de datos a través de enlaces particulares a la vez que mantiene la conectividad. En una forma de realización, el dispositivo edge (de borde) divide el tráfico de red y lo enruta a través de múltiples enlaces de comunicación diferentes. En tal caso, en una forma de realización, se utiliza la unión de IP para permitir el reensamblaje de los datos. La Figura 3 ilustra un ejemplo de reensamblaje de paquetes de IP. De acuerdo con la vinculación de IP, los paquetes se vuelven a ensamblar en un orden específico. En referencia a la Figura 3, la vinculación de IP utiliza latencia vinculada en que, en el ejemplo que se muestra en la Figura 3, el proceso de reensamblaje espera 700 ms para volver a ensamblar 1-3 en un paquete y a continuación espera otros 700 ms para el siguiente paquete (por ejemplo, 4, 5, 6) antes del reensamblaje.

[0077] En una forma de realización, el dispositivo edge (de borde) puede utilizar tanto el enlace de satélite como el enlace terrestre simultáneamente, de modo que ambos se utilizan para enrutar datos al mismo tiempo. Esto puede implicar el uso de la misma antena o antenas diferentes. Esto permite que el dispositivo edge (de borde) enrute los datos correctamente a través de múltiples rutas de comunicación a la vez que mantiene la mayor conectividad posible. En lugar de cambiar e interrumpir sesiones y cerrar y volver a abrir túneles al cambiar a un enlace diferente, el dispositivo edge (de borde) hace que esto se lleve a cabo de forma fluida.

[0078] En una forma de realización, el dispositivo edge (de borde) opera en una red con agregación de portadoras y las rutas de comunicaciones de enlace ascendente y descendente tienen propietarios diferentes. Por ejemplo, un propietario puede poseer una parte del espectro y otro propietario puede poseer la otra parte. Estas partes del espectro pueden o no ser contiguas.

[0079] En una forma de realización, el dispositivo edge (de borde) toma decisiones de enrutamiento específicas del contenido. En este caso, en lugar de dividir los datos en paquetes de datos individuales, el dispositivo edge (de borde) envía datos a través de una red u otra de acuerdo con el contenido de los datos. Por ejemplo, en una forma de realización, el dispositivo edge (de borde) divide el contenido de datos por sesiones y los datos de cada sesión diferente se enrutan a través de enlaces diferentes, como por ejemplo enrutamiento basado en satélite, celular LTE, etc. En una forma de realización, el enrutador o la lógica de enrutamiento del dispositivo edge (de borde) determina que ambos enlaces están disponibles (por ejemplo, enlaces de satélite y celulares o más se encuentran disponibles) y enruta los datos a través de ambos enlaces en función del contenido. Por ejemplo, en una forma de realización, si el contenido es tolerante a la latencia, como por ejemplo un correo electrónico o una transferencia o descarga de archivos, el dispositivo edge (de borde) selecciona un enlace, mientras que si el contenido no es resistente a la latencia y requiere enrutamiento en tiempo real, el dispositivo edge (de borde) lo enruta a través de un enlace de menor latencia.

[0080] En una forma de realización, el dispositivo edge (de borde) incluye un enrutador edge (de borde) y una lógica de enrutamiento para realizar un enrutamiento que tiene en cuenta la red de retorno. En esta forma de realización, el enrutador determina el procesamiento al que deben someterse los datos y utiliza esa determinación como un factor para seleccionar el enlace de comunicación para el enrutamiento.

[0081] En general, un vehículo puede generar o acceder a información relacionada con el entorno actual. En una forma de realización, el vehículo accede a sensores que determinan si una velocidad de viaje excede el límite de velocidad. En una forma de realización, el dispositivo edge (de borde) aprende información de estado sobre el vehículo (por ejemplo, lo que está haciendo actualmente el vehículo) y su enrutador toma decisiones de enrutamiento sobre la conectividad basándose en esta información de estado. Por ejemplo, un vehículo de primera respuesta sabe que cuando el personal de respuesta enciende las luces y las sirenas, significa que el vehículo está respondiendo a un incidente, y el enrutador sabe que cuando las luces están encendidas, el vehículo está respondiendo a un incidente y puede seguir enrutando datos a través de un enlace de satélite (por ejemplo, la red más fiable) ya que los equipos de respuesta necesitan una comunicación constante.

[0082] En una forma de realización, el dispositivo edge (de borde) incluye una arquitectura de control que permite a un usuario influir en el control de las decisiones de enrutamiento del dispositivo edge (de borde). En una forma de realización, el control afecta las decisiones de enrutamiento de contenido del dispositivo edge (de borde). Este tipo de disposición permite a usuarios individuales o grupos de usuarios definir atributos de las redes de comunicación utilizadas para enrutar datos. A su vez, el enrutador o la lógica de enrutamiento del dispositivo edge (de borde) pueden procesar la información como parte de las decisiones de enrutamiento de contenido. Por ejemplo, un vehículo puede estar equipado con hardware o software que genere un comando/solicitud para cambiar la conectividad a redes diferentes en contraste con la red que actualmente está enrutando los datos (por ejemplo, cambiar antes a una red de satélite). En otro ejemplo, un usuario configura los controles para mantener la conectividad y la actividad al precio más bajo, y el enrutador edge (de borde) del dispositivo edge (de borde) utiliza esta información para asegurarse de que su enrutamiento de datos tenga el precio más bajo. En otro ejemplo más, un usuario de la plataforma puede elegir entre dos características, como, por ejemplo, latencia consistente sobre latencia variable (por ejemplo, calidad de servicio (QoS)) como prioridad de enrutamiento o puede seleccionar entre categorías de comunicación (por ejemplo, calidad, rendimiento, etc.) en las que los atributos de enrutamiento individuales no se seleccionan sino que se abstraen. En cualquiera de estos casos, el enrutador edge (de borde) del dispositivo edge (de borde) utiliza esta información para asegurarse de que su enrutamiento de datos esté de acuerdo con la información de control especificada por el usuario. En una forma de realización, el dispositivo edge (de borde) recibe esta información de control especificada por el usuario a través de una interfaz de usuario (por ejemplo, una interfaz inalámbrica (por ejemplo, Wi-Fi, Bluetooth, etc.), una interfaz por cable (por ejemplo, Ethernet directa)).

[0084] En una forma de realización, tal como se ha mencionado anteriormente, se proporciona virtualización de funciones de red (NFV). En la NFV, el enrutamiento de datos se divide en múltiples porciones y las decisiones de enrutamiento se toman en función de las particiones. Una partición o división de la red puede tener baja latencia, mientras que otra que implica datos del usuario, etc., puede enrutarse en diferentes segmentos de acuerdo con las diferentes redes virtuales en la red 5G. Cada segmento tiene características diferentes (por ejemplo, diferentes prioridades). En esta forma de realización, el dispositivo edge (de borde) asigna qué enlace de red se puede seleccionar en función de la tolerancia a la latencia, el precio, la función de la red (por ejemplo, de vehículo a vehículo, infoentretenimiento, máquina a máquina, etc.), la capacidad de los datos para dividirse fácilmente en diferentes funciones de red, etc. En el dispositivo edge (de borde), el enrutador comprende las características del tráfico y las utiliza para introducir el tráfico en el sistema 5G.

[0086] En una forma de realización, el enrutador edge (de borde) del dispositivo edge (de borde) se implementa en un vehículo y utiliza un enrutador WAN definido por software (SD-WAN) para tomar decisiones de enrutamiento con el fin de determinar en qué se van a enrutar los datos del usuario para una red de datos pública (por ejemplo, Internet). En una implementación, el uso de una SD-WAN garantiza que siempre haya una conexión a Internet a través de la red más optimizada actualmente disponible. A medida que las redes físicas cambian mientras el dispositivo edge (de borde) se mueve (cuando es parte de un vehículo), el enrutamiento de red de SD-WAN se ajusta y se vuelve a optimizar. En una forma de realización, la SD-WAN monitorea el estado del enlace de posibles rutas a Internet y elige la ruta más aplicable en cualquier momento determinado.

[0088] La Figura 4A ilustra una SD-WAN (SDWR) entre las redes de usuarios y vehículos y las redes de retorno para permitir la conmutación y el enrutamiento. En referencia a la Figura 4A, el dispositivo edge (de borde) 410 con SD-WAN utiliza un enlace de satélite a través de un terminal de satélite 401 para conectarse a un satélite GEO/LEO 402 con el fin de acceder a una red de datos, como por ejemplo Internet 405, a través del concentrador 403 y la estación terrestre de satélite 404. La SD-WAN utiliza un enlace celular a través de un enlace celular 408 (por ejemplo, LTE, 5G, etc.) a través de la estación de base 407 para acceder a Internet 405, a través del núcleo MVNO/MNO 406. El enrutamiento para facilitar el acceso a Internet por parte de la SD-WAN permite el enrutamiento de datos hacia y desde uno o más usuarios, como por ejemplo los usuarios 409 y 411.

[0089] La Figura 4B ilustra un dispositivo edge (de borde) con un enrutador definido por software. En referencia a la Figura 4B, el dispositivo edge (de borde) incluye un enrutador definido por software 425 junto con una antena 421 y un sistema operativo 422 (por ejemplo, QNX). El enrutador definido por software 425 recibe estadísticas de enlace de satélite 429 y estadísticas de enlace celular (por ejemplo, 4G/5G/LTE) 424 y analiza esas estadísticas para seleccionar un enlace de satélite, a través del adaptador de red virtual 426 y la interconexión de satélite 428 o un enlace celular, a través del adaptador de red virtual 426 y la interconexión celular 427, con el fin de enrutar datos hacia y desde una red de datos como por ejemplo Internet. En una forma de realización, el enrutador definido por software 425 también proporciona información del estado del enlace de satélite 423 al sistema operativo 422.

[0091] En una forma de realización, el dispositivo edge (de borde) se comunica con dispositivos nómadas 420 (por ejemplo, teléfonos inteligentes, sistemas informáticos portátiles y otros dispositivos portátiles en vehículos) que contienen el dispositivo edge (de borde)) a través de comunicación inalámbrica (por ejemplo, Wi-Fi, Bluetooth). Esto permite que los dispositivos 420 accedan a redes de datos, como por ejemplo Internet, a través del dispositivo edge (de borde).

[0092] En una forma de realización, la comunicación desde dispositivos individuales se mejora en función de la conectividad de red de retorno (por ejemplo, la conectividad desde el enrutador del vehículo a Internet) a través de múltiples fuentes, incluidas comunicaciones de satélite, comunicaciones inalámbricas con licencia (por ejemplo, LTE, 5G, otras comunicaciones celulares) y comunicaciones inalámbricas sin licencia (por ejemplo, Wi-Fi). En una forma de realización, la conectividad de primera línea, como por ejemplo los puntos de acceso Wi-Fi y las redes cableadas, brinda servicios a los usuarios y sistemas dentro del ecosistema del vehículo. Dado que los usuarios y los sistemas representan diferentes demandas de datos, y dado que el vehículo se mueve, lo cual provoca que se encuentre en un entorno de comunicaciones dinámico con disponibilidad variable del enlace de retorno, la SD-WAN selecciona la ruta para que el usuario o el tráfico del vehículo se conecten a Internet u otras redes de datos públicas tanto para la recepción como para la transmisión de información.

[0094] No todos los datos que entran y salen del vehículo requieren el mismo nivel de urgencia. Algunos datos pueden descargarse en segmentos de tiempo medidos en días, horas, milisegundos, etc. En una forma de realización, la SD-WAN analiza estos datos y decide de forma inteligente qué datos se deben enviar y cuándo. Esta decisión puede dar como resultado la determinación de que algunos datos deben enviarse inmediatamente y la determinación de que otros datos pueden retenerse en la forma menos costosa y con mayor tolerancia a la latencia de mover los datos.

[0096] En una forma de realización, el software de conectividad de SD-WAN optimiza de manera inteligente y potencial los datos de rutas entre el hardware del módulo de antena del transceptor de satélite y otros canales (incluidos LTE celular, 5G, V2X y Wi-Fi). De manera similar, en una forma de realización, la plataforma de comunicación decide de forma inteligente, basándose en reglas de negocio tales como, por ejemplo, precio, latencia, seguridad, calidad de servicio prevista/histórica y tamaño, qué red de comunicación es la opción elegida (por ejemplo, opción óptima) para enrutar los datos.

[0098] En una forma de realización, el software de conectividad de SD-WAN determina de manera constante cuál es la mejor red para utilizar entre las redes disponibles (por ejemplo, satélite LEO, satélite GEO, otro satélite, celular terrestre 5G, celular terrestre 4G/LTE, etc.). El software de conectividad de SD-WAN está integrado y realiza acciones para mantener las sesiones de las aplicaciones. En una forma de realización, el usuario del dispositivo edge (de borde) nunca sabe que está cambiando entre redes para satisfacer sus necesidades de comunicación. Existe una experiencia y un rendimiento de usuario global y ubicuo consistente en la totalidad del planeta con la misma calidad mínima de servicio. En una forma de realización, el sistema de satélite es principalmente LEO con otros sistemas de satélite utilizados según sea necesario, y el sistema terrestre primario es la red celular 5G o 4G/LTE de mejor costo.

[0100] En una forma de realización, la implementación de la red de área amplia definida por software utiliza métricas obtenidas a partir de cada tecnología de acceso para determinar de forma adaptativa y continua la mejor ruta. Además de utilizar las características del enlace físico, se utiliza información como por ejemplo uno o más tipos de tráfico, origen y destino específicos del tráfico, patrones de tráfico, costo del enlace de datos, niveles de suscripción y otra información no física para ajustar dinámicamente el enlace de retorno activo. Esto permite combinar los servicios de redes de comunicaciones de diferentes redes de comunicaciones.

[0102] En una forma de realización, a medida que se combinan los servicios de comunicaciones, el enrutador de SD-WAN proporciona sesiones de datos únicas para tipos específicos de datos, de modo que se mantenga la calidad general del servicio y la experiencia del usuario. Por ejemplo, el software de conectividad del enrutador de SD-WAN permite la continuidad de las llamadas de voz sobre LTE (VoLTE) a medida que se transfieren a llamadas de voz sobre Wi-Fi (VoWiFi). En una forma de realización, cuando el dispositivo del cliente se conecta a la red Wi-Fi del vehículo, cualquier llamada realizada se originará como una llamada de VoWiFi. Cuando el software de conectividad cambia el enlace de retorno principal (es decir, de celular terrestre a satélite), el enrutador de SD-WAN asegura la continuidad de la llamada ya establecida. En una forma de realización, inicialmente se encuentran disponibles múltiples rutas de datos para permitir la conectividad con el vehículo. En una forma de realización, al utilizar cualquiera de las redes de transporte, se crea un túnel seguro persistente a través del enlace de transporte inalámbrico. Por ejemplo, si hay al menos un enlace de transporte disponible, el túnel se construye para enrutar datos utilizando un punto final virtual. Un túnel seguro de este tipo se puede utilizar para soportar llamadas de voz y permanece intacto incluso cuando cambia el enlace de transporte.

[0104] En una forma de realización, el dispositivo edge (de borde) incluye un servidor proxy y un caché para reconocer transmisiones, recuperar paquetes faltantes, proteger y posicionar datos para la disposición del vehículo. Los servidores caché y proxy almacenan y ponen en cola datos para obtener el mejor costo de retorno desde el vehículo a la nube. Los datos, los servicios y la infraestructura se construyen sobre una constelación de satélites (por ejemplo, una constelación de satélites en órbita terrestre baja), una red terrestre distribuida, un segmento espacial geoestacionario y un segmento terrestre asociado, y una plataforma de gestión de servicios escalable y segura basada en red.

[0105] La Figura 5 representa una forma de realización de la arquitectura de un dispositivo informático ilustrativo para implementar varios aspectos de la funcionalidad de enrutamiento edge (de borde) del dispositivo edge (de borde) de acuerdo con aspectos de la presente solicitud. En una forma de realización, la funcionalidad de enrutamiento de red es parte de la creación de instancias de máquinas virtuales o interactúa de otro modo con servicios de red. Alternativamente, el dispositivo informático puede ser un dispositivo autónomo e independiente de las máquinas virtuales instanciadas.

[0106] La arquitectura general de la funcionalidad de enrutamiento representada en la Figura 5 incluye una disposición de componentes de hardware y software de computadora que pueden usarse para implementar aspectos de la presente descripción. Tal como se ilustra, la funcionalidad de enrutamiento incluye una unidad de procesamiento 504, una interfaz de red 506, una unidad de medio legible por computadora 508, una interfaz de dispositivo de entrada/salida 509, todas las cuales pueden comunicarse entre sí por medio de un bus de comunicación. Los componentes de la funcionalidad de enrutamiento de red pueden ser componentes de hardware físicos o implementados en un entorno virtualizado.

[0107] La interfaz de red 506 puede proporcionar conectividad a una o más redes o sistemas informáticos. En una forma de realización, la interfaz de red 506 proporciona conectividad a una o más redes basadas en satélite y una o más redes celulares. En una forma de realización, la interfaz de red 506 también proporciona conectividad a una red Wi-Fi y/o a una conexión Bluetooth (u otra conexión de comunicación inalámbrica de corto alcance). En una forma de realización, la interfaz de red 506 también proporciona conectividad a una conexión de comunicación por cable (por ejemplo, una LAN). De esta manera, la unidad de procesamiento 504 puede recibir información e instrucciones de otros sistemas informáticos o servicios a través de una red. La unidad de procesamiento 504 también puede comunicarse hacia y desde la memoria 510 y proporcionar además información de salida. En algunas formas de realización, la funcionalidad de enrutamiento de red puede incluir más (o menos) componentes de los que se muestran en la Figura 5.

[0108] La memoria 510 puede incluir instrucciones de programa de computadora que la unidad de procesamiento 504 ejecuta con el fin de implementar una o más formas de realización. La memoria 510 generalmente incluye RAM, ROM u otra memoria persistente o no transitoria. La memoria 510 puede almacenar un sistema operativo 514 que proporciona instrucciones de programa de computadora para ser utilizadas por la unidad de procesamiento 504 en la administración y el funcionamiento general de la funcionalidad de enrutamiento de red. La memoria 510 puede incluir además instrucciones de programas de computadora y otra información para implementar aspectos de la presente descripción. Por ejemplo, en una forma de realización, la memoria 510 incluye un software de interfaz 512 para recibir y procesar información. La memoria 510 incluye un componente de gestión de comunicaciones 516 para configurar o gestionar el enrutamiento de contenido tal como se describe en el presente documento.

[0109] Ejemplos de formas de realización de antenas

[0110] Las técnicas descritas anteriormente se pueden utilizar con antenas de satélite de panel plano. Se describen formas de realización de dichas antenas de panel plano. Las antenas de panel plano incluyen uno o más conjuntos de elementos de antena en una apertura de antena. En una forma de realización, la apertura de antena es una apertura de antena de metasuperficie, tal como, por ejemplo, las aperturas de antena que se describen a continuación. En una forma de realización, los elementos de antena comprenden celdas de cristal líquido. En una forma de realización, la antena de panel plano es una antena alimentada cilíndricamente que incluye un circuito de control de matriz para direccionar y controlar de forma única cada uno de los elementos de antena que no están colocados en filas y columnas. En una forma de realización, los elementos están colocados en anillos.

[0111] En una forma de realización, la apertura de antena que tiene el uno o más conjuntos de elementos de antena está compuesta de múltiples segmentos acoplados entre sí. Cuando se acoplan entre sí, la combinación de los segmentos forma anillos concéntricos cerrados de elementos de antena. En una forma de realización, los anillos concéntricos son concéntricos con respecto a la alimentación de la antena.

[0112] Ejemplos de sistemas de antenas

[0113] En una forma de realización, la antena de panel plano es parte de un sistema de antena de metamaterial, o una antena que tiene una metasuperficie tal como se describe en este documento. Se describen formas de realización de un sistema de antena de metamaterial para estaciones terrestres de satélites de comunicaciones. En una forma de realización, el sistema de antena es un componente o subsistema de una estación terrestre de satélite (ES) que opera en una plataforma móvil (por ejemplo, aeronáutica, marítima, terrestre, etc.) que opera utilizando frecuencias de banda Ka o frecuencias de banda Ku para comunicaciones de satélite comerciales civiles. Debe tenerse en cuenta que las formas de realización del sistema de antena también se pueden utilizar en estaciones terrestres que no se encuentren en plataformas móviles (por ejemplo, estaciones terrestres fijas o transportables).

[0114] En una forma de realización, el sistema de antena utiliza tecnología de metamateriales de dispersión de superficie (por ejemplo, elementos de antena) para formar y dirigir haces de transmisión y recepción a través de antenas separadas. En una forma de realización, los sistemas de antena son sistemas analógicos, a diferencia de los sistemas de antena que emplean procesamiento de señales digitales para formar y dirigir eléctricamente los haces (como por ejemplo las antenas de matriz en fase).

[0115] En una forma de realización, el sistema de antena está compuesto de tres subsistemas funcionales: (1) una estructura de guía de ondas que consiste en una arquitectura de alimentación de ondas cilíndrica; (2) un conjunto de celdas unitarias de metamaterial de dispersión de ondas que forman parte de elementos de antena; y (3) una estructura de control para comandar la formación de un campo de radiación ajustable (haz) a partir de los elementos de dispersión de metamaterial utilizando principios holográficos.

[0116] Elementos de la antena

[0117] La Figura 6 ilustra el esquema de una forma de realización de una antena de apertura radial holográfica alimentada cilíndricamente. En referencia a la Figura 6, la apertura de la antena tiene uno o más conjuntos 601 de elementos de antena 603 que están colocados en anillos concéntricos alrededor de una alimentación de entrada 602 de la antena alimentada cilíndricamente. En una forma de realización, los elementos de antena 603 son resonadores de radiofrecuencia (RF) que irradian energía de RF. En una forma de realización, los elementos de antena 603 comprenden iris de Rx y Tx que están intercalados y distribuidos en toda la superficie de la apertura de la antena. Estos iris o ranuras Rx y Tx pueden encontrarse en grupos de tres o más conjuntos, en que cada conjunto es para una banda controlada por separado y de forma simultánea. A continuación se describen con mayor detalle ejemplos de dichos elementos de antena con iris. Debe tenerse en cuenta que los resonadores de RF descritos en este documento pueden utilizarse en antenas que no incluyan una alimentación cilíndrica.

[0118] En una forma de realización, la antena incluye una alimentación coaxial que se utiliza para proporcionar una alimentación de onda cilíndrica a través de la alimentación de entrada 602. En una forma de realización, la arquitectura de alimentación de ondas cilíndricas alimenta la antena desde un punto central con una excitación que se propaga hacia afuera de manera cilíndrica desde el punto de alimentación. Es decir, una antena alimentada cilíndricamente crea una onda de alimentación concéntrica que viaja hacia afuera. Incluso en este caso, la forma de la antena de alimentación cilíndrica alrededor de la alimentación cilíndrica puede ser circular, cuadrada o de cualquier forma. En otra forma de realización, una antena alimentada cilíndricamente crea una onda de alimentación que viaja hacia adentro. En tal caso, la onda de alimentación surge más naturalmente de una estructura circular.

[0119] En una forma de realización, los elementos de antena 603 comprenden iris y la antena de apertura de la Figura 6 se utiliza para generar un haz principal formado mediante el uso de la excitación de una onda de alimentación cilíndrica para irradiar iris a través de un material de cristal líquido (LC) ajustable. En una forma de realización, la antena puede excitarse para irradiar un campo eléctrico polarizado horizontal o verticalmente en ángulos de escaneo deseados.

[0120] En una forma de realización, los elementos de antena comprenden un grupo de antenas de parche. Este grupo de antenas de parche comprende un conjunto de elementos de metamateriales dispersores. En una forma de realización, cada elemento de dispersión del sistema de antena es parte de una celda unitaria que consta de un conductor inferior, un sustrato dieléctrico y un conductor superior que incorpora un resonador inductivo-capacitivo eléctrico complementario ("LC eléctrico complementario" o "CELC") que está grabado o depositado sobre el conductor superior. Tal como entenderán aquellas personas expertas en la materia, LC en el contexto de CELC se refiere a inductancia-capacitancia, a diferencia del cristal líquido.

[0121] En una forma de realización, se dispone un cristal líquido (LC) en el espacio alrededor del elemento de dispersión. Este LC está impulsado por las formas de realización de accionamiento directo descritas anteriormente. En una forma de realización, el cristal líquido está encapsulado en cada celda unitaria y separa el conductor inferior asociado con una ranura de un conductor superior asociado con su parche. El cristal líquido tiene una permitividad que es una función de la orientación de las moléculas que componen el cristal líquido, y la orientación de las moléculas (y por lo tanto la permitividad) se puede controlar ajustando el voltaje de polarización a través del cristal líquido. Aprovechando esta propiedad, en una forma de realización, el cristal líquido integra un interruptor de encendido/apagado para la transmisión de energía desde la onda guiada al CELC. Al encenderse, el CELC emite una onda electromagnética similar a una antena dipolar eléctricamente pequeña. Debe tenerse en cuenta que las enseñanzas aquí presentadas no se limitan a tener un cristal líquido que funciona de manera binaria con respecto a la transmisión de energía.

[0122] En una forma de realización, la geometría de alimentación de este sistema de antena permite que los elementos de antena se posicionen en ángulos de cuarenta y cinco grados (45°) con respecto al vector de la onda en la alimentación de ondas. Debe tenerse en cuenta que se pueden utilizar otras posiciones (por ejemplo, en ángulos de 40°). Esta posición de los elementos permite el control de la onda espacial libre recibida o transmitida/irradiada desde los elementos. En una forma de realización, los elementos de antena están dispuestos con un espaciamiento entre elementos que es menor que la longitud de onda del espacio libre de la frecuencia operativa de la antena. Por ejemplo, si hay cuatro elementos de dispersión por longitud de onda, los elementos en la antena de transmisión de 30 GHz serán de aproximadamente 2,5 mm (es decir, 1/4 de la longitud de onda de espacio libre de 10 mm de 30 GHz).

[0123] En una forma de realización, los dos conjuntos de elementos son perpendiculares entre sí y simultáneamente tienen una excitación de amplitud igual si se controlan al mismo estado de ajuste. Al girarlos /-45 grados con respecto a la excitación de la onda de alimentación se logran ambas características deseadas a la vez. Al girar un conjunto 0 grados y el otro 90 grados se lograría el objetivo perpendicular, pero no el objetivo de excitación de amplitud igual. Debe tenerse en cuenta que se pueden usar 0 y 90 grados para lograr el aislamiento al alimentar el conjunto de elementos de antena en una sola estructura desde dos lados.

[0124] La cantidad de potencia radiada desde cada celda unitaria se controla aplicando un voltaje al parche (potencial a través del canal LC) utilizando un controlador. Las trazas de cada parche se utilizan para proporcionar el voltaje a la antena de parche. El voltaje se utiliza para ajustar o desajustar la capacitancia y, por lo tanto, la frecuencia de resonancia de elementos individuales para efectuar la formación del haz. El voltaje requerido depende de la mezcla de cristal líquido que se utilice. La característica de ajuste de voltaje de las mezclas de cristal líquido se describe principalmente por medio de un voltaje umbral en el cual el cristal líquido comienza a verse afectado por el voltaje y el voltaje de saturación, por encima del cual un aumento del voltaje no provoca un ajuste importante en el cristal líquido. Estos dos parámetros característicos pueden cambiar para diferentes mezclas de cristales líquidos.

[0125] En una forma de realización, tal como se ha mencionado anteriormente, se utiliza un controlador de matriz para aplicar voltaje a los parches con el fin de controlar cada celda por separado de todas las demás celdas sin tener una conexión separada para cada celda (control directo). Debido a la alta densidad de elementos, la unidad de matriz es una forma eficiente de abordar cada celda de forma individual.

[0126] En una forma de realización, la estructura de control para el sistema de antena tiene dos componentes principales: el controlador del conjunto de antenas, que incluye la electrónica de accionamiento para el sistema de antena, está debajo de la estructura de dispersión de ondas (de elementos de antena de dispersión de superficie como por ejemplo los descritos en este documento), mientras que el conjunto de conmutación de accionamiento de matriz está intercalado en todo el conjunto de RF radiante de tal manera que no interfiere con la radiación. En una forma de realización, la electrónica de accionamiento para el sistema de antena comprende controles LCD comerciales listos para usar utilizados en aparatos de televisión comerciales que ajustan el voltaje de polarización para cada elemento de dispersión ajustando la amplitud o el ciclo de trabajo de una señal de polarización de CA para ese elemento.

[0127] En una forma de realización, el controlador del conjunto de antenas también contiene un microprocesador que ejecuta el software. La estructura de control también puede incorporar sensores (por ejemplo, un receptor GPS, una brújula de tres ejes, un acelerómetro de tres ejes, un giroscopio de tres ejes, un magnetómetro de tres ejes, etc.) para proporcionar información de ubicación y orientación al procesador. La información de ubicación y orientación puede ser proporcionada al procesador por otros sistemas en la estación terrestre y/o puede no ser parte del sistema de antena.

[0128] Más específicamente, el controlador del conjunto de antenas controla qué elementos se apagan y cuáles se encienden y en qué fase y nivel de amplitud a la frecuencia de operación. Los elementos se desajustan selectivamente para el funcionamiento en frecuencia mediante la aplicación de voltaje.

[0129] Para la transmisión, un controlador suministra una serie de señales de voltaje a los parches de RF con el fin de crear una modulación o un patrón de control. El patrón de control hace que los elementos pasen a estados diferentes. En una forma de realización, se utiliza un control multiestado en el que varios elementos se encienden y apagan a niveles variables, aproximándose aún más a un patrón de control sinusoidal, a diferencia de una onda cuadrada (es decir, un patrón de modulación de tono gris sinusoidal). En una forma de realización, algunos elementos irradian más fuertemente que otros, en lugar de que algunos elementos irradien y otros no. La radiación variable se logra aplicando niveles de voltaje específicos, que ajustan la permitividad del cristal líquido a cantidades variables, desajustando de esta manera los elementos de forma variable y haciendo que algunos elementos irradien más que otros.

[0130] La generación de un haz enfocado por el conjunto de elementos de metamateriales puede explicarse por el fenómeno de interferencia constructiva y destructiva. Las ondas electromagnéticas individuales se suman (interferencia constructiva) si tienen la misma fase cuando se encuentran en el espacio libre y las ondas se cancelan entre sí (interferencia destructiva) si están en fase opuesta cuando se encuentran en el espacio libre. Si las ranuras de una antena ranurada están colocadas de manera que cada ranura sucesiva esté ubicada a una distancia diferente del punto de excitación de la onda guiada, la onda dispersa de ese elemento tendrá una fase diferente a la onda dispersa de la ranura anterior. Si las ranuras están espaciadas a un cuarto de longitud de onda guiada, cada ranura dispersará una onda con un retraso de fase de un cuarto con respecto a la ranura anterior.

[0131] Utilizando este conjunto, se puede aumentar el número de patrones de interferencia constructiva y destructiva que se pueden producir, de modo que los haces se pueden apuntar teóricamente en cualquier dirección más o menos noventa grados (90°) desde el punto de mira del conjunto de antenas, utilizando los principios de la holografía. De este modo, al controlar qué celdas unitarias de metamaterial se activan o desactivan (es decir, cambiando el patrón de qué celdas se activan y cuáles se desactivan), se puede producir un patrón diferente de interferencia constructiva y destructiva, y la antena puede cambiar la dirección del haz principal. El tiempo necesario para encender y apagar las celdas unitarias determina la velocidad a la que se puede cambiar el haz de una ubicación a otra.

[0132] En una forma de realización, el sistema de antena produce un haz orientable para la antena de enlace ascendente y un haz orientable para la antena de enlace descendente. En una forma de realización, el sistema de antena utiliza tecnología de metamateriales para recibir haces y decodificar señales del satélite y formar haces de transmisión que se dirigen hacia el satélite. En una forma de realización, los sistemas de antena son sistemas analógicos, a diferencia de los sistemas de antena que emplean procesamiento de señales digitales para formar y dirigir eléctricamente los haces (como por ejemplo las antenas de matriz en fase). En una forma de realización, el sistema de antena se considera una antena de "superficie" que es plana y de perfil relativamente bajo, especialmente en comparación con los receptores de antena parabólica convencionales.

[0133] La Figura 7 ilustra una vista en perspectiva de una fila de elementos de antena que incluye un plano de tierra y una capa de resonador reconfigurable. La capa de resonador reconfigurable 1230 incluye una matriz de ranuras ajustables 1210. El conjunto de ranuras sintonizables 1210 se puede configurar para apuntar la antena en la dirección deseada. Cada una de las ranuras sintonizables se puede sintonizar/ajustar variando un voltaje a través del cristal líquido.

[0134] El módulo de control, o controlador, 1280 está acoplado a la capa de resonador reconfigurable 1230 para modular la matriz de ranuras ajustables 1210 variando el voltaje a través del cristal líquido en la Figura 8A. El módulo de control 1280 puede incluir una matriz de puertas programables en campo ("FPGA"), un microprocesador, un controlador, un sistema en un chip (SoC) u otra lógica de procesamiento. En una forma de realización, el módulo de control 1280 incluye circuitos lógicos (por ejemplo, un multiplexor) para controlar la matriz de ranuras ajustables 1210. En una forma de realización, el módulo de control 1280 recibe datos que incluyen especificaciones para un patrón de difracción holográfica que se aplicará en la matriz de ranuras sintonizables 1210. Los patrones de difracción holográfica se pueden generar en respuesta a una relación espacial entre la antena y un satélite, de modo que el patrón de difracción holográfica dirija los haces de enlace descendente (y el haz de enlace ascendente si el sistema de antena realiza la transmisión) en la dirección apropiada para la comunicación. Si bien no se dibuja en cada figura, un módulo de control similar al módulo de control 1280 puede controlar cada conjunto de ranuras ajustables descritas en las figuras de la descripción. La holografía de radiofrecuencia ("RF") también es posible utilizando técnicas análogas en las que se puede generar un haz de RF deseado cuando un haz de referencia de RF encuentra un patrón de difracción holográfica de RF. En el caso de las comunicaciones por satélite, el haz de referencia tiene la forma de una onda de alimentación, como por ejemplo la onda de alimentación 1205 (aproximadamente 20 GHz en algunas formas de realización). Para transformar una onda de alimentación en un haz radiado (ya sea para fines de transmisión o recepción), se calcula un patrón de interferencia entre el haz de RF deseado (el haz del objeto) y la onda de alimentación (el haz de referencia). El patrón de interferencia se acciona sobre la matriz de ranuras sintonizables 1210 como un patrón de difracción de manera que la onda de alimentación se "dirige" hacia el haz de RF deseado (que tiene la forma y dirección deseadas). En otras palabras, la onda de alimentación que encuentra el patrón de difracción holográfica "reconstruye" el haz del objeto, que se forma de acuerdo con los requisitos de diseño del sistema de comunicación. El patrón de difracción holográfica contiene la excitación de cada elemento

[0136] y se calcula mediante

, con wincomo la ecuación de onda en la guía de ondas ywoutcomo la ecuación de onda en la onda saliente.

[0137] La Figura 8A ilustra una forma de realización de un resonador/ranura sintonizable 1210. La ranura sintonizable 1210 incluye un iris/ranura 1212, un parche radiante 1211 y un cristal líquido 1213 dispuesto entre el iris 1212 y el parche 1211. En una forma de realización, el parche radiante 1211 está ubicado junto con el iris 1212.

[0138] La Figura 8B ilustra una vista en sección transversal de una forma de realización de una apertura de antena física. La apertura de la antena incluye un plano de tierra 1245 y una capa de metal 1236 dentro de la capa de iris 1233, que está incluida en la capa de resonador reconfigurable 1230. En una forma de realización, la apertura de antena de la Figura 8B incluye una pluralidad de resonadores/ranuras sintonizables 1210 de la Figura 8A. El iris/ranura 1212 está definido por aberturas en la capa de metal 1236. Una onda de alimentación, como por ejemplo la onda de alimentación 1205 de la Figura 8A, puede tener una frecuencia de microondas compatible con los canales de comunicación por satélite. La onda de alimentación se propaga entre el plano de tierra 1245 y la capa resonadora 1230.

[0140] La capa de resonador reconfigurable 1230 también incluye la capa de junta 1232 y la capa de parche 1231. La capa de junta 1232 está dispuesta entre la capa de parche 1231 y la capa de iris 1233. Debe tenerse en cuenta que en una forma de realización, un espaciador podría reemplazar la capa de junta 1232. En una forma de realización, la capa de iris 1233 es una placa de circuito impreso ("PCB") que incluye una capa de cobre como capa de metal 1236. En una forma de realización, la capa de iris 1233 es de vidrio. La capa de iris 1233 puede ser de otros tipos de sustratos.

[0142] Se pueden grabar aberturas en la capa de cobre para formar ranuras 1212. En una forma de realización, la capa de iris 1233 está acoplada conductivamente mediante una capa de unión conductora a otra estructura (por ejemplo, una guía de ondas) en la Figura 8B. Debe tenerse en cuenta que en una forma de realización la capa de iris no está acoplada de forma conductora mediante una capa de unión conductora y, en cambio, está interconectada con una capa de unión no conductora.

[0144] La capa de parche 1231 también puede ser una PCB que incluye metal como parches radiantes 1211. En una forma de realización, la capa de junta 1232 incluye espaciadores 1239 que proporcionan una separación mecánica para definir la dimensión entre la capa de metal 1236 y el parche 1211. En una forma de realización, los espaciadores son de 75 micrones, pero se pueden utilizar otros tamaños (por ejemplo, 3-200 mm). Tal como se ha mencionado anteriormente, en una forma de realización, la apertura de antena de la Figura 8B incluye múltiples ranuras/resonadores sintonizables, como por ejemplo la ranura/resonador sintonizable 1210 que incluye el parche 1211, el cristal líquido 1213 y el iris 1212 de la Figura 8A. La cámara para el cristal líquido 1213 está definida por los espaciadores 1239, la capa de iris 1233 y la capa de metal 1236. Cuando la cámara está llena de cristal líquido, la capa de parche 1231 se puede laminar sobre los espaciadores 1239 para sellar el cristal líquido dentro de la capa de resonador 1230.

[0146] Se puede modular un voltaje entre la capa de parche 1231 y la capa de iris 1233 para ajustar el cristal líquido en el espacio entre el parche y las ranuras (por ejemplo, el resonador/ranura sintonizable 1210). El ajuste del voltaje a través del cristal líquido 1213 varía la capacitancia de una ranura (por ejemplo, el resonador/ranura sintonizable 1210). En consecuencia, la reactancia de una ranura (por ejemplo, el resonador sintonizable/ranura 1210) se puede variar cambiando la capacitancia. La frecuencia de resonancia de la ranura 1210 también cambia de

[0148]

[0149] acuerdo con la ecuación en que f es la frecuencia de resonancia de la ranura 1210 y L y C son la inductancia y la capacitancia de la ranura 1210, respectivamente. La frecuencia de resonancia de la ranura 1210 afecta la energía irradiada por la onda de alimentación 1205 que se propaga a través de la guía de ondas. A modo de ejemplo, si la onda de alimentación 1205 es de 20 GHz, la frecuencia resonante de una ranura 1210 se puede ajustar (variando la capacitancia) a 17 GHz de modo que la ranura 1210 no acople sustancialmente ninguna energía de la onda de alimentación 1205. O bien, la frecuencia resonante de una ranura 1210 puede ajustarse a 20 GHz de manera que la ranura 1210 acople energía de la onda de alimentación 1205 e irradie esa energía al espacio libre. Si bien los ejemplos que se han proporcionado son binarios (que irradian completamente o que no irradian en absoluto), el control total en escala de grises de la reactancia y, por lo tanto, de la frecuencia de resonancia de la ranura 1210, es posible con una variación de voltaje en un intervalo de múltiples valores. De este modo, la energía irradiada desde cada ranura 1210 se puede controlar con precisión, de modo que se puedan formar patrones de difracción holográficos detallados mediante el conjunto de ranuras ajustables.

[0151] En una forma de realización, las ranuras ajustables en una fila están separadas entre sí por λ/5. Se podrán utilizar otros espaciamientos. En una forma de realización, cada ranura ajustable en una fila está separada de la ranura ajustable más cercana en una fila adyacente por λ/2 y, por lo tanto, las ranuras ajustables orientadas en común en diferentes filas están separadas por λ/4, si bien son posibles otras separaciones (por ejemplo, λ/5, λ/6,3). En otra forma de realización, cada ranura ajustable en una fila está separada de la ranura ajustable más cercana en una fila adyacente por λ/3.

[0153] Las formas de realización utilizan tecnología de metamateriales reconfigurables, tal como se describe en la solicitud de patente de EE.UU. n.º 14/550,178, titulada "Dynamic Polarization and Coupling Control from a Steerable Cylindrically Fed Holographic Antenna” (Control dinámico de polarización y acoplamiento desde una antena holográfica orientable con alimentación cilíndrica), presentada el 21 de noviembre de 2014, y la solicitud de patente de EE.UU. n.º 14/610,502, titulada "Ridged Waveguide Feed Structures for Reconfigurable Antenna” (Estructuras de alimentación de guía de ondas estriadas para antena reconfigurable), presentada el 30 de enero de 2015.

[0154] Las Figuras 9A-D ilustran una forma de realización de las diferentes capas para crear la matriz ranurada. El conjunto de antenas incluye elementos de antena que están posicionados en anillos, como por ejemplo los anillos de ejemplo que se muestran en la Figura 6. Debe tenerse en cuenta que en este ejemplo el conjunto de antenas tiene dos tipos diferentes de elementos de antena que se utilizan para dos tipos diferentes de bandas de frecuencia.

[0155] La Figura 9A ilustra una porción de la primera capa de la placa de iris con ubicaciones correspondientes a las ranuras. En referencia a la Figura 9A, los círculos son áreas/ranuras abiertas en la metalización en el lado inferior del sustrato del iris, y sirven para controlar el acoplamiento de elementos a la alimentación (la onda de alimentación). Debe tenerse en cuenta que esta capa es opcional y no se utiliza en todos los diseños. La Figura 9B ilustra una porción de la segunda capa de la placa de iris que contiene ranuras. La Figura 9C ilustra parches sobre una porción de la segunda capa de la placa de iris. La Figura 9D ilustra una vista superior de una parte de la matriz ranurada.

[0156] La Figura 10 ilustra una vista lateral de una forma de realización de una estructura de antena alimentada cilíndricamente. La antena produce una onda que viaja hacia el interior utilizando una estructura de alimentación de doble capa (es decir, dos capas de una estructura de alimentación). En una forma de realización, la antena incluye una forma exterior circular, si bien esto no es obligatorio. Es decir, se pueden utilizar estructuras que se desplacen hacia el interior de forma no circular. En una forma de realización, la estructura de antena de la Figura 10 incluye una alimentación coaxial, como por ejemplo, la descrita en la Publicación de EE. UU. N.° 2015/0236412, titulada “Dynamic Polarization and Coupling Control from a Steerable Cylindrically Fed Holographic Antenna" (Control dinámico de polarización y acoplamiento desde una antena holográfica orientable con alimentación cilíndrica), presentada el 21 de noviembre de 2014.

[0157] Haciendo referencia a la Figura 10, se utiliza un pin coaxial 1601 para excitar el campo en el nivel inferior de la antena. En una forma de realización, el pin coaxial 1601 es un pin coaxial de 50 Ω que se encuentra fácilmente disponible. El pin coaxial 1601 está acoplado (por ejemplo, atornillado) a la parte inferior de la estructura de la antena, que es el plano de tierra conductor 1602.

[0158] Separado del plano de tierra conductor 1602 se encuentra el conductor intersticial 1603, que es un conductor interno. En una forma de realización, el plano de tierra conductor 1602 y el conductor intersticial 1603 son paralelos entre sí. En una forma de realización, la distancia entre el plano de tierra 1602 y el conductor intersticial 1603 es de 0,1 a 0,15". En otra forma de realización, esta distancia puede ser de λ/2, en que λ es la longitud de onda de la onda viajera a la frecuencia de operación.

[0159] El plano de tierra 1602 está separado del conductor intersticial 1603 a través de un espaciador 1604. En una forma de realización, el espaciador 1604 es un espaciador de espuma o similar al aire. En una forma de realización, el espaciador 1604 comprende un espaciador de plástico.

[0160] Encima del conductor intersticial 1603 se encuentra la capa dieléctrica 1605. En una forma de realización, la capa dieléctrica 1605 es de plástico. El propósito de la capa dieléctrica 1605 es reducir la velocidad de la onda viajera en relación con la velocidad del espacio libre. En una forma de realización, la capa dieléctrica 1605 reduce la velocidad de la onda viajera en un 30 % con respecto al espacio libre. En una forma de realización, el intervalo de índices de refracción que son adecuados para la formación del haz son 1,2 - 1,8, en que el espacio libre tiene por definición un índice de refracción igual a 1. Para conseguir este efecto se pueden utilizar otros materiales espaciadores dieléctricos, como por ejemplo plástico. Debe tenerse en cuenta que se pueden utilizar materiales distintos del plástico siempre que logren el efecto de desaceleración de las ondas deseado. Alternativamente, se puede utilizar un material con estructuras distribuidas como dieléctrico 1605, como por ejemplo estructuras metálicas periódicas de longitud de onda inferior que se pueden mecanizar o definir litográficamente.

[0161] Una matriz de RF 1606 se encuentra encima del dieléctrico 1605. En una forma de realización, la distancia entre el conductor intersticial 1603 y la matriz de RF 1606 es de 0,1 a 0,15". En otra forma de realización, esta distancia puede ser de λ<eff>/2, en que λ<eff>es la longitud de onda efectiva en el medio en la frecuencia de diseño. La antena incluye los lados 1607 y 1608. Los lados 1607 y 1608 están en ángulo para provocar que una onda viajera alimentada desde el pin coaxial 1601 se propague desde el área debajo del conductor intersticial 1603 (la capa espaciadora) al área encima del conductor intersticial 1603 (la capa dieléctrica) a través de reflexión. En una forma de realización, el ángulo de los lados 1607 y 1608 son ángulos de 45°. En una forma de realización alternativa, los lados 1607 y 1608 podrían reemplazarse con un radio continuo para lograr la reflexión. Si bien la Figura 10 muestra lados en ángulo que tienen un ángulo de 45 grados, se pueden utilizar otros ángulos que logren la transmisión de señal desde la alimentación de nivel inferior a la alimentación de nivel superior. Es decir, dado que la longitud de onda efectiva en la alimentación inferior generalmente será diferente que en la alimentación superior, se podría utilizar cierta desviación de los ángulos ideales de 45° para ayudar a la transmisión desde el nivel de alimentación inferior al superior. Por ejemplo, en otra forma de realización, los ángulos de 45° se reemplazan por un solo escalón. Los escalones en un extremo de la antena rodean la capa dieléctrica, intersticialmente el conductor y la capa espaciadora. Los mismos dos escalones se encuentran en los otros extremos de estas capas.

[0162] En funcionamiento, cuando se alimenta una onda desde el pin coaxial 1601, la onda viaja hacia afuera orientada concéntricamente desde el pin coaxial 1601 en el área entre el plano de tierra 1602 y el conductor intersticial 1603. Las ondas salientes concéntricamente se reflejan en los lados 1607 y 1608 y viajan hacia adentro en el área entre el conductor intersticial 1603 y la matriz de RF 1606. La reflexión desde el borde del perímetro circular hace que la onda permanezca en fase (es decir, es una reflexión en fase). La onda viajera es frenada por la capa dieléctrica 1605. En este punto, la onda viajera comienza a interactuar y excitarse con elementos en la matriz de RF 1606 para obtener la dispersión deseada.

[0163] Para terminar la onda viajera, se incluye una terminación 1609 en la antena en el centro geométrico de la antena. En una forma de realización, la terminación 1609 comprende una terminación de pin (por ejemplo, un pin de 50 Ω). En otra forma de realización, la terminación 1609 comprende un absorbedor de RF que termina la energía no utilizada para evitar reflexiones de esa energía no utilizada nuevamente a través de la estructura de alimentación de la antena. Éstas podrían ser utilizadas en la parte superior de la matriz de RF 1606.

[0164] La Figura 11 ilustra otra forma de realización del sistema de antena con una onda saliente. Haciendo referencia a la Figura 11, dos planos de tierra 1610 y 1611 son sustancialmente paralelos entre sí con una capa dieléctrica 1612 (por ejemplo, una capa de plástico, etc.) entre los planos de tierra. Los absorbedores de RF 1619 (por ejemplo, resistencias) acoplan los dos planos de tierra 1610 y 1611 entre sí. Un pin coaxial 1615 (por ejemplo, de 50Ω) alimenta la antena. Una matriz de RF 1616 se encuentra encima de la capa dieléctrica 1612 y el plano de tierra 1611.

[0165] Cuando está en funcionamiento, una onda de alimentación se alimenta a través del pin coaxial 1615 y viaja concéntricamente hacia afuera e interactúa con los elementos de la matriz de RF 1616.

[0166] La alimentación cilíndrica en las dos antenas de las Figuras 10 y 11 mejora el ángulo de servicio de la antena. En lugar de un ángulo de servicio de más o menos cuarenta y cinco grados de acimut (±45° Az) y más o menos veinticinco grados de elevación (±25° El), en una forma de realización, el sistema de antena tiene un ángulo de servicio de setenta y cinco grados (75°) desde la mira en todas las direcciones. Tal como sucede con cualquier antena formadora de haz compuesta por muchos radiadores individuales, la ganancia general de la antena depende de la ganancia de los elementos que la constituyen, que a su vez dependen del ángulo. Cuando se utilizan elementos radiantes comunes, la ganancia general de la antena generalmente disminuye a medida que el haz se apunta más lejos de la mira. A 75 grados de diferencia de la mira, se espera una degradación significativa de la ganancia de aproximadamente 6 dB.

[0167] Las formas de realización de la antena que tienen una alimentación cilíndrica resuelven uno o más problemas. Estos incluyen simplificar drásticamente la estructura de alimentación en comparación con las antenas alimentadas con una red divisoria corporativa y, por lo tanto, reducir el volumen total requerido de antena y alimentación de antena; disminuir la sensibilidad a errores de fabricación y control al mantener un alto rendimiento del haz con controles más estrictos (que se extienden hasta el control binario simple); brindar un patrón de lóbulo lateral más ventajoso en comparación con las alimentaciones rectilíneas ya que las ondas de alimentación orientadas cilíndricamente dan como resultado lóbulos laterales espacialmente diversos en el campo lejano; y permitir que la polarización sea dinámica, lo que incluye permitir polarizaciones circulares izquierdas, circulares derechas y lineales, sin requerir un polarizador.

[0168] Matriz de elementos de dispersión de ondas

[0169] La matriz de RF 1606 de la Figura 10 y la matriz de RF 1616 de la Figura 11 incluyen un subsistema de dispersión de ondas que incluye un grupo de antenas de parche (por ejemplo, dispersores) que actúan como radiadores. Este grupo de antenas de parche comprende un conjunto de elementos de metamateriales dispersores.

[0170] En una forma de realización, cada elemento de dispersión del sistema de antena es parte de una celda unitaria que consta de un conductor inferior, un sustrato dieléctrico y un conductor superior que incorpora un resonador inductivo-capacitivo eléctrico complementario ("LC eléctrico complementario" o "CELC") que está grabado o depositado sobre el conductor superior.

[0171] En una forma de realización, se inyecta un cristal líquido (LC) en el espacio alrededor del elemento de dispersión. El cristal líquido está encapsulado en cada celda unitaria y separa el conductor inferior asociado con una ranura de un conductor superior asociado con su parche. El cristal líquido tiene una permitividad que es una función de la orientación de las moléculas que componen el cristal líquido, y la orientación de las moléculas (y por lo tanto la permitividad) se puede controlar ajustando el voltaje de polarización a través del cristal líquido. Gracias a esta propiedad, el cristal líquido actúa como un interruptor que activa y desactiva la transmisión de energía de la onda guiada al CELC. Al activarse, el CELC emite una onda electromagnética similar a una pequeña antena dipolar.

[0172] Controlar el grosor del LC aumenta la velocidad de conmutación del haz. Una reducción del cincuenta por ciento (50%) en el espacio entre el conductor inferior y el superior (el grosor del cristal líquido) da como resultado un aumento de cuatro veces en la velocidad. En otra forma de realización, el grosor del cristal líquido da como resultado una velocidad de conmutación del haz de aproximadamente catorce milisegundos (14 ms). En una forma de realización, el LC se dopa de una manera bien conocida en la técnica para mejorar la capacidad de respuesta de modo que se pueda cumplir un requisito de siete milisegundos (7 ms).

[0173] El elemento CELC responde a un campo magnético que se aplica en paralelo al plano del elemento CELC y perpendicular al complemento de espacio del CELC. Cuando se aplica un voltaje al cristal líquido en la celda unitaria de dispersión de metamaterial, el componente del campo magnético de la onda guiada induce una excitación magnética del CELC, que, a su vez, produce una onda electromagnética en la misma frecuencia que la onda guiada.

[0174] La fase de la onda electromagnética generada por un solo CELC se puede seleccionar mediante la posición del CELC en el vector de la onda guiada. Cada celda genera una onda en fase con la onda guiada paralela al CELC. Dado que los CELC son más pequeños que la longitud de onda, la onda de salida tiene la misma fase que la onda guiada al pasar por debajo del CELC.

[0175] En una forma de realización, la geometría de alimentación cilíndrica de este sistema de antena permite que los elementos del CELC se posicionen en ángulos de cuarenta y cinco grados (45°) con respecto al vector de la onda en la alimentación de ondas. Esta posición de los elementos permite controlar la polarización de la onda de espacio libre generada o recibida por los elementos. En una forma de realización, los CELC se encuentran dispuestos con un espaciamiento entre elementos que es menor que la longitud de onda del espacio libre de la frecuencia operativa de la antena. Por ejemplo, si hay cuatro elementos de dispersión por longitud de onda, los elementos en la antena de transmisión de 30 GHz serán de aproximadamente 2,5 mm (es decir, 1/4 de la longitud de onda de espacio libre de 10 mm de 30 GHz).

[0176] En una forma de realización, los CELC se implementan con antenas de parche que incluyen un parche ubicado sobre una ranura con cristal líquido entre los dos. En este sentido, la antena de metamaterial actúa como una guía de ondas ranurada (dispersora). Con una guía de ondas ranurada, la fase de la onda de salida depende de la ubicación de la ranura en relación con la onda guiada.

[0177] Colocación de celdas

[0178] En una forma de realización, los elementos de antena se colocan en la apertura de la antena de alimentación cilíndrica de una manera que permite un circuito de accionamiento de matriz sistemático. La colocación de las celdas incluye la colocación de los transistores para la unidad de matriz. La Figura 12 ilustra una forma de realización de la colocación de los circuitos de control de matriz con respecto a los elementos de antena. En referencia a la Figura 12, el controlador de fila 1701 está acoplado a los transistores 1711 y 1712, a través de las señales de selección de fila Row1 y Row2, respectivamente, y el controlador de columna 1702 está acoplado a los transistores 1711 y 1712 a través de la señal de selección de columna Column1. El transistor 1711 también está acoplado al elemento de antena 1721 a través de la conexión al parche 1731, mientras que el transistor 1712 está acoplado al elemento de antena 1722 a través de la conexión al parche 1732.

[0179] En un enfoque inicial para realizar un circuito de control de matriz en la antena de alimentación cilíndrica con celdas unitarias colocadas en una cuadrícula no regular, se llevan a cabo dos pasos. En el primer paso, las celdas están colocadas en anillos concéntricos y cada una de las celdas se conecta a un transistor que está colocado al lado de la celda y actúa como un interruptor para accionar cada celda por separado. En el segundo paso, se construye el circuito de control de matriz para conectar cada transistor con una dirección única tal como lo requiere el enfoque de control de matriz. Debido a que el circuito controlador de la matriz está construido con trazas de fila y columna (similar a las pantallas LCD) pero las celdas están colocadas en anillos, no existe una forma sistemática de asignar una dirección única a cada transistor. Este problema de mapeo da como resultado un circuito muy complejo para cubrir todos los transistores y conduce a un aumento significativo en el número de trazas físicas para lograr el enrutamiento. Debido a la alta densidad de celdas, esas trazas perturban el rendimiento de RF de la antena debido al efecto de acoplamiento. Además, debido a la complejidad de las trazas y a la alta densidad de empaquetamiento, el enrutamiento de las trazas no se puede lograr mediante herramientas de diseño disponibles comercialmente.

[0180] En una forma de realización, el circuito de control de la matriz se predefine antes de colocar las celdas y los transistores. Esto garantiza un número mínimo de trazas necesarias para controlar todas las celdas, cada una con una dirección única. Esta estrategia reduce la complejidad de los circuitos de accionamiento y simplifica el enrutamiento, lo que posteriormente mejora el rendimiento de RF de la antena.

[0181] Más específicamente, en un enfoque, en el primer paso, las celdas se colocan en una cuadrícula rectangular regular compuesta de filas y columnas que describen la dirección única de cada celda. En el segundo paso, las celdas se agrupan y se transforman en círculos concéntricos a la vez que mantienen su dirección y la conexión con las filas y columnas tal como se ha definido en el primer paso. Un objetivo de esta transformación no es sólo colocar las celdas en anillos, sino también mantener la distancia entre las celdas y la distancia entre los anillos constantes en toda la apertura. Para lograr este objetivo, existen varias formas de agrupar las celdas.

[0182] En una forma de realización, se utiliza un paquete de TFT para permitir la colocación y el direccionamiento único en la unidad de matriz. La Figura 13 ilustra una forma de realización de un paquete de TFT. Haciendo referencia a la Figura 13, se muestra un TFT y un condensador de retención 1803 con puertos de entrada y salida. Existen dos puertos de entrada conectados a las trazas 1801 y dos puertos de salida conectados a las trazas 1802 para conectar los TFT entre sí utilizando las filas y las columnas. En una forma de realización, las trazas de filas y columnas se cruzan en ángulos de 90° con el fin de reducir, y potencialmente minimizar, el acoplamiento entre las trazas de filas y columnas. En una forma de realización, las trazas de filas y columnas están en capas diferentes.

[0183] Un ejemplo de un sistema de comunicación dúplex completo

[0184] En otra forma de realización, las aperturas de antena combinadas se utilizan en un sistema de comunicación dúplex completo. La Figura 14 es un diagrama de bloques de una forma de realización de un sistema de comunicación que tiene rutas de transmisión y recepción simultáneas. Si bien solo se muestran una ruta de transmisión y una ruta de recepción, el sistema de comunicación puede incluir más de una ruta de transmisión y/o más de una ruta de recepción.

[0185] En referencia a la Figura 14, la antena 1401 incluye dos conjuntos de antenas intercaladas espacialmente que funcionan independientemente para transmitir y recibir simultáneamente en diferentes frecuencias tal como se ha descrito anteriormente. En una forma de realización, la antena 1401 está acoplada al diplexor 1445. El acoplamiento puede ser mediante una o más redes de alimentación. En una forma de realización, en el caso de una antena de alimentación radial, el diplexor 1445 combina las dos señales y la conexión entre la antena 1401 y el diplexor 1445 es una única red de alimentación de banda ancha que puede transportar ambas frecuencias. El diplexor 1445 está acoplado a un convertidor reductor de ruido (LNB) 1427, que realiza una función de filtrado de ruido y una función de conversión reductora y amplificación de una manera bien conocida en la técnica. En una forma de realización, el LNB 1427 se encuentra en una unidad exterior (ODU). En otra forma de realización, el LNB 1427 se encuentra integrado en el aparato de antena. El LNB 1427 está acoplado a un módem 1460, que está acoplado al sistema informático 1440 (por ejemplo, un sistema informático, un módem, etc.).

[0186] El módem 1460 incluye un convertidor analógico-digital (ADC) 1422, que está acoplado al LNB 1427, para convertir la salida de señal recibida del diplexor 1445 en formato digital. Una vez convertida a formato digital, la señal es demodulada por el demodulador 1423 y decodificada por el decodificador 1424 con el fin de obtener los datos codificados en la onda recibida. Los datos decodificados se envían a continuación al controlador 1425, que los envía al sistema informático 1440.

[0187] El módem 1460 también incluye un codificador 1430 que codifica los datos que se transmitirán desde el sistema informático 1440. Los datos codificados son modulados por el modulador 1431 y a continuación son convertidos a analógicos por el convertidor digital a analógico (DAC) 1432. A continuación, la señal analógica se filtra mediante un BUC (amplificador de paso alto y conversión ascendente) 1433 y se envía a un puerto del diplexor 1445. En una forma de realización, el BUC 1433 se encuentra en una unidad exterior (ODU).

[0188] El diplexor 1445 que funciona de una manera bien conocida en la técnica proporciona la señal de transmisión a la antena 1401 para su transmisión.

[0189] El controlador 1450 controla la antena 1401, incluidos los dos conjuntos de elementos de antena en la única apertura física combinada.

[0190] El sistema de comunicación se modificaría para incluir el combinador/árbitro descrito anteriormente. En tal caso, el combinador/árbitro se sitúa después del módem pero antes del BUC y el LNB.

[0191] Debe tenerse en cuenta que el sistema de comunicación dúplex completo que se muestra en la Figura 14 tiene varias aplicaciones, entre las que se incluyen, pero no se limitan a, la comunicación por Internet, la comunicación con vehículos (incluida la actualización de software), etc.

[0193] Dependiendo de la forma de realización, ciertos actos, eventos o funciones de cualquiera de los procesos o algoritmos descritos en el presente documento se pueden realizar en una secuencia diferente, se pueden agregar, fusionar o incluso omitir por completo (por ejemplo, no todas las operaciones o eventos descritos son necesarios para la práctica del algoritmo). Además, en ciertas formas de realización, las operaciones o eventos se pueden realizar de manera concurrente, por ejemplo, a través de procesamiento multiproceso, procesamiento de interrupciones o múltiples procesadores o núcleos de procesador o en otras arquitecturas paralelas, en lugar de realizarse de manera secuencial.

[0195] Los diversos bloques lógicos, módulos, rutinas y pasos de algoritmos ilustrativos descritos en relación con las formas de realización descritas en este documento se pueden implementar como hardware electrónico (por ejemplo, dispositivos ASIC o FPGA), como software de computadora que se ejecuta en hardware de computadora o como combinaciones de ambos. Además, los diversos bloques y módulos lógicos ilustrativos descritos en relación con las formas de realización descritas en este documento pueden ser implementados o realizados por una máquina, como por ejemplo un dispositivo procesador, un procesador de señal digital (DSP), un circuito integrado de aplicación específica (ASIC), una matriz de puertas programables en campo (FPGA) u otro dispositivo lógico programable, lógica de puerta o transistor discreta, componentes de hardware discretos o cualquier combinación de los mismos diseñados para llevar a cabo las funciones descritas en este documento. Un dispositivo procesador puede ser un microprocesador, pero como alternativa, el dispositivo procesador puede ser un controlador, un microcontrolador o una máquina de estados, combinaciones de los mismos o similares. Un dispositivo procesador puede incluir circuitos eléctricos configurados para procesar instrucciones ejecutables por computadora. En otra forma de realización, un dispositivo procesador incluye un FPGA u otro dispositivo programable que realiza operaciones lógicas sin procesar instrucciones ejecutables por computadora. Un dispositivo procesador también puede implementarse como una combinación de dispositivos informáticos, por ejemplo, una combinación de un DSP y un microprocesador, una pluralidad de microprocesadores, como uno o más microprocesadores junto con un núcleo DSP o cualquier otra configuración similar. Si bien en el presente documento se describe principalmente con respecto a la tecnología digital, un dispositivo procesador también puede incluir componentes principalmente analógicos. Por ejemplo, algunas o todas las técnicas de renderizado descritas en este documento pueden implementarse en circuitos analógicos o en circuitos analógicos y digitales mixtos. Un entorno informático puede incluir cualquier tipo de sistema informático, incluidos, pero sin limitarse a, un sistema informático basado en un microprocesador, una computadora central, un procesador de señal digital, un dispositivo informático portátil, un controlador de dispositivo o un motor computacional dentro de un dispositivo, por nombrar algunos.

[0197] Los elementos de un método, proceso, rutina o algoritmo descritos en relación con las formas de realización descritas en este documento pueden incorporarse directamente en hardware, en un módulo de software ejecutado por un dispositivo procesador o en una combinación de ambos. Un módulo de software puede residir en la memoria RAM, memoria flash, memoria ROM, memoria EPROM, memoria EEPROM, registros, disco duro, un disco extraíble, un CD-ROM o cualquier otra forma de medio de almacenamiento no transitorio legible por computadora. Se puede acoplar un medio de almacenamiento ejemplar al dispositivo procesador de tal manera que el dispositivo procesador pueda leer información desde el medio de almacenamiento y escribir información en el mismo. Como alternativa, el medio de almacenamiento puede ser parte integral del dispositivo procesador. El dispositivo procesador y el medio de almacenamiento pueden residir en un ASIC. El ASIC puede residir en un terminal de usuario. Como alternativa, el dispositivo procesador y el medio de almacenamiento pueden residir como componentes discretos en un terminal de usuario.

[0199] El lenguaje condicional utilizado en este documento, como por ejemplo, entre otros, "puede", "podría", "que podría", "que puede", "por ejemplo" y similares, a menos que se indique específicamente lo contrario o se entienda de otra manera dentro del contexto tal como se utiliza, generalmente tiene la intención de transmitir que ciertas formas de realización incluyen, mientras que otras formas de realización no incluyen, ciertas características, elementos o pasos. Por lo tanto, dicho lenguaje condicional no pretende generalmente implicar que las características, elementos o pasos son de alguna manera necesarios para una o más formas de realización o que una o más formas de realización necesariamente incluyen lógica para decidir, con o sin otra entrada o indicación, si estas características, elementos o pasos están incluidos o se deben llevar a cabo en cualquier forma de realización particular. Los términos "que comprende", "que incluye", "que tiene" y similares son sinónimos y se utilizan de manera inclusiva, de manera abierta, y no excluyen elementos, características, actos, operaciones, etcétera adicionales. Además, el término "o" se utiliza en su sentido inclusivo (y no en su sentido exclusivo) de modo que cuando se utiliza, por ejemplo, para conectar una lista de elementos, el término "o" significa uno, algunos o todos los elementos de la lista.

[0201] El lenguaje disyuntivo, como por ejemplo la frase "al menos uno de X, Y o Z", a menos que se indique específicamente lo contrario, se entiende con el contexto tal como se utiliza en general para presentar que un elemento, término, etc., puede ser X, Y o Z, o cualquier combinación de ellos (por ejemplo, X, Y o Z). Por lo tanto, dicho lenguaje disyuntivo generalmente no pretende, y no debería, implicar que ciertas formas de realización requieren que al menos uno de X, al menos uno de Y y al menos uno de Z estén presentes.

[0203] Si bien la descripción detallada anterior ha mostrado, descrito y señalado características novedosas aplicadas a varias formas de realización, se puede entender que se pueden realizar varias omisiones, sustituciones y cambios en la forma y los detalles de los dispositivos o algoritmos ilustrados. Tal como se puede reconocer, ciertas formas de realización descritas en este documento pueden incorporarse dentro de una forma que no proporciona todas las características y beneficios establecidos en el presente documento, ya que algunas características pueden utilizarse o ponerse en práctica por separado de otras. El alcance de ciertas formas de realización descritas en este documento se indica mediante las reivindicaciones adjuntas en lugar de mediante la descripción anterior.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Una estructura de comunicaciones que comprende:

un dispositivo edge (de borde) (100) que comprende

una interconexión de módem de satélite para acoplarse a un módem de satélite (103) externo al dispositivo edge (de borde) (100),

una interconexión de módem celular para acoplarse comunicativamente a un módem celular (104) externo al dispositivo edge (de borde) (100),

un conmutador (102) acoplado a las interconexiones del módem de satélite y celular,

un nodo de procesamiento (101) acoplado al conmutador (102) y que comprende un enrutador para conmutar el tráfico entre la interconexión del módem de satélite y la interconexión del módem celular cuando el dispositivo edge (de borde) (100) se comunica con una red pública de datos utilizando uno o ambos de un enlace de satélite y un enlace celular terrestre, respectivamente, en que el enrutador incluye una lógica de enrutamiento operable con el fin de dividir el tráfico de red para enrutamiento y enrutar diferentes porciones del tráfico de red utilizando tanto el enlace de satélite como el enlace terrestre simultáneamente para enviar el tráfico de red, una red de área amplia, SD-WAN, (150) para gestionar la conectividad entre los enlaces celulares de satélite y terrestres manteniendo la conectividad en ambos enlaces simultáneamente y permitiendo una transición sin problemas al cambiar el tráfico entre los enlaces celulares de satélite y terrestres sin cambiar ni interrumpir las sesiones; y

una plataforma de conectividad que comprende una arquitectura de microservicios basada en la nube con una pluralidad de microservicios en enclaves ejecutados por brokers autónomos y configurados para la conexión al dispositivo edge (de borde) (100), en que la plataforma de conectividad comprende:

un componente de broker/integrador (210) configurado para operar como broker e integrador entre el dispositivo edge (de borde) (100) y tanto los proveedores de servicios de conectividad como los sistemas de soporte empresarial que realizan la gestión de suscripciones para permitir que el dispositivo edge (de borde) (100) acceda a los enlaces celulares terrestres y de satélite, y

una pluralidad de funciones de red virtual, VNF, (151) que incluyen VNF para red de área amplia, WAN, optimización, gestión de contenido, políticas de enrutamiento dinámico para gestionar el dispositivo edge (de borde) (100).

2. La estructura de comunicaciones de la reivindicación 1 en que el nodo de procesamiento (101) está configurado para cambiar entre el uso de los enlaces celulares terrestres y de satélite cuando el dispositivo edge (de borde) (100) es móvil para mantener una conexión a la red de datos.

3. La estructura de comunicaciones de la reivindicación 1 en que la arquitectura de microservicios comprende un enclave de gestión de red para tomar decisiones de enrutamiento para el dispositivo edge (de borde) (100) en función de la configuración y dirección del tráfico.

4. La estructura de comunicaciones de la reivindicación 3 en que la modelación y dirección del tráfico comprende la modelación y dirección del tráfico de una red de área amplia definida por software, SD-WAN.

5. La estructura de comunicaciones de la reivindicación 3 en que la configuración y dirección del tráfico se basan en el contenido y el tipo de datos.

6. La estructura de comunicaciones de la reivindicación 4 en que la red de área amplia definida por software, SD-WAN, de modelado y dirección de tráfico puede operar para identificar la demanda de tráfico para un tipo de contenido y determinar si el enlace de satélite o el enlace celular terrestre deben enrutar el tipo de contenido.

7. La estructura de comunicaciones de la reivindicación 1 en que la arquitectura de microservicios comprende una pluralidad de enclaves configurados para controlar el dispositivo edge (de borde) (100)

a través de una interfaz directa con el componente de broker/integrador (210), en que la pluralidad de enclaves comprenden:

un enclave de gestión de red para proporcionar gestión de red con el fin de interconectar el dispositivo edge (de borde) (100) con la red de datos pública, incluida la lógica para tomar decisiones de enrutamiento para el dispositivo edge (de borde) (100) en función de la configuración y dirección del tráfico;

un enclave de gestión de aplicaciones para proporcionar gestión de datos y gestión de contenido con el fin de interconectar el dispositivo edge (de borde) (100) con la red pública de datos; y

un enclave de gestión de seguridad para proporcionar gestión de seguridad con el fin de interconectar el dispositivo edge (de borde) (100) con la red de datos pública.

8. La estructura de comunicaciones de la reivindicación 1 en que el enrutador está configurado para mantener la conexión a la red pública de datos conmutando el tráfico entre la interconexión del módem de satélite y la interconexión del módem celular antes de que el dispositivo edge (de borde) (100) llegue a una ubicación en respuesta a la predicción de que una conexión a uno de los enlaces de satélite o celulares terrestres no estará disponible cuando el dispositivo edge (de borde) (100) se encuentre en la ubicación.

9. La estructura de comunicaciones de la reivindicación 1 en que el dispositivo edge (de borde) (100) comprende además una interfaz de comunicación para el acceso mediante una red local;

en que preferiblemente la interfaz de comunicación comprende una interfaz de Bluetooth, una interfaz de Wi-Fi o una interfaz de Ethernet directa.

10. La estructura de comunicaciones de la reivindicación 1 en que el dispositivo edge (de borde) (100) está conectado de manera comunicativa simultáneamente a un enlace de satélite utilizando la interconexión de módem de satélite y a un enlace celular terrestre utilizando la interconexión de módem celular cuando se conmuta el tráfico que se está comunicando entre el dispositivo edge (de borde) (100) y la red pública de datos.

11. La estructura de comunicaciones de la reivindicación 1 en que el enrutador está configurado para conmutar el tráfico en función de las condiciones del enlace de satélite y del enlace celular terrestre; en que preferiblemente las condiciones comprenden métricas de rendimiento del enlace.

12. La estructura de comunicaciones de la reivindicación 1, que comprende además un terminal que tiene un módem de satélite (103); y

una apertura de antena acoplada al módem de satélite, en que la apertura de antena es parte de una antena escaneada electrónicamente, una antena parabólica con cardán o una antena definida por software.